多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統的制作方法

專利名稱：多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物質氣化再生能源系統，尤其涉及利用聚自由基加速反應 裝置的生物質氣化再生能源系統。
背景技術：
能源是現代社會賴以生存和發展的基礎，能源的供給能力密切關系著國民經 濟的可持續性發展，是國家戰略安全保障的基礎之一。中國目前能源供給形勢 嚴峻，環境質量包袱沉重。由于化石能源儲量日益減少、油價波動較大、對能 源安全問題的擔憂以及對全球變暖的關注，發展清潔可再生能源已成為緊迫的 課題，新能源行業呈現高成長性。根據廣泛論證的可再生能源的產業背景及發 展概況，以生物質能為代表的生物質氣化發電、生物質氫能、生物質綠色液體 燃料將成為未來重要的替代能源。生物質能屬于清潔能源，中國的生物質再牛 能源的資源非常豐富，生物質再生能源大規模普及應用，有助于改善生態環境 和C02減排。
發展循環經濟，是建設資源節約型、環境友好型社會和實現可持續發展的重 要途徑。循環經濟建設和城市化發展進程加大了對廢物處理以及對新能源技術
的需求。中國政府已經頒布實施《可再生能源法》(2007)，《循環經濟促進法》 (2008)，將生物質能等可再生能源的科學技術研究和產業化發展列為國家科技發 展與高技術產業發展的優先領域，尋求最大限度的使用可再生能源，最大限度 的推進資源回收，抑制資源浪費和污染物排放總量。
隨著石油價格的大幅波動，未來汽車的能源動力已向多元化發展。新能源汽 車主要分為代用燃料汽車和電動汽車。代用燃料以內燃機為主，比如乙醇燃料、 甲醇燃料為動力；電動汽車包括純電動汽車、燃料電池汽車、內燃機和電池共
同作用的混合動力電動汽車。化石燃料枯竭后，只有生物質資源可以用作大規 模燃料和氫能的生產，可以預測生物液體燃料及清潔電力，燃料電池電動車將 會是未來汽車動力的主要能源動力。
生物質是指各種類型的有機物，從廣義上講，生物質都是來源于植物通過光 合作用生成的有機物，最初來自于太陽能。生物質由C、 H、 O、 N、 S、 P等元 素組成，具有揮發性高、碳活性高，硫、氮含量低，灰分低的優點。既具有礦物燃料屬性，又有儲存、運輸、再生、轉換的特點，有著不可替代的優勢。生 物質的種類很多，通常包括以下幾個方面薪炭林、能源作物、水牛植物；油 料植物；農業副產品(如秸稈)；農林業廢棄物；工業有機廢棄物(如廢塑料、 石化殘余)；谷物加工廠、造紙廠、木材加工廠、食品業副產品和各類有機廢棄 物(包括危險廢物、醫疔廢物、生活垃圾)等。中國生物質資源豐富，總量達 4.87億噸油當量/年，其中76%可用于發電和供熱。(參見文獻中國政府/世界 銀行/全球環境基金一生物質發電技術提高潛力分析咨詢項目報告，中國科學 院廣州能源研究所，2005年4月)。
生物質能可再生能源的利用過程構成自然界的循環的一部分，其所產生的廢 物主要是二氧化碳和灰渣，對自然界來講是存量循環概念。排出的二氧化碳能 夠被植物重新吸收。并且生物質含硫量極低，不到煤炭含硫量的1/4。生物質能 具有資源分布廣、環境影響小、可以永續利用等特點。生物質能的廣泛應用， 可顯著減少二氧化碳和二氧化硫排放，產生巨大的環境和社會效益。
利用燃燒技術釋放生物質能，經過多年的發展，目前技術上已經成熟、商業 化普及程度較高，如生活垃圾焚燒和生物質直燃發電，從長期實踐來看，有著 本質上的缺陷
1、 焚燒模式的環保問題突出，造成嚴重的二次污染，表現在以下幾個方面 因為焚燒中使用了大量的過剩空氣，稀釋焚燒強度，焚燒爐工作溫度較低或者 停留時間短造成有害物質不能有效分解；在下游設備的低溫區域，在過氧、金 屬鹽類化合物催化劑、飛灰顆粒和未燃盡碳的作用下，重新合成二惡英和呋喃
(PCDD/Fs)，它們是劇毒的有害物質；特別是爐排層燃方式生成大量的酸性污 染氣體，如HC1、 HF、 S02、 NOx等；飛灰和底灰屮富集的重金屬滲入空氣和地 下水源。(參見文獻固體廢物焚燒過程中二噁英控制技術研究進展，周莉菊等， 能源與環境，2006No.554;城市生活垃圾焚燒爐各工藝參數對二噁英生成的影 響，劉陽生等，現代化工，2001年10月21巻；國家環境分析測試中心，二噁 英研究，http:〃cneax.com/2005 。)
2、 而焚燒模式，通過鍋爐帶蒸汽輪機的發電技術本質上凈發電效率有限。 尤其是，在單一燃燒過程中產生的大量腐蝕性很強的酸性氣體，易造成鍋爐受 熱面腐蝕，導致蒸汽參數和發電效率低，能源利用效率低。
3、 在單一燃燒過程中產生的灰渣，有重金屬滲析問題，導致其不能有效利 用，并形成二次污染，灰渣需額外處理，費用昂貴。4、因為焚燒中使用了大量的過剩空氣，常規焚燒機組采用規模、體積巨大 的的尾氣處理設備，導致投資和運行費用大幅增加，降低了經濟效益。
生物質氣化是生物質能熱化學轉化法的一種，基本原理是將生物質原料加 熱，使較高分子量的碳氫化合物熱裂解(Pyrolysis)、氣化并重整(Reforming)，生 成較低分子量的CO、 H2、 CH4等R」'燃性氣體，將生物質轉化為氣體燃料。是生 物質能高效利用的一種方法，和生物質燃燒技術相比，能源利用效率高，環保 效果好，尤其是針對來源更廣泛、成分更復雜的生物質原料，包括各類有機廢 棄物、危險廢棄物。生物質氣化后產生的初級可燃性氣體中含有焦油、灰分、 水分和少量的污染物(如酸性氣體和微量的鹽分、重金屬)，通過凈化設備凈化 處理后轉化為成品合成氣，投入使用。
