[发明专利]一种生物质与煤流化床共气化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤流化床气化方法，特别是一种生物质与煤流化床共气化的方法。

背景技术

在本发明中，生物质是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中产生的禽类粪便和废弃物等物质。

在农村的大部分地区延用传统的生活取能方式，对秸秆、锯屑等农林废弃物未经加工直接燃烧，其转换效率仅为10%～15% ，而且不方便、不卫生，生态环境效益差。生物质能作为一种可再生清洁能源，在利用过程中能实现CO₂零排放，可有效减缓温室效应。 

生物质气化是生物质利用的重要途径之一，但生物质单独气化存在一些不足，首先是生物质的供给受到季节的影响，单独气化的规模受到限制；其次是由于生物质处理后形成的颗粒具有不规则性，在流化床气化炉内不易形成稳定的料层，且由于气化温度较低，产生的气体焦油含量大，不易稳定运行。生物质、煤共气化可弥补生物质供给季节性缺陷，且可提高气化温度，促进生物质焦油进一步分解。

开发低焦油产率、高气化效率的气化工艺是生物质气化的发展方向。现有的煤气化技术有待进一步完善，以提高气化效率。生物质与煤共气化不仅可以弥补生物质和煤单独气化时的某些缺陷，而且有利于煤炭资源的可持续利用，并可减少CO₂、SO₂、氮氧化物等污染物的排放量，对保护环境，节约化石能源具有重要意义，极具开发前景。添加生物质改善煤气化过程中主要反应的条件，又能成功的将焦油裂解，不仅可以提高生物质和煤的利用效率，而且对燃气的后续加工利用及环境保护极其有利。

目前，国内提出的生物质与煤流化床共气化的工艺方法可以分为三类：

第一类是生物质与煤流化床供风燃烧和供蒸汽气化的间歇式操作的工艺流程，如公开号为CN 1557919A的专利文献“一种生物质与煤混合流化床气化方法及其装置”，在供风燃烧阶段通入煤和空气，使煤料在流化状态下燃烧放出热量；在供蒸汽气化阶段，向炉内供入水蒸汽与生物质，可以得到高热值燃气，并无焦油产生。该方法采用供风燃烧和供蒸汽气化的间歇式操作，利用煤燃烧产生的高温料层来气化煤与生物质，减小了热损失，提高了燃气热值，避免了焦油的产生，却降低了生产效率，增加了操作的复杂性。

第二类是生物质与煤流化床直接气化的工艺方法，如公开号为CN 1865408A的专利文献“一种生物质与煤流化床共气化制备燃料气的方法”，把生物质与煤破碎后的混合物加入气化炉内，通入空气和水蒸汽，保持900-1000℃的炉温，直接气化生成不含焦油的燃气。与供风燃烧和供蒸汽气化的间歇式操作方法相比，该方法操作简单，提高了生产效率，但生成合成气中成分复杂，CO₂气体在产物中比例偏高，有效成分少。

第三类是生物质与煤流化床间接气化的工艺方法，如公布号为CN 102199450 A的专利文献“双流化床固体燃料气化燃烧耦合方法和系统”，气化过程和燃烧过程分别在两个流化床中进行，通过循环系统使吸热的气化反应和放热的燃烧反应在同一装置完成，可以获得高纯度合成气，但由于燃烧过程与气化过程的分离，热量传递仅以流动物料在燃烧炉和气化炉间的循环流动实现，相对于直接气化时的直接热辐射或对流换热效率要低，热损失大。

发明内容  

本发明基于农村及生态环境，针对农林生物质供给受到季节的影响，单独气化的规模受到限制；又由于生物质处理后形成的颗粒具有不规则性，在流化床气化炉内不易形成稳定的料层；还由于气化温度较低，产生的气体焦油含量大，不易稳定运行的特性。

综合目前国内的三类气化工艺方法存在的问题，本发明提供一种生物质与煤流化床共气化方法，能够弥补生物质单独气化的不足，提高生物质气化的温度，促进生物质焦油的进一步分解，实现农村及生态资源的合理配置。

为了实现上述目的，本发明采用一种生物质与煤流化床共气化的方法，其所述方法是按下列步骤进行的：

首先是原料预处理，将生物质粉碎为小于5mm的粒料；将煤料粉碎为0.1～2mm的粒料，按生物质粒料与煤粒料的质量比为0.25～1：1的比例进行混合为生物质煤混料，后在40～50℃烘干，备用；