生物質低溫裂解高溫氣化工藝及其設備的制作方法

專利名稱：生物質低溫裂解高溫氣化工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及將可燃物料轉變成清潔高效合成氣的技術，具體地指一種生物質低溫 裂解高溫氣化工藝及其設備。
背景技術：
可燃物料氣化技術在二十世紀末得到了快速發展，特別是對燃煤進行氣化的技術 已經相當成熟，科研人員已成功地開發出了對煤種適用性廣、氣化效率高、產生污染少的煤 氣化工藝。而對樹枝、秸稈、稻草或其他農林廢棄物等生物質進行氣化的技術則是本世紀出 現的一種綜合利用能源的新技術，已有的生物質氣化技術主要包括固定床氣化工藝、流化 床氣化工藝、兩段式制氣工藝等等，這些都屬于直接氣化工藝。直接氣化工藝最主要的特點 是利用部分生物質燃燒放出的熱量為氣化反應提供能源，氣化反應所采用的氧化劑一般是 空氣、富氧空氣、或富氧空氣與水蒸汽的組合中的一種。近期的研究和實驗表明上述生物 質直接氣化工藝存在如下幾方面的缺陷一、生物質燃料的成份和熱值極不穩定、著火點低、著火反應快，容易發生爆燃現 象，在氣化爐局部區域形成超溫結焦結垢，氣化爐的運行溫度極難控制。二、當以空氣作為氧化劑時，由于空氣中存在大量不發生反應的N2成份，會導致合 成氣中的N2含量偏高、有效氣體(CCHH2)含量偏低、H2/C0比例下降，合成氣的熱值偏低且不 穩定，一般只能維持在5000KJ/Nm3以下，難以滿足后續的工業利用。三、當以富氧空氣作為氧化劑時，雖然可以減少合成氣中的N2含量，但需要附設體 積龐大且能耗極高的空氣分離裝置，這樣將大幅增加整個氣化工藝的成本。四、當以富氧空氣與水蒸汽的組合作為氧化劑時，雖然可以減少合成氣中的N2含 量、增加合成氣中的H2含量，但水蒸汽作為反應介質仍需要消耗大量的熱能，與分離空氣的 能耗累積，同樣會大幅增加整個氣化工藝的投資。五、需要自燃約15 20%的生物質來提供氣化反應的能量，而燃燒產生大量的 CO2,從而降低合成氣中有效氣體(CCHH2)的含量。并且，高溫合成氣連同混雜于其中的空氣 將帶走大量的顯熱，這樣熱能轉化成化學能的比例將大幅下降，導致整個氣化工藝的冷煤 氣效率較低，一般情況在70%以下，最好狀況也不會超過80%。六、氣化爐的運行溫度大多設計為800 1200°C，而在該溫度區域進行氣化反應 的生物質燃料將產生大量難以清除的焦油，過多的焦油在設備和管道中累積和粘結，可造 成管道堵塞和設備污染。七、生物質燃料氣化反應所產生的灰份中含有大量的K、Na等堿金屬氧化物，一般 占灰份重量的20 40%，而這些堿金屬氧化物在溫度高于800°C時會氣化混雜于所產生的 合成氣中，不僅影響合成氣的品質，而且與焦油一起粘附在設備和管道中，對設備和管道腐 蝕嚴重。鑒于上述生物質直接氣化工藝所存在的若干致命缺陷，目前還難以將其應用于實 際生產中。如何使生物質燃料的氣化工藝從研究試驗階段轉化為實際商業利用，是本領域科研人員一直在努力攻克的難題。

發明內容
