[发明专利]生物质低温裂解高温气化工艺及其设备

权利要求书

1.一种生物质低温裂解高温气化工艺，它是利用过热水蒸汽作为氧化剂和能量载体、在不同温度区域内依次对生物质燃料进行低温裂解和高温气化两级处理、最终生成净合成气的过程，其特征在于：该工艺包括如下步骤：

1)将破碎好的生物质燃料投入到裂解炉内，同时向裂解炉内喷入低温过热水蒸汽，保持裂解炉内的运行温度为500～800℃，使生物质燃料在与低温过热水蒸汽充分接触的过程中发生裂解反应，生成粗合成气和含焦炭灰渣；

2)对所生成的含焦炭灰渣依次进行冷却降温和分离处理，使其中的焦炭成份分离出来；

3)将所生成的粗合成气和所分离出的焦炭输送到气化炉内，同时向气化炉内喷入高温过热水蒸汽，保持气化炉内的运行温度为1200～1600℃，使粗合成气和焦炭在与高温过热水蒸汽充分接触的过程中发生气化反应，生成初合成气；

4)对所生成的初合成气依次进行冷却降温、清除粉尘、脱除酸性气体和脱水干燥处理，即可获得净合成气。

2.根据权利要求1所述的生物质低温裂解高温气化工艺，其特征在于：所述步骤1)中，生物质燃料的粒径控制在20mm×20mm以下，生物质燃料中水份的重量含量小于40％。

3.根据权利要求1或2所述的生物质低温裂解高温气化工艺，其特征在于：所述步骤1)中，裂解炉的进料口处设有氮气保护气氛。

4.根据权利要求1或2所述的生物质低温裂解高温气化工艺，其特征在于：所述步骤1)中，保持裂解炉内的运行温度为500～650℃、运行压力为105～109Kpa、低温过热水蒸汽的喷入速度为35～50m/s、粗合成气在裂解炉内的停留时间为15～20s、粗合成气的引出速度为15～20m/s。

5.根据权利要求1或2所述的生物质低温裂解高温气化工艺，其特征在于：所述步骤3)中，保持气化炉内的运行温度为1200～1400℃、运行压力为105～109Kpa、高温过热水蒸汽的喷入速度为35～50m/s、初合成气在气化炉内的停留时间为15～20s、初合成气的引出速度为15～20m/s。

6.根据权利要求1或2所述的生物质低温裂解高温气化工艺，其特征在于：所述步骤4)中，将所生成的初合成气冷却降温至260～320℃。

7.一种为实现权利要求1所述工艺而设计的生物质低温裂解高温气化设备，包括裂解炉(5)和气化炉(9)、低温等离子炬加热器(8)和高温等离子炬加热器(10)、储水箱(17)和输水泵(16)、以及热交换器(11)，其特征在于：

所述储水箱(17)通过输水泵(16)与热交换器(11)的给水输入端相连，所述热交换器(11)的蒸汽输出端同时与低温等离子炬加热器(8)的进汽口和高温等离子炬加热器(10)的进汽口相连，所述低温等离子炬加热器(8)的排汽口与裂解炉(5)的水蒸汽喷嘴相连，所述高温等离子炬加热器(10)的排汽口与气化炉(9)的水蒸汽喷嘴相连；

所述裂解炉(5)的出气口与气化炉(9)的进气口相连，所述裂解炉(5)的排渣口与冷渣器(6)的进渣口相连，所述冷渣器(6)的出渣口与灰炭分离器(7)的进料口相连，所述气化炉(9)的出气口与热交换器(11)的气体输入端相连，所述热交换器(11)的气体输出端依次与除尘器(12)、除酸塔(13)和干燥器(14)串联。

8.根据权利要求7所述的生物质低温裂解高温气化设备，其特征在于：所述裂解炉(5)的进料口处连接有氮气保护装置(4)。

9.根据权利要求7或8所述的生物质低温裂解高温气化设备，其特征在于：所述灰炭分离器(7)的焦炭出口通过焦炭输送机(19)与气化炉(9)的进炭口相连。

10.根据权利要求7或8所述的生物质低温裂解高温气化设备，其特征在于：所述裂解炉(5)的水蒸汽喷嘴和气化炉(9)的水蒸汽喷嘴沿各自炉体的高度方向布置有2～4层，每层沿圆周方向均匀切向分布。