專利名稱：一種生物質(zhì)與煤共氣化的氣化工藝及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源設(shè)備，特指一種生物質(zhì)和煤在流化床中混合氣化產(chǎn)生低熱值燃氣的氣化工藝及其裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的空氣為氣化劑的生物質(zhì)流化床氣化爐，由于工藝簡單，具有投資省、運行成本低、操作方便等優(yōu)點，在工業(yè)上廣泛用于發(fā)電和供熱。由于生物質(zhì)容重小，灰分少、揮發(fā)份高，含固定碳少，氣化反應(yīng)性高，使生物質(zhì)易于氣化，但不易形成穩(wěn)定的流化料層，國內(nèi)外解決的方法是在流化床中添加一定量的惰性粒子如河砂、石英砂等，以建立穩(wěn)定料層。又由于生物質(zhì)揮發(fā)分高，反應(yīng)溫度低，一般為700～750℃，使高分子碳氫化物無法裂解成氣態(tài)的小分子，在產(chǎn)品氣中含有大量焦油，嚴(yán)重影響燃氣的使用。目前國內(nèi)外都采用催化裂解的方法除去燃氣中的焦油，但對于中小規(guī)模的生物質(zhì)氣化廠，無論從經(jīng)濟性及操作運行方面都存在不少問題。另外由于生物質(zhì)生長的周期性，亦帶來生物質(zhì)原料供應(yīng)的周期性。這種周期性影響生物質(zhì)氣化生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定性?，F(xiàn)有中國專利200420024372.X“生物質(zhì)氣化爐”、200410013943.4“一種生物質(zhì)與煤混合流化床氣化方法及其裝置”。其采用供風(fēng)燃燒與供蒸氣氣化兩個階段，需要增設(shè)兩套控制閥門，控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，且其氣化產(chǎn)物為高、中熱值燃氣，與本發(fā)明所述低熱值燃氣具有不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基本上無焦油產(chǎn)生，且工藝簡單，氣化產(chǎn)物為低熱值燃氣的生物質(zhì)與煤共氣化的氣化工藝及其裝置。
實現(xiàn)上述目的技術(shù)方案為采用流化床氣化爐為主要設(shè)備，以空氣和水蒸氣為氣化劑，以粉粒生物質(zhì)和粉煤為原料，通過流化床氣化爐進行生物質(zhì)和煤的熱解氣化反應(yīng)，連續(xù)制取低熱值燃氣，用于發(fā)電、供熱等。
該方法是以空氣為主并加入少量水蒸氣為氣化劑?？諝饬空济号c生物質(zhì)加料總量的比例為1.2～2.0m3/Kg內(nèi)選用，而水蒸氣量占煤與生物質(zhì)加料總量的比例為0.2～0.3Kg/Kg內(nèi)選用。氣化原料為0-10mm粉料生物質(zhì)和0-6mm的粉煤。生物質(zhì)/煤兩者的比例，可以根據(jù)原料情況在40/60-80/20之間選取。兩種原料通過兩個專用的加料裝置分別加入爐內(nèi)。氣化設(shè)備為流化床氣化爐。生物質(zhì)流化床氣化爐的工作溫度為850～950℃，流化速度為0.8～1.2m/s。生成的粗燃氣經(jīng)高溫旋風(fēng)分離器初除塵，分離下的含碳粉塵經(jīng)下料管入儲灰箱內(nèi)做它用。初除塵的燃氣經(jīng)蒸氣發(fā)生器換熱后，溫度降至300℃以下，進入凈化系統(tǒng)進一步洗滌除塵后，送往氣柜待用。空氣由羅茨風(fēng)機供入爐內(nèi)，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽一小部分供氣化用，其余外供。