生物質氣化使用的設備主要有兩類固定床和流化床氣化裝置。固定床主要 分為上流式、下流式和橫流式，物料在反應器內分為干燥層、熱分解層、氧化 層和還原層，層和層之間沒有界限。固定床氣化反應器通常產氣量較小，用于 小型氣化站或戶用，發電功率一般〈1MW。流化床反應器主要分為鼓泡床和循環 流化床，在流化床內，反應速度快，物料、沙子和氣化劑充分接觸，受熱強度、 反應強度均勻，生產能力大。但是流化床必須工作在熔點溫度之下，對一般生 物質來講是工作在900°C左右，在此溫度下不能徹底裂解焦油；而且灰渣需要 額外處理；并且流化床系統投資大，要求較大生產規模，發電功率一般〉5MW。 目前，在需求最廣泛的中等規模，發電功率范圍3 5MW，處理量在80-150噸/ 天之間，沒有合適的最佳氣化反應器。
在氣化過程中，殘炭和焦油都是不可避免的副產品。殘炭含有高熱值的碳沒 有氣化，大大降低了整體氣化效率；焦油是成分十分復雜的碳氫化合物，主要 是苯的衍生物，在高溫下以氣體狀態存在，在低溫(<200°C)下以粘稠的液體 狀態存在，難以清除，即使清除，則一部分合成氣熱值隨著清除的焦油排走， 造成氣化效率損失。未清除的焦油對下游設備的應用造成巨大困難，如淤堵氣 體凈化設備、堵塞燃機管路，也是很多生物質氣化技術失效或者低效能的主要 原因。目前，使用氣化合成氣為燃料的內燃機，焦油含量要求小于30mg/Nm3， 使用于燃氣輪機、制氫應用于燃料電池或者用于合成綠色液體燃料的氣化合成 氣，對焦油含量的要求要低得多。目前幾乎沒有工業化的生物質氣化反應器能 夠達到此要求。
生物質氣化技術目前正處于人規模商業化開發的初期階段，有很多嘗試和實踐，無論是應用固定床或者流化床氣化反應器，總的來講，目前商業化開發牛 物質氣化技術遇到的主要問題有1.常規的氣化技術，熱解氣化.燃燒.鍋爐.蒸 汽輪機.發電的工藝路線，和焚燒技術類似，盡管環保效果有所提高，但是殘碳、 飛灰和灰渣中由于重金屬滲析問題的存在，依然有二次污染問題；2.適應不了 原料成分的復雜性，原料濕度太大，或者物料特性變動較大，運行中固體物料 局部高溫結塊、熔化或者粘結，運行連續可靠性難以保證；3.常規氣化效率低、 殘碳較多，氣化氣熱值低，熱值不穩定；4.尤其是氣化過程產生的合成氣中由 于焦油的裂解和清除不徹底， 一般在50 200mg/Nm3以上，無法帶動高效率的燃 機，或燃氣輪機，只能通過鍋爐燃燒產生蒸汽帶動蒸汽輪機發電機組，和焚燒 發電相比，總發電效率提高有限；采用催化裂解來降低合成氣的焦油含量，使 用固體催化劑工藝復雜，生產成本大幅提高，催化劑在高溫和含有大量污染物 的合成氣內工作，容易失效，焦油仍不能完全消除。
自由基，化學上也稱為"游離基"，是含有一個不成對電子的原子(C、 H、 0)、原子團(OH、 H2、 02)和離子(02， H2， 0H'、 O'， H"，活性很強，以 中間體的形式存在，濃度很低，存留時間很短，快速實現熱解轉化，對穩定的 環形結構的有機物的分解效果明顯。(參見文獻The reduction and control technology of tar during biomass gasification/pyrolysis: an overview, Jun Han etc., Renewable and Sustainable Energy Reviews 12(2008)397.416。)尤其是對危險廢物 及特殊要求廢物、氣化過程中難處理的殘炭、焦油成分，其先進性與優越性進 一歩顯現出來。
目前所能檢索到的本領域技術方案有
屮國專利申請00112320.3的專利文獻《城市生活垃圾干燥氣化熔融處理方 法》，利用鍋爐尾氣余熱干燥物料；將灰分熔融，降低二惡英和重金屬等二次污 染；氣化爐內加入石灰脫酸。灰分經過熔融，但是氣化氣沒有完全凈化，就直 接高溫燃燒掉，并且依然使用鍋爐.蒸汽輪機發電。中國專利申請200610054403.X 的專利文獻《城市生活垃圾干燥氣化熔融焚燒處理方法和系統》，利用鍋爐焚燒 余熱獲取高溫空氣，再引入到氣化和熔融焚燒爐；也可降低二惡英和重金屬等 二次污染；但是仍以焚燒處理為主要目的，資源化利用程度不高。
中國專利申請200610019351.2的專利文獻《一種裂解氣化重整爐》，將反應 過程分解為粉塵云燃燒室、裂解氣化室和催化重整室。在一個反應器內將反應 分步進行。而粉塵云燃燒室的燃料要求為納米級的粉料，需增加運營成本。而在同一反應器內將二段反應控制好，需要復雜的控制。中國專利申請
200720174504.0的專利文獻《一種把垃圾、生物質轉化為高熱值合成氣的氣化 設備》，在同一反應器內，將干燥產生的水蒸汽、煙氣和初級氣化氣從爐外，導 入爐底的高溫區。并應用等離子技術加速爐底殘碳的氣化反應。但是在同一反 應器內控制多段反應，需要復雜的控制，并且規模較小無法大規模商業化應用。 中國專利申請200620069301.0的專利文獻《氣化.等離子無害化廢物處理系統》， 高溫等離子只用于熔融灰分，尾氣單獨排放，整個系統達不到整體效率優化。 屮國專利申請1420155A的專利文獻《用等離子體熱解氣化生物質制取合成氣的 方法》，高溫等離子用于反應器頂部物料的熱解氣化和重整，獲得高熱值氣化合 成氣。但是熱解氣化不需要高溫，將等離子體這個高溫、高能的需大量額外電 力的能量源用于熱解氣化，將降低總體氣化效率。
中國專利申請02134850.2的專利文獻《生物質氣化產生的可燃氣裂解凈化方 法》，將從氣化反應器出來的初級氣化氣經過800。C 1200。C的高溫木炭床層的 移動床反應器，進行高溫和催化裂解焦油。和其他催化劑裂解焦油技術相比， 高溫木炭作為催化劑不怕失活和硫中毒。但是，加入木炭，相當于加入了附屬 燃料；高溫木炭床需要填料和排料，操作復雜性人幅增強，難以保證催化效果； 輸入額外空氣到木炭床燃燒維持高溫，降低氣化氣體的熱值。
