[发明专利]一种用于工业窑炉的生物质气化燃烧供热方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质气化及燃烧领域，特别是一种用于工业窑炉的生物质气化燃烧供热方法。

背景技术

生物质燃气是生物质通过热解气化反应转化的气体，是属于生物质能的高品位利用。相比固体生物质，能量利用形态的改变拓宽了生物质燃气的使用范围，可广泛应用在工业窑炉领域，如熔铝炉、钢材退火炉、玻璃窑炉等。此外，由于生物质能本身的特性，生物质燃气以其洁净、燃烧污染物排放少的优势，可有效替代传统化石燃料应用在工业窑炉领域，满足该领域对燃料的环保要求，有效缓解环保压力。

相比传统气体化石燃料，如天然气、石油液化气等，生物质燃气属于一种中低热值燃气，热值通常可在4～12MJ/Nm³调节。而工业窑炉通常在高温条件下进行熔炼、煅烧、热处理等工序，需要维持的炉膛温度比较高，通常在1000℃以上。一方面，工业窑炉产生的烟气温度非常高，携带相当一部分热量；另一方面，采用中低热值生物质燃气供热于工业窑炉，产生的烟气量大，且传热速率较慢，温度受到一定限制。因此，如何从气化燃烧整个系统层面耦合，充分利用各部分热量，提高生物质燃气在工业窑炉供热过程中的总体热利用效率，使其能稳定高效匹配工业窑炉的工艺要求，是生物质燃气工业窑炉供热研究和应用关注的重点，也是生物质燃气工业窑炉供热大规模推广的必要因素。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于工业窑炉的生物质气化燃烧供热方法，从而提高热利用效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种用于工业窑炉的生物质气化燃烧供热方法，包括以下步骤：

a. 生物质依次进行热解和气化制备生物质燃气；

b. 燃烧生物质燃气产生热量为窑炉供热；

c. 窑炉产生的高温烟气为生物质热解提供热量。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤c中，高温烟气除了用于生物质热解供热外，还通过换热的方式加热气体介质，使气体介质升温成高温气体介质，从而作为生物质气化的气化介质。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤a中，生物质热解的产物为热解气和炭，热解气与高温气体介质燃烧后为生物质气化提供热量和燃烧气体，燃烧气体、炭、热量和外部注入的水蒸汽发生还原反应和重整反应，从而生成生物质燃气。

作为上述技术方案的进一步改进，换热后的高温烟气成为中温烟气并回收热量。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤c中，高温烟气通过换热的方式为生物质热解提供热量，换热后的烟气汇入中温烟气中并回收热量。

作为上述技术方案的进一步改进，回收的热量用于加热水，从而生成水蒸汽。

作为上述技术方案的进一步改进，高温气体介质同时作为生物质燃气燃烧的助燃气体。

本发明的有益效果是：燃烧生物质燃气为窑炉供热后产生高温烟气，因为高温烟气中含有大量余热，将高温烟气的热量充分利用于对生物质先强制热解后气化的工艺，降低了生物质燃气中的焦油成分，提高了系统稳定性和热利用效率，使生物质燃气能稳定高效供热于工业窑炉。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明工艺所使用的系统的结构示意图；

图2是换热器的示意图。

具体实施方式

如图1所示的用于工业窑炉的生物质气化燃烧供热系统，包括窑炉1、热解器2、气化炉3、换热器4和余热锅炉5。

窑炉1设有烟气出口11和燃烧入口，生物质燃气燃烧后，产生大量的能量供热于窑炉1，窑炉1内产生高温烟气从烟气出口11排出。

热解器2设有加热通道、热解气出口21和物料出口22。加热通道用于通入高温气体，利用高温气体的热量对内部的生物质进行强制热解。加热通道的入口连接窑炉1的烟气出口11，从而直接使用窑炉1的高温烟气作为热源。强制热解产生热解气和炭，热解气从热解气出口21排出，热解气出口21温度控制在450℃以上，炭从物料出口22排出。

气化炉3上设有物料入口、燃气出口，其内部还设有反应区。反应区中主要处理热解器2的产物——热解气和炭，在炉内进行气化反应，产生高温生物质燃气。为此热解器2的热解气出口21通过管道通至反应区，为反应区提供热解气；气化炉3的物料入口通过管道连接热解器2的物料出口22，从热解器2中接收生物质热解后产生的炭；燃气出口通至窑炉1的燃烧入口，为窑炉1提供燃烧用的高温生物质燃气。