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一種高一氧化碳濃度氣化氣的制備系統(tǒng)及制備方法

文檔序號:10675189閱讀:242來源:國知局
一種高一氧化碳濃度氣化氣的制備系統(tǒng)及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高一氧化碳濃度氣化氣的制備系統(tǒng)及制備方法,屬于生物能源相關(guān)技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域。制備系統(tǒng)主要包括燃燒爐、熱解氣化爐和氣化重整爐,燃燒爐、熱解氣化爐和氣化重整爐均具有進(jìn)料口、出料口和出氣口;所述燃燒爐的出氣口與熱解氣化爐的進(jìn)氣口相連通;熱解氣化爐的出氣口氣化重整爐的進(jìn)氣口相連通;所述燃燒爐的出料口與熱解氣化爐的進(jìn)料口相連通;熱解氣化爐的出料口與氣化重整爐的進(jìn)料口相連通;其中,在燃燒爐燃燒后的煙氣依次經(jīng)過熱解氣化爐和氣化重整爐處理后成為氣化氣。本發(fā)明將整個生物質(zhì)熱解氣化制氣過程分為生物質(zhì)燃燒、熱解氣化和氣化重整三個階段,分別在三個相對獨立的空間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行,極大的提高了氣化氣中可燃?xì)獾暮俊?br>【專利說明】
一種局一氧化碳濃度氣化氣的制備系統(tǒng)及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及生物能源相關(guān)技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域,具體的說,是涉及一種高一氧化碳濃度氣化氣的制備系統(tǒng)及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國生物質(zhì)資源非常豐富,如農(nóng)作物秸桿、林業(yè)樹枝、工業(yè)藥渣等,近年來對于低熱值燃料的能源化轉(zhuǎn)化利用的關(guān)注也在日益增加。隨著人類對環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng),在關(guān)注廢棄物利用的同時,效率更高、污染更小的能源化轉(zhuǎn)化技術(shù)與工藝正在逐步被工業(yè)生產(chǎn)所米用。
[0003]傳統(tǒng)的生物質(zhì)氣化氣制取方法是將生物質(zhì)原料直接與空氣、水蒸氣、二氧化碳等氣化介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將固態(tài)生物質(zhì)原料經(jīng)一系列熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣蓺狻T谏镔|(zhì)的轉(zhuǎn)化過程中,由于是直接將生物質(zhì)進(jìn)行高溫氣化,沒有將燃燒、熱解氣化和燃?xì)庵卣^程分開,制取的燃?xì)獬煞謴?fù)雜,并且在得到可燃?xì)怏w組分的同時,使得殘?zhí)亢徒褂投汲蔀椴豢杀苊獾母碑a(chǎn)物。
[0004]其中,殘?zhí)亢懈邿嶂档奶紱]有氣化,導(dǎo)致了系統(tǒng)氣化效率低;焦油中含有成分十分復(fù)雜的芳香族化合物,高溫時以氣體形式存在,但在低溫時是以粘稠的液體形式存在,難以清除。
[0005]即使花大力氣進(jìn)行清除,則一部分合成氣熱值會隨著清除的焦油流失,造成系統(tǒng)能量損失,嚴(yán)重制約了生物質(zhì)資源的能源化工業(yè)利用。
[0006]因此,如何提高生物質(zhì)氣化氣的品質(zhì),是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種高一氧化碳濃度氣化氣的制備系統(tǒng)。本發(fā)明通過多個爐體連通,實現(xiàn)了對生物質(zhì)原料的分段處理,來提高生物質(zhì)氣化氣的品質(zhì)。
[0008]為了達(dá)成上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種高一氧化碳濃度氣化氣的制備系統(tǒng),包括燃燒爐、熱解氣化爐和氣化重整爐,燃燒爐、熱解氣化爐和氣化重整爐均具有進(jìn)料口、出料口和出氣口;