美國專禾ll文獻20040231243， Ash fusing system, method of operating the system, and gasification fUsing system for waste,將氣化、熔融、重整反應分為三個連接 的反應室單獨進行，但總體反應并未優化。美國專利文獻20040170210， Plasma pyrolysis, gasification and vitrification of organic material ， 是應用等禺子的流化床 技術，等離子只應用于反應器底部的碳氣化和灰熔融。
與本發明最接近的現有技術，美國專利文獻2007068413 ， A horizontally.oriented gasifier with lateral transfer system,將氣化、重整反應分為兩 個連接的反應室單獨進行，氣化反應器水平放置，重整反應器垂直放置，并配 有高溫等離子裝置裂解焦油。灰分熔融在另外反應器進行。該設計力圖將固體 熱解和干燥的低溫反應區與氣體重整的高溫反應區分成兩個相對獨立的反應 區。但是固體熱解和干燥在同一反應器內完成，熱解反應減慢，碳轉化率低，
整體氣化效率低，尤其是針對濕度較大、熱值較低的物料。美國專利文獻 2007068397， A gas reformulating system using plasma torch heat，將高溫等離子裝 置用于合成氣化氣的重整反應，重整反應器垂直放置。該設計力圖利用等離子的高溫獲得合成氣重整的高溫反應區，并同時利用離子化的氣體加速焦油裂解。 但是焦油裂解和合成氣重整有著不同的反應動力學參數，反應器相對較大、等 離子高溫區相對較小，結果是焦油裂解和合成氣重整的效率都不夠理想，尤其 是針對濕度較大、含有很多惰性氣體和燃盡氣體(如氮氣和C02)、有低溫空氣 泄漏并且熱值較低的初級合成氣。總體來講，目前的生物質氣化技術的嘗試和實踐只在小規模創新，多數屬于 局部改進，總體上配置尚未達到優化；高級氣化系統的知識和經驗積累不足， 控制系統配套不完善，離全面的商業化應用有一定距離。等離子開始應用在生 物質氣化工藝過程中，大多是應用其提供的髙溫，對其離子化特性應用不足。 等離子炬核心溫度超高，達6,000 10,000。C，設備耗電量較大，如果使用不當， 會造成運行安全隱患；或者沒有用到最需要的地方，能耗大，氣化系統的焦油 問題解決不徹底，或者達不到設計的凈發電效率，甚至凈發電量為負。 發明內容本發明的目的是克服現有技術中熱解反應難以控制、碳轉化效率低、焦油 裂解和合成氣重整效率低等不足和缺點，最大化的提高生物質氣化效率，徹底 裂解焦油，將廣泛的生物質、含碳原料，轉化為高品位的純凈的氣化合成氣， 為生物質氣化發電、生物質氫能、生物質綠色液體燃料的生產創造條件，為生 物質能的大規模商業化開發和應用打下基礎，同時徹底解決生物質氣化過程中 的可能的污染物排放問題。為達到以上目的，本發明多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統采取 的措施主要為應用現有的生化、能源、材料、控制系統等領域的高新技術， 氣化反應器連續運行設計，將氣化各分步過程預處理、熱解、碳轉化、灰熔 融、焦油清除、合成氣重整、余熱利用分為各個相互聯系的獨立反應單元，逐 一精細控制并整合達到優化，最大化的提高生物質氣化效率；運用聚自由基加 速反應裝置徹底裂解焦油，不損失在焦油中的能量，并提高合成氣重整效率， 提高氫氣含量；通過凈化系統和熔融系統解決污染物排放問題。多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，可以是熱解氣化單元、合成 氣重整單元，聚自由基加速反應單元組成，且聚自由基加速反應單元位置位于 熱解氣化單元之后，合成氣重整單元之前，每個單元為互相獨立的反應室，有 氣體通道連接，聚自由基加速反應單元對熱解氣化產物-初級氣化氣進行深度處 理，初級氣化氣在此接觸到大量活性自由基存在的高溫反應環境，徹底裂解焦油和啟動合成氣重整反應，氣化氣在重整單元完成重整反應。聚自由基加速反 應單元包括反應器本體、氣體混合裝置和聚自由基發生器，熱解氣化產物—— 初級氣化合成氣在此單元完成焦油的徹底裂解，并啟動氣化合成氣的重整反應， 聚自由基發生器包括不同類型的能產生自由基的發生源。多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，系統還可以是由預處理裝置、 熱解氣化單元、碳轉化單元、熔融單兀組成，每個單元為互相獨立的反應室， 有固體傳送通道連接，物料直接送入預處理裝置，預處理干燥過程吸出的濕氣被導入碳轉化單元參與碳轉化反應；熱解氣化單元熱裂解并氣化已經預處理過 的并干燥的物料；物料完成熱解工序后，殘碳和殘灰分進入碳轉化單元；熔融 單元連續性地將殘余灰分轉化成穩固化的熔漿排出；熔融單元的高溫氣體進入 碳轉化單元；碳轉化單元產生的高溫還原性氣體進入熱解氣化單元，產生熱解氣化產物-初級氣化氣。該系統也可以增加聚自由基加速反應單元。多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，系統還可以是由各個互相聯 系的預處理裝置、熱解氣化單元、碳轉化單元、熔融單元、合成氣重整單元、 聚自由基加速反應單元組成，每個單元為互相獨立的反應室，且熱解氣化單元 的熱量來自碳轉化單元的還原性高溫氣體產物，實現完全無氧熱解氣化，碳轉 化單元位于熱解氣化單元之后，熔融單元之前；碳轉化單元與聚自由基加速反 應單元之間通過熱解氣化單元連接，熔融單元連續性地將殘余灰分轉化成穩固化的熔漿排出；聚自由基加速反應單元對熱解氣化產物-初級氣化氣進行深度處 理。本發明使用聚自由基生物質氣化技術，英文名稱BioCRG Tech， Biomass Concentrated Radical Gasification Technology,將生物質或有機廢棄物熱解氣化過 程中產生的初級氣化氣用高溫或高能的聚自由基裝置徹底裂解焦油并啟動合成 氣化氣的重整反應的技術，包括殘碳和焦油都徹底轉化為氣化合成氣，最大化 的增加氫氣H2的含量。