專利名稱：一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤流化床氣化方法，特別是一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化的方法。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明中，生物質(zhì)是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中除糧食、果實(shí)以外的秸桿、樹木等木質(zhì)纖維素(簡(jiǎn)稱木質(zhì)素)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的禽類糞便和廢棄物等物質(zhì)。在農(nóng)村的大部分地區(qū)延用傳統(tǒng)的生活取能方式，對(duì)秸桿、鋸屑等農(nóng)林廢棄物未經(jīng)加工直接燃燒，其轉(zhuǎn)換效率僅為10% 15%，而且不方便、不衛(wèi)生，生態(tài)環(huán)境效益差。生物質(zhì)·能作為一種可再生清潔能源，在利用過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)CO2零排放，可有效減緩溫室效應(yīng)。生物質(zhì)氣化是生物質(zhì)利用的重要途徑之一，但生物質(zhì)單獨(dú)氣化存在一些不足,首先是生物質(zhì)的供給受到季節(jié)的影響，單獨(dú)氣化的規(guī)模受到限制；其次是由于生物質(zhì)處理后形成的顆粒具有不規(guī)則性，在流化床氣化爐內(nèi)不易形成穩(wěn)定的料層，且由于氣化溫度較低，產(chǎn)生的氣體焦油含量大，不易穩(wěn)定運(yùn)行。生物質(zhì)、煤共氣化可彌補(bǔ)生物質(zhì)供給季節(jié)性缺陷，且可提高氣化溫度，促進(jìn)生物質(zhì)焦油進(jìn)一步分解。開(kāi)發(fā)低焦油產(chǎn)率、高氣化效率的氣化工藝是生物質(zhì)氣化的發(fā)展方向?，F(xiàn)有的煤氣化技術(shù)有待進(jìn)一步完善，以提高氣化效率。生物質(zhì)與煤共氣化不僅可以彌補(bǔ)生物質(zhì)和煤?jiǎn)为?dú)氣化時(shí)的某些缺陷，而且有利于煤炭資源的可持續(xù)利用，并可減少co2、so2、氮氧化物等污染物的排放量，對(duì)保護(hù)環(huán)境，節(jié)約化石能源具有重要意義，極具開(kāi)發(fā)前景。添加生物質(zhì)改善煤氣化過(guò)程中主要反應(yīng)的條件，又能成功的將焦油裂解，不僅可以提高生物質(zhì)和煤的利用效率，而且對(duì)燃?xì)獾暮罄m(xù)加工利用及環(huán)境保護(hù)極其有利。目前，國(guó)內(nèi)提出的生物質(zhì)與煤流化床共氣化的工藝方法可以分為三類
第一類是生物質(zhì)與煤流化床供風(fēng)燃燒和供蒸汽氣化的間歇式操作的工藝流程，如公開(kāi)號(hào)為CN 1557919A的專利文獻(xiàn)“一種生物質(zhì)與煤混合流化床氣化方法及其裝置”，在供風(fēng)燃燒階段通入煤和空氣，使煤料在流化狀態(tài)下燃燒放出熱量；在供蒸汽氣化階段，向爐內(nèi)供入水蒸汽與生物質(zhì)，可以得到高熱值燃?xì)猓o(wú)焦油產(chǎn)生。該方法采用供風(fēng)燃燒和供蒸汽氣化的間歇式操作，利用煤燃燒產(chǎn)生的高溫料層來(lái)氣化煤與生物質(zhì)，減小了熱損失，提高了燃?xì)鉄嶂?，避免了焦油的產(chǎn)生，卻降低了生產(chǎn)效率，增加了操作的復(fù)雜性。第二類是生物質(zhì)與煤流化床直接氣化的工藝方法，如公開(kāi)號(hào)為CN 1865408A的專利文獻(xiàn)“一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化制備燃料氣的方法”，把生物質(zhì)與煤破碎后的混合物加入氣化爐內(nèi)，通入空氣和水蒸汽，保持900-1000°C的爐溫，直接氣化生成不含焦油的燃?xì)?。與供風(fēng)燃燒和供蒸汽氣化的間歇式操作方法相比，該方法操作簡(jiǎn)單，提高了生產(chǎn)效率，但生成合成氣中成分復(fù)雜，CO2氣體在產(chǎn)物中比例偏高，有效成分少。