[0010]所述燃燒爐的出氣口與熱解氣化爐的進(jìn)氣口相連通;
[0011 ]熱解氣化爐的出氣口氣化重整爐的進(jìn)氣口相連通;
[0012]所述燃燒爐的出料口與熱解氣化爐的進(jìn)料口相連通;
[0013]熱解氣化爐的出料口與氣化重整爐的進(jìn)料口相連通;
[0014]其中,在燃燒爐燃燒后的煙氣依次經(jīng)過熱解氣化爐和氣化重整爐處理后成為氣化
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[0015]優(yōu)選的,上述的高濃度一氧化碳?xì)饣瘹庵苽湎到y(tǒng)還包括除灰器;
[0016]氣化重整爐的出氣口與除灰器的進(jìn)氣口相連通;
[0017]除灰器的出灰口與氣化重整爐的進(jìn)料口相連通。
[0018]優(yōu)選的,所述燃燒爐的出料口與熱解氣化爐的進(jìn)料口通過第一輸送機(jī)構(gòu)相連通;第一輸送機(jī)構(gòu)為輸料器或傳送帶。
[0019]優(yōu)選的,所述熱解氣化爐的出料口與氣化重整爐的進(jìn)料口通過第二輸送機(jī)構(gòu)相連通;第二輸送機(jī)構(gòu)為輸料器或傳送帶。
[0020]在提供上述結(jié)構(gòu)方案的同時,本發(fā)明還提供了一種利用上述的制備系統(tǒng)制備高一氧化碳濃度氣化氣的方法,步驟如下:
[0021]A、將生物質(zhì)燃料送入燃燒爐,并向燃燒爐充可燃?xì)饬钌镔|(zhì)燃料燃燒產(chǎn)出高溫?zé)煔猓?br>[0022]B、將步驟A產(chǎn)出的高溫?zé)煔膺M(jìn)入熱解氣化爐,并將步驟A中產(chǎn)出的灰渣與生物質(zhì)燃料混合成為混合料,再將混合料送入熱解氣化爐進(jìn)行熱解氣化,產(chǎn)出熱解氣化氣和半焦;
[0023]C、將步驟B所得半焦送入氣化重整爐,并將步驟B所得熱解氣化氣與過熱水蒸氣混合成為混合氣,混合氣與半焦進(jìn)行燃?xì)庵卣磻?yīng),產(chǎn)出高濃度一氧化碳?xì)饣瘹狻?br>[0024]上述的方法中,優(yōu)選的是,在步驟C產(chǎn)出高一氧化碳濃度氣化氣后,高一氧化碳濃度氣化氣經(jīng)除灰器除灰后再向外界輸送。
[0025]上述的方法中,優(yōu)選的是,除灰器產(chǎn)生的飛灰輸送至氣化重整爐重新參與燃?xì)庵卣磻?yīng)。
[0026]上述的方法中,優(yōu)選的是,步驟A與步驟B投入的生物質(zhì)燃料的質(zhì)量比為3:7。
[0027]上述的方法中,優(yōu)選的是,燃燒爐工作溫度為1000?1200°C,熱解氣化爐工作溫度為1000°C,氣化重整爐工作溫度為800?1000°C。
[0028]上述的方法中,優(yōu)選的是,步驟A中所述的可燃?xì)鉃檠鯕饣蚋谎蹩諝狻?br>[0029]本發(fā)明的有益效果是:
[0030](I)將整個生物質(zhì)熱解氣化制氣過程分為生物質(zhì)燃燒、熱解氣化和氣化重整三個階段。分別在三個相對獨立的空間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行,通過單個爐體運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)可以控制相關(guān)階段反應(yīng)的充分進(jìn)行,系統(tǒng)易于控制。
[0031](2)通過相對獨立且又相互連通的三個爐體進(jìn)行不同的反應(yīng),將燃?xì)庵锌赡芾淠秊橐簯B(tài)焦油的大分子組分與半焦中的殘?zhí)慷嫉靡猿浞洲D(zhuǎn)化,大大控制了半焦殘?zhí)颗c焦油等副產(chǎn)物的產(chǎn)生量,并可有效提高生物質(zhì)轉(zhuǎn)化率與氣化氣中的CO濃度含量。
[0032](3)生物質(zhì)燃料的氣化氣產(chǎn)出率獲得了明顯提高。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0034]其中,1、生物質(zhì)燃料,2、高溫?zé)煔猓?、生物質(zhì)燃料,4、灰渣,5、熱解氣化氣,6、過熱水蒸汽,7、半焦,8、含灰氣化氣,9、飛灰,10、清潔氣化氣,11、燃燒爐,12、熱解氣化爐,13、氣化重整爐,14、除灰器。
【具體實施方式】
[0035]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0036]實施例1:一種高一氧化碳濃度氣化氣的制備系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括燃燒爐11、熱解氣化爐12、氣化重整爐13和除灰器14。
