專利名稱：高熱值低焦油戶用型生物質(zhì)氣化工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)氣化工藝，確切地說公開了一種高熱值低焦油戶用型生物
汽化工藝。
背景技術(shù)：
以秸桿和柴薪為代表的生物質(zhì)能，一直是我國農(nóng)村傳統(tǒng)能源。據(jù)統(tǒng)計資料，1979年我國農(nóng)村稻桿和柴薪消耗超過農(nóng)村全部能耗的68%。改革開放30年來,我國政府大力開發(fā)農(nóng)村多種商品能源，以滿足我國農(nóng)村日益增長的能源需求。1995年到2000年，秸桿和薪柴作為農(nóng)村能源消耗分別由23.3%、17.87%下降到18.44%、14.24%，與此同時，商品能源(主要是煤、石油和電力)則由58.83%上升到了 67.32% (張毅生等，2006)。盡管秸桿和薪柴在現(xiàn)有農(nóng)村能源中的比重顯著下降，但秸桿和柴薪依然在農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)中占居十分重要的地位。目前，在廣大農(nóng)村地區(qū)，秸桿和柴薪等生物質(zhì)能源的利用方式主要是原始的直接燃燒。傳統(tǒng)直接燃燒存在許多不足:利用率和熱效率低(我國農(nóng)村舊式爐灶熱效率僅為10%)、煙塵量大、污染嚴重以及只能原位利用無法將熱能長距離輸送等。盡管小型戶用氣化爐在工作原理上與大型氣化設備相同，但由于其體積小，氣化溫度相對較低且容易波動，而且針對的主要是經(jīng)濟欠發(fā)達、商品能源比較缺乏的落后農(nóng)村地區(qū)用戶群，操作設計不宜太過復雜，這就給戶用氣化爐具的設計提出新的難題，加之國內(nèi)外對戶用氣化爐的研究開發(fā)起步相對較晚，技術(shù)投入不足，因此市場產(chǎn)品技術(shù)含量與設備性能遠不及大型氣化設備，在實際生產(chǎn)和使用過程暴露的主要問題 有:
I)氣化率和燃氣熱值偏低，大型氣化爐可以穩(wěn)定維持在1000°C以上的高溫，氣化效率在60-90%，而目前秸桿氣化爐具氣化溫度穩(wěn)定性差，氣化效率一般只在50%左右，且燃氣中CO多、H2和CH4生成量少，氣化劑易過量帶進較多氮氣，焦油和碳顆粒量大又得不到二次裂解，所以燃氣熱值偏低。如玉米芯、玉米秸、棉花秸、稻草、麥秸的大型氣化爐空氣燃氣低位熱值經(jīng)驗值分別為5120、4808、4915、4001和3663kJ/m3，而戶用型秸桿氣化爐的燃氣熱值一般在 2000 3000 kj/m3。2)焦油濃度偏高，城市燃氣標準中規(guī)定的焦油及粉塵含量應低于10mg/m3，市場上戶用型氣化爐焦油一般高達數(shù)百mg甚至數(shù)g/m3。大型秸桿氣化爐目前沒有國家或行業(yè)標準，有些地方制定了地方標準或企業(yè)標準，規(guī)定氣化燃氣焦油量不得高于50或60mg/m3,但尚存爭議，而戶用型秸桿氣化爐連地方標準也沒有。由于缺乏合理的脫焦除塵設計和方法，焦油量大，經(jīng)常產(chǎn)生輸氣管道堵塞和爐器具污垢沉積臟亂不堪。3)此外還存在如氣化爐具首次點火比較困難、使用不當易造成熄火、有時產(chǎn)生異味、以及密封性和安全性等問題。戶用型氣化爐上述問題中，燃氣熱值過低和焦油濃度偏高兩個問題最為突出，亟待解決。熱值過低，火力不旺，直接影響用戶使用的積極性，焦油濃度過高容易引發(fā)分體式爐器和然器之間的管道堵塞、爆裂等，給使用者帶諸多麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種高熱值低焦油戶用型生物質(zhì)汽化工藝，其特征是:工藝簡單，通過對傳統(tǒng)爐具的改造，實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)工藝。