一种固体生物质加压气化工艺的制作方法

本发明涉及生物质加压气化，尤其涉及一种固体生物质加压气化工艺。

背景技术：

1、随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源的化石燃料不断减少，而且也带来了严重的环境问题，因此，寻求可再生替代能源，成为未来能源的发展方向。生物质能源是一种理想的可再生能源，是世界第四大能源。利用生物质能具有两大优点：一是生物质能作为可再生能源，使人类可以摆脱对化石能源的依赖；二是有利于改善环境，生物质利用过程中排放的co2量等于其形成过程中吸收的co2量，所以生物质替代化石能源有助于减轻温室效应。

2、在众多的生物质利用技术中，生物质气化是最有前景，易于大规模化利用的技术。生物质气化可以生成中、低热值燃气，可用于工业燃料、化学品合成或发电，使用效率与其他技术相比也更高。目前固定床气化技术，设备制造简单、操作简单，但是规模小，气化过程产生难以处理的焦油，限制了其发展应用。流化床气化技术由于原料适应性广、气固传热传质性能好，混合均匀，是易于生物质大规模化气化应用的技术之一。生物质流化床气化温度相对低，产生焦油是目前该工艺存在的问题。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，所采用的技术方案是：一种固体生物质加压气化工艺，通过一固体生物质加压气化系统实施的工艺步骤如下：

2、将固体生物质送至进料单元中，加入到反应器；

3、生物质气化反应所需的气体及流化气，经进气单元控制后进入反应器；

4、固体生物质及飞灰在反应器中转化为合成气及灰渣，合成气从反应器上部离开后进入分离器；

5、通过排渣单元将来自反应器的高温灰渣冷却后送至常压设备；

6、在余热回收单元中，合成气经过三个阶段的换热；

7、来自余热回收单元的合成气进入除尘单元进行气体与颗粒的分离，经分离颗粒后的合成气后进入水洗冷却单元；

8、除尘单元分离捕集的颗粒经飞灰返炉单元送回反应器；

9、来自除尘单元的合成气，在水洗冷却单元中降温后送至下游装置；

10、其中，所述固体生物质加压气化系统包括：进料单元、进气单元、反应器、分离器、排渣单元、余热回收单元、除尘单元、飞灰返炉单元、水洗冷却单元。

11、进一步改进为，所述固体生物质送至进料单元中经计量后通过输送装置在固体生物质自身重力及输送气动能的共同作用下被加入到反应器。

12、进一步改进为，所述固体生物质的输送气为惰性气、合成气或者两者的混合。

13、进一步改进为，生物质气化反应所需的气体及流化气，经进气单元控制并计量后按所需比例混合后经由不同的通道进入反应器。

14、进一步改进为，各通道中的气体组成中不同气体的比例为相同或不同。

15、进一步改进为，反应器床层流化所需的流化气为水蒸汽、合成气或者两者的混合。

16、进一步改进为，来自进料单元的固体生物质、来自分离器返回的飞灰、来自飞灰返炉单元的飞灰，与来自进气单元的气化剂，在反应器中转化为包含co和h2的合成气及灰渣。

17、进一步改进为，所述反应器为流化床类型的气化炉，所述反应器的上段和下段设置的气化剂进料口分别为一个或多个，所述反应器内部压力为0.1mpa-7.5mpa。

18、进一步改进为，所述分离器为一组或多组旋风分离器串联构成，每组所述旋风分离器为单个或多个旋风分离器的集合。

19、进一步改进为，在余热回收单元中，来自分离器的合成气，先与水、水蒸汽或水与水蒸汽的混合物换热被降至650℃～750℃，然后与激冷介质混合后降至450℃～550℃，最后与水、水蒸汽或水与水蒸汽的混合物换热降至350℃～400℃后离开余热回收单元。

20、进一步改进为，所述除尘器的过滤元件为金属滤芯或陶瓷滤芯。

21、进一步改进为，来自除尘单元的合成气，在水洗冷却单元中被换热器冷却至140℃～200℃后进入水洗塔，与洗涤水接触进行传热传质后降至30℃～180℃出水洗塔作为加压气化工艺系统的产品气送至下游装置。

22、进一步改进为，所述的固体生物质及飞灰在反应器中转化为合成气及灰渣，合成气从反应器上部离开后进入分离器步骤中，反应器下段的内部温度为750℃～850℃，反应器的上段内部温度为950℃～1050℃。

23、进一步改进为，反应器床层流化所需的流化气中的合成气、固体生物质的输送气中的合成气，含有来源于除尘单元排出的富含co和h2的气体，或除尘单元排出后再经过处理的富含co和h2的气体、或上述两者的混合物。除尘单元排出的合成气可能再经过水洗冷却装置进行处理，或者经水洗冷却后的下游装置进行处理。