[0037]燃燒爐11具有進(jìn)料口、出料口和出氣口;
[0038]熱解氣化爐12具有進(jìn)料口、出料口和出氣口 ;
[0039]氣化重整爐13具有進(jìn)料口、出料口和出氣口 ;
[0040]其中,所述燃燒爐11的出氣口與熱解氣化爐12的進(jìn)氣口相連通;熱解氣化爐12的出氣口氣化重整爐13的進(jìn)氣口相連通;氣化重整爐13的出氣口與除灰器14的進(jìn)氣口相連通;除灰器14的出灰口與氣化重整爐13的進(jìn)料口相連通。
[0041 ]處于方便傳送物料的角度考慮,所述燃燒爐11的出料口與熱解氣化爐12的進(jìn)料口通過第一輸送機(jī)構(gòu)相連通;熱解氣化爐12的出料口與氣化重整爐13的進(jìn)料口通過第二輸送機(jī)構(gòu)相連通。兩輸送機(jī)構(gòu)均可選擇為輸送器、傳送帶或者一個為輸送器另一個為傳送帶。
[0042]實施例2:—種應(yīng)用實施例1所述的制備系統(tǒng)制備高一氧化碳濃度氣化氣的方法,主要步驟如下:
[0043]A、將生物質(zhì)燃料I送入燃燒爐11,并向燃燒爐11充入充足的可燃?xì)饬钌镔|(zhì)燃料I充分燃燒,產(chǎn)出高溫?zé)煔?;燃燒后的高溫?zé)煔?中氧氣體積含量約為1 % ;
[0044]B、將步驟A產(chǎn)出的高溫?zé)煔廨斔椭翢峤鈿饣癄t12的底部風(fēng)室;為生物質(zhì)燃料3提供熱解氣化反應(yīng)所需的高溫環(huán)境;再將步驟A中生物質(zhì)燃料I燃燒后成為的灰渣4與生物質(zhì)燃料3混合成為混合料,再將混合料送入熱解氣化爐12中形成一定厚度的料位層,最后在熱解氣化爐12中由高溫?zé)煔?的流化作用下熱解氣化,產(chǎn)出熱解氣化氣5和半焦7;
[0045]C、將步驟B所得半焦7送入氣化重整爐13,并將步驟B所得熱解氣化氣5與過熱水蒸氣6混合成為混合氣,令混合氣與半焦7進(jìn)行燃?xì)庵卣磻?yīng),產(chǎn)出含灰氣化氣8(即高濃度一氧化碳?xì)饣瘹?。
[0046]上述的方法中,在步驟C產(chǎn)出含灰氣化氣8(即高一氧化碳濃度氣化氣)后,含灰氣化氣8經(jīng)除灰器14除灰后再向外界輸送。除灰器14產(chǎn)生的飛灰9輸送至氣化重整爐13重新參與燃?xì)庵卣磻?yīng),直至半焦7基本耗盡。
[0047]經(jīng)過除灰處理后,含灰氣化氣8成為清潔氣化氣10,清潔氣化氣10中一氧化碳體積含量可達(dá)30%?60%。
[0048]需要注意的是,若生物質(zhì)燃料中含水率較高時,可以適當(dāng)減少或者停止氣化重整爐的蒸汽供給。生物質(zhì)燃料I和生物質(zhì)燃料3可以選擇為相同的燃料。
[0049]上述的方法中,優(yōu)選的是,步驟A投入的生物質(zhì)燃料I與步驟B投入的生物質(zhì)燃料3的質(zhì)量比為3:6-8;優(yōu)選3:7。
[0050]上述的方法中,較佳的選擇為,燃燒爐11工作溫度為1000?1200°C,熱解氣化爐12工作溫度為1000°C,氣化重整爐13工作溫度為800?1000°C。
[0051 ]在步驟A中,所述的可燃?xì)饪蛇x擇為氧氣或富氧空氣。
[0052]本發(fā)明的工作原理是:
[0053]首先將傳統(tǒng)生物質(zhì)氣化反應(yīng)中主要發(fā)生燃燒氧化反應(yīng)的生物質(zhì)燃料單獨在燃燒爐11內(nèi)進(jìn)行燃燒,利用燃燒產(chǎn)出的高溫?zé)煔?為灰渣4進(jìn)行熱解和氣化反應(yīng)提供熱量,同時高溫?zé)煔?中含有一定的氧以滿足生物質(zhì)燃料空氣氣化所需的耗氧量,以保證整個反應(yīng)過程所需熱量。
[0054]將熱解氣化爐12產(chǎn)生的半焦7等固態(tài)物質(zhì)全部送入氣化重整爐13的上部并保持一定的料位,當(dāng)熱解氣化爐12產(chǎn)出的熱解氣化氣5流經(jīng)過半焦層時,熱解氣化氣5與過熱蒸汽
6、半焦7及灰渣4中的堿金屬共同作用下進(jìn)行一系列的重整,主要發(fā)生焦炭(半焦)的高溫水蒸汽氣化、焦油(催化)裂解等反應(yīng)生成一氧化碳、氫氣、甲烷等小分子氣體。最初由燃燒產(chǎn)生的二氧化碳也在氣化重整爐13的高溫環(huán)境中被碳還原或與氫氣發(fā)生催化反應(yīng)生成更多的一氧化碳,進(jìn)而提高了生物質(zhì)氣化氣一氧化碳濃度與可燃?xì)怏w組分的含量。
