由粉碎的生物废料生产气体的方法和设备技术

由粉碎的生物废料，例如稻草，生产气体的方法和设备，在该方法中，把粉碎的物料尽可能与附加水蒸汽一起通过气密闭锁装置加入到反应器中，分布在催化物体的反应床中，催化物体在一定方向上流动，以便在气化过程中物料像产生的气体那样沿预定路径流动，残余物料通过上述反应床的底部除去。该方法的特征在于该反应床间接加热，催化剂物体的搅拌通过床层的振动来进行，从而使物料通过床层向下传送，填料物体是有催化作用的重金属的陶瓷载体。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由粉碎的生物废料例如稻草生产气体的方法，在该方法中，把粉碎的物料尽可能与附加水蒸汽一起通过气密闭锁装置加入到反应器中，分布在催化物体的反应床中，进行搅拌，以便在气化过程中该物料象产生的气体那样沿预定路径流动，残余物料通过上述反应床的底部除去。本专利技术还涉及实施本方法的设备。从瑞典专利公开453，097号已知这种类型的方法。在已公开的设备中，将生物废料在立式反应器底部格栅上面有一定距离的部位加入。在热解过程中，该物料与加热的大量含有催化剂活性的石灰石的岩石颗粒一起通过反应器向上传送。残余物料从反应器顶部除去。并循环到其底部，在这里残余物料作为加热岩石颗粒的燃料，燃烧空气通过反应器底部格栅引入。燃烧空气也用于流化反应器中的生物物料。由于在加入生物物料区域中岩石颗粒的高温，产生大量焦油。由于石灰石的催化作用和该方法温度梯度的精确控制，和在生物物料中保持预测的低湿度，阻止了焦油随着气体产生。这些条件很难在实际条件下实行。该方法的另一个缺点是该气体与产生热解的燃烧中放出的烟道气混合。因为该气体含有大量的CO2和N2，所以产生的气体有比较低的热值。从德国专利说明书2，914，295号已知使用催化剂改善生产焦炭时产生气体的质量。在已知方法中，将镍加入煤中，由此产生气体的量为0.1-2.5%(重量)。根据该专利说明书，气体中甲烷的含量增加，以至该气体相当于天然气。加入煤中的镍在该过程后从产生的焦炭中发现，可用将该金属溶于酸中将其从焦炭中回收。如果该催化剂不回收，燃烧后从焦炭放出的灰将不符合环境条件，因此其排放将需要采取特殊的保护措施。从德国延迟公开说明书3，421，813号已知在由许多棒状物构成的格栅上，气化粉碎的稻草，在该格栅的上面放一层陶瓷物体。该棒状物进行往复运动，保持传送陶瓷物体。陶瓷物体形成一种自清洗格栅，在格栅上的层中在陶瓷物体上或其中发生稻草物料的热解和燃烧。由于该陶瓷物体的运动，稻草物料均匀地分布从而减少了格栅表面的不均匀燃烧的危险。在所讨论的方法中，热解是通过将一定量的燃烧空气加入被气化的物料中进行的。燃烧空气混合在产生的气体中，该气体会含有大量的CO2和N2，这对气体的热值没有贡献，且降低能达到的燃烧温度。为了得到高的热值，必需使热解在封闭的反应器中进行，以便防止稀释产生的气体。还没有一种已知方法公开了从粉碎的生物料在不加入空气而只是用部分物料燃烧来产生气体的方法。在实际上有用的一个方法中抑制焦油的形成是条件，因为焦油降低了气体利用且在反应器中沉积以至使对生物物料间接加热的热传递发生困难。本专利技术的目的是提供一种如上所述类型的方法，在该方法中所提到的问题被解决，从而生产出高热值无焦油的气体。在该方法中，用于热传递的表面没有焦油的沉积，且该方法中由气体生产得到的残余物质不包含大量的环境不能接受的组分。根据本专利技术，该目的可根据权利要求1表征的方法达到。用振动装有包含作为催化剂载体的陶瓷物体的填料的反应床，将物料均匀地向下传送，同时逐渐加热使得焦油的生成量为最小。催化剂的存在提高了在抑制焦油生成的温度下进行的热解。具体地说，与已知方法相比降低温度200℃。该方法在不生成炉渣的温度范围内进行。催化剂的存在也有助于将参与形成焦油的组分转化成可燃气体。由于催化剂被混合在陶瓷物体中，所以它将以它将保留在反应床中且不污染由生物物料产生的灰，反应床的间接加热避免了由加热产生的烟道气对气体的稀释，尤其保证了反应床中气压的降低，并且避免了破坏催化剂效果的催化剂氧化。反应床的振动首先保持了物料通过床层的传送，第二，保证了物料和催化剂之间的必要的接触，第三，改善了由加热装置产生的热量向物料中的分布，这样，维持了该过程。