一种新型生物质分步气化方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN104593083A(43)申请公布日2015.05.06(21)申请号201510015451.7(22)申请日2015.01.12(71)申请人南京师范大学地址210046江苏省南京市亚东新城区文苑路1号(72)发明人李帅朴桂林张居兵夏光璧(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人李媛媛(51)Int.Cl.C10J3/46(2006.01)C10J3/48(2006.01)C10J3/66(2006.01)C10B53/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种新型生物质分步气化方法和装置(57)摘要本发明提供了一种新型生物质分步气化方法和装置，属于生物质能源及化工利用领域。本发明与传统生物质气化相比，其最大的特点是，把生物质气化过程的热解区和燃烧气化区分开，即把传统气化炉分为热解炉和气化炉两部分，运行时，生物质首先进入热解炉发生热解，产生热解气和固体炭，随后热解气进入气化炉与空气或富氧气体混合燃烧放热，燃烧产物与刚进入气化炉的固体炭粉末发生气化反应，最终生成以一氧化碳和氢气为主的混合气体，提供能源或化工使用。本发明的优点在于气化强度高，适合与生物质大规模气化，气化产物几乎不含焦油。CN104593083ACN104593083A权利要求书1/1页1.一种新型生物质分步气化方法，其特征在于，具体步骤为：a)生物质原料经过初步处理后进入热解炉，在外置热源或余热换热的条件下，热分解成含焦油的热解气和生物质炭；b)启动气化炉，热解气经加压后和空气或富氧气体进入气化炉底部，在热解气喷嘴处混合并迅速燃烧，生成以二氧化碳和水蒸气为主的高温混合气体；c)生物质炭经过磨碎后经过加压以气力输送的方式从气化炉顶部喷入；d)生物质炭喷入气化炉中，与从燃烧区生成的二氧化碳和水蒸气发生反应，在气化区生成一氧化碳和氢气为主的气体离开气化炉，生物质灰以熔融态排入熔渣池。2.根据权利要求1所述的一种新型生物质分步气化方法，其特征在于，所述步骤a)中，热解炉的热解温度为400～600℃。3.根据权利要求1所述的一种新型生物质分步气化方法，其特征在于，所述步骤b)中，气化炉启动时先开启热解气喷嘴，点火后升温至1300℃，加压至气化炉炉内3MPa，随后开启炭粉喷嘴。4.根据权利要求1所述的一种新型生物质分步气化方法，其特征在于，所述步骤c)中，生物质炭磨碎后的粒径为100μm以下；气力输送的方式为氮气气力输送方式；气化炉内部压力为0.1～6MPa。5.根据权利要求1至4之一所述的一种新型生物质分步气化方法，其特征在于，所述步骤c)中，可在生物质炭中掺混煤粉以提高合成气品质；或者在气化炉顶部入口处喷入水蒸气以降低气化区温度和合成气中CO/H2的体积比。6.根据权利要求1所述的一种新型生物质分步气化方法，其特征在于，所述步骤d)中，气化区的反应温度为950～1400℃；排渣方式为液态熔融排渣。7.实现如权1所述的一种新型生物质分步气化方法的装置，其特征在于，所述装置包括热解和燃烧气化两大区域，热解区域包括进料口、热解炉、研磨机、锁斗、发料罐和气力输送装置；燃烧气化区域包括炭粉喷嘴、热解气喷嘴、气化炉、出气口和熔渣池；进料口与热解炉连接，热解炉分别连接研磨机和热解气喷嘴；所述研磨机与锁斗、发料罐、气力输送装置、炭粉喷嘴依次连接；所述气化炉包括上部互相连通的内筒和外筒，内筒内为燃烧区，发生热解气的燃烧反应；外筒内为气化区，发生生物质炭与热解气燃烧产物的气化反应；所述热解气喷嘴与气化炉的内筒底部连通，所述炭粉喷嘴与气化炉的外筒顶部连通；所述出气口设置在外筒的底部；所述气化炉的下方连接熔渣池。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述气化炉的外壁为敷设有水冷壁的防火砖。9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述内筒的出口处呈外扩型。10.根据权利要求7至9之一所述的装置，其特征在于，所述内筒与外筒的直径比为1:2～1:4。2CN104593083A说明书1/4页一种新型生物质分步气化方法和装置技术领域[0001]本发明涉及一种新型生物质分步气化方法和装置，属于生物质能源及化工利用领域。背景技术[0002]生物质能是植物通过光合作用固定下来的太阳能，具有储存量大，分布广泛的优点，其大规模利用可有效缓解能源危机和减少环境污染。与其他可再生能源相比，生物质最突出的优点在于它是唯一可再生的碳源，无论是能源领域还是化工领域，生物质可以实现对化石燃料的全面替代。[0003]气化是生物质能源利用的重要方式之一，是把固体生物质材料转化为可燃气的过程，可供燃气轮机发电、燃料电池发电和化工原料使用。现阶段，气化器的种类主要分为：固定床气化炉(包括下吸式和上吸式)