生物质气化装置及生物质合成气的制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种生物质气化装置及生物质合成气的制备方法。其特征是，包括依次连通的回转窑、旋风除尘器、换热器、布袋除尘器、引风机、脱硫装置和合成气储罐，所述回转窑包括干馏热解段、氧化反应段和还原重整段，所述干馏热解段设有加热夹套和生物炭下料装置，所述还原重整段设有加热恒温装置，所述旋风除尘器和回转窑之间设有紧急放散装置，所述紧急放散装置与回转窑的还原重整段之间设有合成气回流装置。本发明专利技术克服现有生物质制备生物质气化技术的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
生物质气化装置及生物质合成气的制备方法
本专利技术属于生物质能源化工
，特别涉及一种生物质气化装置及生物质合成气的制备方法。
技术介绍
随着传统化石能源储量的日益减少，以及使用化石能源带来的环境污染问题，重视和发展可再生、环保能源已成为各国政府的共识。生物质是直接或间接通过光合作用而形成的各种有机体，其分布广泛、可利用量大，是唯一一种可再生的含有碳氢组分和热能的、可储存的自然原料。利用生物质进行能源利用和化工生产，具有清洁、环保、CO2零排放的特征，因而成为世界各国优先发展的新能源。将生物质转变为清洁气体、液体燃料或生物炭的方法很多，如燃烧法、化学法、生物化学法、物理化学法、热化学法、直接液化法等，其中，生物质热化学转化技术具有原料适应性强、易于规模化应用等优势。生物质气化制备合成气(主要成分为H2、CO)，进而合成液体燃料(如甲醇、乙醇、二甲醚、烯烃等)是热化学转化技术中最具发展前景的生物质能源化利用途径，受到了国内产业界和学术界前所未有的重视，并投入了大量的人力和物力进行相关的研究和开发。生物质气化制备合成气工艺中的核心设备是气化装置。气化装置的形式、结构、运行的工艺参数对产品合成气的品质有直接影响。目前生物质气化装置(气化炉、气化器)大致可以分为四种：固定床、气流床、流化床、回转窑。固定床气化炉结构简单、投资少、气体热损失少、操作模式灵活(分为上吸式、下吸式、横吸式、开心式)，对原料种类和粒度要求不高，但投料不便，生产规模小，连续运行性能差，炉中温度不均匀换热效果较差，出口合成气易夹带焦油、蒸汽等挥发性物质；气流床的运行温度较高、炉内温度较均匀、焦油裂解程度较高，但气流床对原料粒径要求较高，这给含有大量纤维的生物质原料的研磨提出了挑战；流化床热容量高、可处理高含水量物质、传热和传质速率快、但对原料的物理特性和可燃性很敏感，操作不易控制，运行温度较低，出口合成气中含灰量大、CO2含量较高，一般需要后续设备来处理焦油和重整合成气等问题，使得气化系统和装置变得比较复杂。回转窑对原料尺寸适应性好、不需要另设复杂的预处理设备、窑内气化反应物料混合良好、受热均匀、气化工艺参数可调性强、处理能力大、日常维护简单，适合大规模应用。近年来，回转窑气化生物质获得清洁能源的工艺正引起广泛关注。提高合成气的浓度，降低合成气中焦油和CO2含量，提升气化装置对原料的适应性，优化气化工艺控制过程，已成为新型生物质气化装置开发的主攻方向，而新型回转窑在此领域可大有作为。CN102676236B公开了一种三段分离式生物质气化方法及装置，上部为热解室，下部为气化室，两者由下料管相连，生物质气化发生系统的三个过程完全分离，该结构类似固定床，存在炉内温度不均、焦油转化不充分的问题。CN201032153Y公开了一种蜂窝炉排卧式回转气化炉，其气化剂通过炉排中空通道的蜂窝小孔送入炉膛，满炉膛送风，不分段，全部炉膛都是氧化区，没有干馏区和还原区，其结果是气化剂与燃料直接混合，产出的燃气减少，最终导致生物质气化效率始终＜50％，很难提升。CN204358732U公开了一种生活垃圾兜轮炉排卧式回转气化炉，其干馏区、氧化区、还原区为一体中通式，干馏区受到氧化区的气流和温度的影响，缺氧气氛实际很难控制，内热式回转窑导致合成气热值较低。CN101839488B公开了一种含油污泥、城市污泥、煤矸石、城市生活垃圾和生物质回转窑联合气化焚烧工艺，侧重于可燃固废中污染物的无害化处置，所获得的粗燃气热值低、成分复杂，净化成本高。CN101693848B内热式连续制备生物质热解气化煤气的回转炉采用了三段式设计：第I段炉头预热段，主要对原料进行预热、干燥。第II段回转炉体热解段，主要是热解干馏。是该炉体的核心工作部分。第III段炉尾冷却段，主要是对木炭进行冷却。该炉型所需空气量大，降低了生物质合成气的热值，且尾段冷却过程，会造成CO转化成CO2。CN200810235564.8公开了一种采用立式热解气化炉连续化制备生物质热解气化煤气的方法及其装置，该专利技术由于回炉煤气燃烧后的气体如氮气等惰性成分是进入最终系统的，所以对于最后的成品气的品质有很大的影响，而且立式炉由于高度比较高，整个系统所占用的空间也会比较大。