第三類是生物質(zhì)與煤流化床間接氣化的工藝方法，如公布號(hào)為CN 102199450 A的專利文獻(xiàn)“雙流化床固體燃料氣化燃燒耦合方法和系統(tǒng)”，氣化過(guò)程和燃燒過(guò)程分別在兩個(gè)流化床中進(jìn)行，通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)使吸熱的氣化反應(yīng)和放熱的燃燒反應(yīng)在同一裝置完成，可以獲得高純度合成氣，但由于燃燒過(guò)程與氣化過(guò)程的分離，熱量傳遞僅以流動(dòng)物料在燃燒爐和氣化爐間的循環(huán)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)，相對(duì)于直接氣化時(shí)的直接熱輻射或?qū)α鲹Q熱效率要低，熱損失大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于農(nóng)村及生態(tài)環(huán)境，針對(duì)農(nóng)林生物質(zhì)供給受到季節(jié)的影響，單獨(dú)氣化的規(guī)模受到限制；又由于生物質(zhì)處理后形成的顆粒具有不規(guī)則性，在流化床氣化爐內(nèi)不易形成穩(wěn)定的料層；還由于氣化溫度較低，產(chǎn)生的氣體焦油含量大，不易穩(wěn)定運(yùn)行的特性。綜合目前國(guó)內(nèi)的三類氣化工藝方法存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，能夠彌補(bǔ)生物質(zhì)單獨(dú)氣化的不足，提高生物質(zhì)氣化的溫度，促進(jìn)生物質(zhì)焦油的進(jìn)一步分解，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村及生態(tài)資源的合理配置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化的方法，其所述方·法是按下列步驟進(jìn)行的
首先是原料預(yù)處理，將生物質(zhì)粉碎為小于5mm的粒料；將煤料粉碎為O. I 2mm的粒料，按生物質(zhì)粒料與煤粒料的質(zhì)量比為O. 25 I :1的比例進(jìn)行混合為生物質(zhì)煤混料，后在40 50°C烘干，備用；
其次是在流化床氣化外筒中進(jìn)行氣化，將生物質(zhì)煤混料通過(guò)環(huán)形進(jìn)料口經(jīng)預(yù)加熱隔板加入上L閥中，經(jīng)過(guò)預(yù)加熱隔板預(yù)熱溫度由20 30°C升高為400 500°C，再由上L閥供氣口進(jìn)入的推動(dòng)氣將其推入流化床氣化外筒中，通過(guò)氣化劑CO2入口與氣化蒸汽入口加入氣化劑進(jìn)行氣化，氣化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器I進(jìn)行氣固分離后經(jīng)合成氣出口輸出；
第三是在流化床燃燒內(nèi)筒中進(jìn)行氣化，將生物質(zhì)煤混料通過(guò)燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口直接加入燃燒內(nèi)筒中；流化床氣化外筒中未氣化反應(yīng)的煤焦，由氣化外筒下部的下L閥供氣口進(jìn)入的推動(dòng)氣推入流化床燃燒內(nèi)筒中；直接加入燃燒內(nèi)筒的生物質(zhì)煤混料由氣化外筒進(jìn)入燃燒內(nèi)筒的未氣化反應(yīng)的煤焦與由壓縮空氣入口進(jìn)入燃燒內(nèi)筒的壓縮空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，后由壓縮空氣推動(dòng)氣流沿燃燒內(nèi)筒上升，部分煤焦隨燃燒氣流進(jìn)入慣性分離器，經(jīng)慣性分離出的煤焦沿預(yù)加熱隔板與內(nèi)筒套管下落進(jìn)入氣化外筒中進(jìn)行循環(huán)氣化；在流化床燃燒內(nèi)筒中燃燒煤焦產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)預(yù)加熱隔板與生物質(zhì)煤混料逆流換熱加熱物料，后通過(guò)旋風(fēng)分離器II由煙氣出口排出，流化床燃燒內(nèi)筒中燃燒產(chǎn)生的灰渣由底部落灰管排出；
第四是經(jīng)旋風(fēng)分離器II和旋風(fēng)分離器I排出的飛灰沿回料管進(jìn)入流化床氣化外筒中；水封槽實(shí)現(xiàn)燃燒內(nèi)筒與環(huán)境的隔離，壓縮空氣由鼓風(fēng)座進(jìn)入布風(fēng)板實(shí)現(xiàn)燃燒內(nèi)筒內(nèi)物料的流化提升燃燒。進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中
