[发明专利]生物质气化系统及生物质气化方法

说明书

本发明公开一种生物质气化系统及生物质气化方法。该生物质气化系统包括流化床热解炉、第一分离器和流化床气化炉；流化床热解炉设有生物质入口、粗热解气出口和焦炭出口；第一分离器设有粗热解气入口、热解气出口和第一出灰口；流化床气化炉设有焦炭入口、热解气入口、气化剂入口、粗燃气出口和废渣出口，且热解气入口设有流化床气化炉的上部；粗热解气出口与粗热解气入口连通；焦炭出口与焦炭入口连通；热解气出口与热解气入口连通。该生物质气化方法，原料适应性广、易于大型化、气化效率高，能够提高能量的利用率和燃气的热值，有效降低了燃气中焦油的含量，实现了生物质的高效利用，应用前景十分广阔。

技术领域

本发明涉及一种生物质气化系统及生物质气化方法。

背景技术

生物质能是绿色植物通过光合作用转换和储存下来的太阳能，是重要的可再生资源，也是人类最早主动利用的能源，在人类文明史中起到了重要的作用。至今，生物质能仍然是世界上消费量位居第四的一次能源，在我国农村和发展中国家得到广泛应用。传统生物质能利用方式主要是家用炉灶中的直接燃烧，是自然经济生活方式的延续。现代生物质能技术包括热化学转换和生物化学转换两大类。其中热化学转换技术与化石燃料技术有很强大的兼容性，在许多方面可以替代化石燃料，实现可持续发展和低碳排放，为人们所重视。

随着生物质能发电技术的大力发展，实现了对大量废弃生物质能的利用。在我国电力短缺而生物质能源丰富的条件下，生物质发电有着广阔的发展前景。目前，我国的生物质发电主要有直燃发电、气化发电、沼气发电等。其中气化发电具有效率高、污染物少等特点被广泛重视。生物质气化是通过高温使生物质燃料与气化剂发生部分氧化，将生物质燃料转换成高品质的气体燃料。生物质燃料具有多孔性质并且挥发分含量高，反应活化能比煤低，易于气化。与煤炭的气化方式类似，已经发展了多种形式的生物质气化装置，主要有固定床气化炉、流化床气化炉、气流床气化炉、双流化床气化炉等。

中国实用新型专利文献CN203741284U提出了一种生物质循环流化床气化装置，其包括流化床气化炉、循环分离器、除尘分离器，流化床气化炉与循环分离器组成生物质循环流化床，流化床气化炉下部设有燃烧室，燃烧室顶部设有布风板及风帽，循环分离器底部的输出端与流化床气化炉下部的返料输入口连接，循环分离器的烟气输出端与除尘分离器的进口连接，通过两级分离达到除尘的作用。中国实用新型专利CN2325395Y提出了一种循环流化床生物质气化装置，其特点是进料装置的加料器为L阀加料管，主要针对细小生物质颗粒的流化床气化。以上两项有关生物质气化的循环流化床专利由于燃料的热解、气化均位于同一气化炉内，高挥发分含量的生物质气化效率较低，气化温度很难控制，焦油问题难以解决，导致操作不稳定。

中国发明专利CN104910986B提出了一种生物质双流化床气化制天然气装置及其工艺，其采用燃烧炉和气化炉结合的方式，燃烧炉产生的热量用来提供气化炉内的热解气化，最终产生的含焦油气化气经过净化提纯装置，分离出的焦油再返回燃烧炉进行燃烧供热。该技术存在以下不足：1)系统复杂，焦油重返燃烧炉会导致燃烧炉的结焦问题，且热载体和焦油重返燃烧炉的方式不同，增加了燃烧炉的设计难度；2)气化炉效率较低，气化气焦油含量较高，给下游气体净化装置增加了负担。

中国专利文献CN105542858A提出了一种低焦油生物质气化发电系统，其特点是采用螺旋给料机加料至下吸式气化炉，气化炉内设计一个燃烧区，生物质料在螺旋给料机内进行热解，热解气及焦油进入气化炉的燃烧区进行燃烧。该技术可以有效的解决热解气中焦油问题，降低了气化气中的焦油含量，但采用循环流化床的燃烧灰对螺旋输送机内的生物质料进行热解的方案，操作复杂、热解效率较低，且焦油对螺旋输送机的稳定运行有很大影响。

由此可见，现有技术中的生物质气化工艺均不能有效降低焦油含量、并提高气化效率。因此，开发一种新型的生物质气化工艺以有效降低焦油含量、并提高气化效率，是目前亟须解决的技术问题。

发明内容