一种农林生物质气化发电方法技术

本发明专利技术提供了一种农林生物质气化发电方法，主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤，其中，农林生物质预处理是将农林生物质粉碎并烘干得到特定粒径范围的原料，有助于在后续气化、催化裂解等步骤中充分利用生物质，提高生物质燃烧热值利用率，并减少焦油以及硫氧化物、氮氧化物等酸性物质的产生，无需额外进行后处理即可减少排放引起的环境污染。

A Method of Generating Electricity by Gasification of Agricultural and Forestry Biomass

The invention provides an agroforestry biomass gasification power generation method, which mainly includes three steps: agroforestry biomass pretreatment, gasification and catalytic pyrolysis to generate combustion gas, and power generation using combustion gas. Among them, agroforestry biomass pretreatment is to crush and dry agroforestry biomass to obtain raw materials with a specific particle size range, which helps to make full use of organisms in subsequent gasification, catalytic pyrolysis and other steps. Quality, improve the utilization rate of biomass combustion calorific value, and reduce the production of tar, sulfur oxides, nitrogen oxides and other acidic substances, without additional post-treatment can reduce the environmental pollution caused by emissions.

【技术实现步骤摘要】
一种农林生物质气化发电方法
本专利技术涉及清洁能源
，特别地，涉及一种农林生物质气化发电方法。
技术介绍
农林生物质是农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。利用农林生物质发电是生物质利用的一种重要方式，也是国家近些年大力提倡与鼓励的生物质利用方式。生物质发电技术主要分为生物质直燃发电、生物质混合燃烧发电、生物质气化发电。其中，生物质气化发电是将生物质通过热化学方法转化为气体燃料后直接送入锅炉、内燃发电机、燃气机等的燃烧室中燃烧发电。按照发电规模可以划分为小型气化发电、中型气化发电和大型气化发电。现有的传统生物质气化发电技术工艺流程长，需要配套建设发电系统、全套燃料输送系统、锅炉、汽轮机、发电机以及辅助系统、电网输出系统等，还有投资成本高，生物质燃烧热值利用率低，排放污染环境，堵塞设备和管道等诸多问题。另外，现有的气化发电技术气化出来的燃气都含有一定的杂质，包括灰粉、焦炭和焦油以及硫氧化物、氮氧化物和氯化氢等酸性物质。例如，燃气焦油的脱除是生物质气体净化的瓶颈之一。现有技术焦油转化率低，净化效果不理想，造成焦油沉积严重而缩短滤芯的使用寿命，增加处理成本。焦油以及燃烧后产生的气味对人体是有害的，污染环境，腐蚀金属，损害设备，影响发电设备的正常运行。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种农林生物质气化发电方法，以解决生物质燃烧热值利用率低、排放污染环境等技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种农林生物质气化发电方法，主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤，其中，农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径30～50μm并烘干至水分重量含量为10～12％，得到原料；气化和催化裂解的具体方法是：农林生物质经预处理后与气化剂在流化床气化炉中进行气化反应，然后在催化剂的作用下裂解产生混合裂解气，所述催化剂的用量为原料重量的3～4％，催化剂是通过以下制备方法得到的：(A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀，得到混合粉末；(B)将混合粉末加入乙酸锰水溶液中，搅拌均匀，得到混合浆料；(C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物，搅拌2～3小时，300～330℃煅烧30～40小时，还原热处理即得。优选的，所述农林生物质选自玉米秸秆、树枝、树叶、锯末、稻壳、棉籽壳、花生壳、甘蔗滓中的任一种或几种。优选的，农林生物质的预处理方法如下：将农林生物质经机械粉碎制成粒径≤5mm的粗粉，然后将粗粉倒入三乙醇胺水溶液中，搅拌条件下滴加二甘醇，滴加完毕后继续搅拌30～40分钟，湿法研磨5～8分钟，离心，干燥，打散即可；粗粉、三乙醇胺水溶液、二甘醇的质量体积比为1g：8～12mL：2～3mL，三乙醇胺水溶液的体积浓度为8～12％。进一步优选的，所述机械粉碎选自鄂式粉碎、辊式粉碎或锤式粉碎中的任一种。进一步优选的，所述湿法研磨采用胶体磨，胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.02～0.03mm，转速10000～12000r/min。进一步优选的，离心的工艺条件为：10000～12000r/min离心处理5～6分钟，弃上清液；干燥的工艺条件为70～80℃烘干15～20小时；利用气流对干燥后的物料进行打散。优选的，所述气化剂选自空气、富氧空气、纯氧或水蒸气中的任一种，气化剂在流化床气化炉中的流速为8～10m/s。优选的，气化反应的温度为800～1000℃。优选的，所述催化裂解步骤的升温速率为30～35℃/分钟，发生裂解反应的温度为600～700℃，裂解反应的时间为3～5小时。优选的，产生燃烧气的具体方法是：混合裂解气送入燃烧区，燃烧区温度800～1000℃，在燃烧区所述混合裂解气充分燃烧，产生燃烧气。优选的，利用燃烧气发电的具体方法是：将燃烧气送入燃气轮机或内燃机，驱动燃气轮机或内燃机工作，带动发电机发电。优选的，碳酸镁、碳酸锌、乙酸锰水溶液、玻璃纤维粉、钒-钛复合氧化物的质量比为1：1.5～2：5～8：35～45：10～15，其中乙酸锰水溶液的质量浓度为10～15％。优选的，步骤(C)中，所述钒-钛复合氧化物是在弱氧气气氛和550～650℃条件下用钒掺杂二氧化钛而得，所含钒与钛的摩尔比为1：5～8。优选的，步骤(C)中，还原热处理的具体方法是：氢气气氛下，270～290℃热处理4～5小时。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的方法主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤，其中，农林生物质预处理是将农林生物质粉碎并烘干得到特定粒径范围的原料，有助于在后续气化、催化裂解等步骤中充分利用生物质，提高生物质燃烧热值利用率，并减少焦油以及硫氧化物、氮氧化物等酸性物质的产生，无需额外进行后处理即可减少排放引起的环境污染。在催化裂解步骤中所使用的催化剂是利用碳酸镁、碳酸锌、乙酸锰、玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物等为原料制成，玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物作为载体材料，玻璃纤维粉本身的比表面积较小，其作为催化剂载体并不特别理想，本专利技术引入了钒-钛复合氧化物，钒-钛复合氧化物是用钒掺杂二氧化钛而得，比表面积大，玻璃纤维粉的吸附作用使得钒-钛复合氧化物附着在玻璃纤维粉表面，微观上增大了整体的比表面积，从而对催化剂有效成分起到良好的负载作用。碳酸镁、碳酸锌和乙酸锰协同促进裂解反应的进行，最后的还原热处理可使得催化剂表面形成不规则的孔洞，使得内部暴露出来，增大催化剂与原料的接触面积，从而提高催化性能。催化裂解过程包括碳正离子反应机理与自由基反应机理，在本专利技术中，碳酸镁、碳酸锌和乙酸锰均可以促进自由基的产生，并且由于镁、锌、锰外层电子云排布的差异，起到不同的诱导极化作用，催化产生丰富的、多种多样的自由基，也就是说在催化剂的作用下，原料实现充分裂解，提高了生物质燃烧热值利用率，减少了焦油以及酸性物质等的产生，避免它们排放造成环境污染。农林生物质先进行机械粉碎制成粗粉，然后在三乙醇胺和二甘醇的协同助磨作用下湿法研磨，结合后续干燥步骤控制原料的粒径和水分重量含量。其中，粗粉倒入三乙醇胺水溶液中，二甘醇是在搅拌条件下后续加入，这是因为三乙醇胺和二甘醇都比较粘稠，二甘醇后续搅拌滴加更有利于两者对粗粉形成全方位的包裹，从而起到助磨作用，保证原料控制在理想的粒径范围内。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将对本专利技术作进一步详细的说明。具体实施方式以下对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1：一种农林生物质气化发电方法，主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤，其中，农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径30μm并烘干至水分重量含量为10％，得到原料；气化和催化裂解的具体方法是：农林生物质经预处理后与气化剂在流化床气化炉中进行气化反应，然后在催化剂的作用下裂解产生混合裂解气，所述催化剂的用量为原料重量的3％，催化剂是通过以下制备方法得到的：(A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀，得到混合粉末；(B)将混合粉末加入乙酸锰水溶液中，搅拌均匀，得到混合浆料；(C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物，搅拌2小时，3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农林生物质气化发电方法，其特征在于，主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤，其中，农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径30～50μm并烘干至水分重量含量为10～12％，得到原料；气化和催化裂解的具体方法是：农林生物质经预处理后与气化剂在流化床气化炉中进行气化反应，然后在催化剂的作用下裂解产生混合裂解气，所述催化剂的用量为原料重量的3～4％，催化剂是通过以下制备方法得到的：(A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀，得到混合粉末；(B)将混合粉末加入乙酸锰水溶液中，搅拌均匀，得到混合浆料；(C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒‑钛复合氧化物，搅拌2～3小时，300～330℃煅烧30～40小时，还原热处理即得。