例如；通過改造爐內(nèi)氣體管道的的長度，延長焦油煙體在爐內(nèi)高溫裂解的時間，使可燃物完全燃燒，并減少焦油排量，再通過濕法+濾膜一體化凈化技術(shù)，在煤氣焦油裂解及凈化的同時，提高燃氣的熱值。普通型生化爐具，一般為手工操作，主要用于廣大農(nóng)村地區(qū)家庭日常生活的烹飪、燒水和取暖等，一個氣化爐可以基本滿足3 5 口之家的生活用能需求。針對戶用型上吸式生物質(zhì)氣化爐焦油產(chǎn)生量大、燃氣熱值低的問題，研究開發(fā)可有效利用爐體高溫區(qū)熱量裂解焦油產(chǎn)生燃氣、及利用水淬法使粗燃氣碳顆粒、一氧化碳與水反應轉(zhuǎn)變成高熱值H2的方法提高秸桿氣化燃氣的熱值，同時配合濕法凈化與濾膜過濾凈化，大幅度消減燃氣中焦油含量，避免過量焦油產(chǎn)生熱量損失和管道堵塞。通過規(guī)模化中試生產(chǎn)線建立，完善新型高熱值低焦油戶用爐具系統(tǒng)制作工藝，并實現(xiàn)新型爐具產(chǎn)業(yè)化。首先根據(jù)焦油在木炭催化下800°C，接觸0.5S轉(zhuǎn)化率達90%，900°C轉(zhuǎn)化率達99.5%，而上吸式氣化爐產(chǎn)生的粗燃氣含有大量的碳顆粒，將粗燃氣通過特制管道引入還原區(qū)和氧化區(qū)并停留足夠時間，焦油必將發(fā)生劇烈的裂解反應，達到爐內(nèi)免
二次導入氣化劑而消減焦油的目的。其次，在粗燃氣出爐后利用水淬法，將粗煤氣中的C、CO轉(zhuǎn)化成高熱值的H2,使燃氣的熱值進一步得到提高，并進一步通過組合濾膜過濾，除去剩余的焦油、粉塵并實現(xiàn)燃氣脫水，使秸桿氣化產(chǎn)生的煤氣得到徹底凈化。上述技術(shù)的創(chuàng)新，將大大改變戶用秸桿氣化器所產(chǎn)煤氣的質(zhì)量，大大降低焦油等堵塞燃氣管道的幾率和環(huán)境污染的風險。


參見附圖，是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合生化爐具，對本發(fā)明的工藝流程進一步說明，(I)爐內(nèi)燃氣引導管管材選擇；(2)引導管形狀設計與管內(nèi)氣體通過高溫區(qū)時間控制；(3)引導管制作與安裝的方法；
(4)焦油裂解引導管脫焦油效果。針對秸桿氣化爐產(chǎn)生的燃氣熱值低、焦油濃度高并夾帶有高溫碳顆粒等粉塵易堵塞輸氣管道，利用濕熱沖擊與濾膜過濾法，對氣化爐產(chǎn)生的燃氣進行除塵除焦油凈化并實現(xiàn)高溫部分C和CO轉(zhuǎn)變?yōu)镠2和甲燒，以提高燃氣熱值。

主要包括:(I)可增強C、C0轉(zhuǎn)化成H2和對焦油、粉塵捕獲能力的水槽凈化布水方式、水量及霧化空間控制；(2)燃氣濾膜的膜材料選擇與孔隙度、厚度等控制；(3)濕法凈化后的燃氣脫水方法；(4)濕法+膜法凈化一體凈化器的制作及應用效果。
權(quán)利要求
1.高熱值低焦油戶用型生物質(zhì)氣化工藝，其特征是:改造爐內(nèi)氣體管道的的長度，延長焦油煙體在爐內(nèi)高溫裂解的時間，使可燃物完全燃燒，并減少焦油排量，再通過濕法+濾膜一體化凈化技術(shù)，在煤 氣焦油裂解及凈化的同時，提高燃氣的熱值。
全文摘要
高熱值低焦油戶用型生物質(zhì)氣化爐氣化工藝，其特征是主要根據(jù)生物秸稈燃燒過程中的發(fā)熱原理，采取延長殘留然可燃物在爐體內(nèi)滯留時間，使其中的焦油在高溫下裂解，釋放出剩余能量，提高爐體發(fā)熱值，降低焦油排放，從而滿足廣大戶用型爐具的推廣使用。
文檔編號C10K1/00GK103184078SQ201110450790
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:徐州龍翔生物化學有限公司