[0055]基于上述的結(jié)構(gòu)與方法,本發(fā)明令生物質(zhì)燃料通過燃燒、熱解氣化與重整分段反應(yīng)轉(zhuǎn)化為高一氧化碳濃度含量的還原性氣體,進(jìn)而作為合成氣原料或金屬冶煉等化工原料,可以減少對石油煤炭資源的依賴,為建設(shè)資源節(jié)約型社會和環(huán)境友好型社會起到積極作用。
[0056]對所公開的實施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種高一氧化碳濃度氣化氣的制備系統(tǒng),包括燃燒爐、熱解氣化爐和氣化重整爐,燃燒爐、熱解氣化爐和氣化重整爐均具有進(jìn)料口、出料口和出氣口;其特征在于, 所述燃燒爐的出氣口與熱解氣化爐的進(jìn)氣口相連通; 熱解氣化爐的出氣口氣化重整爐的進(jìn)氣口相連通; 所述燃燒爐的出料口與熱解氣化爐的進(jìn)料口相連通; 熱解氣化爐的出料口與氣化重整爐的進(jìn)料口相連通; 其中,在燃燒爐燃燒后的煙氣依次經(jīng)過熱解氣化爐和氣化重整爐處理后使一氧化碳含量提高成為氣化氣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備系統(tǒng),其特征在于,上述的高濃度一氧化碳?xì)饣瘹庵苽湎到y(tǒng)還包括除灰器; 氣化重整爐的出氣口與除灰器的進(jìn)氣口相連通; 除灰器的出灰口與氣化重整爐的進(jìn)料口相連通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備系統(tǒng),其特征在于,所述燃燒爐的出料口與熱解氣化爐的進(jìn)料口通過第一輸送機(jī)構(gòu)相連通;第一輸送機(jī)構(gòu)為輸料器或傳送帶。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備系統(tǒng),其特征在于,所述熱解氣化爐的出料口與氣化重整爐的進(jìn)料口通過第二輸送機(jī)構(gòu)相連通;第二輸送機(jī)構(gòu)為輸料器或傳送帶。5.—種利用權(quán)利要求1-4任一項所述的制備系統(tǒng)制備高一氧化碳濃度氣化氣的方法,其特征在于,步驟如下: A、將生物質(zhì)燃料送入燃燒爐,并向燃燒爐充可燃?xì)饬钌镔|(zhì)燃料燃燒產(chǎn)出高溫?zé)煔猓?B、將步驟A產(chǎn)出的高溫?zé)煔膺M(jìn)入熱解氣化爐,并將步驟A中產(chǎn)出的灰渣與生物質(zhì)燃料混合成為混合料,再將混合料送入熱解氣化爐進(jìn)行熱解氣化,產(chǎn)出熱解氣化氣和半焦; C、將步驟B所得半焦送入氣化重整爐,并將步驟B所得熱解氣化氣與過熱水蒸氣混合成為混合氣,混合氣與半焦進(jìn)行燃?xì)庵卣磻?yīng),產(chǎn)出高濃度一氧化碳?xì)饣瘹狻?.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,在步驟C產(chǎn)出高一氧化碳濃度氣化氣后,高一氧化碳濃度氣化氣經(jīng)除灰器除灰后再向外界輸送。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,除灰器產(chǎn)生的飛灰輸送至氣化重整爐重新參與燃?xì)庵卣磻?yīng)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,步驟A與步驟B投入的生物質(zhì)燃料的質(zhì)量比為 3:7。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,燃燒爐工作溫度為1000?1200°C,熱解氣化爐工作溫度為1000°C,氣化重整爐工作溫度為800?1000°C。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,步驟A中所述的可燃?xì)鉃檠鯕饣蚋谎蹩諝狻?br>【文檔編號】C10J3/00GK106047413SQ201610415875
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】董玉平, 常加富, 張屹, 董磊, 孫傳勝, 于圣濤
【申請人】山東大學(xué)
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