氣化合成氣經過凈化裝置凈化，成為潔凈的成品氣化合 成氣。聚自由基裝置根據物料不同有不同的相應組合，例如某種或多種自由基 的發生源，自由基的發生源包括高溫等離子炬，水蒸汽、氫氣等離子炬，低溫等離子(輝光、電暈、高頻)，氫氧燃燒器，微波等。 利用聚自由基加速反應裝置將廣泛的生物質、含碳原料轉化為高品位能源，是生物質再生能源應用的上游技術。氣化合成氣的應用十分廣泛，包括①用 作鍋爐的燃料，供熱或者帶蒸汽輪機發電；②直接帶動燃氣輪機、燃機或者聯合循環發電；③分離山來的氫氣，可用作燃料電池的燃料；④作為合成生物質 甲醇、乙醇和其他綠色液體燃料的原料；⑤作為化工產品的原料。而且聚自由基生物質氣化技術的高環保效能也同時體現出來。在氣體排放方 面，和焚燒使用過量空氣相比，處理同樣多的物料，合成氣體體積小，凈化效 率高，能源利用能夠滿足任何嚴格的環保標準，也是一項非焚燒的節能環保型 技術。在固體排放方面，經過等離子炬超高溫處理后的完全穩固化、玻璃化的 熔渣，滲析率極低，冷卻后的特性和石頭接近，高標準的滿足了資源化利用的 環境要求和技術要求。多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，依次包括將廣泛的生物質、含碳原料，包括能源作物、農林副產品和廢棄物、有機廢 物、工業和危險廢物等，直接送入預處理裝置。針對生物質物料特性的復雜性， 如農業副產品、工業副產品、生活垃圾、醫療廢物、危險廢物；固體、液體類物料等都有專用的預處理技術。預處理裝置采用全封閉設計， 一體化的完成物 料切碎、傳送、分揀、除金屬、干燥、除味、防爆、防泄漏等功能，為主氣化 反應器的可靠運行提供保證，其包括，輸送裝置，上料機構，預處理裝置上料 密封門和下料密封門。上料密封門，保證沒有濕氣和氣味泄漏，尤其針對廢棄 物，隨時處理，與外界大氣不接觸，沒有異味，以方便在任何地方選址。下料 密封門，保證沒有濕氣和空氣泄漏到熱解氣化反應器，同時保證沒有較高溫度 的熱解氣休進入預處理裝置。 預處理裝置內部，主要包括切碎裝置，內部傳送裝置和外部熱源，外部熱源包括蒸汽熱源，間接加熱物料；預熱低溫空氣，直接加熱物料，并輸送空氣 作為載體送出干燥過程中產生的濕氣，進入碳轉化單元底部；其他外部熱源， 例如微波、電加熱器等。通過外部熱源和傳送裝置速率對出口氣體的溫度和濕 度進行控制。預處理后分揀過的、切碎的、干燥的物料進入通過預處理裝置出 料密封門進入熱解氣化單元。從預處理裝置干燥過程吸出的濕氣，經除塵器除 塵后，被導入碳轉化單元底部，用以徹底分解濕氣中的有害成分，中和碳轉化 反應強度，避免高溫結塊、熔化或者粘結，提高碳轉化的效率和穩定性。預處理裝置的濕氣導入碳轉化單元的系統包括除塵器和濕氣吸風機，濕氣導 入系統分離出的灰分，被送入熔融反應器。熱解氣化單元，為移動床反應器，熱裂解并氣化已經預處理過的并干燥過的物料，熱量來自碳轉化單元的還原性高溫氣體產物，實現完全無氧熱裂解氣化， 避免因有氧環境下危害的或者穩固結構的碳氫化合物的重新合成。熱解氣化單 元的出口的溫度控制保證熱解氣產率、質量和穩定性。物料移動速度和外部熱 源參與反應器出口溫度控制，外部熱源包括電加熱、微波或石英加熱管等。熱
解氣化產物.初級氣化合成氣進入聚自由基加速反應單元。由于是處理己經預處 理過的并干燥過的物料，物料顆粒相對均勻，物料濕度小，熱裂解反應迅速。 熱解氣化產物.初級氣化合成氣中的濕氣含量最小，熱值高，初級氣化氣成分比 較集中，便于聚自由基加速反應單元對其進行集屮高強度的深度處理。
物料經過熱解氣化單元完成熱裂解工序后，殘碳和殘余灰分進入碳轉化單 元，其為固定床或流化床反應器，熱量來自預熱空氣和殘碳的氣化反應，從物 料預處理裝置的干燥工序導入的濕氣和燃盡氣參與反應器出口溫度控制。其核
心反應溫度卯0 1200。C，反應時間較長，在缺氧還原氣氛下，完成碳轉化，灰 分在碳轉化單元底部軟化或熔化后，經過固液分離裝置進入熔融單元；高溫氣 體控制在750 850。C進入熱解氣化單元底部，尤以800。C為上選，為熱解氣化 工藝提供熱量。
在熔融單元內，連續性地將灰分熔化成穩固化的熔渣排走，灰分不僅來白碳 轉化單元，還包括預處理濕氣中的灰分，聚自由基加速反應單元、合成氣重整 單元和氣體凈化系統分離或捕捉的飛灰。熔融單元接受高溫熱源，如高溫等離 子或其他高溫熱源帶來的熱量，維持在130(K1600。C，殘余灰分轉化成穩固化的 熔漿，經過加壓急冷器，噴水急冷，壓力隨熔融單元調整，液位保持不變，沒 有水汽返回熔融單元。冷卻的熔渣由熔渣輸送設備送出；高溫氣體經過固液分 離裝置進入碳轉化單元，并為固液分離裝置持續提供熱量，保證暢通。
生物質灰渣經過等離子超高溫處理后的完全穩固化、玻璃化的熔渣，冷卻后 的特性和石頭接近，滲析率極低，高標準的滿足了資源化利用的環境要求和技 術要求。可作為有商業價值的產品，目前氣化灰渣的資源化利用途徑主要有 石油瀝青路面的替代骨料，水泥/混凝土的替代骨料，填埋場覆蓋材料，路堤路 基等的填充材料等。
在聚自由基加速反應單元包括反應器本體、氣體混合裝置和聚自由基發生 器，對熱解氣化產物.初級氣化合成氣進行深度處理。熱解氣化產物.初級氣化合 成氣在聚自由基加速反應單元內接觸到大量活性自由基存在的高溫反應環境， 反應器體積相對較小，反應溫度大于1200°C，自由基濃度高，專門為焦油成分裂解的反應動力學參數設計，在較短時間內集中完成焦油的徹底裂解，并啟動 氣化合成氣的重整反應。聚自由基發生器包括不同類型的、能產生自由基的發 生源，根據所處理物料的復雜性，有相應不同的組合，例如某種或多種自由基 發生源，自由基發生源包括高溫等離子，水蒸汽、氫氣等離子炬，低溫等離 子(輝光、電暈、高頻)，氫氧燃燒器，微波等自由基發生源。通過聚自由基發 生器的能量、氫氣或者再循環的成品合成氣輸入量控制反應器出口溫度。