CN202968495U公开了一种生物质、城市废弃物裂解制气炉，其特征在于：由上、中、下三段组成，上段为裂解原料的干燥段；中段为裂解气化段；下段为热量回收段。该炉型为固定床，故障率高、存在投料不便，炉中换热不均匀，三段窜气等问题。在回转窑气化生物质已公开的专利中，尚存在气化设备结构不完善、故障率高，炉内温度波动大、气化效率低，合成气焦油含量高、热值低，投料不便且预处理麻烦等问题，因此，提出一种设计简捷、功能合理、高效运行的生物质气化方法及装置十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种生物质气化装置及生物质合成气的制备方法，克服现有生物质制备生物质气化技术的缺陷。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种生物质气化装置，其包括依次连通的回转窑、旋风除尘器、换热器、布袋除尘器、引风机、脱硫装置和合成气储罐，所述回转窑包括干馏热解段、氧化反应段和还原重整段，所述干馏热解段设有加热夹套和生物炭下料装置，所述还原重整段设有加热恒温装置，所述旋风除尘器和回转窑之间设有紧急放散装置，所述紧急放散装置与回转窑的还原重整段之间设有合成气回流装置。作为优选方案，所述换热器和干馏热解段之间设有废气循环回路，所述废气循环回路上设有罗茨风机，换热器和氧化反应段之间设有气化剂输入装置，所述气化剂输入装置可分别向氧化反应段和换热器内输入气化剂。作为优选方案，所述干馏热解段还连通有生物原料储仓和进料装置，所述进料装置连接于生物原料储仓和干馏热解段之间。作为优选方案，所述回转窑的倾斜度为3～6°，转速2～8r/min，转速可调。作为优选方案，所述干馏热解段、氧化反应段和还原重整段之间的长度之比为：1：(0.5～1)：(1.5～4)，内设物流通道，只有氧化反应段通气化剂。回转窑对原料尺寸、含水率耐受性较强，但原料不宜过大、含水率不宜过高，一般需经过初步的破碎和自然干化预处理。回转窑，除常规窑体设备外，沿窑身，干馏热阶段末端布置有生物炭下料装置、氧化反应段上部布置有气化剂输入装置，还原重整段布置有加热恒温装置，窑头出口布置有合成气回流装置。干馏热解段，采取外热夹套式换热，热源来自窑头后废热循环系统空气换热器的热风，热风在夹套换热后，返回废气循环系统。生物质原料在干馏热阶段隔绝氧气，保持温度为300～550℃，进行低温干燥、干馏和热解，脱除生物质内的水分、挥发份，将干基中有机物转化为CO2、CO、CH4、H2、CnHm等小分子，木醋酸、醇类、醛类、酯类、酚类、芳香化合物、杂环化合物及胺类等液体挥发份(焦油)，以及生物质炭(焦炭、炭黑)等贮存性能源。所产生的部分生物质炭引出窑体作为副产物综合利用，部分生物质炭和气、液态热解产物进入氧化反应段。本阶段的目的是原料干燥、干馏热解制备粗燃气和高产率的生物炭，主要化学反应为：生物质→C+焦油+CO2+CO+H2+H2O+CH4+CnHm。所述干馏热解段，靠近氧化反应段的末端，设置有生物炭收集装置，生物炭收集的比例由工艺确定，既要确保氧化反应段燃烧充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质气化装置，其特征在于，包括依次连通的回转窑、旋风除尘器、换热器、布袋除尘器、引风机、脱硫装置和合成气储罐，所述回转窑包括干馏热解段、氧化反应段和还原重整段，所述干馏热解段设有加热夹套和生物炭下料装置，所述还原重整段设有加热恒温装置，所述旋风除尘器和回转窑之间设有紧急放散装置，所述紧急放散装置与回转窑的还原重整段之间设有合成气回流装置。

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化装置，其特征在于，包括依次连通的回转窑、旋风除尘器、换热器、布袋除尘器、引风机、脱硫装置和合成气储罐，所述回转窑包括干馏热解段、氧化反应段和还原重整段，所述干馏热解段设有加热夹套和生物炭下料装置，所述还原重整段设有加热恒温装置，所述旋风除尘器和回转窑之间设有紧急放散装置，所述紧急放散装置与回转窑的还原重整段之间设有合成气回流装置。2.如权利要求1所述的生物质气化装置，其特征在于，所述换热器和干馏热解段之间设有废气循环回路，所述废气循环回路上设有罗茨风机，换热器和氧化反应段之间设有气化剂输入装置，所述气化剂输入装置可分别向氧化反应段和换热器内输入气化剂。3.如权利要求1所述的生物质气化装置，其特征在于，所述干馏热解段还连通有生物原料储仓和进料装置，所述进料装置连接于生物原料储仓和干馏热解段之间。4.如权利要求1～3中任意一项所述的生物质气化装置，其特征在于，所述回转窑的倾斜度为3～6°。5.如权利要求1～3中任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，王如意，张永杰，宋清诗，赵明，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31