本發明的目的就是要提供一種工藝易于控制、能耗和投資低廉、冷煤氣效率高、所 產生合成氣的熱值大、且能根除焦油和堿金屬化合物的生物質低溫裂解高溫氣化工藝及其 設備。為實現上述目的，本發明所設計的生物質低溫裂解高溫氣化工藝，是利用過熱水 蒸汽作為氧化劑和能量載體、在不同溫度區域內依次對生物質燃料進行低溫裂解和高溫氣 化兩級處理、最終生成凈合成氣的過程。該工藝包括如下步驟1)將破碎好的生物質燃料投入到裂解爐內，同時向裂解爐內噴入低溫過熱水蒸 汽，低溫過熱水蒸汽的熱量應能始終保持裂解爐內的運行溫度為500 800°C，使生物質 燃料在與低溫過熱水蒸汽充分接觸的過程中快速發生裂解反應，生成粗合成氣和含焦炭灰 渣。由于裂解爐的運行溫度低于K、Na等堿金屬氧化物的升華溫度，因此這些堿金屬氧化 物只能存在于所生成的含焦炭灰渣中，所生成的粗合成氣中不含或僅含微量的堿金屬氧化 物。2)對所生成的含焦炭灰渣先進行冷卻降溫，一般降溫到150°C以下即可，再將其 中的焦炭成份分離出來。焦炭用于下一步生產合成氣，含堿金屬氧化物的灰渣則送入灰渣 庫，可進行綜合利用。3)將所生成的粗合成氣和所分離出的焦炭輸送到氣化爐內，同時向氣化爐內噴 入高溫過熱水蒸汽，高溫過熱水蒸汽的熱量應能始終保持氣化爐內的運行溫度為1200 1600°C，使粗合成氣和焦炭在與高溫過熱水蒸汽充分接觸的過程中發生氣化反應，生成初 合成氣。由于氣化爐內的運行溫度高于焦油類物質的形成溫度，因此粗合成氣和焦炭原料 將被完全氣化，所生成的初合成氣中不含焦油組份。4)對所生成的初合成氣依次進行冷卻降溫、清除粉塵、脫除酸性氣體和脫水干燥 處理。冷卻降溫一方面是制取合成氣工藝上的需要，另一方面可以回收大量顯熱進行綜合 利用。清除粉塵可以將初合成氣中攜帶的粉塵捕獲出來，最好使初合成氣含塵濃度小于 50mg/Nm3。脫除酸性氣體可以除去初合成氣中的H2S、COS、HCL、NH3、HCN等有害氣體。凈化 后的初合成氣再經過脫水干燥處理，即可獲得凈合成氣，供下游的工業應用。上述步驟1)中，生物質燃料的粒徑優選控制在20mmX20mm以下，生物質燃料中水 份的重量含量優選小于40%。尺寸和水份含量均衡可以確保所有生物質燃料與過熱水蒸汽 的裂解反應均勻、平穩、充分，裂解爐的運行溫度易于控制，在裂解爐內不會形成超溫結焦。上述步驟1)中，最好在裂解爐的進料口處設置氮氣保護氣氛，以防止裂解爐內的 粗合成氣外泄引發火災和爆炸的危險。上述步驟1)中，優選的裂解爐內運行溫度為500 650°C、運行壓力為105 109Kpa、低溫過熱水蒸汽的噴入速度為35 50m/s、粗合成氣在裂解爐內的停留時間為 15 20s、粗合成氣的引出速度為15 20m/s。這樣，裂解爐在常壓狀態運行，無需特殊壓 力設備，投資成本低廉。裂解爐內的生物質燃料在與粗合成氣和低溫過熱水蒸汽充分接觸 的過程中能夠快速實現干燥、揮發份析出、裂解等變化，工藝簡單可靠。且由于裂解爐的運 行溫度遠低于堿金屬氧化物800°C左右的升華溫度，完全杜絕了粗合成氣中的堿金屬氧化物夾雜。粗合成氣較低的引出速度可防止其攜帶灰渣在裂解爐出口和煙道粘結累積。上述步驟3)中，優選的氣化爐運行溫度為1200 1400°C、運行壓力為105 109Kpa、高溫過熱水蒸汽的噴入速度為35 50m/s、初合成氣在氣化爐內的停留時間為 15 20s、初合成氣的引出速度為15 20m/s。