聚自由基裝置需要消耗一定的能量，但是，由于減少了空氣輸入量，氣化產 物一合成氣的熱值提高；聚自由基反應器維持高溫需要犧牲少量的氣化氣熱值， 但是氣相反應迅速，無需額外的復雜催化裂解系統，焦油裂解徹底，H2的含量 高；下游能源利用可帶高效燃機、聯合循環甚至燃料電池，不僅能夠補償能量 消耗，還能達到更高的總體凈發電效率。由于聚自由基發生器需要消耗一定的 能量，可以優先考慮使用綠色能源產品，如太陽能、風能產生的電力或其分解 水產生的氫氣。
合成氣在重整單元內完成重整反應，合成氣重整單元包括反應器本體和氣體
混合裝置。在合成氣重整單元內，反應器體積相對較大，反應溫度大于iooo°c， 專為合成氣重整的反應動力學參數設計，氣體停留時間較長，H2和CO比例最 終調節適當，最大化增加H2的含量。出口有溫度和氣體成分控制裝置，預熱空 氣和再循環的成品合成氣參與反應器出口溫度和成分控制。高溫合成氣經余熱 回收換熱器和凈化處理系統，除塵、清除酸氣和污染物后，成為成品合成氣， 進入下游應用。
余熱回收換熱器，可將合成氣中的余熱回收，傳導至550~650°C的預熱空氣， 上選600°C預熱，送回碳轉化單元、熔融單元、聚自由基加速反應單元、合成 氣重整單元和余熱鍋爐。
合成氣凈化系統可對合成氣進行凈化，或/和氫氣分離并提純，回收合成氣中 所含的有附加價值的產品。和焚燒使用過量空氣相比，處理同樣質量的物料， 合成氣體體積小的多，凈化效率高。本合成氣凈化系統分離出可回收的純凈水，
合成氣凈化系統分離出有附加值的酸、鹽和硫等，合成氣凈化系統分離出無再 生價值的產品，可送入熔融單元轉化為穩固化熔渣排除。
凈化后的合成氣經吸風機和儲氣罐進入下游應用，包括合成氣燃燒類的能 源利用系統，例如燃機、燃氣輪機或聯合循環；合成氣分離出的氫氣的能源 利用，例如，應用于氫燃料電池；合成氣應用綠色液體燃料類能源生產，例如生產生物質甲醇、生物質乙醇。部分合成氣產品將再循環使用，也包括燃盡氣 再循環使用，H的是提高氣化效率，進行氣體組分和溫度控制。
潔凈的成品合成氣進行燃燒或者其他能量利用后，排放的氣體可以滿足任何 嚴格的環保標準，系統不需要煙囪，優良的環保效果和效益也進一步體現。
本發明的有益效果為1.氣化反應器連續運行設計，將氣化各分歩過程預處 理、熱解氣化、碳轉化、灰熔融、焦油清除、合成氣重整、余熱利用分為各個 相互聯系的獨立反應單元，逐一精細控制并整合達到優化，最大化的提高生物 質氣化效率；2.運用聚自由基加速反應裝置徹底裂解焦油，為生物質能的高效 和廣泛的應用打下基礎，不損失在焦油中的能量，并提高合成氣重整效率，提 高氫氣含量；配合以凈化系統和熔融系統解決污染物排放問題；3.反應器整體 設計，無須輔助燃料，可實現快速啟停；4.規模可大可小，500kW 20，000kW， 不影響效率；5.應用領域十分廣闊，可處理廣泛的生物質、含碳原料，包括能 源作物、農林副產品和廢棄物、有機廢物、工業和危險廢物等；對濕度大，物 料來源復雜，或者各類高危和難分解的廢棄物，同樣達到很高的處理效率；6.資 源化利用程度高，全部是有價值的產品；7.分布式模塊化結構項目實施周期短， 方便在任何地方選址，易于大規模商業化普及。8.能源利用過程中，固體和氣 體排放能夠滿足任何嚴格的環保標準，也是一項非焚燒的環保型技術。


圖1為多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統的原理圖。 圖1中，l.輸送裝置，2.上料機構，3.上料密封門，4.預處理裝置，5.切碎裝 置，6.內部傳送裝置，7.蒸汽熱源，8.預熱低溫空氣，9.其他外部熱源，10.除塵 器，ll.濕氣吸風機，12.下料密封門，13.熱解氣化單元，14.熱解氣化單元出口 密封裝置，15.碳轉化單元，16.固液分離裝置，17.熔融單元，18.熔融單元的熱 源裝置，19.高溫熱源，20.加壓急冷器，21.熔渣輸送設備，22.聚自由基發生器， 23.聚自由基加速反應單元，24、高溫等離子炬，25、氫氧燃燒器，26、低溫等 離子，27.合成氣重整單元，28.余熱回收換熱器，29.送風機，30.余熱鍋爐，31. 合成氣凈化系統，32.合成氣凈化系統分離出的可回收的純凈水，33.合成氣凈化 系統分離出的有附加值的酸、鹽和硫等，34.合成氣凈化系統分離出的無再生價 值的產品，35.吸風機，36.儲氣罐，37.合成氣燃燒類的能源利用系統，38.應用 于燃料電池類能源利用的合成氣分離出的氫氣，39.綠色液體燃料類能源生產的 合成氣，40.再循環的成品合成氣，41.燃盡氣，42.預處理濕氣中的灰分，43.氣休凈化系統分離或捕捉的飛灰，44.反應器積存排放的飛灰，45.預處理裝置分揀
的有回收價值的物料，46.預熱空氣，47.去熔融單元的預熱空氣，48.去碳轉化單元上部的預熱空氣，49.去反應器的預熱空氣，50.從物料預處理裝置的干燥工序導入的濕氣，51.外部熱源。
具體實施方案
以下實施例中將進一歩說明本發明，但對本發明不構成限制。實施例一
多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統可將廣泛的生物質、含碳原料，其中包括能源作物、農林副產品和廢棄物、有機廢物、工業和危險廢物等，轉化為高品位能源。
對于普通特性的固體物料，如薪柴、秸稈或者城市固體廢棄物，正常工序將固體物料直接送入預處理裝置4，經預處理裝置4處理后進入熱解氣化單元13完成熱裂解和氣化，殘碳在碳轉化單元15完全氣化，灰分進入熔融單元17完全熔化為熔漿，經過加壓急冷器20，最后以穩固化的熔渣的形式排除。產生的氣體經過熔融單元17、碳轉化單元15、熱解氣化單元13、聚自由基加速反應單元23、合成氣重整單元27生成氣化合成氣，經余熱回收，氣體凈化，生成成品氣化合成氣，進入下游應用。
