專利名稱：高熱值低焦油戶用型生物質氣化工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物質氣化工藝，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：
以秸稈和柴薪為代表的生物質能，一直是我國農村傳統能源。據統計資料，1979年 我國農村秸稈和柴薪消耗超過農村全部能耗的68% 。改革開放30年來，我國政府大力開 發農村多種商品能源，以滿足我國農村日益增長的能源需求。1995年到2000年，秸稈和薪 柴作為農村能源消耗分別由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)。盡管秸稈 和薪柴在現有農村能源中的比重顯著下降，但秸稈和柴薪依然在農村能源結構中占居十分 重要的地位。目前，在廣大農村地區，秸稈和柴薪等生物質能源的利用方式主要是原始的直 接燃燒。傳統直接燃燒存在許多不足利用率和熱效率低(我國農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濟欠發達、商品能源比較缺乏的落后農村地區用戶群，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，加之國內外對戶用氣化爐的研究開 發起步相對較晚，技術投入不足，因此市場產品技術含量與設備性能遠不及大型氣化設備， 在實際生產和使用過程暴露的主要問題有 1)氣化率和燃氣熱值偏低，大型氣化爐可以穩定維持在IOO(TC以上的高溫，氣化 效率在60-90%，而目前秸稈氣化爐具氣化溫度穩定性差，氣化效率一般只在50%左右，且 燃氣中CO多』2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 氣低位熱值經驗值分別為5120、4808、4915、4001和3663kJ/m3，而戶用型秸稈氣化爐的燃氣 熱值一般在2000 3000kJ/m3。 2)焦油濃度偏高，城市燃氣標準中規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百mg甚至數g/m3。大型秸稈氣化爐目前沒有國家或行業標 準，有些地方制定了地方標準或企業標準，規定氣化燃氣焦油量不得高于50或60mg/m 但 尚存爭議，而戶用型秸稈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，經常產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。
發明內容
本發明公開了一種高熱值低焦油戶用型生物質汽化工藝，其特征是工藝簡單，通 過對傳統爐具的改造，實現本發明的技術工藝。例如；通過改造爐內氣體管道的的長度，延 長焦油煙體在爐內高溫裂解的時間，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，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，主要用于廣大農村地區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氣化爐焦油產生量 大、燃氣熱值低的問題，研究開發可有效利用爐體高溫區熱量裂解焦油產生燃氣、及利用水 淬法使粗燃氣碳顆粒、一氧化碳與水反應轉變成高熱值H2的方法提高秸稈氣化燃氣的熱 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，避免過量焦油產生熱 量損失和管道堵塞。通過規模化中試生產線建立，完善新型高熱值低焦油戶用爐具系統制 作工藝，并實現新型爐具產業化。首先根據焦油在木炭催化下80(TC ，接觸0. 5S轉化率達 90 % ， 90(TC轉化率達99. 5% ，而上吸式氣化爐產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和氧化區并停留足夠時間，焦油必將發生劇烈的裂解反應，達到 爐內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、C0轉化成高熱值的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、粉塵并實現燃氣脫水，使秸稈氣化產生的煤氣得到徹底凈化。上述技術的創 新，將大大改變戶用秸稈氣化器所產煤氣的質量，大大降低焦油等堵塞燃氣管道的幾率和 環境污染的風險。
參見附圖，是本發明的工藝流程圖；
實施方式 下面結合生化爐具，對本發明的工藝流程進一步說明，(1)爐內燃氣引導管管材選 擇；(2)引導管形狀設計與管內氣體通過高溫區時間控制；(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。 針對秸稈氣化爐產生的燃氣熱值低、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，對氣化爐產生的燃氣進行除塵除焦油凈化并實 現高溫部分C和CO轉變為H2和甲烷，以提高燃氣熱值。 主要包括(l)可增強C、C0轉化成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。
權利要求
高熱值低焦油戶用型生物質氣化工藝，其特征是改造爐內氣體管道的的長度，延長焦油煙體在爐內高溫裂解的時間，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，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氣化爐氣化工藝，其特征是主要根據生物秸稈燃燒過程中的發熱原理，采取延長殘留然可燃物在爐體內滯留時間，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C10B53/02GK101735837SQ200810194618
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月14日 優先權日2008年11月14日
發明者唐勝凱 申請人:周維超