這樣，氣化爐也在常壓狀態運行，無需另設 壓力設備，投資成本低廉。高溫過熱水蒸汽較高的噴入速度可以加大其與粗合成氣和焦炭 的擾動、接觸、混合。且由于氣化爐的運行溫度適中，粗合成氣和焦炭在與高溫過熱水蒸汽 充分接觸的過程中既能夠完全氣化、獲得不含焦油的初合成氣，又能夠盡量降低熱能消耗、 大幅提高氣化爐運行的性價比。上述步驟4)中，先將所生成的初合成氣冷卻降溫至260 320°C，再進行凈化處 理。由于初合成氣引出時的溫度高達1200 1400°C，冷卻降溫既有利于后續的除塵、脫酸 和干燥處理，又可以充分回收初合成氣中的顯熱，實現余熱綜合利用。為實現上述工藝而設計的生物質低溫裂解高溫氣化設備，主要由裂解爐和氣化 爐、低溫等離子炬加熱器和高溫等離子炬加熱器、儲水箱和輸水泵、以及熱交換器等部件組 合而成。其中所述儲水箱通過輸水泵與熱交換器的給水輸入端相連，所述熱交換器的蒸汽輸出 端同時與低溫等離子炬加熱器的進汽口和高溫等離子炬加熱器的進汽口相連，所述低溫等 離子炬加熱器的排汽口與裂解爐的水蒸汽噴嘴相連，所述高溫等離子炬加熱器的排汽口與 氣化爐的水蒸汽噴嘴相連。所述裂解爐的出氣口與氣化爐的進氣口相連，所述裂解爐的排渣口與冷渣器的進 渣口相連，所述冷渣器的出渣口與灰炭分離器的進料口相連，所述氣化爐的出氣口與熱交 換器的氣體輸入端相連，所述熱交換器的氣體輸出端依次與除塵器、除酸塔和干燥器串聯。由于等離子炬加熱器具有可超高溫加熱、傳熱傳質快、熱效率高、熱功率可調等特 點，用其加熱儲水箱中的水時，能夠高效、連續、穩定地輸出符合工藝要求溫度的過熱水蒸 汽，過熱水蒸汽既作為氧化劑又作為能量載體，可確保裂解爐和氣化爐始終維持穩定可靠 的運行。而熱交換器的設置可以有效回收初合成氣所攜帶的大量顯熱，這些顯熱可將儲水 箱中的水預熱成飽和蒸汽，再送入等離子炬加熱器處理，這樣可以降低等離子炬加熱器的 能耗，同時實現熱能的綜合利用。進一步地，所述裂解爐的進料口處連接有氮氣保護裝置。在從裂解爐的進料口投 放生物質燃料時，也向該進料口輸送氮氣，所形成的氮氣密封層既可防止裂解爐內的粗合 成氣外泄，又可阻止外界空氣進入裂解爐，從而杜絕火災和爆炸的危險，并確保粗合成氣的品質。再進一步地，所述灰炭分離器的焦炭出口通過焦炭輸送機與氣化爐的進炭口相 連。例如可以用螺旋送料裝置直接將焦炭輸送至氣化爐，這樣可以減少中間人工輸送環節， 提高氣化爐運行的連續性和穩定性。更進一步地，所述裂解爐的水蒸汽噴嘴和氣化爐的水蒸汽噴嘴沿各自爐體的高度 方向布置有2 4層，每層沿圓周方向均勻切向分布。這樣，過熱水蒸汽分多層噴入，能夠 始終維持裂解爐和氣化爐內沿高度方向的溫度場穩定、均勻，確保過熱水蒸汽與反應物充 分接觸。本發明在仔細研究和分析生物質中水份、灰份、揮發份和灰熔點等固有特性的基礎上，結合裂解爐和氣化爐的運行特點，摒棄傳統氧化劑空氣或富氧空氣，轉而利用過熱水 蒸汽在不同的溫度條件下分級對生物質燃料進行低溫裂解和高溫氣化，其優點主要體現在 如下幾方面其一，采用過熱水蒸汽對生物質燃料分級裂解和氣化，過熱水蒸汽既是氧化介質 又是能量載體，這樣不需要空氣或富氧空氣，工藝中省略了高能耗的空氣分離裝置，大幅降 低了整個工藝的能耗及工程總投資。