[发明专利]生物质燃烧制备燃气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃气制备技术领域，尤其涉及一种生物质燃烧制备燃气的方法。

背景技术

能源是人类生存和发展的物质基础。是国家经济和社会发展的重要保障。随着人类社会的发展，能源消耗量不断增加。目前，世界能源消耗主要以煤炭、石油和天然气等不可再生的化石能源为主。根据世界能源组织预测，全球2005年到2030年间的一次能源需求将增加55%，年均增长率为1.8%。能源需求将达到253亿t标准煤。化石燃料仍将是一次能源的主要来源，在2005年到2030年的能源需求增长总量中占到84%。由于经济的持续快速发展，我国的能源需求将继续增长，根据预测，我国的一次能源需求将翻一番多，2005年为25亿t标准煤，而2030年为55亿t标准煤，年均增长率为3.2%。

由于化石燃料的大量开采和消耗，释放了大量的多余能量和碳素，破坏了自然界的能量和碳平衡，对生态和环境造成了严重的污染和破坏。化石能源的燃烧利用，导致大气中二氧化碳和其他温室气体的浓度不断增加，是造成全球温度上升和气候变化的原因之一;化石燃料消费量的持续增长将使全球与能源有关的粉尘、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫排放量持续增加。据估计，我国的二氧化碳排放量将从2005年的51亿t增加到2030年的114亿t，二氧化硫排放量将从2005年的2600万t增加到2030年的3000万。因此寻求和发展可再生替代能源成为推动社会可持续发展的必然要求。

可再生能源是可以循环利用的能源资源，主要有水能、风能、地热、太阳能、海洋能和生物质能等，不存在资源枯竭问题。在这些新能源中由于大型水电具有潜在的生态环境风险，风能、地热、太阳能及海洋能等具有区域性资源制约，大力发展受到限制和质疑。在这些可再生能源中，生物质能以其独有的特点在能源领域占据重要地位。大力发展生物质能对缓解我国能源紧缺状况，对解决化石燃料利用过程中引起的环境污染问题具有重要作用。

生物质能作为一种可再生、无污染的清洁能源已成为研究者关注的热点。生物质气化是一种生物质热化学转化方法，近年来已经有了长足的发展，特别是在发电供热等领域。生物质粗燃气的主要成分是H₂、CO、CO₂、CH₄、焦油以及其他轻质碳氢化合物等，将生物质粗燃气转化为低H₂/CO摩尔比(≈1)的合成气，是合成液体燃料的理想气体。

利用生物质燃气作为原料气制备合成气近年来逐渐受到重视,但粗燃气中由于CH₄在高温下裂解积炭、CO在低温下发生歧化反应积炭以及焦油缩合裂解积炭，覆盖催化剂活性位，甚至阻塞反应管。应用的另一个关键问题在于生物质粗燃气的气体品质较低，焦油的含量较高，因此，本发明通过在使用生物质制备燃气的过程中，提供两种催化剂，从而降低生物质燃烧产生的焦油含量，提高产气率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生物质燃烧制备燃气的方法，通过使用两种不同的催化剂，从而降低生物质燃烧产生的焦油含量，提高产气率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种生物质燃烧制备燃气的方法，其包括：

第一步，粉碎，将生物质反应料粉碎；

第二步，气化，将粉碎后的生物质反应料气化，生成合成气；

第三步，初步净化，将第二步获得的合成气中的颗粒物、酸性气体和焦油去除；

第四步，深度净化，去除初步净化获得的合成气中的硫化物；

第五步，甲烷化，将第四步净化后的合成气甲烷化，获得燃气；

第六步，气体提质，去除甲烷化后的燃气中的饱和水蒸气、CO₂及未反应的H₂和N₂。

其中，所述第二步具体为将作为流化介质的建筑用砂和煅烧白云石催化剂放入生物质气化反应器中，将碳纳米管(CNT)接枝的Fe-NiO/TiO₂催化剂放入固定床催化反应器中，打开位于生物质气化反应器外面的电加热炉对生物质气化反应器进行预热，当反应器温度达到预定温度并维持恒定时，开始通入空气，再经过20min，将水蒸汽和粉碎后的反应料通入生物质气化反应器，进行气化反应，反应时间为25min～35min，水蒸汽和反应料的质量比为0.3:1～0.5:1，获得合成气。

其中，所述第三步具体为经过旋风分离器除去颗粒物，通过冰盐水冷凝器和棉绒过滤器除去焦油和水。