[发明专利]一种生物质高温熔融气化的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质气化方法，特别是涉及一种生物质高温熔融气化的方法，本发明还涉及实现该生物质高温熔融气化的方法的装置。

背景技术

生物质气化是以生物质为原料，在一定条件下与气化剂发生热化学反应，将生物质转化为可燃气体的过程。气化的目标是使原料中的能量尽可能地转移到可燃气体中，同时最大化地降低燃气中的焦油含量。

目前，生物质气化方法种类繁多，按气化剂的不同可分为空气气化、水蒸气气化、氧气气化及其这些气体混合物的气化。根据采用的气化反应器的不同又可分为固定床气化、流化床气化和气流床气化。但目前现有的气化方法产生的合成气普遍存在热值偏低、焦油含量偏高等问题，例如以常温空气为气化剂的上吸式固定床气化方法，得到的合成燃气热值在4～5MJ/m³，焦油含量高达50g/m³；以常温空气为气化剂的流化床气化方法得到的合成气热值在4.5～5.5MJ/m³，焦油含量高达10g/m³，这两个问题严重制约着生物质气化技术的应用和推广。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能较大地提高合成燃气热值、显著地降低焦油含量的生物质高温熔融气化的方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现该生物质高温熔融气化的方法的装置。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的生物质高温熔融气化的方法，气体燃料在燃烧器燃烧后产生高温烟气，高温烟气含有CO₂、H₂O、O₂和N₂气体，CO₂的体积百分数为8～12％，H₂O为15～18％，高温烟气喷入气化室，气化室内的温度逐渐上升，当气化室内的温度上升到1000～1300℃后，开始往高温烟气中补充氧气使氧气的体积浓度达到7～10％，随后，粒度在100目以下的生物质粉料由加料口送入气化室，与高温烟气混合，在气化室内发生气化反应，产生合成气，合成气由气化炉的合成气出口排出。

所述的气体燃料在燃烧器燃烧时过剩空气系数控制在1.05～1.2。

所述的高温烟气通过喷入口切向喷入气化室，喷入速度为15～20m/s。

所述的气化室呈上窄下宽式圆锥形结构，所述的高温烟气从所述的气化室上部通过喷入口切向喷入气化室，补充有氧气的高温烟气与生物质粉料卷吸、混合，并边旋转边向气化室下部空间扩散，弥散到整个气化室空间内发生气化反应，产生合成气，合成气由气化炉底部的合成气出口排出。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的实现生物质高温熔融气化的方法的装置，由高温气化剂发生器和气化炉组成，所述的高温气化剂发生器包括燃烧器、与所述的燃烧器对接的排烟管道和与所述的排烟管道连接的补氧管，所述的气化炉包括气化室、位于所述的气化室上的加料口、布置在所述的气化室的顶部和四周的耐火层、在所述的气化室的横截面上的设有多个气化剂喷入口、包围在所述的耐火层的外面的保温层和位于所述的气化室的下部的燃气出口，所述的排烟管道与所述的气化剂喷入口对接。

所述的气化室呈上窄下宽式圆锥形结构。

环绕所述的气化炉一周设有环形管，所述的环形管分别与所述的排烟管道和所述的气化剂喷入口连通。

所述的环形管的截面呈半圆环形。

所述的加料口位于所述的气化室上的炉顶中心。

所述的气化剂喷入口沿所述的气化室的横截面的切线方向设置进入所述的气化室内。

采用上述技术方案的生物质高温熔融气化的方法及其装置，采用无焰气化的原理，将气化剂温度提高到1000℃以上，使生物质与气化剂一接触即可发生复杂的干燥热解、氧化还原和气体重整等反应，且各反应之间没有明显的界限，反应迅速且弥散在整个反应空间内，反应区的温度维持在一个相对稳定的高温状态，反应区内温度梯度小，温度分布均匀。这样可使气化反应过程可控，避免了固定床式气化炉和两段式气化炉气化反应分区、分段和反应过程难以精确控制的不足，避免了流化床气化炉经常出现局部死料和低温区、能耗高的不足。由于气化反应温度高于灰渣熔点，生物质气化后的灰渣呈熔融状态，并沉积于气化炉底部，采用液态排渣方式排放。