其二，裂解和氣化兩級工藝中均無生物質燃料的燃燒反應，有效解決了傳統氣化 過程中爐內燃料爆燃而產生局部結焦的難題，各級工藝非常易于掌控。且因為無需空氣或 富氧空氣參入反應，所得合成氣中H2/C0的比例高，有效氣體(CCHH2)的含量高，可達到85% 以上，從而可大幅提高合成氣的熱值，拓寬合成氣的用途。其三，生物質反應裝置由裂解爐和氣化爐組成，生物質首先被低溫裂解成粗合成 氣和焦炭，粗合成氣和焦炭再被高溫氣化。由于溫度設定的針對性極強，粗合成氣中不含堿 金屬化合物，其中的焦油和焦炭可全部轉化為初合成氣，碳轉化率高，有效克服了合成氣攜 帶雜質對設備、管道沾污和腐蝕的難題，且可使合成氣的后續凈化流程更加簡單可靠。其四，由等離子炬加熱器在裂解爐和氣化爐外部產生的過熱水蒸汽提供裂解和氣 化所需要的全部能量，生物質燃料的熱能可全部轉化為合成氣的化學能，兩級工藝轉化的 冷煤氣效率可比傳統氣化工藝提高8 %左右，達到88 %以上。其五，等離子炬加熱器的熱效率高、輸入功率可調，當生物質燃料的成份發生變化 時，通過調整等離子炬加熱器的功率，即可方便地調節過熱水蒸汽的溫度區域，從而維持裂 解爐和氣化爐運行穩定，確保初合成氣的產量和品質穩定。試驗表明，本發明的工藝及設備能夠有效氣化各種生物質燃料，適合于生物質氣 化聯合循環發電和制取生物質液體燃料等工業應用。


附圖為本發明的生物質低溫裂解高溫氣化設備的連接結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明的設備和工藝作進一步的詳細描述圖中所示的生物質低溫裂解高溫氣化設備，主要包括用于生物質輸送的皮帶傳送 機1、中間料斗2和螺旋給料機3，用于容納生物質進行裂解和氣化反應的裂解爐5和氣化 爐9，用于給裂解爐5和氣化爐9提供過熱水蒸汽的低溫等離子炬加熱器8和高溫等離子 炬加熱器10，用于給低溫等離子炬加熱器8和高溫等離子炬加熱器10提供水源的儲水箱 17和輸水泵16，用于熱能綜合利用的熱交換器11，以及用于合成氣后續凈化處理的除塵器 12、除酸塔13和干燥器14。皮帶傳送機1的輸出端置于中間料斗2的上方進口處，中間料斗2的下方出口與 螺旋給料機3的原料進口相連，螺旋給料機3的原料出口與裂解爐5的進料口相連。裂解爐5是對生物質燃料進行一級處理的關鍵設備，其采用空氣或水冷夾套式常 壓絕熱殼體結構，具有良好的高溫絕熱性能。裂解爐5的進料口布置在其上部或頂部，按照 容量大小可設置二至四個，以確保生物質燃料能夠均勻投入，維持爐內煙氣流場的相對穩定。裂解爐5的進料口處還連接有氮氣保護裝置4，所形成的氮氣密封層可有效阻隔粗合 成氣和空氣。裂解爐5的出氣口可以設置在其上部，也可以設置在其下部，通過管道與氣化 爐9的進氣口相連，將所生成的粗合成氣輸送至氣化爐9中。裂解爐5的排渣口采用固態 排渣形式，布置在其底部，按照容量大小可設置一至二個，這些排渣口與冷渣器6的進渣口 相連，用以冷卻含焦炭灰渣。冷渣器6的出渣口則與灰炭分離器7的進料口相連，用于分離 焦炭。作為優選的方案，灰炭分離器7的焦炭出口直接通過焦炭輸送機19與氣化爐9的進 炭口相連，這樣可以減少低效率的人工送料操作，滿足氣化爐9連續穩定運行的需要。