所述生物質(zhì)是植物秸桿、農(nóng)林桿類木質(zhì)材以及農(nóng)林廢棄物。所述煤料是低揮發(fā)分粉煤、粉焦或煤矸石。所述生物質(zhì)與煤流化床共氣化的設(shè)備是
一流化床燃燒內(nèi)筒，其頂端套設(shè)有慣性分離器；其中上部外表面設(shè)置有內(nèi)筒套管延伸至底端；其外圍套設(shè)有流化床氣化外筒；流化床燃燒內(nèi)筒與流化床氣化外筒的底端依次連通設(shè)置有布風(fēng)板及鼓風(fēng)座，在鼓風(fēng)座側(cè)壁設(shè)置有至少兩個(gè)以上的壓縮空氣入口，落灰管和水封槽位于鼓風(fēng)座底端；
一流化床氣化外筒，其內(nèi)套設(shè)有流化床燃燒內(nèi)筒；其頂端連通有旋風(fēng)分離器II和環(huán)形進(jìn)料口，頂端內(nèi)連接有預(yù)加熱隔板延伸至流化床燃燒內(nèi)筒的中部；其中部設(shè)置有上L閥及其上L閥供氣口，以及連通有旋風(fēng)分離器I ;其底部連通設(shè)置有氣化蒸汽入口、燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口、下L閥供氣口以及旋風(fēng)分離器II和旋風(fēng)分離器I的進(jìn)口管，其中
流化床燃燒內(nèi)筒與流化床氣化外筒內(nèi)外筒徑比為1:2 4 ;
生物質(zhì)與煤流化床共氣化設(shè)備高度Hd與流化床氣化外筒外徑比為5 15:1 ；
慣性分離器呈倒錐形設(shè)置，內(nèi)置有筒狀擋板，其倒錐形錐體母線與豎直方向的夾角α1=15° 75°，其水平投影直徑與流化床燃燒內(nèi)筒直徑比為I. 5 3:1，其錐體垂直投影高度與錐頂沿中心線距流化床燃燒內(nèi)筒高度比為I. 5 2:1 ;其擋板高度與錐體垂直投影高度比為2 3:1 ;· 預(yù)加熱隔板的外形呈筒狀結(jié)構(gòu)，與流化床燃燒內(nèi)筒的直徑比為2. 5 3.5:1 ;其底部呈倒錐形并延伸至氣化外筒的下中部，倒錐形錐體母線與豎直方向的夾角為α2=15° 45。。所述氣化劑是按質(zhì)量比為2 3的CO2與過(guò)熱水蒸汽構(gòu)成，氣化劑總量與煤和生物質(zhì)混料總量的比例為O. I O. 5kg氣化劑/Kg混料，其中C02由氣化劑CO2入口進(jìn)入流化床氣化外筒中；200-250°C的過(guò)熱水蒸汽由氣化蒸汽入口進(jìn)入流化床氣化外筒中，熾熱的生物質(zhì)煤混料與CO2及過(guò)熱水蒸汽進(jìn)行氣化反應(yīng)。所述流化床氣化外筒中進(jìn)行氣化的溫度為700 900°C ;其所述流化床燃燒內(nèi)筒中進(jìn)行氣化的溫度為900 1100°C。所述上L閥供氣口和下L閥供氣口的推動(dòng)氣速度是O. 06 I. 2m/s。所述氣化劑CO2入口與氣化蒸汽入口加入氣化劑的速度是O. 8 2. Om/s ο所述壓縮空氣入口加入壓縮空氣的速度是I 5m/s，壓縮空氣量與煤和生物質(zhì)混料總量的比例是I 2. 5m3空氣/kg混料。本發(fā)明方法將生物質(zhì)與煤的氣化過(guò)程和燃燒過(guò)程分開(kāi)，利用高溫循環(huán)物料為氣化爐提供熱量，通過(guò)燃燒室和氣化室的熱輻射與對(duì)流換熱直接交換熱量。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化的方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，所具有的優(yōu)點(diǎn)與積極效果在于
一是以生物質(zhì)與粉煤為原料，不僅大大降低了成本，還為生物質(zhì)、粉煤利用開(kāi)辟了新的途徑。二是在生物質(zhì)與煤流化床共氣化的方法中，提高了氣化溫度，使焦油得到充分裂解，克服了生物質(zhì)單獨(dú)氣化生成的合成氣中焦油含量高而脫焦造成二次污染的問(wèn)題，同時(shí)也提聞了生物質(zhì)利用率，有助于CO2減排。三是生物質(zhì)所含堿金屬對(duì)煤的氣化反應(yīng)具有催化作用，因此生物質(zhì)與煤共氣化能夠加快煤焦氣化反應(yīng)速率，提高煤的轉(zhuǎn)化效率。四是本方法使用CO2與水蒸汽作為氣化劑，共氣化過(guò)程中產(chǎn)生交互促進(jìn)的作用，提高了合成氣產(chǎn)率；產(chǎn)品合成氣以CO和4為主，是優(yōu)質(zhì)的制醇醚等含氧化合物的優(yōu)質(zhì)原料；通過(guò)改變氣化劑中CO2與水蒸汽的比例，可以得到H2與CO體積分?jǐn)?shù)比值不同的合成氣。五是本方法將生物質(zhì)與煤的氣化過(guò)程和燃燒過(guò)程分開(kāi)，不僅利用高溫循環(huán)物料為氣化反應(yīng)提供熱量，還可通過(guò)燃燒室和氣化室的熱輻射與對(duì)流換熱直接交換熱量，減小熱損失，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，合成氣熱值高。


