[发明专利]消除流化床生物质气化结渣的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种消除流化床生物质气化结渣的方法。本发明还涉及一种用于实现上述方法的装置。

背景技术

我国生物质燃料资源丰富，大力开发生物质燃料资源，有助于改善我国以化石燃料为主的能源结构，既能减少硫化物和氮氧化物的排放，又可缓解温室效应。在生物质利用技术中，生物质气化技术采用热化学方法将生物质转化为燃气进行利用可以提高生物质能源的品味，扩大其利用范围，同时便于规模化生产，因而是现在生物质能利用的重要方向。现有的生物质气化技术主要分为固定床技术和流化床技术，其中固定床技术设备简单，但是气化效率较低，采用流化床技术可以提高生物质气化效率。在目前的大多数流化床生物质气化设备中，流化床中并不添加床料，虽然在流化床中加入惰性床料，可以使得内温度分布更加均匀，进一步提高反应效率，同时可以提高系统的稳定性和原料适应性，并使得流化床内温度更易于控制，避免局部温度使得生物质灰熔融引起结渣，但是生物质燃料中的K、Na等碱金属元素含量远高于一般煤中的含量，在添加床料的流化床生物质气化过程时，尤其是高碱金属含量的生物质，会存在生物质灰中碱金属与床料反应生成低熔点的化合物，很容易产生床料粘结现象，从而导致床料结渣，所以进一步解决添加床料带来的床料结渣问题后，可以推广添加床料的流化床生物质气化技术的应用，提高生物质能源的利益效率。

中国发明专利200710024858.1公开了一种灰渣自凝聚生物质流化床气化炉，采用立式三段组合的锥柱状炉体，下段为膨胀柱筒、上段位气化柱筒、中段为倒圆锥筒，膨胀柱底部为排渣口，加料口设置在膨胀柱筒的侧部，燃气出口位于气化柱筒的顶部。优点是在同一台设备内完成生物质燃料的干馏、气化、还原及催化裂解等完整的能量转化过程，解决灰渣结渣、挂渣与提高原料气化炉及燃气质量的矛盾。该发明的流化床气化炉并未添加床料，其针对的结渣问题是生物质灰本身熔融形成，并非生物质灰与床料反应引起。中国发明专利201010251275.4提供了一种有效防止低灰熔点、生物质原料气化炉内结渣的方法，采用以水蒸气和空气混合得到的混合气体作为生物质气化的气化剂，可降低固定床氧化层的温度至生物质灰渣熔融温度以下，有效地缓解气化炉内的结渣等优点。该发明是针对固定床中结渣问题，并且也是生物质灰本身引起的结渣，与本发明应用范围不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除流化床生物质气化结渣的方法。

本发明的又一目的在于提供一种实现上述方法的装置。

本发明为实现上述目的，解决技术问题所提供的技术措施是：一种消除流化床生物质气化结渣的方法，它包括如下步骤：

（1）向流化床中加入高度为200~600mm的床料；

（2）运行中控制流化床底部的风速控制在2~6m/s；

（3）运行中控制流化床气化炉内反应温度为650~700℃。

一种消除流化床生物质气化结渣的方法，它包括如下步骤：

（1）向流化床中加入高度为200~600mm的床料；

（2）运行中控制流化床底部的风速控制在2~6m/s；

（3）运行中控制流化床气化炉内反应温度为650~700℃。

（4）每隔4~9小时将流化床气化炉床料排出，每次排出床料量为床料总量的1/10~1/4；

（5）将排出床料进行水洗；水洗后的床料钾、钠含量小于1%；

（6）水洗后床料进入烘干机，烘干后床料含水量小于5%；

（7）再将烘干后的床料通过加床料装置加入流化床气化炉。

本方案的具体特点还有，所述烘干机对水洗后床料烘干的热量来自于从流化床气化炉排出高温床料的显热。

水洗所用水中钾、钠离子含量小于20mg/L；

所述水洗过程中床料需要被水全部浸没，时间大于5小时。

所述床料为河沙、石英砂、煤渣、石灰石，粒径范围为0~1mm。

为实现所述方法置，本发明还提供了一种消除流化床生物质气化结渣的装置，它包括流化床气化炉，其特征是在流化床气化炉底部连通排床料装置，排床料装置出口接水洗装置，水洗装置后连接烘干机，烘干机后连接加床料装置，加床料装置与流化床气化炉下部连通。

生物质流化床气化时的结渣的形成主要分为两类。一类是气化过程产生的灰份熔融而导致结渣。第二类是在向流化床中添加床料后，由于生物质灰中碱金属与床料发生反应，形成熔点低于流化床通常运行温度的化合物，这些熔融态的物质充当颗粒之间的粘合剂引起了床料结渣。