生物質中熱值氣化系統技術方案

本發明專利技術公開了一種生物質中熱值氣化系統。它是把切成小段的生物質原料通過提升機送入氣化爐，經過間壁式加熱和熱解氣化反應轉換成中熱值可燃氣體，通過催化裂解降ＣＯ系統后，經分離器和二級可燃氣冷卻器，脫水以及除燃氣中含有的剩余焦油和雜質，焦油進入焦油沉清池，產生的可燃氣體大部分供用戶，少量可燃氣經燃燒器和燃燒室燃燒給氣化爐供熱，氣化爐排出的半焦還田。本發明專利技術具有結構簡單、造價低、易于維護、運行成本低等優點。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物中熱值氣化系統。在各種可將生物質能轉化為不同形式的高品質能源形式的工藝過程中，氣化利用是一種較為成熟，較有潛力的技術。由于生物質原料具有很高揮發份，生物質焦炭的反應活性也明顯高于煤焦，因而特別適合于氣化工藝。氣化工藝可以將生物質原料轉化為以氫、一氧化碳、甲烷、二氧化碳為主要成分的可燃氣體—煤氣，這種氣體可以在相當廣泛的領域內作為氣體燃料作用。目前全國有75萬多個村，6億多噸秸稈，若使用該技術將目前全國廢棄及焚燒的稻稈、麥稈的1/3利用起來，即可節約近1億噸左右的軟秸稈，可節約能源資源100多億元，可減排二氧化碳約1.4億噸，二氧化硫140噸，煙塵100萬噸，并可提高農村的用能品位，改善居住環境，具有顯著的節能、環保及社會效益。根據目前各國對生物質氣化的研究，低熱值煤氣氣化方案以空氣氣化技術路線為代表。氣化過程是以鼓入空氣令部分生物質原料燃燒來供熱并提供氣化介質。從總體上看這種技術工藝簡單，煤氣生產成本低，但由于空氣中的氮氣不可避免地混入煤氣中，使煤氣熱值只能處于較低的水平，大約在3.5～7.8MJ/Nm3范圍內。這一類工藝發展得較為成熟，但是由于它只能生產低熱值煤氣的特點，大大限制了應用。低熱值煤氣能量含量低，燃燒火焰溫度低，這些缺陷會使各種以其為燃料的用氣的設備的功率和負荷受到限制；而且低熱值會使氣體燃料的輸送變得很不經濟。中熱值氣化工藝路線采用間接加熱或鼓氧燃燒來提供氣化所需熱量，生產中熱值的煤氣。這種工藝排除了煤氣中氮氣的混入，以而使其熱值能夠達到11～20MJ/Nm3。這種煤氣不存在那些低熱值煤氣應用中所遇到的各種問題，因而具有相當廣闊的應用前景。當然這種工藝在技術上要復雜一些。為補充能源不足及改善環境為動因，發展中國家及發達國家均開展了諸多途徑的生物質能利用技術研究及應用，特別是對生物質氣化技術開發更是投入了大量的研究力量。在該領域肯有領先水平的國家的瑞典、美國、意大利、德國等。從八十年代初開始，以美國為代表的西方工業發達國家就已經在這方面展開了大規模的研究工作。在美國能源部資助的BTC(Biomass ThermochemicalConversion)計劃中，提出了許多生物質氣化的工程方案，并就它們的可靠性、經濟性進行了廣泛的研究。并對循環流化床雙床固體熱載體氣化爐、內部熱交換器供熱的流化床氣化爐、鼓氧氣的壓力流化床氣化爐以及下吸式鼓氧氣固定床氣化爐等四種比較優秀的中熱值氣化方案分別建立了日處理原料量在9～20噸范圍內的大型實驗性工業示范工程。這些技術方案都已經歷了長時間工作考驗，并且運作情況良好。美國近幾年大力研制采用循環流化床技術的生物質綜合氣化爐一燃氣輪機發電系統成套設備，實現了生物質的高效、潔凈利用。最近，美國煤氣工藝學會(IGT)正在夏威夷建一個加壓氣化系統，驗證甘蔗氣化技術。瑞典工業發達，森林資源豐富，常規能源資源貧乏，故非常重視生物質能的開發利用，鼓勵采用先進的氣化技術，以充分利用農林業殘余物及城市垃圾等作為原料進行氣化發電和供熱等。目前該國科研機構已致力于循環流化床式氣化爐和加壓氣化發電系統研究，Bilflwo合資公司(包括芬蘭、生物質氣化爐制造廠Ahlstrom)和Sydkrart公司(瑞典第二大電力公司)，1993年初在瑞典Varnamo建成6MW生物質氣化-GTCC區域供熱熱電站，采用的是芬蘭林業公司Tampella公司研制的生物質氣化爐。另外，加拿大已投放市場若干型號的生物氣化爐產品，以鋸木、木片、紙漿、果殼和糧食加工下腳料為燃料。制取煤氣，驅動內燃機發電，可降低發電，可降低50％的發電成本。近年來，發展中國家由于森林覆蓋率低，生物質低效率利用浪費嚴重，也逐漸開始重視利用農林加工廢棄物利用的研究與推廣工作。