[发明专利]一种高温常压生物质气化岛工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高温常压生物质气化的整体气化岛工艺，具体地指一种包括生物质预处理与储存单元、生物质气化炉气化单元、气化的粗气化气冷却、洗涤、除尘单元和新鲜气化气存储单元的整套高温常压生物质气化岛工艺。

背景技术

提高能源效率、节约能源是我国国民经济发展的一项长远战略方针，也是我国节能减排的主要对策之一。

与燃料燃烧这种相对落后的低级利用形态相比，燃料气化后形成的气化气其价值大大提高，其用途也很广泛。例如，气化气可以通过合成制成油品，对解决液体燃料短缺，保护环境有重要意义；同时，气化气也是生产甲醇、乙醇、醋酸等大宗化学品的原料。此外，还可以应用于整体气化联合循环发电(IGCC)，发电效率比常规直燃发电提升15％以上。另外，由于气化气中提取氢的成本较低，因而它又是被人们看好的燃料电池原料——氢气的重要来源。

现有的气化技术主要包括固定床气化技术、流化床气化技术、喷流床气化技术。固定床对原料的热稳定性、机械强度、粘结性等性能指标有较高要求，采用常规固定床气化生物质，实际表明：粗气化气中焦油含量较高，工程应用中不能长期稳定运行，经济性很差。流化床气化工艺虽然燃料适应性广，但是出口粗煤气CH₄、焦油、飞灰含量高，而有效气体(CO+H₂)的转化效率低，粗气化气清洗、净化工艺比较复杂。气流床气化效率高，是目前较为先进的气化技术，但是燃料的适应性差，生物质燃料的破碎成本极高且难以实现。

国外煤气化技术早在20世纪50年代已实现工业化，20世纪末因石油天然气供应紧张使得煤气化新工艺研究和开发得到快速发展，并成功地开发出对煤种适用性广、气化压力高、气化效率高、污染少的新一代煤气化炉。其中，具有代表性的有荷兰的壳牌炉、美国的德士古炉和德国的鲁奇炉等。

生物质气化技术是本世纪出现的利用生物质作为能源的一种新技术，现今已有了较快的发展。很多研究人员在该领域进行了不同技术的研究。20世纪80年代初我国就开始对生物质气化技术进行了研究，近几年有了较大发展，从单一固定床气化炉到流化床、循环流化床、双循环流化床和氧化气化流化床；由低热值气化装置到中热值气化装置；由家用燃气炉到工业烘干、集中供气和发电系统等工程应用。但总体水平还很落后，在技术上还不成熟，存在很多技术问题。国内建设的很多示范工程，在技术上都存在着很多问题，主要表现在气化气的有效成份低、焦油含量高、规模容量小、运行不稳定、运行成本高，难于实现商业化运行。

近年来欧洲、美洲对生物质气化技术进行了大量的研究，如：等离子气化工艺、热解工艺、分段气化工艺等，采用这些工艺技术建设了规模不等的中试试验工厂，并取得了相当的技术成果，但目前均没有商业化运行。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种新型生物质气化岛工艺，该工艺原料碳转化效率高、燃料适应性好、粗气化气焦油含量极低、装置可用率高、结构紧凑、系统简单、整体投资少、运行稳定、运行成本低、适合大规模的商业化应用。

为了实现上述目的，本发明所设计的高温常压生物质气化岛工艺的解决方案是：

一种生物质高温常压气化岛工艺，该气化岛工艺包括：生物质预处理与储存、生物质气化炉气化、气化的粗气化气冷却、洗涤、除尘和新鲜气化气存储过程；其特征在于：生物质气化炉气化采用外热源提供热量，控制气化炉内反应温度在1300～1750℃，在气化炉内将生物质燃料转变成粗气化气，气化炉采用液态排渣，粗气化气冷却通过激冷塔和两级废热锅炉回收显热而被冷却，冷却后的粗气化气经洗涤、电除尘处理，得净化的新鲜气化气到储气柜存储，整个气化岛装置采用负压或0～50KPa正压运行。

本发明的生物质高温常压气化岛工艺，包括如下步骤：

1)将收集到的生物质燃料破碎好，投入到气化炉内，同时向气化炉内提供外部热源和氧化剂，保持气化炉内的运行温度为1300～1750℃，使生物质燃料与氧化剂充分接触，依次经过干燥、挥发份析出、裂解和气化反应，生成粗气化气和灰渣；

2)将所生成的粗气化气引入到激冷塔再入两级废热锅炉内，使其温度陡降至85～200℃，回收显热；

3)对经过显热回收后粗气化气依次进行洗涤、除尘处理，获得粉尘和焦油含量均＜10mg/Nm³、温度＜45℃，净化的新鲜气化气送储柜存储或直接送下游工艺使用。

本发明的生物质高温常压气化岛工艺中，所述的外部热源为采用电能的等离子炬发生器或高效微波等离子发生器产生的热源；或由激光热发生器产生的热源。