振动对该方法是这样的重要，以致于如果振动间断，则该过程将在很短的时间内停止。荼痉⒚饕訬i为基础的催化剂被证明是有效的。这一具体金属的使用增加了产生的气体中甲烷的收率。为了保持粉碎物料向下通过催化剂反应床的有效传送，该催化剂反应床含有无过量腐蚀的载体，最好是根据本专利技术，使振动有一定的方向和一定的强度，以致于使反应床流态化。粉碎物料起润滑剂的作用，其实际上降低了在填料物体的接触点处的磨损。通过热解设有转化成气体的部分残余物料含有大量的碳。该残余物可以通过进一步加热和加水转化成气体，或根据本专利技术部分物料可以燃烧以便提供为维持热解必须的热量。本专利技术还涉及实施本专利技术方法的设备，该设备包括具有气密闭锁装置入口的反应容器，通过该入口可将生物物料装入有催化作用的填料物体的反应床中。该反应床有搅拌载体的装置，用这样的方法在气化期间使粉碎的物料沿预定路径以与气流相同方向传送，残余物料从反应器底部除去。根据本专利技术，该设备由权利要求6的特征说明。本设备的其它特点和优点从下面的说明中可看到。在下面参考附图详细说明本专利技术，其中附图说明图1表示根据本专利技术设备的实施方案的剖视图。图2表示根据本专利技术设备的另一个实施方案，其中含残余物的碳为分离处理而除去。如附图中图1所示的设备是用来从粉碎生物废料生产气体，生物废料包括稻草、稻壳、树皮、坚果壳或类似的含纤维素物质，该设备包括有纵轴的呈圆筒形容器1的反应器。为生产气体，可以转变成气体的其它物料可以使用或者与一些上述废料混合，或者与煤或泥煤混合。另外，如果没有可用的废料，该设备可用于热解纯的普通燃料。该容器在顶部用盖2封闭，其上装有粉碎物料入口3。用螺旋传送机4加入粉碎物料。在接近容器的下部安装有格栅6，在格栅下面该容器用锥形底7密闭，在底部装配有气体和灰出口8。部分格栅区域上有加热元件9，该元件上有通道以增加加热面积，并形成加热介质出口。为了增加该面积，格栅6面向床层，用一些格栅的棱锥形物体6'来增加该面积，其目的是与该反应床横截面相比增加格栅面积。如果棱锥形物体的孔较小或与下面格栅的孔相等，实际上该面积的增加也可以通过把棱锥形物体安装到平的格栅上来得到。这些棱锥形物体可以提供加热介质的通道，以便在棱锥形物体6'上保持有与加热部件上有相同的温度。如果在反应器中进行有机物料的完全转化，这种安排是最好的。在许多情况下实际上可把该过程分成热解阶段和后续阶段，其中热解产生的碳在分离过程中转变成气体或燃烧形成热能，最好部分热能用于热解阶段。通道或管道10被连接到环形室11上，形成加热介质通用出口。在容器的外部有加热介质入口12。加热介质可以是空气或在较好方案中用气体或其它适当燃烧的燃烧器。该加热系统也可以安装电加热部件。将加热介质入口12和出口11用相应供电设备来代替。在图1所示的包括具有环形横截面容器的方案中，加热部件和导管组成冠状，而这种形状可以改变从而使加热部件适合填料物体床层的形状。加热部件的目的是在床层区保持温度800-1000℃。该区域必须包括床层完整的横截面并且该区域最好在整个面积上具有相同的高度。在图2所示的另一个实施方案中，加热部件是导管21、22，这两个导管连接在环形入口室23和环形出口室24上。导管以这样的方式安装以便使导管的大部分与容器的轴平行。因此导管促使反应器内填充物和有机物料的流态化。在这个可供选择的实施方案中，并不打算将有机物料完全转化，但是有高碳含量的残余物料通过格栅26与由热解产生的气体一起除去。残余物与气体通过有气体出口28的室27被除去本文档来自技高网...

【技术保护点】
由粉碎的生物废料，例如稻草，生产气体的方法，在该方法中把粉碎的物料尽可能与附加水蒸汽一起通过气密闭锁装置加入到反应器中，并分布在催化填料物体的反应床中，搅拌催化填料物体以便在气化过程中该物料象产生的气体那样沿着预定路径流动，残余物料通过上述反应床的底部除去，其特征在于该床层间接加热，催化物体的搅拌通过床层的振动实现，从而使物料通过床层向下传送，填料物体是有催化作用的重金属陶瓷载体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾力克韩森，
申请(专利权)人：丹麦热能工业有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]