對于其他特性的物料，可以采用不同的處理過程，選擇不同的入口。例如，處理廢塑料，熱值高、濕度低、酸性大，可以直接送入熱解氣化單元13;處理含碳高的干燥物料，如石化副產品、垃圾焚燒底灰，可直接送入碳轉化單元15;處理危險廢棄物，如POPs， Persistent Organic Pollutants,(持久性有機污染物，具有環境持久性、生物累積性、長距離遷移能力和高生物毒性的特殊污染物)，可直接送入熔融單元17;處理灰分很低的液體廢棄物，如廢機油，可直接送入聚自由基加速反應單元23。
實施例二
本實施例來自一個5MW生物質氣化發電系統，進料量~100噸/大，用空氣為工作氣體，將熱值為13 16MJ/kg，濕度為35% 45%的物料來源成分復雜的生物質原料氣化并凈化，供給7臺750kW的燃氣發電機組。
物料將在全封閉設計的預處理裝置4內，完成T燥工序，直到物料的濕度<5%，送入熱解氣化單元13。干燥工序蒸發的濕氣被吸出后，經過除塵器10除塵后，進入碳轉化單元15底部。干燥過程使用的外部熱源主要為在下游能量利 用過程中產生的低溫余熱，包括蒸汽熱源7， 150 180°C，間接加熱物料；預
熱低溫空氣8， 80 105°C，流量1300kg/h左右，直接加熱物料，并輸送空氣作 為載體送出干燥過程中產生的濕氣，進入碳轉化單元15底部。這部分低溫余熱 難以有效利用，應用到這里不僅可以節約能量，而且可以提高氣化效率和氣化 氣品質。原因是這些物料中的濕氣在啟動熱解工序(〉200。C)前需要消耗多余的 用于濕氣蒸發的能量，需輸入額外的空氣參與反應，犧牲了一部分氣化合成氣 熱值，大約占物料總輸入能量的8%;這些蒸發后的水汽在熱解氣化的產物氣中 的含量約30%，嚴重的降低了焦油裂解和合成氣重整的效率；在碳轉化單元， 為防止避免高溫結塊、熔化或者粘結，需額外輸入約600kg/h的水汽，輸入更多 的額外的空氣參與反應，犧牲更多的合成氣的熱值。而在氣化之前利用系統中 已有的余熱提前千燥物料，可以避免上述問題。更重要的是，聚自由基牛物質 氣化技術的核心，徹底裂解焦油，需要提高反應能量等級，需要最小化的水汽， 以獲得最大化的聚自由基加速反應速率。
如果不導入濕氣到碳轉化單元15,殘碳反應較快，釋放大量熱量，物料很容 易軟化或者熔化，難以進一步反應，碳轉化效率低。碳轉化單元15的還原性高 溫氣體產物，用于熱解氣化單元13的無氧化熱解，要求碳轉化單元15在缺氧 環境下進行，不能因為溫度控制提高過氧系數。將預處理過程中吸出的濕氣導 入碳轉化單元15，用以徹底分解濕氣中的有害成分，中和碳轉化反應強度，避 免高溫結塊、熔化或者粘結，提高碳轉化的效率和穩定性。不僅減少了輸入額 外約600kg/h的水汽，而且減少了輸入額外約450kg/h的空氣量，保證了最佳氣 化效率和合成氣品質。碳轉化單元(15)為固定床反應器，直徑在lm左右，高度 在6m左右。碳轉化單元15中心反應溫度900 1100。C，熱量來自預熱空氣(46) 和殘碳的氣化反應，反應時間較長，保證碳轉化效率100%。在碳轉化單元15 頂部，有溫度控制和氧量監測，在缺氧還原氣氛下，干燥過程中導入的濕氣在 高溫下和碳反應，主要氣體成分為CO和H2。在碳轉化單元15底部，完成碳轉 化的灰分接觸到從熔融單元17出口的1300~1600°C的高溫氣體后，灰分開始軟 化或熔化，經過固液分離裝置16進入熔融單元17。
熱解氣化單元13，為移動床反應器，床層高度小于0.9m，熱裂解并氣化已 經預處理過的并干燥過的物料，物料顆粒相對均勻，物料的濕度小于5%，熱裂 解反應迅速，反應時間小于15分鐘。熱解氣化需要消耗能量，熱量來自碳轉化單元15的還原性高溫氣體產物，溫度在600 000。C。實現完全無氧熱裂解氣化，避免因有氧環境下危害的或者穩固結構的碳氫化合物的重新合成。熱解氣化單元13的出口的溫度根據物料不同，控制在400 750。C，保證熱解氣產率、質量和穩定性。物料移動速度和外部熱源51參與反應器出口溫度控制。熱解氣化產物-初級氣化合成氣進入聚自由基加速反應單元23。熱解氣化產物.初級氣化合成氣中的濕氣含量最小，低于<5°/ ，熱值高，平均〉20MJ/Nm3，初級氣化氣成分比較集中，便于聚自由基加速反應單元23對其進行集中高強度的深度處理。物料經過熱解氣化單元(13)完成熱裂解工序后，殘碳和殘余灰分進入碳轉化單元(15)，殘碳和殘余灰分的質量含量分別為30%和62%左右。
在熔融單元17內，連續性地將灰分熔化成的穩固化的熔渣排走，灰分主要來自碳轉化單元15，大約520kg/h，還包括預處理濕氣中的灰分42，聚自由基加速反應單元23、合成氣重整單元27和氣體凈化系統分離或捕捉的飛灰43，總量低于80kg/h。最終排出的熔渣約是進料體積的1/125。熔融單元17 -般工作在微正壓，這里使用高溫等離子炬作高溫熱源，輸入功率100 400kW，維持在1300 1600°C之間，在此高溫下，殘余灰分轉化成穩固化的熔漿，經過加壓急冷器20，噴水急冷，水量約為20噸/小時，循環使用。加壓急冷器20的工作壓力隨熔融單元17調整，減少液位高度，液位保持不變。沒有水汽返回熔融單元17。冷卻的熔渣由熔渣輸送設備21送出；高溫氣體經過固液分離裝置16進入碳轉化單元15，為微過氧狀態，并為同液分離裝置16持續提供熱量，保證暢通。
在聚自由基加速反應單元23對熱解氣化產物.初級氣化合成氣進行深度處理。聚自由基發生器22這里使用高溫等離子炬(100 800kW)和氫氧燃燒器(100 600kW)兩種自由基發生源的組合，氫氧燃燒器的氫氣主要來自本系統成品合成氣分離出來的氫氣。高溫等離子炬的核心工作溫度可達6，000 10,000。C，氫氧燃燒器的核心工作溫度也可達2,000°C以上，并提供大量的自由基到反應器內。熱解氣化產物.初級氣化合成氣在聚自由基加速反應單元23內接觸到預熱空氣和大量活性自由基存在的高溫反應環境，迅速升溫至M200。C反應溫度。聚自由基加速反應器(23)克服現有技術的缺點，專門為焦油成分裂解的反應動力學參數設計，體積相對較小，能量集中，自由基濃度高，反應迅速，在較短時間內集中完成焦油的徹底裂解，并啟動氣化合成氣的重整反應。通過高溫等離子炬的能量、再循環的成品合成氣40輸入量控制反應器出口溫度，始終大于1200°C。高溫等離子炬需要消耗一定的能量，包括在聚自由基加速反應單元23和熔
