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一种 生物质热裂解气化方法

阅读：226发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种生物质热裂解气化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种生物质热裂解气化方法，包括以下步骤：生物质原材料预处理，将生物质原材料制作成长15厘米以内，宽8厘米以内，厚2厘米以内的规格，控制生物质原材料含水量在15%～35%；将经过预处理的生物质原材料送入生物质裂解气化炉，所述生物质裂解气化炉内设置有控温装置，使生物质裂解气化炉裂解段温度保持在1200℃～1400℃；生物质原材料在生物质裂解气化炉干燥段被干燥并释放水蒸汽，所述水蒸汽在生物质裂解气化炉微负压作用下进入裂解段，水蒸汽、氢、氧与焦油在高温下充分混合接触并发生热裂解反应。本发明具有生物质原材料预处理流程简单、预处理成本低、焦油可高温分解、生物质燃气热值水平高等有益效果。，下面是一种生物质热裂解气化方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种生物质热裂解气化方法，包括以下步骤：
步骤1：生物质原材料预处理，将生物质原材料制作成长15厘米以内，宽8厘米以内，厚2厘米以内的规格，控制生物质原材料含水量在15%～35%；
步骤2：将经过预处理的生物质原材料送入生物质裂解气化炉，所述生物质裂解气化炉内设置有控温装置，所述控温装置在生物质裂解气化炉裂解段温度低于1200℃时启动加热系统，使生物质裂解气化炉裂解段温度保持在1200℃～1400℃；
步骤3：生物质原材料在生物质裂解气化炉干燥段被干燥并释放水蒸汽，所述水蒸汽在生物质裂解气化炉微负压作用下进入裂解段，在裂解段1200℃～1400℃高温条件下，部分水蒸汽直接裂解为氢和氧，水蒸汽、氢、氧与焦油在高温下充分混合接触并发生热裂解反应，大量焦油在裂解段被热分解为氢、甲烷、轻胫类小分子可燃气体。
2.如权利要求1所述的生物质热裂解气化方法，其特征在于：步骤1中生物质原材料预处理后，其规格为：长8～12厘米，宽5～7厘米，厚1～1.5厘米，含水量为20%～25%。
3.如权利要求1所述的生物质热裂解气化方法，其特征在于：所述控温装置包括加热系统、温度监测系统，所述加热系统为生物质可燃气回用装置，所述生物质可燃气回用装置能够将生物质裂解气化炉产生的生物质燃气从出气口回引到生物质裂解气化炉裂解段，并在裂解段燃烧供热，所述温度监测系统包括设置于生物质裂解气化炉内部裂解段的温度探测器和设置在生物质裂解气化炉外表面的实时温度显示装置。
4.如权利要求1所述的生物质热裂解气化方法，其特征在于：步骤2中生物质裂解气化炉裂解段温度保持在1350℃。

说明书全文

一种生物质热裂解气化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种生物质气化方法，具体涉及一种生物质热裂解气化方法。

背景技术

[0002] 生物质的产生源于植物的光合作用，生长过程中代谢大气中的CO2，因而对生物质的任何利用方式都不会增加大气中CO2的含量，所以生物质是二氧化碳零排放燃料。鉴于生物质可循环再生和二氧化碳零排放特性，其有效利用得到了越来越多的关注和重视。

[0003] 生物质热解气化是通过将固体生物质(通常是木本植物、草本植物、城市木材废弃物)转化为小分子可燃气体燃料，产气可用于供气、发电或集中供热。现有的生物质热解气化技术通过低氧燃烧部分生物质，再利用获得的烟气中的热量和剩余氧气对其余生物质进行热解和气化，这一过程中会不可避免地产生大量焦油。现有技术公开了申请号为201820224970.3、专利名称为一种生物质裂解气化炉的实用新型专利，所述气化炉炉体内部从上到下依次设置有干燥段、裂解段、还原段、燃烧段和除灰段。