24、本发明的有益效果是：

25、本发明提供的固体生物质加压气化工艺，反应器上段的温度高于反应器下段，反应器下段生成的焦油在反应器上段进一步转化，有效降低了反应器出口的合成气中的焦油含量；合理选择余热回收单元中换热器的合成气的工作温度，有效降低了合成气携带的碱金属或碱土金属对换热器的腐蚀和结垢；合成气替代水蒸汽作为反应器的流化气，大大减少了减少水蒸汽使用量及气化工艺系统的废水排放量；相比于采用来自合成气净化装置的富co2气体，进入反应器内部的固体颗粒的输送气采用合成气可节省对气体进行升压的压缩功耗。

技术特征：

1.一种固体生物质加压气化工艺，其特征在于，通过一固体生物质加压气化系统实施的工艺步骤如下：

2.根据权利要求1所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，所述固体生物质送至进料单元中经计量后通过输送装置在固体生物质自身重力及输送气动能的共同作用下被加入到反应器，所述固体生物质的输送气为惰性气、合成气或者两者的混合物。

3.根据权利要求1所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，所述分离器为一组或多组旋风分离器串联构成，每组所述旋风分离器为单个或多个旋风分离器的集合。

4.根据权利要求1所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，分离器分离的飞灰送返至反应器。

5.根据权利要求1所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，所述余热回收单元中的换热为三个阶段，来自分离器的合成气，先与水、水蒸汽或水与水蒸汽的混合物换热被降至650℃～750℃，然后与激冷介质混合后降至450℃～550℃，最后与水、水蒸汽或水与水蒸汽的混合物换热降至350℃～400℃后离开余热回收单元。

6.根据权利要求5所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，所述激冷介质为水、水蒸汽、合成气或其他气体。

7.根据权利要求1所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，所述除尘单元包含除尘器和反吹气，除尘器的过滤元件为金属滤芯或陶瓷滤芯。

8.根据权利要求7所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，所述反吹气为惰性气、合成气或两者混合。

9.根据权利要求1所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，除尘单元分离捕集的飞灰经飞灰返炉单元送回反应器。

10.根据权利要求9所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，所述飞灰返炉单元中，飞灰在输送气的作用下送回反应器，输送气为惰性气或合成气。

11.根据权利要求1、2、6、8、10任意一项所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，所述合成气含有来源于所述除尘单元排出的富含co和h2的气体，或除尘单元排出后再经过处理的富含co和h2的气体、或上述两者的混合物。

12.根据权利要求1所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，来自除尘单元的合成气，在水洗冷却单元中被换热器冷却后进入水洗塔，与洗涤水接触进行传热传质后出水洗冷却单元作为加压气化工艺系统的产品气送至下游装置。

13.根据权利要求12所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，出水洗冷却单元的气体降至30℃～180℃。

14.根据权利要求1所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，来自进料单元的固体生物质、来自分离器返回的飞灰、来自飞灰返炉单元的飞灰，与来自进气单元的气化剂，在反应器中转化为包含co和h2的合成气及灰渣。

15.根据权利要求1所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，所述反应器为流化床类型的气化炉，所述反应器的上段和下段设置的气化剂进料口分别为一个或多个，所述反应器内部压力为0.1mpa-7.5mpa。

16.根据权利要求1所述的固体生物质加压气化工艺，其特征在于，反应器下段的内部温度为750℃～850℃，反应器的上段内部温度为950℃～1050℃，反应器上段的直径大于反应器下段的直径。

技术总结本发明涉及一种固体生物质加压气化工艺，包括：将固体生物质加入到反应器；生物质气化反应所需的气体及流化气，经进气单元控制后进入反应器；通过排渣单元将来自反应器的高温灰渣冷却后送至常压设备；在余热回收单元中，合成气经过三个阶段的换热；来自余热回收单元的合成气进入除尘单元进行气体与颗粒的分离，经分离颗粒后的合成气后进入水洗冷却单元；除尘单元分离捕集的颗粒经飞灰返炉单元送回反应器；来自除尘单元的合成气，在水洗冷却单元中降温后送至下游装置。本发明提供的固体生物质加压气化工艺，反应器上段的温度高于反应器下段，反应器下段生成的焦油在反应器上段进一步转化，有效降低了反应器出口的合成气中的焦油含量。技术研发人员：喻军,闫梦辉,潘文彦,尹程达受保护的技术使用者：东华工程科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/13