[发明专利]生物质氧气气化产生中热值可燃气体的方法及装置

说明书

本发明涉及生物质热解气化技术及其装置。

木材厂，人造纤维板厂等在生产过程中产生大量细小木粉，这一类细小粒度的生物质原料，难以利用，处理不当，还会污染环境，成为公害。处理这类材料，目前有采用木粉与煤混合直接烧锅炉的办法，但因木粉太细，未来得及完全燃烧，就会随风由烟道排出，易堵塞烟道，造成环境污染。国外曾有采用固定床气化炉及高纯氧气使生物质气化以产生中热值可燃气体的报道，但因采用固定床，生产强度小，效率低，又由于用高纯氧，成本昂贵，故而难以推广应用。

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种高效而简易可行的生物质氧气气化产生中热值可燃气体的方法及装置，以使废弃的细小生物质物料得到合理的利用。

本发明方法的特点是：采用循环流化床气化炉为生物质物料气化装置，将生物质物料经加料装置加入气化炉的流化床上，从气化炉下部的进气分布室鼓入富氧气体，使生物质物料在炉内于富氧气氛下快速流化，迅速加热并进行气化反应，气化反应生成的可燃气体夹带未反应完全的炭在床外经气固分离，将炭粒再循环回流到炉内继续反应，炉内气化反应的温度控制在700～850℃范围。

本发明方法由于采用快速流态化技术，大大提高了生产强度，炭回流可强化还原反应，提高气化效率；采用富氧气体而不是高纯氧气体参与气化反应，既解决了高纯氧价格高昂的问题，又满足生物质热解气化产生较高热值可燃气体的条件，为采用简易的制氧设备以降低整体生产成本成为可能。

采用本发明方法而设计的装置称为生物质循环流化床中热值气化装置，其结构是：具有一个长筒形流化床气化炉，气化炉的下部设有进气分布室，进气分布室上部有气体分布板与气化炉炉膛相隔，下部有排灰口，侧壁有进气口，在气化炉炉膛气体分布板的上方处设有生物质物料入炉口，一个加料装置接到该入炉口向炉内加入生物质物料，气化炉的上部通过出气管接到旋风分离器作气炭分离，旋风分离器下部连接炭回流装置将炭粒送回气化炉内，形成循环流化床气化炉；采用PSA变压吸附制氧机产生富氧气体，该制氧机的氧气输出口通过气阀接到气化炉进气分布室的进气口。

上述生物质循环流化床中热值气化装置中的加料装置可采用结构简单的螺旋加料器将生物质物料连续推入气化炉的生物质物料入炉口。所说的炭回流装置可采用回流L阀，将回流L阀的出口接到位于气化炉气体分布板上方的回流炭入炉口。

为加速生物质物料在气化炉中流化以促进气化反应，在气化炉的下段(于气体分布板之上)形成一段缩径炉段，缩径炉段的炉膛直径d与上部炉段的炉膛直径D的比例可为：d/D=0.5～0.7。生物质物料的入炉口和回流炭的入炉口均可安排在缩径炉段。

本装置通过控制生物质物料的加料量和富氧气体的流量来控制气化炉炉内的气化温度，最佳的工艺条件为：生物质物料加料量为40～80kg/h，富氧气体流量为7.5～10m³/h，炉内反应温度为700～850℃。

本生物质循环流化床中热值气化装置所产生的可燃气体成分为：CO₂ 22～26％,C_nH_m 1.8～2.5％,O₂ 0.8～1.3％,CO 42～49％,CN₄ 7～14％,H₂ 8～12％,N₂ 6～11％，其低位热值为2500～2850千卡/m³(11.3～12MJ/m³)，本装置结构简单，投资小，具有操作方便，运行稳定，易调节，能连续生产，生产强度大的特点，可有效将废弃的细小生物质物料转化为中热值可燃气体燃料，可供作居民生活煤气或作化工原料，达到能源和环保双重目的。

图1为采用本发明方法的生物质循环流化床中热值气化装置结构示意图。

以下结合附图对本发明实施例作进一步详细说明：

如附图所示，15为流化床气化炉，其炉体为圆筒形，炉壁由钢套外壁7、保温层8和耐火材料内壁9构成，炉体下部为倒锥形进气分布室19，进气分布室下部为排灰口20，富氧气体通过进气口2鼓入进气分布室，富氧气体由PSA变压吸附制氧机1产生，该制氧机输出含氧量为90％±5％的富氧气体经气阀22接到进气分布室的进气口，进气分布室的上部设有气体分布板3，在气体分布板之上的炉体下段为缩径炉段，其炉膛直径d与上部炉段的炉膛直径D的比例d/D=0.6，在流化床气化炉的侧边设有进料装置，进料装置由原料仓6和螺旋加料器4构成，螺旋加料器由电机5驱动，其出料口接到流化床气化炉炉体的生物质物料入炉口，流化床气化炉的上部出气管10接到旋风分离器12，旋风分离器的下部连到由炭贮槽13、循环管14和回流L阀18组成的炭回流装置，回流L阀的出口接入炉体的炭粒回流入炉口，生物质物料入炉口和炭粒回流入炉口均位于炉体气体分布板的上方的缩径炉段，生物质物料由流化床气化炉热解气化而产生的可燃气体经旋风分离器12进行气固分离后从其上部的气体出口11引出。炉内反应温度控制在前700～850℃，生物质物料加料量控制在内40～80kg/h，富氧气体流量控制在7.5～10m³/h范围。图1中的其他编号分别表示：16为缩径炉段耐火内衬，17为回流L阀的吹气口，22为炉体支座。