融單元17,總共運行功率約為700kW。但是，由于減少了空氣輸入量 600kg/h， 氣化產物一合成氣的熱值提高，從3.9MJ/Nm3提高到4.3MJ/Nm3;維持聚自由基 反應器高溫需要犧牲少量的氣化氣熱值，但是氣相反應迅速，H2的含量高〉19M， CO>17%， CH4<800ppm，無需額外的復雜催化裂解系統，焦油裂解徹底，測試 <25mg/Nm3，經凈化系統后可降至〈9mg/Nm、可適用于任何高效能的下游能源 利用，例如，B」'帶高效內燃機(發電效率>38%)、聯合循環(發電效率>50%) 甚至燃料電池(發電效率>65%)，都遠高于常規氣化發電燃燒帶動鍋爐.汽輪機 發電方式(發電效率約20%)，不僅能夠補償能量消耗，還能達到更高的總體凈 發電效率。聯合循環凈發電效率為30%，高于使用常規氣化技術的同等規模機 組的凈發電效率， 一般在20%左右。
從合成氣重整反應單元23出口的高溫合成氣， 10,000Nm3/h，溫度大于 1000°C，經過余熱回收換熱器28回收余熱，冷卻到約200。C，進入合成氣凈化 系統31。合成氣凈化系統31約分離山的可回收的純凈水1000kg/h，同時分離出 的有附加值的鹽23kg/h和硫4.55kg/h等，生產出成品氣化合成氣 9,000kg/h。氣 化合成氣帶動燃氣發電機組發電后，燃盡氣體排放HCK2mg/Nm3， S02<4mg/Nm3， Hg<0.5ug/Nm3 ，歐盟氣體排放標準，以上三項的限值為 10mg/Nm3、 50mg/Nn^和50ug/Nm3。優良的環保效果也隨著高效的氣化技術體 現出來。
實施例三
本發明配備高級氣化控制系統，對氣化各分歩過程，各個互相聯系的獨立反 應單元預處理、熱解、碳轉化、灰熔融、聚自由基加速反應、合成氣重整、 余熱利用，逐一精細控制并整合達到優化。針對生物質物料特性的復雜性，控 制系統能夠根據物料特性和實際工況自動優化運行參數。同時運行的還包括氣 化過程模擬器，擁有龐大的數以萬計的各種類型的原料和相關的化學反應數據 庫。此模擬器的獨特性能、預測功能與控制系統配合使用，。可以實現更高級、 更精細、更全面的控制。
主要氣化過程控制點依次包括預處理裝置4出口氣體的溫度和濕度控制； 熱解氣化單元13的出U的溫度控制；碳轉化單元15出口溫度、氣體成分和底 部溫度、氧量控制；熔融單元17運行溫度控制；聚自由基加速反應單元23反 應溫度控制和合成氣重整單元27反應溫度、出口氣體成分控制。主要氣化過程控制歩驟互相關聯成一個優化的整體，包括通過預處理控制物料干度，并將濕氣導入碳轉化單元15控制碳轉化效率、速率和溫度，通過物料干度、碳轉化氣體溫度和熱解氣化單元13出口溫度控制熱解初級氣化氣品質，
通過聚自由基加速反應單元23和合成氣重整單元27出口溫度控制來獲得優化
的氣體產率和成分等。
這些控制和其他相關控制，如壓力、物料位置、風量、電量、液位以及高級計算機控制系統相結合，完成整合達到優化，最大化的提高整體生物質氣化效率和資源化利用率。
權利要求
1. 一種多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，其包括熱解氣化單元(13)、聚自由基加速反應單元(23)、合成氣重整單元(27)三個連續的單元，其特征在于每個單元為互相獨立的反應室，有氣體通道連接，聚自由基加速反應單元(23)位于熱解氣化單元(13)之后，合成氣重整單元(27)之前，聚自由基加速反應單元(23)對熱解氣化產物-初級氣化氣進行深度處理，初級氣化氣在此接觸到大量活性自由基存在的高溫反應環境，其功能包括徹底裂解焦油和啟動合成氣重整反應，氣化氣隨后在重整單元(27)完成重整反應。
2. —種多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，其包括預處理單元(4)、熱解氣化單元(13)、碳轉化單元(15)、熔融單元(17)四個連續的單元，其特征在于每個單元為互相獨立的反應室，有固體傳送通道連接，物料直接送入預處理裝置(4)，預處理千燥過程吸出的濕氣被導入碳轉化反應單元(15)參與碳轉化反應；熱解氣化單元(13)熱裂解并氣化已經預處理過的并干燥的物料；物料完成熱解工序后，殘碳和殘灰分進入碳轉化單元(15);熔融單元(17)連續性地將殘余灰分轉化成穩固化的熔漿排出；熔融單元(17)的高溫氣體進入碳轉化單元(15)，碳轉化單元(15)產生的高溫氣體進入熱解氣化單元(13)。
3. —種多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，其包括各個互相聯系的預處理裝置(4)、熱解氣化單元(13)、碳轉化單元(15)、熔融單元(17)、聚自由基加速反應單元(23)，合成氣重整單元(27)，其特征在于每個單元為互相獨立的反應室，預處理裝置(4)與無氧的熱解氣化單元(13)相互獨立；聚自由基加速反應單元(23)，其位置位于熱解氣化單元(13)之后，合成氣重整單元(27)之前；碳轉化單元(15)位于熱解氣化單元(13)之后，熔融單元(17)之前；碳轉化單元(15)與聚自由基加速反應單元(23)之間通過熱解氣化單元(13)連接，預處理裝置(4)十燥過程中導出的濕氣進入碳轉化單元(15);熔融單元(17)連續性地將殘余灰分轉化成穩固化的熔漿排出；碳轉化單元(15)產生的高溫氣體進入熱解氣化單元(13);聚自由基加速反應單元(23)對熱解氣化產物-初級氣化氣進行深度處理。
