[发明专利]内置隔离器的串行流化床生物质气化装置及方法

说明书

技术领域

本发明为生物质气化的一种装置及方法，尤其是内置隔离器的串行流化床生物质气化装置及方法。

背景技术

生物质挥发分含量高，固定碳低，活化能比较低，如何将生物质转化为高品质能源是生物质能利用的关键。将生物质转化为高品质能源方法主要可分为生化法与热化学法(热解气化)两大类，生化反应速度缓慢，规模化生产困难较大；热化学法在效率、成本和规模化等方面更具优势。

现有的生物质热化学气化反应器采用单一固定床或流化床，以空气为气化剂，生物质在气化反应器内进行部分燃烧和气化，生物质气化所需热量由燃烧过程提供，结果使得燃烧产生的烟气掺混到气化产物中，显著降低生物质气化产物的品质。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种能将生物质气化和燃烧过程分隔开的内置隔离器的串行流化床生物质气化装置及方法，用该方法气化生物质能得到高品质的气化产物，且设备结构简单。

技术方案：具体为采用两个不同的反应器-气化反应器和燃烧反应器，将生物质气化和燃烧过程分隔开来，生物质气化过程在喷动床气化反应器内进行，燃烧过程发生在循环流化床燃烧反应器内，两个反应器之间依靠惰性热载体颗粒进行热量传递，气化过程产生的燃料气体和燃烧产生的烟气分离开来，得到高品质的燃料气体。

本发明的内置隔离器的串行流化床生物质气化装置，是由循环流化床、旋风分离器、喷动床和返料管串联组成，生物质和水蒸汽从喷动床底部输送进入喷动床，喷动床内的高温惰性热载体颗粒对生物质和水蒸汽进行加热，生物质发生热解气化反应，产生氢气、一氧化碳和甲烷等燃料气体，生物质热解产生的焦炭颗粒和惰性热载体颗粒经喷动床的内置隔离器进入循环流化床；循环流化床采用空气/氧气流化，生物质焦炭和空气/氧气进行燃烧，同时对热载体颗粒进行加热，加热后的高温热载体颗粒经旋风分离器分离后返回到喷动床，为生物质热解气化提供热源。

其具体的结构为：由循环流化床、旋风分离器、喷动床和返料管串联组成，其特征在于循环流化床上部与旋风分离器的上部相连通，旋风分离器下部的料腿插入喷动床中，在喷动床中与返料管的接口上部设有一个用折流板，用折流板在喷动床下部划隔一个区域，形成内置隔离器，内置隔离器的底部和喷动床保持连通，内置隔离器通过返料管和循环流化床的下部相连通，循环流化床的底部设有空气/氧气进气口，喷动床底部为生物质和水蒸汽进口，旋风分离器的顶部为燃烧烟气出气口，喷动床的上部为气化气体出气口，循环流化床和喷动床中床料为惰性热载体颗粒。

本发明的内置隔离器的串行流化床生物质气化方法为：将生物质和水蒸汽加入喷动床内，生物质和水蒸汽、高温热载体颗粒剧烈混合，发生强烈的热量和质量交换，使得刚进入床内的生物质瞬间加热到床内温度(550～900℃)，生物质中纤维素主要产生挥发性物质，生物质中木质素主要分解为焦炭颗粒，焦炭颗粒进一步与水蒸汽发生水煤气反应，剩余的焦炭颗粒和热载体颗粒从喷动床的内置隔离器经过返料管进入循环流化床，生物质气化气体产物从喷动床上部排出；进入到循环流化床内的焦炭颗粒和空气/氧气进行燃烧反应，焦炭燃烧产生的热量对热载体颗粒进行加热，高温热载体经旋风分离器分离后返回到喷动床内，为生物质热解气化提供热源；在整个生物质气化反应过程中，循环流化床处于850～1100℃高温状态，喷动床处于550～900℃的中温状态，循环流化床和喷动床之间依靠惰性热载体颗粒进行热量传递。

所述的内置隔离器的串行流化床气化方法是在该气化装置中采用双重颗粒密封的方法，阻止循环流化床内的燃烧烟气窜混到喷动床内，即利用喷动床的内置隔离器和旋风分离器的料腿进行颗粒密封。

喷动床内置隔离器的另一个功能是显著增加该气化装置中喷动床的物料高度，使得生物质在喷动床内停留时间延长，促使生物质在喷动床内充分热解气化，降低生物质气化产物中焦油含量。

所述的惰性热载体为砂子、灰渣等惰性固体颗粒。

有益效果：常规的流化床生物质气化，以砂子、灰渣为床料，空气(氧气)、水蒸汽或氧气和水蒸汽的混合气体为流化气体，生物质在流化床内进行部分燃烧和气化，生物质气化所需热量由燃烧过程提供，结果使得燃烧产生的气体产物掺混到气化产物中，使得生物质气化产物品质低下。