圖I是本發(fā)明生物質(zhì)與煤共氣化方法的工藝設(shè)備流程示意圖。圖2是本發(fā)明生物質(zhì)與煤流化床共氣化設(shè)備的結(jié)構(gòu)A-A剖面圖。圖3是本發(fā)明生物質(zhì)與煤流化床共氣化設(shè)備的結(jié)構(gòu)B-B剖面圖。圖4是本發(fā)明生物質(zhì)與煤流化床共氣化設(shè)備的結(jié)構(gòu)C-C剖面圖。圖中1 :環(huán)形進(jìn)料口 ；2 :預(yù)加熱隔板；3 :氣化劑CO2入口 ；4 :慣性分離器；5 :內(nèi)筒套管；6 :上L閥供氣口 ；7 :上L閥；8 :流化床燃燒內(nèi)筒；9 :流化床氣化外筒；10 :氣化蒸汽入口 ；11 :燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口 ；12 :布風(fēng)板；13 :鼓風(fēng)座；14 :煙氣出口 ；15 :旋風(fēng)分離器II ·；16 合成氣出口 ；17 :旋風(fēng)分離器I ;18 :下L閥供氣口 ；19 :壓縮空氣入口 ；20 :落灰管；21 :水封槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作出進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施方式一
如圖1，采用圖I的工藝流程，實(shí)施本發(fā)明一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，該方法是按下列步驟進(jìn)行的
步驟一，原料預(yù)處理。在本發(fā)明方法中，所述原料是根據(jù)農(nóng)村的生活環(huán)境，將農(nóng)林作物除果實(shí)以外的秸桿等，以及所及含有木質(zhì)素的葉、莖、桿等，并將所及的生物質(zhì)粉碎為小于5mm的粒料；再將包括低揮發(fā)分的粉煤、粉焦或煤砰石等煤料粉碎為O. I 2_的粒料,按生物質(zhì)粒料與煤粒料的質(zhì)量比為O. 25 I :1的比例進(jìn)行混合均勻，構(gòu)成生物質(zhì)煤混料，備用；
步驟二，在流化床氣化外筒9中進(jìn)行氣化。將生物質(zhì)煤混料通過(guò)環(huán)形進(jìn)料口 I經(jīng)預(yù)加熱隔板2加入上L閥7中，經(jīng)過(guò)預(yù)加熱隔板2預(yù)熱溫度由20 30°C升高為400 500°C，再由上L閥供氣口 6進(jìn)入的推動(dòng)氣將其推入流化床氣化外筒9中，通過(guò)氣化劑CO2入口 3與氣化蒸汽入口 10加入氣化劑進(jìn)行氣化，氣化劑為按質(zhì)量比為2 3的CO2與過(guò)熱水蒸汽，氣化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器I 17進(jìn)行氣固分離后經(jīng)合成氣出口 16輸出，可通過(guò)改變氣化劑中CO2與水蒸汽的比例，得到H2與CO體積分?jǐn)?shù)比值不同的合成氣；
步驟三，在流化床燃燒內(nèi)筒8中進(jìn)行氣化。將生物質(zhì)煤混料通過(guò)燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口 11直接加入燃燒內(nèi)筒8中；流化床氣化外筒9中未氣化反應(yīng)的煤焦，由氣化外筒9下部的下L閥供氣口 18進(jìn)入的推動(dòng)氣推入流化床燃燒內(nèi)筒8中；直接加入燃燒內(nèi)筒8的生物質(zhì)煤混料由氣化外筒9進(jìn)入燃燒內(nèi)筒8的未氣化反應(yīng)的煤焦與由壓縮空氣入口 19進(jìn)入燃燒內(nèi)筒8的壓縮空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)。后由壓縮空氣推動(dòng)氣流沿燃燒內(nèi)筒8上升，部分煤焦隨燃燒氣流進(jìn)入慣性分離器4，經(jīng)慣性分離出的煤焦沿預(yù)加熱隔板2與內(nèi)筒套管5下落進(jìn)入氣化外筒9中進(jìn)行循環(huán)氣化，循環(huán)過(guò)程中高溫循環(huán)物料為氣化反應(yīng)提供熱量；在流化床燃燒內(nèi)筒8中燃燒煤焦產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)預(yù)加熱隔板2與生物質(zhì)煤混料逆流換熱加熱物料，后通過(guò)旋風(fēng)分離器II 15由煙氣出口 14排出，降低煙氣出口溫度的同時(shí)預(yù)熱了生物質(zhì)煤混料，流化床燃燒內(nèi)筒8中燃燒產(chǎn)生的灰渣由底部落灰管20排出；
