[发明专利]一种低焦油双床气化方法和装置

说明书

本发明公开了一种低焦油双床生物质气化的方法和装置，该装置包括流化床、固定床、一级旋风分离器、二级旋风分离器以及返料装置，在流化床稀相区上部空间设置有氧化剂进口以及催化剂喷射口。生物质进入流化床气化炉气化后，气化产物先后经过催化裂解段，富氧燃烧段，能够有效减少气化产物中焦油含量，提高燃气质量。反应后的气体经过一级、二级旋风分离器实现气固分离，固体产物经过两次返料返到固定床中，形成固定催化床层，气体产物进入固定床上部空间且经过催化床层，催化裂解其中的焦油成分，二次气化反应后最终生成可燃气。本发明产生的气体产物经过多次反应，焦油含量低，品质高，装置原料适应性强，占地面积小，结构紧凑且原料利用率高。

技术领域

本发明涉及一种低焦油双床气化方法和装置，属于生物质气化包括污泥气化在内的能源清洁利用领域。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的快速发展和城镇化水平进度的增速，同时我国能源供给侧结构性改革逐步推进，农村的能源结构也在发生重大转变，从传统的能源结构向新兴的能源转变。农村燃气普及率的大幅提高促使秸秆等生物质能利用率呈断崖式下跌，出现了秸秆随意堆放和大量焚烧的不利局面。在能源日益紧缺和环境要求越来越高的情况下，此种现象不仅造成能源的大量浪费，更是严重污染环境。因此，探究合适的能源发展道路，更好的促进农村能源结构的改革，有效解决生物质能利用不足且污染环境的问题已经成为能源利用领域的重大课题。

气化技术是指在一定的温度和压力条件下，以空气、氧气或水蒸气作为气化剂，在还原性气氛下，通过一系列的热化学反应，将生物质中的有机物转化为含有H2、CH4、CO、CO2等可燃性气体、焦油和灰渣的技术。生物质气化遵循了“减量化、资源化、无害化”原则，不仅实现了减少生物质体积和减轻对环境的污染，而且气化生成的气体能够作为可燃气供用户使用。

目前气化炉使用最多的三种类型是上吸式、下吸式和流化床气化炉。实际上，在运行过程中上吸式气化炉产生的焦油最多，流化床气化炉次之，下吸式气化炉所产生的焦油含量最少。无论哪种类型的气化炉，都会在气化过程中生成副产物焦油。焦油的存在不仅造成能量的浪费，而且在气体流动过程中由于温度的降低焦油会凝结成液态，与飞灰颗粒等粘结在一起附着在管道上影响设备的安全运行。焦油排放到大气环境中也会对环境造成污染。

针对上述问题，业界也提出了一些解决方法，但是现有的技术装置仍有缺陷。1、设置的二次催化反应装置固定床单独作为反应器位于气化反应器之后，而不是与气化床紧密连接，结构不够紧凑，占地面积较大；2、固定床的床层床料一种是来自外部添加或是来自气化后的一部分产物，而气化炉的排渣和旋风分离器分离出来的固体颗粒未被充分利用，原料利用率低，而且返料所采用的返料风大多接入外部风源，热效率较低；3、低焦油的方法大多是炉外脱除，或者是炉内脱除的方法较为单一，脱除效率不高。

发明内容

本发明针对目前气化炉存在的气化过程中焦油含量高，不够清洁且能源利用率低的问题，提出一种流化床和固定床相结合，原料适应性强，焦油含量低的双床气化方法和装置。

技术方案：本发明的低焦油双床气化装置，包括流化床气化炉、固定床、一级旋风分离器、二级旋风分离器、与所述一级旋风分离器下部连接的一级立管、与所述一级立管下端连接的一级返料器、与所述二级旋风分离器下部连接的二级立管、与所述二级立管下端连接的二级返料器，所述流化床气化炉下部设置有排渣管，所述排渣管的排渣口通过卸料阀与固定床连接，所述一级返料器的返料口通过返料斜管连接到固定床下部，所述二级返料器的返料口通过另一个返料斜管接到固定床中，固定床底部设置有排渣管，所述二级旋风分离器的进气口通过管道与一级旋风分离器的排气口相通。

进一步的，本发明方法中，流化床气化炉设置有进料口，在流化床气化炉上对称设置有两个氧化剂进口，在氧化剂进口以下的位置，流化床气化炉上对称设置有两个催化剂喷射口。