如孟加拉國建成下吸式氣化爐投入運行，印度盛產稻谷，正致力于稻殼的氣化技術開發，馬來西亞用固定床氣化發電，泰國正開展利用稻殼為燃料的流化床燃燒技術研究。八十年代以來，全國多家高校及科研機構在研制生物質氣化技術和裝置方面相繼取得了一系列重要成果。如中國農機院開發的下吸式DN系列生物質氣化爐，應用于烘干茶葉、木材、飼料和供熱、供暖等，九十年代初，又根據市場需求，開發出有用小型氣化爐。廣州能源所研制了上吸式氣化爐，對氣化原理、物料反應性能等做了大量試驗，又對上吸式氣化爐加以改進，用于鍋爐供熱。四川、江蘇等有關廠家生產了一批稻殼氣化爐，利用碾米廠的稻殼進行氣化，驅動發電機發電，做到資源回收、變廢為寶。此外，山東能源所研制出燃用農作物秸稈(以玉米稈為主)的固定床氣化爐，經熱解產氣，成功地向50多個試點村的村民送上管道煤氣。上述幾種形式氣化爐均利用空氣氣化生產5MJ/Nm3左右低熱值燃氣。為了提高熱值，廣州能源所、中科院化冶所、大連科學院、浙江大學等在“八五”期間均開展了利用生物質能(以稻殼為主)的循環流化床氣化技術研究，采用純氧或雙流化床氣化產生中熱值燃氣，完成實驗室研究階段。但目前還未有利用稻稈氣化的報道。浙江大學早在1988年開始就致力于生物質氣化技術研究，針對中國農村實際善提出了適合不同用戶需要的生物質中熱值氣化集中供氣系統，將燃燒與氣化過程有機結合，產生中熱值燃氣和蒸汽，使燃料中固體和氣體成分得到合理利用，燃料利用率高。并對稻殼稻稈等進行了大量的基礎性研究。綜上所述，與發達國家生物質氣化技術相比，我國目前在這方面相對落后，特別在實際應用方面生物質氣化目前仍停留在少數幾個示范裝置上，而且主要是小規模，固定床類型，存在著燃氣熱值低，燃料利用率低，燃氣凈化不徹底等問題，此外，到目前為止，我國現有示范應用都針對高梁桿、木屑等硬質秸桿，對稻草、麥桿等軟質秸桿的應用還是空白，主要因為稻麥桿中含有很高堿金屬易導致氣化燃燒過程中結團，影響系統運行。本專利技術的目的是提供一種生物質中熱值氣化系統。為了達到上述目的本專利技術采取下列措施一種生物質中熱值氣化系統，特征在于切成小段的生物質原料通過提升機送入氣化爐，經過間壁式加熱和熱解氣化反應轉換成中熱值可燃氣體，通過催化裂解降CO系統后，經分離器和二級可燃氣冷卻器，脫水以及除去燃氣中含有的剩余焦油和雜質，焦油進入焦油沉清池，產生的可燃氣體大部分供用戶，少量可燃氣經燃燒器和燃燒室燃燒給氣化爐供熱，氣化爐排出的半焦還田。另一種生物質中熱值氣化系統，特征在于切成小段的生物質原料通過提升機送入氣化爐，經過間壁加熱和熱解氣化反應轉換成中熱值可燃氣體，通過催化裂解降CO系統后，經分離器和二級可燃氣冷卻器，脫水以及除去燃氣中含有的剩余焦油和雜質，焦油進入焦油沉清池，產生的可燃氣體大部分供用戶，氣化爐排出的半焦還田，少量半焦進燃燒室燃燒給氣化爐供熱。本專利技術的優點6.本生物質中熱值所化系統可以利用簡單的工藝實現通常需要較復雜技術才能實現的中熱值氣化，具有結構簡單、造價低、易于維護、運行成本低。2.可利用稻桿等軟質桔桿作氣化原料，采用控制運行參數等解決秸桿結團問題，這在國內國際上都是先例。3.采用焦油爐內裂解催化轉化技術，使焦油大部分轉化為煤氣，可大大降低煤氣中焦油含量和CO含量；其中燃氣中CO含量＜20％，焦油含量＜50mg/m3。4.先進的高效渦旋間壁式加熱系統，起動速度快，產氣穩定，燃氣熱值高。5.可采用電自動點火和自動出料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生物質中熱值氣化系統，其特征在于切成小段的生物質原料通過提升機［９］送入氣化爐［１０］，經過間壁式加熱和熱解氣化反應轉換成中熱值可燃氣體，通過催化裂解降ＣＯ系統［８］后，經分離器［７］和二級可燃氣冷卻器［５］，脫水以及除去燃氣中含有的剩余焦油和雜質，焦油進入焦油沉清池［６］，產生的可燃氣體大部分供用戶，少量可燃氣經燃燒器［１２］和燃燒室［１１］燃燒給氣化爐供熱，氣化爐排出的半焦還田。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：岑可法，駱仲泱，方夢祥，周勁松，余春江，王樹榮，倪明江，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：33[中國|浙江]