步驟四，是經(jīng)旋風(fēng)分離器II 15和旋風(fēng)分離器I 17排出的飛灰沿回料管進(jìn)入流化床氣化外筒9中；水封槽21實(shí)現(xiàn)燃燒內(nèi)筒8與環(huán)境的隔離，消除了升溫過(guò)程中煙塵和干餾揮發(fā)分的污染，壓縮空氣由鼓風(fēng)座13進(jìn)入布風(fēng)板12實(shí)現(xiàn)燃燒內(nèi)筒8內(nèi)物料的流化提升燃燒。其中，床層溫度根據(jù)壓縮空氣量、氣化劑量和生物質(zhì)量/煤量的比值參數(shù)調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到預(yù)期溫度，這些參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍為壓縮空氣量/煤和生物質(zhì)混料總量的比值為I 2. 5m3空氣/kg混料，氣化劑總量/煤和生物質(zhì)混料總量的比值為O. I O. 5Kg氣化劑/kg混料，生物質(zhì)料量/煤料量的比值為O. 25 I :1。此時(shí)流化床氣化外筒8中氣化溫度維持在700 900°C，流化床燃燒內(nèi)筒9中氣化溫度維持在900 1100°C，可獲得較好的氣化效果，氣化效率高。其中，物料循環(huán)量根據(jù)壓縮空氣入口速度、上下L閥推動(dòng)氣速度、氣化劑入口速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這些參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍為壓縮空氣入口 19進(jìn)氣速度為I 5m/s，上L閥供氣口 6·與下L閥供氣口 18進(jìn)入推動(dòng)氣速度為O. 06 I. 2m/s，氣化劑CO2入口 3與氣化蒸汽入口10進(jìn)氣速度為O. 8 2. Om/s。此時(shí)流化床內(nèi)外筒間有足夠穩(wěn)定的物料循環(huán)量可以保證有足夠連續(xù)的熱量供氣化吸熱，且可達(dá)到較好的流化效果，避免物料堆積堵塞。下面通過(guò)實(shí)施本發(fā)明一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法的共氣化設(shè)備對(duì)本發(fā)明方法的具體實(shí)施方式
作出進(jìn)一步的說(shuō)明。一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法的共氣化設(shè)備，包括環(huán)形進(jìn)料口 I、預(yù)加熱隔板2、氣化劑CO2入口 3、慣性分離器4、內(nèi)筒套管5、上L閥供氣口 6、上L閥7、流化床燃燒內(nèi)筒8、流化床氣化外筒9、氣化蒸汽入口 10、燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口 11、布風(fēng)板12、鼓風(fēng)座13、煙氣出口 14、旋風(fēng)分離器II 15、合成氣出口 16、旋風(fēng)分離器I 17、下L閥供氣口 18、壓縮空氣入口19、落灰管20、水封槽21。其設(shè)備構(gòu)成在于
設(shè)置一個(gè)流化床燃燒內(nèi)筒8，其外套設(shè)有流化床氣化外筒9，頂部連接有內(nèi)筒套管5和慣性分離器4，下部連通燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口 11，底部設(shè)有布風(fēng)板12、鼓風(fēng)座13、壓縮空氣入口19、落灰管20以及水封槽21 ；
設(shè)置一個(gè)流化床氣化外筒9，其內(nèi)套設(shè)有流化床燃燒內(nèi)筒8、預(yù)加熱隔板2，頂部設(shè)有環(huán)形進(jìn)料口 I、連通有旋風(fēng)分離器II 15、慣性分離器4，上部設(shè)有氣化劑CO2入口 3、上L閥供氣口 6及上L閥7，下部設(shè)有氣化蒸汽入口 10、燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口 11、下L閥供氣口 18，下部連通有旋風(fēng)分離器I 17，底部設(shè)有布風(fēng)板12、鼓風(fēng)座13、壓縮空氣入口 19、落灰管20以及水封槽21 ；