【技术特征摘要】
1.一种农林生物质气化发电方法，其特征在于，主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤，其中，农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径30～50μm并烘干至水分重量含量为10～12％，得到原料；气化和催化裂解的具体方法是：农林生物质经预处理后与气化剂在流化床气化炉中进行气化反应，然后在催化剂的作用下裂解产生混合裂解气，所述催化剂的用量为原料重量的3～4％，催化剂是通过以下制备方法得到的：(A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀，得到混合粉末；(B)将混合粉末加入乙酸锰水溶液中，搅拌均匀，得到混合浆料；(C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物，搅拌2～3小时，300～330℃煅烧30～40小时，还原热处理即得。2.根据权利要求1所述的一种农林生物质气化发电方法，其特征在于，所述农林生物质选自玉米秸秆、树枝、树叶、锯末、稻壳、棉籽壳、花生壳、甘蔗滓中的任一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种农林生物质气化发电方法，其特征在于，农林生物质的预处理方法如下：将农林生物质经机械粉碎制成粒径≤5mm的粗粉，然后将粗粉倒入三乙醇胺水溶液中，搅拌条件下滴加二甘醇，滴加完毕后继续搅拌30～40分钟，湿法研磨5～8分钟，离心，干燥，打散即可；粗粉、三乙醇胺水溶液、二甘醇的质量体积比为1g：8～12mL：2～3mL，三乙醇胺水溶液的体积浓度为8～12％。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长沙如洋环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43