[发明专利]分布式可再生能源系统的生物质和高热值垃圾气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分布式可再生能源的气化方法，尤其涉及一种分布式可再生能源系统的生物质和高热值垃圾的气化方法，属于可再生清洁能源技术领域和废料生产燃料的技术领域。

背景技术

分布式可再生能源的气化方法用于供能系统很有发展前景，它以灵活的可调节性、能量利用率高和污染小的优势正逐渐被人们接受。常规分布式供能系统是以不可再生的天然气为原料，且我国产量不高。因此采用以可再生能源为主的燃料具有一定的经济效益和环境效益。生物质是一种可再生能源，我国农村秸秆类生物质年产量超过6亿吨，但长期以来农作物秸秆大部分被田间焚烧，此方式不仅生物质利用效率低、而且污染空气环境、易引发火灾和交通事故等问题。按我国国家环境保护总局颁布的《秸秆禁烧和综合利用管理办法》(环发[1999]98号)，农作物秸秆在禁烧区内是禁止焚烧的。

分布式可再生能源系统前期燃料供应的关键，就是寻求一种产生高热值燃气的技术。生物质气化是生物质热化学转化中最具实用性的技术之一。生物质气化是指将固体生物质在不完全燃烧条件下，利用空气中的氧气或含氧物质作气化剂，将生物质转化为含CO，H₂，CH₄等可燃气体的过程。但通过气化的方式所得到的生物质气热值较低(4-6MJ/m³)，远远不能满足分布式供能系统中的微型燃气轮机的燃料热值，且气化过程产生的焦油较多，造成燃气净化困难，影响燃气轮机的正常工作。

本发明采用的高热值垃圾包括废塑料以及生活垃圾经一次粉碎、垃圾分选剔除不燃物及厨余垃圾后得到的可燃物纸类、塑料橡胶、木竹及纺织品(所占比例分别为5％、10％、2％和7％)。经分析发现，此高热值垃圾气化的燃气热值高达到12-35MJ/m³。我国的白色垃圾(废塑料)所占的比重越来越大，据统计2005年国内废弃塑料产生量约为960.8万吨，排放率约36％，占我国垃圾排放总量的15％左右(国家重点攻关废塑料橡胶利用技术.再生资源与循环经济，2008(05))。而且我国历年垃圾堆积量约60亿吨，城市生活垃圾产生量以年平均增长约9％的速率迅速增大，储量巨大的生活垃圾已对城市及城市周围的生态环境构成严重的威胁。据有关规定表明，产气发热量大于15.07MJ/m³的燃料为高热值燃料。故若将这些高热值垃圾混入生物质中，既能使废塑料和生活垃圾得到处理又能使燃气热值提高，符合国家相关产业政策，达到节能环保的目标。因此本“分布式可再生能源系统”采用的燃料为秸秆和高热值垃圾的混合物。

经相关计算得出，应用生物质和高热值垃圾联合气化的方法，使得分布式可再生能源系统相对于传统的发电系统能源综合利用率提高30-50％，且单位电价比电网电价低0.19元/KWh，供热成本比集中供暖低7.41元/m²，在经济上具有一定的优势。

发明内容

本发明采用生物质和高热值垃圾为原料产生气化气，以满足分布式能源系统中燃气轮机的需要，该发明弥补了传统分布式供能系统原料不可再生且数量不足的缺陷。

生物质是一种可再生能源，但生物质气化产气热值相对较低(4-6MJ/m³)，不能满足分布式供能系统中的微型燃气轮机的燃料热值，且气化过程产生的焦油较多，造成燃气净化困难，影响燃气轮机的正常工作，本发明采用的分布式可再生能源系统的生物质和高热值垃圾气化方法，是一种能够满足分布式可再生能源系统中微型燃气轮机燃料热值的生物质和高热值垃圾联合气化方法，并能实现系统后续冷热电三联供，该方法采用新型多孔床料循环流化床气化炉制取高热值燃气。其制取步骤包括：

(1)将生物质和高热值垃圾以1∶2的质量比投入到运行温度为600-900℃的炉体中，其流化速度大于3-5倍的颗粒终端速度、当量比在0.2-0.25之间，生物质和高热值垃圾首先发生快速分解生成气、焦炭和焦油；

(2)焦油在高温环境下继续裂解，而焦炭与CO₂、H₂O进行进一步的还原，在出口处未完全反应的碳粒与气体被分离，气体作为产品通过集气装置送走；焦炭由空气泵送回流化床3底部与空气进行燃烧，产生的热量经蒸气发生器供给整个气化炉，以确保热解及还原吸热过程，基本满足还原及焦油裂解要求；

(3)气相在炉内的停留时间在2-4s之间，固相在炉内的停留时间能达4-6s之间。

本发明与现有技术相比具有的优点是：

1.选用了生物质和高热值垃圾作为气化原料，产生的燃气热值高，环境污染小，而且实现了废物综合利用；