設(shè)置一個(gè)慣性分離器4，下部連通有流化床燃燒內(nèi)筒8，上部連通流化床氣化外筒9、旋風(fēng)分離器II 15，外套設(shè)有預(yù)加熱隔板2 ；
設(shè)置一個(gè)旋風(fēng)分離器II 15，其一側(cè)上部連通流化床氣化外筒9煙氣出口管，頂部設(shè)有煙氣出口 14，底部通過(guò)回料管連通旋風(fēng)分離器I 17 ；
設(shè)置一個(gè)旋風(fēng)分離器I 17，其一側(cè)上部連通流化床氣化外筒9合成氣出口管，頂部設(shè)有合成氣出口 16，底部通過(guò)回料管連通旋風(fēng)分離器II 15與流化床氣化外筒9。流化床燃燒內(nèi)筒8與流化床氣化外筒9內(nèi)外筒徑比為1:2 4 ;生物質(zhì)與煤流化床共氣化設(shè)備總高度Hd與流化床氣化外筒9外徑比為5 15: I。慣性分離器4呈倒錐形布置，設(shè)有筒狀擋板，倒錐形錐體母線與豎直方向的夾角αι=15° ,5。;慣性分離器4水平投影直徑與燃燒內(nèi)筒8直徑比為I. 5 3:1 ;慣性分離器4錐體垂直投影高度與錐頂沿中心線距燃燒內(nèi)筒8高度比為I. 5 2:1 ;慣性分離器4擋板高度與錐體垂直投影高度比為2 3: I。預(yù)加熱隔板2，其外形呈筒狀，與燃燒內(nèi)筒8直徑比為2. 5^3. 5:1 ;底部呈倒錐形伸入氣化外筒9下部，倒錐形錐體母線與豎直方向的夾角α2=15° 45° ;預(yù)加熱隔板2將環(huán)形進(jìn)料口 I進(jìn)入的原料與慣性分離器4中分離出的循環(huán)物料分隔開(kāi)，進(jìn)入氣化外筒9下部的原料量由上L閥供氣口 6進(jìn)入的推動(dòng)氣進(jìn)量進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，慣性分離器4中的循環(huán)物料量由經(jīng)壓縮空氣入口 19進(jìn)入燃燒內(nèi)筒8的壓縮空氣與下L閥推動(dòng)氣進(jìn)量進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。內(nèi)筒套管5，其上部呈錐形，錐體母線與豎直方向的夾角為α3=15° 30°;其下部呈倒錐形，倒錐形錐體母線與豎直方向的夾角α4=α1=15° 45°，與預(yù)加熱隔板2底部倒錐形錐體母線與豎直方向夾角角度相等。氣化劑CO2入口 3設(shè)置于流化床氣化外筒9的上部，至少設(shè)置兩個(gè)以上，進(jìn)一步設(shè)置為2 3個(gè)；氣化蒸汽入口 10設(shè)置于流化床氣化外筒9的下部，至少設(shè)置兩個(gè)以上，進(jìn)一步設(shè)置為2 3個(gè)；氣化劑CO2入口 3與氣化蒸汽入口 10分別位于流化床氣化外筒的上部和下部，能夠增強(qiáng)流化效果，使氣化反應(yīng)充分進(jìn)行。環(huán)形進(jìn)料口 I設(shè)置于流化床氣化外筒9的頂端，至少設(shè)置兩個(gè)以上，進(jìn)一步設(shè)置為·41個(gè)；燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口 11設(shè)置于流化床氣化外筒9的下部，連通至流化床燃燒內(nèi)筒8的下部，至少設(shè)置兩個(gè)以上，進(jìn)一步設(shè)置為2 3個(gè)；可分別調(diào)節(jié)環(huán)形進(jìn)料口 I與燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口 11的進(jìn)料量控制反應(yīng)過(guò)程。壓縮空氣入口 19設(shè)置于鼓風(fēng)座13的倒錐面，至少設(shè)置兩個(gè)以上，進(jìn)一步設(shè)置為4 8個(gè)。上L閥供氣口 6和下L閥供氣口 18是設(shè)置有至少兩個(gè)以上，進(jìn)一步設(shè)置為4 8個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，其所述方法是將生物質(zhì)與煤的氣化過(guò)程和燃燒過(guò)程分別在流化床氣化外筒(9)與流化床燃燒內(nèi)筒(8)中進(jìn)行氣化，并利用高溫循環(huán)物料為氣化爐提供熱量，通過(guò)燃燒室和氣化室的熱輻射與對(duì)流換熱直接交換熱量進(jìn)行氣化。
