生物质混合气化工艺方法及其装置 【技术领域】
本发明涉及一种对生物质进行热解气化的工艺方法和装置。
背景技术
我国生物质资源储量非常丰富，作为一种可再生能源，其利用能够减轻对化石燃料需求的压力，同时减缓温室效应。气化技术可将生物质转换为合成气，进行发电或合成液体燃料，成为当前生物质利用的重要技术之一。
生物质气化是生物质高效利用的主要方式之一，在生物质分散利用方面有广泛的应用。目前国内外主要的生物质气方式有流化床(循环流化床)气化、上吸式气化及下吸式气化三类气化技术。流化床气化的特点是连续性好，气体质量稳定，气化强度高，适合于工业化大型生产，其缺点是燃气含灰量高，焦油含量也偏高，而且原料需粉碎处理，运行成本较高；上吸式气化炉的特点是气化效率高，设备简单，运行缺点是燃气焦油含量很高，且只适合于块状物料，不适合于细小物料。下吸式气化的特点是燃气焦油含量较低，主要缺点是设备气化强度低，规模不能太大，只适合于小规模生产。CN1354220A公开了一种复合生物质气化炉及其燃气制备方法，提出以固定床下吸式气化炉与生物质干馏炉连接的技术方案，利用气化炉产生的高温气体的余热，在干馏炉内对农业废弃物进行热解干馏，同时对燃气中的焦油进行吸附清除，进一步降低焦油含量，提高热能转换效率和燃气热值。实际上，该方法提及的干馏炉类似于上吸式气化炉，高温气体从底部进入炉内，携带焦油含量因过滤确实减少，但生物质干馏产生的焦油同时也释放到燃气中，并不能很好解决气化炉焦油问题。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种能同时处理不同形态的生物质物料，提高燃气产量并有效降低产出的燃气中的焦油含量地生物质混合气化工艺方法及其装置。
本发明所提出的生物质混合气化工艺方法，其气化过程包括前气化阶段和后气化阶段，在前气化阶段，生物质物料采用循环流化床气化工艺进行热解气化，在后气化阶段，生物质物料采用下吸式气化工艺进行热解气化，使在前气化阶段产生可燃气进入后气化阶段的下吸式气化装置，与加入其中的生物质物料一起进行共气化反应。本发明的工艺及物料流程如附图2所示。
在本发明的气化工艺方法中，在前气化阶段进行热解气化的生物质物料为细小物料，包括粒状和粉状物料，物料的粒度直径要小于15mm；在后气化阶段进行热解气化的生物质物料为块状物料，物料粒度直径一般可控制在30mm～100mm范围。
在本发明的工艺方法中，可根据两种气化方式的特点，通过对前后气化阶段加料量配比的优化控制，充分发挥两种气化方式的优点，提高气化效率。本发明前、后气化阶段的合理加料量配比为：前气化阶段的加料量占进行反应的生物质总重量的50～85％，后气化阶段的加料量占进行反应的生物质总重量的15～50％；最优的加料量配比为：前气化阶段的加料量占进行反应的生物质总重量的65～75％，后气化阶段的加料量占进行反应的生物质总重量的25～35％。
为实现本发明的所述的生物质混合气化工艺方法而设计的气化装置为一个复合式气化炉装置，它由一个对生物质进行前气化处理的循环流化床气化炉和一个对生物质进行后气化处理的下吸式气化炉组合而成，两个气化炉分别具有独立的加料装置，在所说的循环流化床气化炉的侧面设有一旋风分离器，该旋风分离器的进气口与循环流化床气化炉的燃气出口相连，其下部具有飞灰回流管道回引接入循环流化床气化炉，旋风分离器的出气口连接到设在下吸式气化炉的上部的可燃气进气口。
本发明中，细碎的生物质原料在循环流化床气化炉中进行快速热解气化，含焦油、灰份的可燃气经旋风分离器后，进入下吸式气化炉上部，与块状生物质原料一起进行共气化反应，高温燃气携带的热量大大促进块状生物质热分解，分解形成的碳层又可以过滤燃气中的灰份，同时由于下吸式气化炉底部喉口高温区(＞1000℃)和还原碳床层的存在，可燃气中的焦油被大大降低，使后续净化处理工序的负荷大大减轻。应用本发明的生物质混合气化新工艺方法及其装置，使流化床气化工艺和固定床下吸式气化工艺得到优化组合，充分发挥了两种气化方式的优点，使本发明具有以下突出特点：
(1)把生物质气化过程分为前气化和后气化两个阶段，在两个阶段分别设计加料装置，可同时处理粒状、粉状物料和块状物料，大大提高气化技术的灵活和适应性。
(2)后气化过程采用下吸式气化形式，有效地降低燃气中的焦油含量，大大提高燃气的产量和用途。
(3)可通过不同加料的合理组合及空气配送系统的优化控制，使整个气系统同时具备流化床气化、下吸式气化的优点，大大提高生物质气化技术的应用范围。
【附图说明】
图1为应用本发明的的生物质混合气化工艺方法的气化装置的结构示意图。
图2为本发明的工艺及物料流程图。
【具体实施方式】
本发明的气化装置实施例的结构如附图1所示，该气化装置由循环流化床气化炉1与下吸式气化炉10组成复合式气化炉，在循环流化床气化炉1的侧面设有旋风分离器7，循环流化床气化炉1有独立的进料口2，炉的下部为布风板3和灰渣出口5，旋风分离器7的进气口与循环流化床气化炉1上部的燃气出口相连，在旋风分离器7的下部具有飞灰回流管道8回引接到循环流化床气化炉下部由隔板4分隔出的飞灰流出口6，旋风分离器7的出气口连接到设在下吸式气化炉10上部的可燃气进气口9，下吸式气化炉10的上部也具有独立的进料口11，在下吸式气化炉10的下部为具有进风口的喉口12和可燃气输出口14以及炉灰出口13。
生物质在本气化装置中进行混合气化的工艺过程和物料流程如附图中的箭头所示，细碎的生物质原料由进料口2加入循环流化床气化炉1中进行快速热解气化，在此前气化阶段的生物质加料量为总生物质重量的70％，空气由布风板3进入炉内，含焦油、灰份的可燃气经旋风分离器后，可燃气从下吸式气化炉上部的可燃气进气口9输入下吸式气化炉10，灰份由飞灰回流管道8回流入循环流化床气化炉1，从飞灰流出口6排出，由循环流化床气化炉1产生的炉灰则从灰渣出口5排出；块状生物质原料从下吸式气化炉10的进料口11加入下吸式气化炉，与来自循环流化床气化炉的可燃气一起进行共气化反应，在此后气化阶段的生物质加料量为总生物质重量的30％，高温燃气携带的热量大大促进块状生物质热分解，并在炉内形成还原碳层，由下吸式气化炉下部的喉口12处向炉内鼓入空气，在该喉口处形成高温区(＞1000℃)，可燃气通过该高温区和还原碳层后，焦油被大大降低，之后，可燃气从输出口14输出，灰份从炉灰出口13排出。