[0004] 工业应用中通常采用水处理法去除生物质热解气化产生的焦油，然而这一处置不但消耗了部分产气携带的热量，也浪费了焦油自身携带的能量，存在产气热值低、能量利用率低的缺陷，此外，焦油在冷凝过程中会造成管路、燃气口的堵塞，增加设备维护和运行成本，严重地阻碍了生物质热解气化技术的应用。

发明内容

[0005] 本发明提供一种生物质热裂解气化方法，其目的旨在克服上述现有技术的缺陷。

[0006] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

[0007] 一种生物质热裂解气化方法，包括以下步骤：

[0008] 步骤1：生物质原材料预处理，将生物质原材料制作成长15厘米以内，宽8厘米以内，厚2厘米以内的规格，控制生物质原材料含水量在15％～35％；

[0009] 步骤2：将经过预处理的生物质原材料送入生物质裂解气化炉，所述生物质裂解气化炉内设置有控温装置，所述控温装置在生物质裂解气化炉裂解段温度低于1200℃时启动加热系统，使生物质裂解气化炉裂解段温度保持在1200℃～1400℃；

[0010] 步骤3：生物质原材料在生物质裂解气化炉干燥段被干燥并释放水蒸汽，所述水蒸汽在生物质裂解气化炉微负压作用下进入裂解段，在裂解段1200℃～1400℃高温条件下，部分水蒸汽直接裂解为氢和氧，水蒸汽、氢、氧与焦油在高温下充分混合接触并发生热裂解反应，大量焦油在裂解段被热分解为氢、甲烷、轻胫类小分子可燃气体。

[0011] 在上述现有技术的基础上，本发明可附加下述技术手段，以便更好地或者更有针对性地解决本发明所要解决的技术问题：

[0012] 生物质原材料预处理后，其规格为：长8～12厘米，宽5～7厘米，厚1～1.5厘米，含水量为20％～25％；

[0013] 进一步地，所述控温装置包括加热系统、温度监测系统，所述加热系统为生物质可燃气回用装置，所述生物质可燃气回用装置能够将生物质裂解气化炉产生的生物质燃气从出气口回引到生物质裂解气化炉裂解段，并在裂解段燃烧供热，所述温度监测系统包括设置于生物质裂解气化炉内部裂解段的温度探测器和设置在生物质裂解气化炉外表面的实时温度显示装置；

[0014] 进一步地，步骤2中生物质裂解气化炉裂解段温度保持在1350℃。

[0015] 另需说明的是，现有技术中，生物质原材料在重力和生物质裂解气化炉微负压作用下在气化炉内下降，依次经过干燥段、裂解段、还原段、燃烧段和除灰段，生物质原材料所含高分子有机物在空气气化剂作用下热裂解，产生生物质燃气、焦油、焦炭、CO、CO2等混合物。与现有技术相比，在传统空气作为单一气化剂的基础上，本发明在不增加额外水蒸汽供应的条件下，实现空气和水蒸汽同时作为气化剂的复合气化反应，使生物质原材料经热裂解气化产生中热值的生物质燃气。实践中，加热系统还可采用电辅热、微波加热、红外加热等方式进行供热，以提升气化炉裂解段温度。

[0016] 因木本植物、草本植物、城市木材废弃物在尺寸规格上存在一定程度的区别，在生物质原材料预处理方式存在差异。当生物质原材料规格大于本发明限定的规格时，通常采用刨片等方式将大块原材料按照本发明限定的规格进行处理；当生物质原材料以小块、颗粒、蓬松状等形式存在时，通常将小规格原材料采用破碎、粘结、挤压等工艺制作成符合本发明所限定规格的生物质成型原料再进行利用。本发明不适用于除木本植物、草本植物、城市木材废弃物以外的其他生物质原材料。

[0017] 发明人实验表明，生物质原材料含水量在15％～35％时，生物质裂解气化炉内反应效率好，35％以上含水量会降低生物质裂解气化炉内反应效率，低于15％的含水量则不利于中热值生物质燃气的生成，其中生物质原材料含水量在20％～25％时效果最好。

