二段式生物质高温气化制备合成气工艺及设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102226107A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102226107A(43)申请公布日2011.10.26(21)申请号201110138027.3C10J3/72(2006.01)(22)申请日2011.05.26(71)申请人中国林业科学研究院林产化学工业研究所地址210042江苏省南京市锁金五村16号(72)发明人应浩涂军令蒋剑春李琳娜孙云娟许玉(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人冯慧(51)Int.Cl.C10J3/46(2006.01)C10J3/48(2006.01)C10J3/84(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称二段式生物质高温气化制备合成气工艺及设备(57)摘要本发明涉及二段式生物质高温气化制备合成气工艺及设备。该工艺的气化反应分二段进行：初级气化反应和高温气化反应。经初级气化反应产生的生物质燃气、未反应的固体物和焦油等在高温下直接输入高温气化炉，并通入水蒸气、空气，进行高温气化反应，从而提高了热能效率、碳转化率和焦油裂解率；热能自给，通过热量回收提高热能效率；制得合成气热值可达7~8MJ/m³。实现该工艺的设备，包括生物质进料装置、气化反应器、除尘装置、热量回收装置、洗涤装置、空气压缩机等。本发明可用于将农林废弃物等生物质原料转化成热值高、焦油低的合成气，应用于生物质燃气供热、燃气发电或液体燃料合成。CN10267ACCNN110222610702226114A权利要求书1/1页1.一种二段式生物质高温气化制备合成气工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：将细颗粒或粉末状的草本或木本类生物质原料连续、定量地由设在气化炉Ⅰ下部的进料口输入到气化炉Ⅰ内，与由下而上的气化介质空气在700~800℃的温度下，进行初级气化反应生成气固混合物，所述的气固混合物的成分包括生物质燃气、未反应的含碳固体物和焦油，气固混合物由气化炉Ⅰ的顶部排出，从气化炉Ⅱ的顶部通过气固燃料喷嘴进入，气固混合物与从气化炉Ⅱ顶部进入的水蒸气和空气在1000~1200℃下进行高温裂解与气化反应，由上向下气体流速逐渐变快，最后从气化炉Ⅱ下部的气体出口进入净化冷却装置，净化、冷却后制得生物质合成气。2.根据权利要求1所述的二段式生物质高温气化制备合成气工艺，其特征在于，气化炉Ⅱ内，S/B比值为1.00~1.65；ER比值为0.18~0.32；气化炉内反应压力维持在0.1～1.2MPa的状态下进行。3.根据权利要求1所述的二段式生物质高温气化制备合成气工艺，其特征在于，由气化炉Ⅱ出来的气体与热量回收器换热，回收的热量用于加热水成为水蒸气，输入设在气化炉Ⅱ顶部的气固燃料喷嘴内作为气化剂。4.一种用于权利要求1所述的二段式生物质高温气化制备合成气工艺的设备，包括：空气或氧气压缩机、进料装置、气化装置、净化冷却装置；进料装置、气化装置、净化冷却装置串联设置，空气或氧气压缩机分别和进料装置、气化装置连接，其特征在于，所述的气化装置由气化炉Ⅰ、气化炉Ⅱ串联组成，气化炉Ⅰ底部设有压缩空气或氧气进口、下部设有进料口、顶部设有气固混合物出口，气化炉Ⅱ的上部设有气固燃料喷嘴，气固燃料喷嘴上设有气固混合物进口、压缩空气进口和水蒸气进口，气化炉Ⅱ的下部设有气体出口，底部设有灰渣出口。5.如权利要求4所述的用于二段式生物质高温气化制备合成气工艺的设备，其特征在于，所述的净化冷却装置主要由气固分离器、热量回收换热器、洗涤装置串联组成，热量回收换热器的冷却水进口与水泵连接，水蒸气出口与气化炉Ⅱ连接。2CCNN110222610702226114A说明书1/4页二段式生物质高温气化制备合成气工艺及设备技术领域[0001]本发明涉及生物质气化技术领域，特别是一种利用生物质原料制备可用于合成液体燃料的原料气的工艺及所用设备。背景技术[0002]生物质是人类社会发展过程中最先利用的一种能源，具有清洁性和可再生性，是唯一可以转化为固体燃料、气体燃料、液体燃料和电力等多种高品位能源的可再生能源。我国是能源消费大国，一次能源消费量仅次于美国，为世界第二大能源消费国，面对化石资源日益枯竭、CO2排放量的日益增加的严峻形势，开发可再生能源、调整能源结构是实现我国可持续发展战略的重要保障。我国有丰富的生物质资源，据统计，每年农村秸秆产量约6亿吨，林木采集和加工剩余物也达上亿吨，其中大部分可以加以利用，约折合4亿吨标准煤，还有其它一些能源作物、城市生活垃圾等。[0003]生物质气化是利用热化学方法使生物质原料在高温条件下与气化剂（空气、氧气、水蒸气等）发生化学反应并转化为燃气的工艺过程。生物质气化技术可利用的生物质原料非常广泛，包括农作物秸秆、稻壳，林业废弃物，加工剩余物以及城市垃圾等。