一种低焦油生物质气化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低焦油生物质气化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)从气化炉高温燃气出口出来的含焦油高温燃气进入换热器中进行冷却，获得中温燃气；(2)从换热器出口出来的中温燃气进入料床下部，向上通过生物质原料层后温度降低，低温燃气从料床上部排出；(3)料床中的生物质原料被燃气烘干后进入气化炉；一部分气化剂进入换热器，被预热后和另一部分气化剂一起进入气化炉，与生物质反应产生高温燃气。本发明专利技术利用焦油的低温冷凝特性，将燃气通过换热器和料床，对气化剂和生物质原料进行预热的同时，将焦油冷凝吸附在生物质原料上，最大程度地降低燃气焦油含量、回收燃气显热和焦油能量。

A low tar biomass gasification method and system

【技术实现步骤摘要】
一种低焦油生物质气化方法及系统
本专利技术涉及生物质热化学转化
，尤其涉及一种低焦油生物质气化方法及系统。
技术介绍
生物质气化是将固态的生物质燃料转变为主要可燃成分为氢气、一氧化碳和甲烷的燃气。生物质气化得到的燃气，可以用来发电、供热或合成液体燃料，可以替代煤炭、燃料油和天然气等化石燃料，应用前景广阔。生物质气化的目标是得到尽可能多的可燃气体产物，但在气化过程中，焦油是不可避免的副产物。焦油冷凝成为粘稠的液体，附着于管道和下游设备，对设备的安全运行造成威胁；焦油冷凝过程中与灰尘结合在一起，在管道内累积，严重时将造成管道的堵塞。焦油问题是限制气化技术推广应用的瓶颈。低焦油气化技术能大幅降低燃气净化的难度和成本，提高生物质气化的适用性和经济性。上吸式气化炉中，热解区的产物向上通过干燥区后出口，焦油中的重质组分可被截留在生物质原料层，但上吸式气化炉燃气焦油含量很高、且多为初级焦油和二次焦油，冷凝温度相对较低，焦油炉内冷凝截留的效果并不好；下吸式气化炉中，热解区产物经过高温的氧化区和还原区，大部分焦油被裂解，燃气中焦油含量较低但含有较多的多环芳烃等难以裂解的重质组分。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种能简单有效降低燃气中焦油的低焦油生物质气化方法及系统。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种低焦油生物质气化方法，包括如下步骤：(1)从气化炉高温燃气出口出来的含焦油高温燃气进入换热器中进行冷却，获得中温燃气；(2)从换热器出口出来的中温燃气进入料床下部，向上通过生物质原料层后温度降低，低温燃气从料床上部排出；(3)料床中的生物质原料被燃气烘干后进入气化炉；一部分气化剂进入换热器，被预热后和另一部分气化剂一起进入气化炉，与生物质反应产生高温燃气。本专利技术提出的低焦油生物质气化方法，充分利用燃气的显热，对气化剂进行预热、对生物质原料进行烘干，在降低焦油含量的同时，回收了焦油能量，简单有效，节能环保；燃气经过生物质原料层冷却、吸附和过滤后，大部分焦油被脱除。优选地，步骤(1)中所述气化炉为带喉口的下吸式固定床气化炉。下吸式固定床气化炉出口的高温燃气温度可达800～1000℃，进入换热器的气化剂可预热至较高温度后通入喉口部位，能增加喉口温度、增强炉内焦油裂解、进一步降低气化炉出口高温燃气焦油含量。优选地，步骤(1)中所述中温燃气的温度高于300℃，以保证焦油不会在换热器中冷凝。优选地，步骤(2)中所述料床出口低温燃气的温度范围为70～130℃，使焦油冷凝、吸附在生物质原料层内，同时带走水蒸气。优选地，步骤(3)中所述气化剂为空气、水蒸气和氧气中的至少一种。优选地，步骤(3)中所述料床进料和出料采用气密装置，以保证燃气不会泄漏；步骤(2)中所述料床为固定床或滚筒干燥机，确保燃气温度降低至70～130℃。步骤(3)中根据燃气降温情况调节进入换热器的气化剂流量，以保证焦油不在换热器内冷凝。本专利技术通过换热器降低燃气温度并回收热量，再利用生物质原料层对燃气中的焦油进行冷却和吸附，将燃气的温度最终降至100℃左右，降低燃气的焦油含量，尤其是焦油重质组分的含量。本专利技术还保护了实现低焦油生物质气化方法的低焦油生物质气化系统，包括气化炉、换热器和料床；所述气化炉设有高温燃气出口，所述高温燃气出口通过高温燃气管路与所述换热器相接，所述换热器通过中温燃气管路与所述料床相接；所述换热器与所述气化炉之间设置有气化剂管路，所述料床出口通过气密送料装置与所述气化炉相连。换热器内经过降温的中温燃气通过中温燃气管路进入料床，换热器内经过预热的气化剂进入气化炉；料床出口的生物质原料通过气密送料装置进入气化炉。在本专利技术中，气化炉的作用是用于生物质和与高温燃气进行热交换之后的气化剂进行反应，获得高温燃气；换热器的作用是回收高温燃气热能、对气化剂进行预热，气化剂经过预热后能提高炉内气化反应温度，降低气化炉出口高温燃气中的焦油含量；料床的作用是利用生物质料层对燃气中的焦油进行冷凝、吸附和截留，烘干原料的同时回收燃气热能和焦油能量。