實施該氣化工藝的裝置包括生物質(zhì)流化床氣化爐(1)、旋風(fēng)分離器(2)、儲灰箱(7)和儲炭箱(8)、蒸汽發(fā)生器(3)、洗滌塔(4)。其中生物質(zhì)流化床氣化爐(1)由三部分組成，上部為大圓筒形垂直段，中部為倒圓錐形的擴展段，下部為小圓筒形垂直段。爐體為耐火襯里的圓形鋼板結(jié)構(gòu)，爐體下部順序設(shè)有風(fēng)室(11)、排渣管(15)和布風(fēng)板(12)。生物質(zhì)流化床氣化爐設(shè)有二個料倉，帶螺旋加料機的煤倉(9)和帶螺旋加料機的生物質(zhì)料倉(10)。在生物質(zhì)流化床氣化爐下部垂直段中部，煤倉(9)經(jīng)螺旋加料機與生物質(zhì)流化床氣化爐(1)相連。在擴展段中下部設(shè)有生物質(zhì)料倉(10)經(jīng)螺旋加料機與生物質(zhì)流化床氣化爐(1)相連。在生物質(zhì)料進口的上部設(shè)有四個噴嘴(13)供入水蒸氣，噴嘴的上部設(shè)有一個生物質(zhì)炭的放料口(14)，通過下料管將生物質(zhì)炭排入儲炭箱(8)內(nèi)。爐體上部出口連有高溫旋風(fēng)分離器(2)，旋風(fēng)分離器(2)下端經(jīng)下料管與儲灰箱(7)相連；旋風(fēng)分離器(2)的頂端出口與蒸汽發(fā)生器進口(3)相連，其出口與洗滌塔(4)相連。洗滌凈化后的燃氣進入氣柜(5)待用。
本發(fā)明較現(xiàn)有生物質(zhì)流化床氣化爐的方法具有下述優(yōu)點。
(1)本發(fā)明采用粉煤(0-6mm)代替常規(guī)生物質(zhì)流化床氣化爐的惰性粒子，與生物質(zhì)在流化床中連續(xù)共氣化，取消燃燒與氣化兩個階段，不需額外增設(shè)兩個階段的換向閥門和控制系統(tǒng)，控制簡便。
(2)生物質(zhì)溫室氣體為零排放，而且生物質(zhì)S、N含量很少。與煤共氣化，可以充分利用煤炭資源；減少污染物的排放，改善生態(tài)環(huán)境。
(3)生物質(zhì)是再生資源，由于生物質(zhì)生長的周期性，帶來供應(yīng)的周期性。與煤共氣化，可以用煤來調(diào)節(jié)生物質(zhì)供應(yīng)的周期性，以確保能源供應(yīng)的連續(xù)穩(wěn)定，且可減少煤炭的消耗。


圖1是生物質(zhì)流化床氣化爐示意2是本發(fā)明的工藝流程示意圖1、生物質(zhì)流化床氣化爐 2、高溫旋風(fēng)分離器 3、蒸汽發(fā)生器 4、洗滌塔 5、儲氣柜 6、羅茨風(fēng)機 7、儲灰箱 8、儲炭箱 9、煤倉和螺旋加煤機 10、生物質(zhì)倉和加料機 11、風(fēng)室 12、布風(fēng)板 13、蒸氣噴嘴 14、排炭口 15、排渣管具體實施方式
如圖1所示，該工藝以空氣和水蒸氣為氣化劑，0-6mm的原料煤經(jīng)螺旋加煤機(9)和0-10mm的生物質(zhì)經(jīng)螺旋加料機(10)按一定比例送入生物質(zhì)流化床氣化爐(1)內(nèi)，空氣由羅茨風(fēng)機(6)由風(fēng)室(11)經(jīng)布風(fēng)板(12)進入生物質(zhì)流化床氣化爐(1)，使?fàn)t內(nèi)的生物質(zhì)和煤在流化床狀態(tài)下，發(fā)生部分氧化熱解氣化反應(yīng)。
由于該反應(yīng)具有放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)，當(dāng)兩種反應(yīng)處于熱平衡時，床層溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)。該溫度根據(jù)空氣量、水蒸氣量和生物質(zhì)量/煤量的比值參數(shù)調(diào)節(jié)來達到預(yù)定溫度。一般這些參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍空氣量/加料量比值為1.2～2.0m3/Kg；水蒸氣量與加料量的比值為0.2～0.3Kg/Kg；生物質(zhì)/煤的比值為40/60-80/20之間；使床層溫度維持在850-950℃，可獲得較好的氣化效果。高溫的燃氣由生物質(zhì)流化床氣化爐(1)出口經(jīng)高溫旋風(fēng)分離器(2)分離下的含碳粉塵經(jīng)下料管排入儲灰箱(7)，除塵后的燃氣進入蒸氣發(fā)生器(3)，換熱降溫到300℃以下，進入洗滌塔(4)經(jīng)進一步洗滌除塵冷卻后送往氣柜(5)待用。蒸汽發(fā)生器(3)產(chǎn)生的水蒸氣一部分與羅茨風(fēng)機來的空氣混合后由風(fēng)室(1)進入生物質(zhì)流化床氣化爐(1)，一部分水蒸氣直接由蒸氣噴嘴(13)噴入生物質(zhì)流化床氣化爐(1)內(nèi)。在生物質(zhì)流化床氣化爐(1)中部位置設(shè)置有一個粉粒狀生物質(zhì)炭排出口(14)，根據(jù)需要將爐內(nèi)的生物質(zhì)炭排入儲炭箱(8)內(nèi)。