氣化爐9是對生物質燃料進行二級處理的關鍵設備，其也采用空氣或水冷夾套式 常壓絕熱殼體結構，確保優良的高溫絕熱性能。氣化爐9的進炭口設置在其上部或頂部，按 照容量大小可以布置一至二個，以確保焦炭原料能夠均勻投入，維持爐內煙氣流場的相對 穩定。氣化爐9的排渣口采用液態排渣形式，布置在其底部，按照容量大小可設置一至二 個。氣化爐9的出氣口可以設置在其上部，也可以設置在其下部，通過管道與熱交換器11 的氣體輸入端相連，熱交換器11的氣體輸出端則依次與除塵器12、除酸塔13和干燥器14 串聯，干燥器14的輸出端與儲氣柜15相連。噴入裂解爐5和氣化爐9中的過熱水蒸汽是由儲水箱17中的軟水或除鹽水加熱 轉變而成的。儲水箱17的輸出端通過輸水泵16與熱交換器11的給水輸入端相連。熱交 換器11通常選用廢鍋，熱交換器11的蒸汽輸出端同時與低溫等離子炬加熱器8的進汽口 和高溫等離子炬加熱器10的進汽口相連，低溫等離子炬加熱器8的排汽口通過管道與裂解 爐5的水蒸汽噴嘴相連，高溫等離子炬加熱器10的排汽口通過管道與氣化爐9的水蒸汽噴 嘴相連。作為較佳的結構，裂解爐5的水蒸汽噴嘴和氣化爐9的水蒸汽噴嘴沿各自爐體的 高度方向布置有2 4層，每層沿圓周方向均勻切向分布。這樣，噴入爐體內的過熱水蒸汽 流場均勻、穩定，且不留死角，可確保過熱水蒸汽與物料的充分接觸和混合。本設備還附設有灰渣庫18，可通過人工或機械的方式將灰炭分離器7所分離出的 固態灰渣、氣化爐9所排出的液態渣送至灰渣庫18儲存。上述生物質低溫裂解高溫氣化設備在實際運行時的工藝過程概括如下A)將破碎好的生物質燃料經由皮帶傳送機1、中間料斗2和螺旋給料機3輸送到 裂解爐5內，同時通過氮氣保護裝置4向裂解爐5的進料口處輸入氮氣。對于灰秸稈類(樹 枝、樹根)生物質燃料而言，控制其粒徑在20mmX20mm以下、含水量小于40%。對于黃秸稈 類(稻草、麥稈、茅草、玉米稈等)生物質燃料而言，其粒徑要求可適當放寬。B)儲水箱17中的除鹽水由輸水泵16送入熱交換器11的給水輸入端，與從熱交換 器11的氣體輸入端進來的初合成氣進行熱交換，除鹽水吸收初合成氣的顯熱，生產0. 4 0. 6Mpa的飽和蒸汽，該飽和蒸汽由熱交換器11的蒸汽輸出端同時輸送到低溫等離子炬加 熱器8和高溫等離子炬加熱器10中，被加熱成不同溫度的過熱水蒸汽。C)低溫等離子炬加熱器8所產生的500 800°C的低溫過熱水蒸汽從裂解爐5 的水蒸汽噴嘴進入其內，保持裂解爐5內的運行溫度為500 650°C、運行壓力為105 109Kpa、低溫過熱水蒸汽的噴入速度為35 50m/s，使生物質燃料與低溫過熱水蒸汽充分 接觸，裂解生成粗合成氣和含焦炭灰渣，且控制粗合成氣在裂解爐5內的停留時間為15 20s、粗合成氣的引出速度為15 20m/s。D)裂解爐5所產生的溫度為500 650°C的粗合成氣通過管道從氣化爐9的進氣口輸入其內。裂解爐5所產生的溫度為500 650°C的含焦炭灰渣則從裂解爐5的排渣口 進入冷渣器6，經熱能回收后降溫到150°C以下，再通過灰炭分離器7將其中的焦炭分離出 來。所分離出的焦炭通過焦炭輸送機19從氣化爐9的進炭口輸入其內，所分離出的灰渣則 送入灰渣庫18。