优选地，所述气化炉为带喉口的下吸式固定床气化炉，高温燃气中焦油含量较低且多为冷凝温度较高的多环芳烃等的重质组分，更容易被料床截留；下吸式固定床气化炉出口的高温燃气温度可达800～1000℃，进入换热器的气化剂可预热至较高温度后通入喉口部位，能增加喉口温度、增强炉内焦油裂解、进一步降低气化炉出口高温燃气焦油含量。所述气化剂管路分为第一气化剂管路和第二气化剂管路，所述第一气化剂管路与所述气化炉的底部连通；所述换热器一端设有气化剂入口，其另一端设有气化剂出口，所述第二气化剂管路连通所述换热器气化剂出口与所述气化炉，经换热器后的气化剂经气化剂出口通过第二气化剂管路进入气化炉。气化剂为空气、水蒸气或空气与水蒸气混合物，以空气为例，气化炉的进口空气分成两路，一路直接进气化炉，另一路经换热器进入气化炉，根据燃气温度调节进入换热器的空气量，以保证焦油不在换热器内冷凝。优选地，所述气密送料装置设置在所述料床的底部。优选地，在生物质原料湿度较高的情况下，所述料床为滚筒干燥机，确保生物质原料烘干效果和燃气温度降低至100℃左右。优选地，所述的换热器为管壳式，其中燃气在管侧，空气在壳侧，方便清除可能吸附在换热器内的粉尘和焦油。优选地，所述料床采用气密的进料和出料装置，以保证燃气不会泄漏。与现有技术对比，本专利技术的优点在于：本专利技术充分利用燃气的显热，对气化剂进行预热、对生物质原料进行烘干，在降低焦油含量的同时，回收了焦油能量，简单有效，节能环保。除了用于生物质气化，还可用于煤炭和石油焦等固体燃料或固体废弃物的气化利用。附图说明图1为本专利技术实施例的系统工艺示意图。图中附图标记含义：1、气化炉；2、高温燃气；3、换热器；4、气化剂；5、中温燃气；6、料床；7、生物质原料；8、低温燃气；9、烘干后的生物质原料；10、经预热的气化剂；11、喉口。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的内容做进一步详细说明。实施例参阅图1，一种低焦油生物质气化方法，包括如下步骤：(1)从气化炉1高温燃气2出口出来的含焦油高温燃气2进入换热器3中进行冷却，获得中温燃气5；(2)从换热器3出口出来的中温燃气5进入料床6下部，向上通过生物质原料7层后温度降低，低温燃气8从料床6上部排出，烘干后的生物质原料9从料床6下部排出；(3)料床6中的生物质原料7被燃气烘干后进入气化炉1；一部分气化剂4进入换热器3，经预热的气化剂10和未经预热的另一部分气化剂4一起进入气化炉1的喉口11，与烘干后的生物质原料9反应产生高温燃气2。料床6的炉体高度和炉内生物质原料7层厚度为2～6m，延长燃气在生物质原料7层的停留时间，利用生物质原料7层对燃气中的焦油进行冷却和吸附，将低温燃气8的温度控制在100℃左右，降低低温燃气8中的焦油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低焦油生物质气化方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)从气化炉高温燃气出口出来的含焦油高温燃气进入换热器中进行冷却，获得中温燃气；/n(2)从换热器出口出来的中温燃气进入料床下部，向上通过生物质原料层后温度降低，低温燃气从料床上部排出；/n(3)料床中的生物质原料被燃气烘干后进入气化炉；一部分气化剂进入换热器，被预热后和另一部分气化剂一起进入气化炉，与生物质反应产生高温燃气。/n

【技术特征摘要】
1.一种低焦油生物质气化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)从气化炉高温燃气出口出来的含焦油高温燃气进入换热器中进行冷却，获得中温燃气；
(2)从换热器出口出来的中温燃气进入料床下部，向上通过生物质原料层后温度降低，低温燃气从料床上部排出；
(3)料床中的生物质原料被燃气烘干后进入气化炉；一部分气化剂进入换热器，被预热后和另一部分气化剂一起进入气化炉，与生物质反应产生高温燃气。


2.根据权利要求1所述的低焦油生物质气化方法，其特征在于：所述气化炉为带喉口的下吸式固定床气化炉。


3.根据权利要求1所述的低焦油生物质气化方法，其特征在于：所述中温燃气的温度高于300℃。


4.根据权利要求1所述的低焦油生物质气化方法，其特征在于：所述料床出口低温燃气的温度范围为70～130℃。


5.根据权利要求1所述的低焦油生物质气化方法，其特征在于：所述气化剂为空气、水蒸气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华财，黄艳琴，袁洪友，颜毅，李劲松，田成来，余梦，胡文博，阴秀丽，吴创之，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，国网电力科学研究院武汉能效测评有限公司，国网湖北省电力有限公司，国网湖北综合能源服务有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44