2.如權(quán)利要求I所述的生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，其所述的具體方法是按下列步驟進(jìn)行的 首先是原料預(yù)處理，將生物質(zhì)粉碎為小于5mm的粒料；將煤料粉碎為0. I 2mm的粒料，按生物質(zhì)粒料與煤粒料的質(zhì)量比為0. 25 I :1的比例進(jìn)行混合為生物質(zhì)煤混料，并在40 50°C烘干，然后加入到生物質(zhì)與煤流化床共氣化的設(shè)備中進(jìn)行氣化； 其次是在流化床氣化外筒(9)中進(jìn)行氣化，將生物質(zhì)煤混料通過(guò)環(huán)形進(jìn)料口(I)經(jīng)預(yù)加熱隔板(2)加入上L閥(7)中，經(jīng)過(guò)預(yù)加熱隔板(2)預(yù)熱溫度由20 30°C升高為400 500°C，再由上L閥供氣口(6)進(jìn)入的推動(dòng)氣將其推入流化床氣化外筒(9)中，通過(guò)氣化劑CO2入口(3)與氣化蒸汽入口(10)加入氣化劑進(jìn)行氣化，氣化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器I (17)進(jìn)行氣固分離后經(jīng)合成氣出口(16)輸出； 第三是在流化床燃燒內(nèi)筒(8 )中進(jìn)行氣化，將生物質(zhì)煤混料通過(guò)燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口( 11)直接加入燃燒內(nèi)筒(8)中；流化床氣化外筒(9)中未氣化反應(yīng)的煤焦，由流化床氣化外筒(9)下部的下L閥供氣口(18)進(jìn)入的推動(dòng)氣推入流化床流化床燃燒內(nèi)筒(8)中；直接加入流化床燃燒內(nèi)筒(8)的生物質(zhì)煤混料由流化床氣化外筒(9)進(jìn)入流化床燃燒內(nèi)筒(8)的未氣化反應(yīng)的煤焦與由壓縮空氣入口( 19)進(jìn)入流化床燃燒內(nèi)筒(8)的壓縮空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，后由壓縮空氣推動(dòng)氣流沿流化床燃燒內(nèi)筒(8)上升，部分煤焦隨燃燒氣流進(jìn)入慣性分離器(4)，經(jīng)慣性分離出的煤焦沿預(yù)加熱隔板(2)與內(nèi)筒套管(5)下落進(jìn)入流化床氣化外筒(9)中進(jìn)行循環(huán)氣化；在流化床燃燒內(nèi)筒(8)中燃燒煤焦產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)預(yù)加熱隔板(2)與生物質(zhì)煤混料逆流換熱加熱物料，后通過(guò)旋風(fēng)分離器II (15)由煙氣出口(14)排出，流化床燃燒內(nèi)筒(8)中燃燒產(chǎn)生的灰渣由底部落灰管(20)排出； 第四是經(jīng)旋風(fēng)分離器II (15)和旋風(fēng)分離器I (17)排出的飛灰沿回料管進(jìn)入流化床氣化外筒(9)中；水封槽(21)實(shí)現(xiàn)流化床燃燒內(nèi)筒(8)與環(huán)境的隔離，壓縮空氣由鼓風(fēng)座(13)進(jìn)入布風(fēng)板(12)實(shí)現(xiàn)流化床燃燒內(nèi)筒(8)內(nèi)物料的流化提升燃燒。
3.如權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，其所述生物質(zhì)是植物秸桿、農(nóng)林桿類木質(zhì)材以及農(nóng)林廢棄物。
4.如權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，其所述煤料是低揮發(fā)分粉煤、粉焦或煤砰石。
5.如權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，其所述生物質(zhì)與煤流化床共氣化的設(shè)備是 一流化床燃燒內(nèi)筒(8)，其頂端套設(shè)有慣性分離器(4);其中上部外表面設(shè)置有內(nèi)筒套管(5)延伸至底端；其外圍套設(shè)有流化床氣化外筒(9);流化床燃燒內(nèi)筒(8)與流化床氣化外筒(9)的底端依次連通設(shè)置有布風(fēng)板(12)及鼓風(fēng)座(13)，在鼓風(fēng)座(13)側(cè)壁設(shè)置有至少兩個(gè)以上的壓縮空氣入口(19)，落灰管(20)和水封槽(21)位于鼓風(fēng)座(13)底端； 