4. 根據權利要求1或3中所述的多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，其包括聚自由基加速反應單元(23)，聚自由基加速反應單元(23)包括反應器本體、氣體混合裝置和聚自由基發生器(22)，聚自由基發生器(22)包括不同類型的能產生自由基的發生源，根據所處理物料的特性的不同，自由基發生源使用相應不同組合，例如某種或多種fi由基發生源。
5. 根據權利要求2或3中所述的多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，其預處理裝置(4)，采用全封閉一體化進行顆粒粉碎、傳送、分揀、除金屬、干燥、除味、防爆、防泄漏處理等。包括輸送裝置(l)，上料機構(2)，預處理裝置上料密封門(3)和下料密封門(12)，預處理裝置(4)內部主要包括切碎裝置(5)，內部傳送裝置(6)，外部熱源為間接加熱物料的蒸汽熱源(7)、直接加熱物料的預熱低溫空氣(8)、以及其他外部熱源(9)，通過外部熱源和傳送裝置速率對出口氣體的溫度和濕度進行控帝lj，預處理后的物料通過預處理裝置下料密封門(12)進入熱解氣化單元(13)，從物料預處理裝置的干燥工序導入的濕氣(50)，經除塵器(IO)除塵后，被導入碳轉化單元(15)底部，濕氣導入系統分離出的預處理濕氣中的灰分(42)，被送入熔融單元(17)。
6. 根據權利要求1或2或3中所述的多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，其包括熱解氣化單元(13)，熱裂解并氣化已經預處理過的并干燥的物料，熱量來自碳轉化單元(15)的還原性高溫氣體產物，實現完全無氧熱解氣化，通過物料移動速度和外部熱源(51)來控制反應單元出口溫度，外部熱源(51)包括電加熱或微波加熱等。
7. 根據權利要求2或3中所述的多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，其包括碳轉化單元(15)，物料完成熱解工序后，殘碳和殘灰分進入碳轉化單元(15)，熱量來自預熱空氣(46)和殘碳的氣化反應，用物料預處理裝置(4)的物料預處理裝置的干燥工序導入的濕氣(50)和燃盡氣(41)來控制反應單元出口溫度和氣體成分，在完全還原氣氛下，完成殘碳的氣化轉化，灰分軟化或熔化后，直接流入連接的熔融單元(17)，氣化的高溫氣體進入熱解氣化單元(13)底部，為熱解工藝提供熱量。
8. 根據權利要求2或3中所述的多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，其包括熔融單元(17)，熔融單元(17)接受高溫熱源(19)，如高溫等離子或其他燃燒器帶來的熱量，連續性地將殘余灰分轉化成穩同化的熔漿，經過加壓急冷器(20)排出，高溫氣體經過固液分離裝置(16)進入碳轉化單元(15)，并為固液分離裝置(16)持續提供熱量，保證暢通。
9. 根據權利要求2或3或7中所述的多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，在其熔融單元(17)內，連續性地將灰分熔化成穩固化的熔漿排走，灰分不僅來自碳轉化單元(15)，還包括預處理裝置(4)導入碳轉化單元(15)的預處理濕氣中的灰分(42)，聚自由基加速反應器(23)，合成氣重整單元(27)和氣體凈化系統分離和捕捉的飛灰(43)。
10. 根據權利要求1或3或4中所述的多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，在聚自由基加速反應單元(23)內，通過聚自由基發生器(22)的能量、氫氣(25)、預熱空氣(49)或者再循環的成品合成氣(40)輸入量來控制反應單元出口溫度。
11. 根據權利要求1或3中所述的多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，在合成氣重整單元(27)內完成氣化合成氣的重整反應，其包括反應器本體和氣體混合裝置，用預熱空氣(49)和再循環的成品合成氣(40)來控制反應單元出口溫度和氣體成分，高溫合成氣經余熱回收換熱器(28)和合成氣凈化系統(31)，除塵、清除酸氣和污染物后，成為成品合成氣。
12. 如權利要求11所述的一種多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，其特征在于余熱回收換熱器(28)將合成氣中的余熱回收，傳導至550 650° C的預熱空氣，送回碳轉化單元(15)、熔融單元(17)、聚自由基加速反應單元(23)、合成氣重整單元(27)和余熱鍋爐(30)，凈化后的合成氣經吸風機(35)和儲氣罐(36)進入下游應用。
全文摘要
一種多級控制聚自由基生物質氣化再生能源系統，能將廣泛的生物質、含碳原料，包括能源作物、農林副產品、有機廢物、工業和危險廢物等轉化為高品位能源。該系統連續運行設計，將氣化各分步過程預處理、熱解、碳轉化、灰熔融、焦油裂解、合成氣重整、余熱利用逐一精細控制并整合達到優化；物料經預處理后的濕氣被導入碳轉化單元，實現無氧熱解；氣化氣在聚自由基加速反應單元接觸大量活性自由基；經凈化，進入下游應用，如發電、制氫和制生物質甲醇乙醇。系統無需輔助燃料，最大化氣化效率，徹底裂解焦油和清除污染物，是生物質再生能源應用的上游技術。能源利用滿足任何嚴格的環保標準，也是一項非焚燒無害化處理的節能環保型技術。
文檔編號C10B53/02GK101519604SQ20091001028
公開日2009年9月2日 申請日期2009年1月24日 優先權日2009年1月24日
發明者劉興業 申請人:劉興業