[发明专利]一种生物质物料气化制取燃气的方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化或焦化的工艺过程及其装置，特别是一种生物质固态物料经过气化工艺制取燃气的方法及其设备。

背景技术

在农林生产产业中，每年都产生巨额数量的生物质废弃物，如秸秆、果壳、芯皮、树枝、树叶、树根等，其中只有一部分是作为肥料、饲料、栽培基质得到利用之外，还有相当大的数量没有被利用，任其自然腐烂分解，或者在田里被烧掉，不仅是对这些自然资源的浪费，而且会对环境造成污染。在一些地方传统上使用作物秸秆和树木作为燃料供作生活和供暖使用，直接使用秸秆和树木作为燃料不仅热值低，占用堆放场地，而且产生的烟尘对人和环境造成极大的危害，同时，生物质中含有的很多宝贵成分被浪费掉，实为可惜。如何能够使这些可再生的生物质资源得到充分利用，既作到保护环境不被污染，又能够解决生物质资源丰富的地区人们能够获得清洁方便的生活和取暖能源，提高人们的生活质量，成为技术人员亟待在技术上研究解决的课题。为了实现上述技术目的，技术人员发明了生物质气化技术，就是将生物质原料置于缺氧状态下进行裂解、燃烧和还原反应，通过控制反应过程，使生物质物料转变成主要是一氧化碳、氢气、甲烷等组分组成的可燃气体，使生物质中大部分能量都转移到燃气中，去除可燃气体中的灰分、焦油、木醋液等杂质后，制成使用方便、清洁的气体燃料。在实践中，由于一家一户单独使用的小型生物质气化设备存在能量转化差、杂质含量多、产气热值小且压力不可控的缺陷，为此，技术人员又发明了生物质气化集中供气技术，通过气化供气系统将生物质材料通过工业化规模化的设备集中处理，生产出洁净、热值高的燃气，并且能够将燃气以稳定的压力送入用户家中。

现有技术中，生物质气化集中供气技术一般采用的工艺方法是：生物质物料在气化炉中加热气化，再经除尘、除焦油，输入储气罐储存，通过管路输入用户家中使用。执行该工艺方法的设备构成包含有多种不同的装置配置，例如：CN200720013160.5专利，《秸秆气化系统》，其构造包括炉体、净化器、内部装有水介质的冷却过滤器、旋风过滤器、内部装有滤材的净化过滤器、储气罐；炉体包括上炉膛及配有出气口的下炉膛；出气口经管道与净化器的入气口相通；净化器的出气口与冷却过滤器的底部相通；冷却过滤器的出气口与旋风过滤器的入气口相通；旋风过滤器的出气口与净化过滤器；净化过滤器的出气口经风机与储气罐的入气口相通。

现有技术的设计普遍存在工艺流程上比较长，没有在每一个工艺环节上作到处理的高效率；在相应执行该工艺流程的设备上，存在执行工艺流程的装置件数多，必然会带来设备投资大、日常使用和维修工作量大的缺陷，因而会导致经济效果降低。如何解决现有技术普遍存在的技术缺陷，在生物质物料集中气化工艺方法及其执行设备的设计上进行新的改进，力求在气化工艺方法上作到流程简洁，效率高；在相关设备上力求用较少的设备来实现高产气量，低焦油含量，产气具有较高燃气热值，每一工艺流程装置处理彻底，并且要求在使用中可靠性高，运行经济效果好，成为技术人员对现有技术进行新的工艺流程及其相关设备的设计目标。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术缺陷，本发明的目的在于提供一种生物质物料气化制取燃气的方法及其设备，其气化工艺方法上作到流程简洁，效率高；在相关设备上力求用较少的设备来实现高产气量，低焦油含量，产生燃气热值高，使用中可靠性高，运行经济效果好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种生物质物料气化制取燃气的方法，其包含如下步骤：

-上料：使用木质树枝、树根、秸秆、皮壳类物料，物料预处理长度截短，从料仓输送物料由上部装填到气化炉内，木质物料装填在下部；

-气化：在横流、下流式可控气化炉气化，气化炉上部为燃烧室、下部为灰室，中间为循环水水管炉排，通过循环水对水管炉排和外胆、内胆冷却控温，空气从气化炉上部、中部进入气化炉内，物料形成干燥层、裂解层、氧化层、还原层，物料经过温度100℃-300℃的干燥层、温度400℃-600℃的裂解层、温度800℃-1000℃的氧化层、温度600℃-800℃的还原层进行气化反应，在氧化层横向和气化炉灰室吸出燃气，在燃烧过程中，控制空气的进入量，空气物料比为2-2.5m3/kg，进行缺氧燃烧，温度控制范围300-1000℃；

-除尘：燃气进入重力式除尘器，焦油进一步裂解，较大固体颗粒沉降，燃气经三层拦截网降尘，由烟管式循环水换热器将燃气从700℃-900℃降温至400℃-600℃；