E)高溫等離子炬加熱器10所產生的1200 1600°C的高溫過熱水蒸汽從氣化爐9 的水蒸汽噴嘴進入其內，保持氣化爐9內的運行溫度為1200 1400°C、運行壓力為105 109Kpa、高溫過熱水蒸汽的噴入速度為35 50m/s，使粗合成氣和焦炭與高溫過熱水蒸汽 充分接觸，氣化生成初合成氣，且控制初合成氣在氣化爐9內的停留時間為15 20s、初合 成氣的引出速度為15 20m/s。F)氣化爐9所產生的溫度為1200 1400°C的液態灰渣通過其排渣口排出，送入 灰渣庫18綜合利用。氣化爐9所產生的溫度為1200 1400°C的初合成氣則通過管道進入 熱交換器11的氣體輸入端，被除鹽水冷卻降溫至260 320°C后，從熱交換器11的氣體輸 出端進入除塵器12，初合成氣中攜帶的粉塵被除塵器12捕獲，除塵器12出口處初合成氣的 含塵濃度小于50mg/Nm3。G)經過除塵處理的初合成氣進入除酸塔13，在除酸塔13中除去初合成氣中的 H2S、COS、HCL、NH3、HCN 等有害氣體。H)經過除酸處理的初合成氣再進入干燥器14，除去其中的水份，即可獲得凈合成 氣，凈合成氣通過管道輸送至儲氣柜15中保存，供下游的工業應用。經過多次試驗和數據檢測，本發明所制取的凈合成氣的主要成份及特性如表1所 示。由表1可見，本發明所制取凈合成氣的CCHH2含量最高可達90%，H2/C0的比值大于或 等于1，合成氣的熱值(LHV)為12. 5 13. 4MJ/Nm3，冷煤氣效率在88%左右，具有良好的商 業前景，非常適于生物質氣化聯合循環發電和制取生物質液體燃料等工業應用。表1
權利要求
一種生物質低溫裂解高溫氣化工藝，它是利用過熱水蒸汽作為氧化劑和能量載體、在不同溫度區域內依次對生物質燃料進行低溫裂解和高溫氣化兩級處理、最終生成凈合成氣的過程，其特征在于該工藝包括如下步驟1)將破碎好的生物質燃料投入到裂解爐內，同時向裂解爐內噴入低溫過熱水蒸汽，保持裂解爐內的運行溫度為500～800℃，使生物質燃料在與低溫過熱水蒸汽充分接觸的過程中發生裂解反應，生成粗合成氣和含焦炭灰渣；2)對所生成的含焦炭灰渣依次進行冷卻降溫和分離處理，使其中的焦炭成份分離出來；3)將所生成的粗合成氣和所分離出的焦炭輸送到氣化爐內，同時向氣化爐內噴入高溫過熱水蒸汽，保持氣化爐內的運行溫度為1200～1600℃，使粗合成氣和焦炭在與高溫過熱水蒸汽充分接觸的過程中發生氣化反應，生成初合成氣；4)對所生成的初合成氣依次進行冷卻降溫、清除粉塵、脫除酸性氣體和脫水干燥處理，即可獲得凈合成氣。
2.根據權利要求1所述的生物質低溫裂解高溫氣化工藝，其特征在于所述步驟1) 中，生物質燃料的粒徑控制在20mmX20mm以下，生物質燃料中水份的重量含量小于40%。
3.根據權利要求1或2所述的生物質低溫裂解高溫氣化工藝，其特征在于所述步驟 1)中，裂解爐的進料口處設有氮氣保護氣氛。
4.根據權利要求1或2所述的生物質低溫裂解高溫氣化工藝，其特征在于所述步驟 1)中，保持裂解爐內的運行溫度為500 650°C、運行壓力為105 109Kpa、低溫過熱水蒸 汽的噴入速度為35 50m/s、粗合成氣在裂解爐內的停留時間為15 20s、粗合成氣的引 出速度為15 20m/s。