一流化床氣化外筒(9)，其內(nèi)套設(shè)有流化床燃燒內(nèi)筒(8);其頂端連通有旋風(fēng)分離器II(15)和環(huán)形進(jìn)料口(1)，頂端內(nèi)連接有預(yù)加熱隔板(2)延伸至流化床燃燒內(nèi)筒(8)的中部；其中部設(shè)置有上L閥(7)及其上L閥供氣口(6)，以及連通有旋風(fēng)分離器I (17);其底部連通設(shè)置有氣化蒸汽入口( 10 )、燃燒內(nèi)筒進(jìn)料口( 11)、下L閥供氣口( 18 )以及旋風(fēng)分離器II(15)和旋風(fēng)分離器I (17)的進(jìn)口管，其中 流化床燃燒內(nèi)筒(8)與流化床氣化外筒(9)內(nèi)外筒徑比為1:2 4 ；生物質(zhì)與煤流化床共氣化設(shè)備高度Hd與流化床氣化外筒(9)外徑比為5 15:1 ； 慣性分離器(4)呈倒錐形設(shè)置，內(nèi)置有筒狀擋板，其倒錐形錐體母線與豎直方向的夾角￠^=15° 75°，其水平投影直徑與流化床燃燒內(nèi)筒(8)直徑比為I. 5 3:1，其錐體垂直投影高度與錐頂沿中心線距流化床燃燒內(nèi)筒(8)高度比為I. 5 2:1 ;其擋板高度與錐體垂直投影高度比為2 3:1 ; 預(yù)加熱隔板(2)的外形呈筒狀結(jié)構(gòu)，與流化床燃燒內(nèi)筒(8)的直徑比為2. 5^3.5:1 ；其底部呈倒錐形并延伸至氣化外筒(9)的下中部，倒錐形錐體母線與豎直方向的夾角為a2=15。 45。。
6.如權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，其所述氣化劑是按質(zhì)量比為2 :3的CO2與過(guò)熱水蒸汽構(gòu)成，氣化劑總量與煤和生物質(zhì)混料總量的比例為0. I 0. 5Kg氣化劑/kg混料，其中 CO2由氣化劑CO2入口(3)進(jìn)入流化床氣化外筒(9)中；200-250°C的過(guò)熱水蒸汽由氣化蒸汽入口(10)進(jìn)入流化床氣化外筒(9)中，熾熱的生物質(zhì)煤混料與CO2及過(guò)熱水蒸汽進(jìn)行氣化反應(yīng)。
7.如權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，其所述流化床氣化外筒(9)中進(jìn)行氣化的溫度為700 900°C ;其所述流化床燃燒內(nèi)筒(8)中進(jìn)行氣化的溫度為900 1100。。。
8.如權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，其所述上L閥供氣口(6)和下L閥供氣口( 18)的推動(dòng)氣速度是0. 06 I. 2m/s。
9.如權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，其所述氣化劑CO2入口(3)與氣化蒸汽入口(10)加入氣化劑的速度是0. 8 2. 0m/so
10.如權(quán)利要求I或2所述的生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法，其所述壓縮空氣入口(19)加入壓縮空氣的速度是I 5m/s，壓縮空氣量與煤和生物質(zhì)混料總量的比例是I .2.5m3空氣/kg混料。
全文摘要
一種生物質(zhì)與煤流化床共氣化方法是將生物質(zhì)與煤粉碎混合為生物質(zhì)煤混料，并加入流化床氣化外筒中，在氣化劑作用下進(jìn)行氣化，氣化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器排出；同時(shí)將生物質(zhì)煤混料加入燃燒內(nèi)筒，氣化外筒未氣化的煤焦與進(jìn)入的壓縮空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，后沿氣化內(nèi)筒上升，煤焦隨燃燒氣流進(jìn)入慣性分離器進(jìn)行循環(huán)氣化，高溫?zé)煔馀c生物質(zhì)煤混料逆流換熱，由旋風(fēng)分離器排出，灰渣由底部排出。本發(fā)明將生物質(zhì)與煤的氣化和燃燒過(guò)程分開(kāi)，不僅利用高溫循環(huán)物料為氣化反應(yīng)提供熱量，還通過(guò)燃燒室和氣化室的熱輻射與對(duì)流直接交換熱量，減小了熱損失，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，合成氣熱值高。
文檔編號(hào)C10J3/84GK102786990SQ20121028816
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者李巖, 楊巨生, 樊保國(guó), 謝克昌, 鄭仙榮, 金燕 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)