[0018] 本发明的有益效果是：(1)克服了生物质含水量不能高于10％的技术偏见，生物质含水量在15％～35％时，预处理流程更简单，处理周期更短，预处理成本更低；(2)设置控温装置，使生物质裂解气化炉内的生物质热裂解更充分，同时也使裂解段温度符合焦油热裂解反应需要；(3)在高温和大量水蒸汽存在的情况下，焦油可大量分解成小分子可燃气体，能够有效降低气化反应后焦油的含量，降低焦油在冷凝过程中造成管路、燃气口堵塞的几率，同时提高了生物质燃气热值水平。

具体实施方式

[0019] 为了更加清楚地说明本发明的技术方案，以下对本发明的具体实施方式作非限制性解释。

[0020] 实施例一

[0021] 一种生物质热裂解气化方法，包括如下步骤：

[0022] 步骤1：生物质原材料预处理，将生物质原材料制作成长15厘米以内，宽8厘米以内，厚2厘米以内的规格，控制生物质原材料含水量在15％～35％；

[0023] 步骤2：将经过预处理的生物质原材料送入生物质裂解气化炉，所述生物质裂解气化炉内设置有控温装置，所述控温装置在生物质裂解气化炉裂解段温度低于1200℃时启动加热系统，使生物质裂解气化炉裂解段温度保持在1200℃～1400℃；

[0024] 步骤3：生物质原材料在生物质裂解气化炉干燥段被干燥并释放水蒸汽，所述水蒸汽在生物质裂解气化炉微负压作用下进入裂解段，在裂解段1200℃～

[0025] 1400℃高温条件下，部分水蒸汽直接裂解为氢和氧，水蒸汽、氢、氧与焦油在高温下充分混合接触并发生热裂解反应，大量焦油在裂解段被热分解为氢、甲烷、轻胫类小分子可燃气体。

[0026] 优选地，所述控温装置包括加热系统、温度监测系统，所述加热系统为生物质可燃气回用装置，所述生物质可燃气回用装置能够将生物质裂解气化炉产生的生物质燃气从出气口回引到生物质裂解气化炉裂解段，并在裂解段燃烧供热，所述温度监测系统包括设置于生物质裂解气化炉内部裂解段的温度探测器和设置在生物质裂解气化炉外表面的实时温度显示装置。

[0027] 优选地，步骤2中生物质裂解气化炉裂解段温度保持在1350℃。

[0028] 实施例二

[0029] 一种生物质热裂解气化方法，以包括如下步骤：

[0030] 步骤1：生物质原材料预处理，将生物质原材料制作成长8～12厘米，宽5～7厘米，厚1～1.5厘米的规格，生物质原材料含水量为20％～25％；

[0031] 步骤2：将经过预处理的生物质原材料送入生物质裂解气化炉，所述生物质裂解气化炉内设置有控温装置，所述控温装置包括加热系统、温度监测系统，所述加热系统为生物质可燃气回用装置，所述生物质可燃气回用装置能够将生物质裂解气化炉产生的生物质燃气从出气口回引到生物质裂解气化炉裂解段，并在裂解段燃烧供热，所述温度监测系统包括设置于生物质裂解气化炉内部裂解段的温度探测器和设置在生物质裂解气化炉外表面的实时温度显示装置；所述控温装置在生物质裂解气化炉裂解段温度低于1350℃时启动加热系统，使生物质裂解气化炉裂解段温度保持在1350℃；

[0032] 步骤3：生物质原材料在生物质裂解气化炉干燥段被干燥并释放水蒸汽，所述水蒸汽在生物质裂解气化炉微负压作用下进入裂解段，在裂解段1350℃高温条件下，部分水蒸汽直接裂解为氢和氧，水蒸汽、氢、氧与焦油在高温下充分混合接触并发生热裂解反应，大量焦油在裂解段被热分解为氢、甲烷、轻胫类小分子可燃气体。

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