5.根據權利要求1或2所述的生物質低溫裂解高溫氣化工藝，其特征在于所述步驟3)中，保持氣化爐內的運行溫度為1200 1400°C、運行壓力為105 109Kpa、高溫過熱水 蒸汽的噴入速度為35 50m/s、初合成氣在氣化爐內的停留時間為15 20s、初合成氣的 引出速度為15 20m/s。
6.根據權利要求1或2所述的生物質低溫裂解高溫氣化工藝，其特征在于所述步驟4)中，將所生成的初合成氣冷卻降溫至260 320°C。
7.一種為實現權利要求1所述工藝而設計的生物質低溫裂解高溫氣化設備，包括裂解 爐(5)和氣化爐(9)、低溫等離子炬加熱器(8)和高溫等離子炬加熱器(10)、儲水箱(17) 和輸水泵(16)、以及熱交換器(11)，其特征在于所述儲水箱(17)通過輸水泵(16)與熱交換器(11)的給水輸入端相連，所述熱交換器 (11)的蒸汽輸出端同時與低溫等離子炬加熱器(8)的進汽口和高溫等離子炬加熱器(10) 的進汽口相連，所述低溫等離子炬加熱器⑶的排汽口與裂解爐(5)的水蒸汽噴嘴相連，所 述高溫等離子炬加熱器(10)的排汽口與氣化爐(9)的水蒸汽噴嘴相連；所述裂解爐(5)的出氣口與氣化爐(9)的進氣口相連，所述裂解爐(5)的排渣口與冷 渣器(6)的進渣口相連，所述冷渣器(6)的出渣口與灰炭分離器(7)的進料口相連，所述氣 化爐(9)的出氣口與熱交換器(11)的氣體輸入端相連，所述熱交換器(11)的氣體輸出端 依次與除塵器(12)、除酸塔(13)和干燥器(14)串聯。
8.根據權利要求7所述的生物質低溫裂解高溫氣化設備，其特征在于所述裂解爐(5)的進料口處連接有氮氣保護裝置(4)。
9.根據權利要求7或8所述的生物質低溫裂解高溫氣化設備，其特征在于所述灰炭 分離器(7)的焦炭出口通過焦炭輸送機(19)與氣化爐(9)的進炭口相連。
10.根據權利要求7或8所述的生物質低溫裂解高溫氣化設備，其特征在于所述裂解 爐(5)的水蒸汽噴嘴和氣化爐(9)的水蒸汽噴嘴沿各自爐體的高度方向布置有2 4層， 每層沿圓周方向均勻切向分布。
全文摘要
一種生物質低溫裂解高溫氣化工藝及其設備。該工藝利用過熱水蒸汽作為氧化劑和能量載體，首先在500～800℃的溫度區域對生物質燃料進行低溫裂解，獲得不含堿金屬氧化物的粗合成氣和焦炭；然后在1200～1600℃的溫度區域對粗合成氣和焦炭進行高溫氣化，獲得不含焦油成份的初合成氣，最后對所生成的初合成氣依次進行冷卻、除塵、脫酸和干燥處理，即可獲得高品質的凈合成氣。其設備主要由裂解爐和氣化爐、低溫等離子炬加熱器和高溫等離子炬加熱器、儲水箱和輸水泵、以及熱交換器等部件組成。本發明工藝易于控制、能耗和投資低廉、冷煤氣效率高，所產生合成氣熱值大、不含焦油和堿金屬化合物。既適合于生物質氣化聯合循環發電，也適合于制取生物質液體燃料。
文檔編號C10J3/66GK101906325SQ201010234090
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者唐宏明, 張巖豐, 陳義龍 申請人:武漢凱迪控股投資有限公司