[发明专利]在固定床气化工艺中使用秸秆类生物质的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及权利要求1、9和10的前序部分提到的在(热)生物质气化工 艺中使用生物质的方法和装置，尤其涉及提高秸秆类生物质的灰软化温度的方 法。

背景技术

本发明涉及BtL(生物质到液态)燃料的生产。这个术语表示从生物质中 合成的那些燃料。与生物柴油相反，通常从固体生物质中获得BtL燃料，比如 木柴、稻草、生物废弃物、肉骨粉或芦苇，即从纤维素或半纤维素，而非仅仅 从植物油或油籽中获得BtL燃料。

这种合成的生物燃料的很大的优势在于生物质的高产量和面积，每公顷高 达4000l，这方面不能与食品抗争。此外，这种燃料具有超过90％的较高的二 氧化碳减少潜能，对于当今使用的和将要产生的引擎，该燃料的高品质不受到 任何的限制。

通常，生产BtL燃料时，在第一工艺步骤中，生物质进行气化，随后生成 合成气。合成气在更高的压力和温度下合成以生成液态燃料。

由于木柴类燃料价格上涨，秸秆类生物质，比如小麦秸秆、油菜秸秆或者 牧地干草成为越来越重要的燃料。然而，在燃烧或者气化的过程中，秸秆与例 如，木柴具有明显不同的性质。

此外，现有技术中已知多种气化炉，比如自热固定床气化炉或者可选的自 热气流床气化炉(具体请参阅SunDiesel-made by Choren-Erfahrungen und  neueste Entwicklungen，Matthias Rudloff in″Synthetische Biokraftstoffe″，series  ″nachwachsende Rohstoffe″，Volume 25，Landwirtschaftsverlag GmbH，Münster  2005(SunDiesel-科林公司出品-经验和最新研发，Matthias Rudloff于《综合生物 力量材料》，《再生原料》系列第25卷，Landwirtschaftsverlag出版社，Münster， 2005年))。

比如，现有技术中已知的基于“猜测(Güssing)原理”的流化床气化炉。该 技术中，通过提供热沙(以950℃的温度)来施加必要的气化能量。通过已使 用的原材料(这种情况下是生物质)的燃烧再次预加热这种沙。因此，该技术 中，宝贵的原材料也用作能量来源，这就减少了单位产量。

而且，根据EP 1 837 390A1，已知通过加入氧化钙来处理生物燃料，尤其 是未处理的木柴，其中，报道了利用氧化钙的吸湿作用来提高原材料的干燥度。 与氧化钙混合后，已处理过的燃料被进一步加工以形成固体形状的块。

DE 198 36 428C2描述了用于生物质尤其是木柴料的气化的方法和装置。 其中，在第一气化阶段，在温度高达600℃时进行固定床气化，在随后的第二 气化阶段，在800℃到1000℃之间进行流化床气化。

DE 10 2005 006305A1中已知一种生成可燃气体和合成气体并产生高压蒸 汽的方法。在这种方法中，使用在气流床气化炉中低于1200℃的气化工艺。

由于氯化物和钾含量高，小麦秸秆的灰软化温度大约为800℃，大大地低 于木柴的灰软化温度约1200℃。不利地，这导致在反应器温度大于约800℃时， 秸秆类生物质的灰变成软的糊状渣，从而导致在反应器内成团。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种可行的用于有效气化含碳原材料尤其是 秸秆类原材料的方法和装置，使原材料在更高的温度下气化，尤其避免了生物 质结块。

此外，本发明的装置也应整体适应于不同给料材料的更小容量和可能的分 散操作，以获得高的利润率并可用于间接气化和自热气化。

通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求9所述的装置可达到上述 目的。有利的实施例和发展是从属权利要求的主题。

在根据本发明用于提高含碳原材料的灰软化温度的方法中，包括下列步骤：

首先热气化至少一种含碳原材料；在下一个步骤中，纯化气化过程中生成 的合成气；这样，改变合成气的温度。

根据本发明，选择秸秆类生物质作为含碳原材料，优选在固定床反应器中 进行气化，并且通过加入至少一种碱土盐提高秸秆类原材料的灰软化温度。

特别地，秸秆类原材料应理解为一种原材料，该原材料选自由草、稻草、 干草、芦苇、油菜秸秆、小麦秸秆、这些物质的组合物或类似物组成的群组。