[发明专利]一种实现焦油自消化的生物质气化方法

说明书

本发明公开了一种实现焦油自消化的生物质气化方法，将生物质原料在上吸式气化炉热解气化制备的含焦油燃气经间接冷凝后得到的含重焦油废水乳化后在上吸式气化炉上部与生物质原料进行混合，实现将焦油送回气化炉二次气化，本发明工艺简单、产气洁净、能耗低、气化效率高，有效消耗含焦油废水，减少炉内结渣，延长检修周期，气化炉运行更为稳定可靠。

技术领域：

本发明涉及生物质能源技术领域，具体涉及一种实现焦油自消化的生物质气化方法。

背景技术：

生物质气化将生物质燃料转化为燃气，规模灵活且用途广泛，是生物质能分布式利用的有效途径。生物质进行气化利用时，还存在气化效率偏低和燃气焦油含量高等问题，其中又以焦油问题最为突出，可导致管道和下游设备结垢、堵塞和腐蚀，是限制气化技术发展的瓶颈。

常用的焦油脱除方法包括热裂解、催化裂解和水洗等。热裂解通常在1000℃以上的高温下进行，实现比较困难或需要大量能耗；催化裂解利用催化剂的作用，把焦油裂解的温度大大降低，并提高裂解的效率，但还存在催化剂积炭失活或成本太高的问题；常规的水洗只是把焦油从燃气中分离出来，然后作为废物排放，既浪费了焦油本身的能量，又会产生大量的废水污染。

发明内容：

本发明的目的是提供一种实现焦油自消化的生物质气化方法，工艺简单、产气洁净、能耗低、气化效率高，有效消耗含焦油废水，减少炉内结渣，延长检修周期，气化炉运行更为稳定可靠。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种实现焦油自消化的生物质气化方法，该方法包括以下步骤：

a.生物质原料在上吸式气化炉热解气化制备含焦油燃气；所述上吸式气化炉由下至上依次分为氧化层、还原层、热解层、烘干层和混合区；所述上吸式气化炉上部设有燃气出口和进料口，顶部设有乳化后含重焦油废水入口，底部设有空气入口；生物质原料由进料口进入上吸式气化炉进行热解气化，空气从上吸式气化炉底部鼓入，产生的含焦油燃气从燃气出口排出；

b.步骤a得到的含焦油燃气经间接冷却器冷凝将焦油与燃气分离，得到的含焦油废水静置分层，上层为含轻焦油废水，下层为含重焦油废水；

c.步骤b冷凝后得到的燃气由电捕焦进一步净化，残存焦油从燃气中脱除，得到含重焦油废水；

d.步骤b得到的含重焦油废水和步骤c得到的含重焦油废水利用乳化罐乳化后均匀喷入上吸式气化炉顶部的乳化后含重焦油废水入口，与上吸式气化炉上部进料口加入的生物质原料均匀混合，共同参与后续气化反应；

e.将步骤b冷凝得到的含轻焦油废水与加压水蒸汽混合后经加热雾化均匀喷入上吸式气化炉下部还原层和氧化层交界处，轻焦油在高温环境下发生氧化裂解和重整反应，水蒸气同时参与氧化层的焦炭气化还原反应和还原层的焦油的重整反应。

步骤b所述间接冷却器顶部设有冷却水管。

步骤d所述后续气化反应为：生物质原料先在上吸式气化炉顶部混合区与乳化后的含重焦油废水混合，在烘干层遇到下方上升的热气流，脱除水分的同时将气流里的部分焦油冷却截留；脱除水分的原料下移至热解层进一步受热发生热解分解成挥发分和固体焦炭，挥发分被气流带到上方；固体焦炭依次进入下方的还原层和氧化层；同时空气从上吸式气化炉底部进入氧化层(即燃烧区)，与固体焦炭发生氧化反应，释放出大量的热量；氧化产物与焦炭在还原层发生还原反应生成一氧化碳、氢气和甲烷等可燃气体，向上与热解分解出的挥发分混合；含轻焦油废水与加压水蒸汽混合后经加热雾化从还原层和氧化层交界处均匀喷入，一方面轻焦油在高温环境下发生氧化裂解和重整反应，另一方面水蒸汽同时参与氧化层的焦炭的气化还原反应和还原层的焦油的重整反应；还原层产生的燃气与轻焦油氧化裂解重整得到的气体，向上进入热解层，与热解分解的挥发分一起进入混合区，从燃气出口排出。

本发明具有如下有益效果：