依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案，建設(shè)的Ф300生物質(zhì)與煤共氣化流化床氣化爐示范裝置的典型運行參數(shù)和特性如下表生物質(zhì)玉米芯、0-10mm；玉米芯熱值Qnet，ar17245KJ/Kg煤0-6mm；煤的熱值Qnet，ar23120KJ/Kg，兩個實施例的運行數(shù)據(jù)如下

上述實驗方式僅用于說明本技術(shù)方案，而不加以限制。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)與煤共氣化的氣化工藝，其特征在于以空氣為主并加入少量水蒸氣為氣化劑，空氣量占煤與生物質(zhì)加料總量的比例為1.2～2.0m3/Kg，水蒸氣量占煤與生物質(zhì)加料總量的比例為0.2～0.3Kg/Kg，氣化原料為0-10mm粉料生物質(zhì)和0-6mm的粉煤，生物質(zhì)/煤兩者的比例，在40/60-80/20之間選?。粌煞N原料通過兩個專用的加料裝置分別加入生物質(zhì)流化床氣化爐，生物質(zhì)流化床氣化爐的工作溫度為850～950℃，流化速度為0.8～1.2m/s，生成的粗燃氣經(jīng)高溫旋風(fēng)分離器初除塵，分離下的含碳粉塵經(jīng)下料管入儲灰箱；初除塵的燃氣經(jīng)蒸氣發(fā)生器換熱后，溫度降至300℃以下，進入凈化系統(tǒng)進一步洗滌除塵后，送往氣柜待用；空氣由羅茨風(fēng)機供入爐內(nèi)，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽一小部分供氣化用，其余外供。
2.實施根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與煤共氣化的流化床氣化爐工藝的裝置，其包括生物質(zhì)流化床氣化爐(1)、旋風(fēng)分離器(2)、儲灰箱(7)和儲炭箱(8)、蒸汽發(fā)生器(3)、洗滌塔(4)；其中生物質(zhì)流化床氣化爐(1)由三部分組成，上部為大圓筒形垂直段，中部為倒圓錐形的擴展段，下部為小圓筒形垂直段；爐體為耐火襯里的圓形鋼板結(jié)構(gòu)，爐體下部順序設(shè)有風(fēng)室(11)、排渣管(15)和布風(fēng)板(12)；生物質(zhì)流化床氣化爐設(shè)有二個料倉，帶螺旋加料機的煤倉(9)和帶螺旋加料機的生物質(zhì)料倉(10)；在生物質(zhì)流化床氣化爐下部垂直段中部，煤倉(9)經(jīng)螺旋加料機與生物質(zhì)流化床氣化爐(1)相連。在擴展段中下部設(shè)有生物質(zhì)料倉(10)經(jīng)螺旋加料機與生物質(zhì)流化床氣化爐(1)相連；在生物質(zhì)料進口的上部設(shè)有四個噴嘴(13)供入水蒸氣，其特征在于噴嘴的上部設(shè)有一個生物質(zhì)炭的放料口(14)，通過下料管將生物質(zhì)炭排入儲炭箱(8)內(nèi)；爐體上部出口連有高溫旋風(fēng)分離器(2)，旋風(fēng)分離器(2)下端經(jīng)下料管與儲灰箱(7)相連；旋風(fēng)分離器(2)的頂端出口與蒸汽發(fā)生器進口(3)相連，其出口與洗滌塔(4)相連；洗滌凈化后的燃氣進入氣柜(5)待用。
全文摘要
本發(fā)明涉及能源設(shè)備，特指一種生物質(zhì)和煤在流化床中混合氣化產(chǎn)生低熱值燃氣的氣化工藝及其裝置。該方法是以空氣為主并加入少量水蒸氣為氣化劑。空氣量占煤與生物質(zhì)加料總量的比例為1.2～2.0m
文檔編號C10J3/54GK1831094SQ200610039748
公開日2006年9月13日 申請日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者王立群, 王同章, 周浩生 申請人:江蘇大學(xué)