[发明专利]由被处理的生物质通过气流床气化生成合成气体的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及由生物质通过气流床气化以高的转换效率生成富含一氧化碳和氢气的以及无焦油和贫甲烷的合成气体或者说燃烧气体或还原气体的设备和方法。

背景技术

在EP 0 745 114B1中描述一种用于气化生物质的方法，也称为方法，其目标是在较低地消耗含氧的气化介质和较高的气化效率的情况下生成无焦油的燃烧气体，而生物质的无机部分则作为玻璃化的难洗脱的产品伴生。为此生物质通过气化气体的物理热焓被烘干并且通过低温干馏分解成气体和焦炭，这对应于在DE 198 07 988B4中公开的低温气化工艺（NTV工艺）。在低温气化工艺中通过热分解从生物质中分离出挥发性的物质，而含有焦油的NTV气体和无焦油的利用相对较小的能量消耗就能被碾磨的焦炭在实际的气化之前形成。

所形成的含有焦油的NTV气体利用在干燥的气体清洁中形成的剩余焦炭在高温气流床气化工艺中在高于灰熔点的温度下放热地气化。在来自该阶段的所述热的气化气体中在一个第二气化阶段（所谓的吸热气化）添加来自NTV工艺的焦炭。通过带有来自第一气化阶段的热气化气体的二氧化碳和水蒸气的焦炭的消耗热量的气化反应成一氧化碳和氢气，气化气体冷却到大约800至900℃。

通过低温气化的热处理阶段，可以将生物质以作为NTV气体的被处理的形式直接输送给高温气流床气化装置的燃烧器并且作为焦炭经由合适的输入机构（浓相输送系统，螺旋输送器）输送给吸热的气化阶段。

利用气化可以达到的气体冷却效率大致对应于流化床气化的气体冷却效率，因为尽管高温气化阶段（在其中燃料灰被熔化），气化结束温度仍然在流化床气化的温度的范围内。

来自气化的气化气体相对于来自流化床气化的气体是贫甲烷的和无焦油的，因为焦油在高温阶段被热破坏并且焦炭在吸热阶段是无焦油的。

来自流化床气化的气体中甲烷含量和高级烃含量一方面由于热力形成的甲烷和另外一方面由脱气过程的挥发性的烃形成，脱气过程在流化床气化中与加热、烘干和气化过程并行地进行。

甲烷和高级烃不是合成气体成分并且必须首先通过合适的方法（例如重组或部分氧化）转化成一氧化碳和氢气，否则它们显著减小合成产品的产量。

工艺需要许多的固体转移，例如转入生物质、转入和转出在NTV工艺中生成的焦炭，因为在其在大气压力下被粉碎并且必须被清除杂质（石头、金属部分等等），转出和转入剩余焦炭，因为其在大气压力下必须被碾磨成粉末化燃料以用于浓相输送，和转出炉渣。因此这种工艺在工艺技术方面是麻烦的和易受到干扰的。

另外的缺点是在NTV反应器和高温气化阶段的燃烧器之间的直接通过气体的连接，它们在一个压力水平上工作。这种方法在高压（30bar或更高，如对于合成是需要的）必然导致用于许多的固体转移的提高的耗费。NTV反应器和气流床气化的直接耦合因此也不允许生物质的热处理和处理产品的气化的空间上和时间上的分离，然而这种分离不仅对于气化过程的可利用性而且对于分散形成的和处理的生物质的集中气化是有利的。

在气流床气化器中气动传送煤粉是现有技术。

由现有技术已知将含碳的燃料（例如煤、气体和油）在气化床中转化成燃烧气体、合成气体和还原气体。在文献中广泛描述使用Shell气化煤和原油载体气体、利用GSP方法的煤和废油气化（其在弗莱堡的德国燃料研究所和“Gaskombinat Schwarze Pumpe”被研究）以及根据Texaco的煤气化，等等。

在例如根据GSP方法的煤气化时，煤被碾磨成粉末化燃料并且经由气动的浓相输送被输入到气流床气化器中。

在煤的碾磨中产生的颗粒范围在此如此设定，即最大的颗粒也可以完全转化成气化气体（相应的合成气体），其中观察燃料的反应度和通过燃烧器的尺寸和流量确定的、颗粒在反应区域的逗留时间。这导致这样的结果，不应当超过最大的颗粒直径。通常的用于气流床气化的煤粒度在50至500μm之间（见文献Noell-Konversionsverfahren zur Verwertung und Entsorgung von,Jürgen Carl,PeterFritz,EF-Verlag für Energieund  Umwelttechnik GmbH,Berlin1994）。

过高的细颗粒份额相反导致，在气流床气化方法（其以水淬火工作以进行气体冷却和粉尘分离）时，保留在气体中的细颗粒例如灰颗粒由于差的可分离性可能仅仅被不充分地分离，因为这些颗粒是能够通过过滤器的。

在利用辐射和对流冷却工作的方法中，高的细颗粒份额导致冷却面的强烈污染并且因此导致气体冷却的恶化。