專利名稱：一種生物質燃氣工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃氣制備工藝，具體來說是一種生物質燃氣工藝。
背景技術：
生物質氣化就是利用空氣中的氧氣或含氧物質作氣化劑，將固體燃料中的碳氧化生成可燃氣體的熱化學過程。目前的生物質氣化燃氣的生產工藝可分為兩類氣化和熱解，其中生物質氣化技術，是利用空氣作為氣化劑，產生的燃氣熱值在800— 1500kcal/Nm3之間，即使利用純氧或者水蒸氣作為氣化劑，燃氣熱值也不會超過3000kcal/Nm3 ;采用熱解技術產生的燃氣熱值也只有3000kcal/Nm3左右，而且產氣量很低。由于燃氣熱值較低，熱效率較低，影響了其在居民集中供氣、發電、供熱、烘干及工業鍋爐等領域的利用，因此生物質氣化技術的前景不被看好。
沼氣是有機物質在厭氧條件下，經過微生物的發酵作用而生成的一種可燃氣體。沼氣由50% — 80%甲烷(CH4)、20% — 40% 二氧化碳(CO2)、1% — 3%硫化氫(H2S)等氣體組成，因此，沼氣熱值在5000— 5700kcal/Nm3之間，可以廣泛應用在居民供氣、發電、燃料電池等行業。但是沼氣在生產過程中，對環境的要求比較高，尤其是溫度要求。所以傳統的沼氣發生器在氣溫較低時，產氣量較少，影響后續設備的利用，在氣溫較高時，產氣量較多，部分氣體無法利用，只能浪費掉。即使后續發展的沼氣發生器，采取了保溫或加熱措施，也是需要外熱源浪費能量，增加了設備成本和生產成本。

發明內容
針對現有技術的不足，提供一種生物質燃氣工藝，解決現有生物質氣化的燃氣熱值較低、熱效率較低的問題。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種生物質燃氣工藝，包括生物質氣化、燃氣凈化、加熱工質、加熱沼氣發生器、燃氣收集，所述的沼氣發生器為沼氣池或沼氣罐具體步驟如下
1、將生物質加入到氣化裝置中進行生物質氣化反應，氣化反應工藝可采用熱解法或氣化法，產生熱值為800— 3000kcal/Nm3，溫度為450°C — 1200°C的高溫氣化燃氣，所述的氣化裝置采用固定床、流化床或氣流床裝置；
2、將產生的高溫氣化燃氣直接送入捕捉器中，除去氣化燃氣中的灰塵或焦油，形成15°C — 1200°C純凈的氣化燃氣；
3、對沼氣發生器的保溫夾層內的工質進行加熱，通過加熱后的工質，對沼氣發生器進行加熱，
所述的工質為純凈的氣化燃氣或為其他工質，所述的其他工質為空氣、水或油；若工質為純凈的氣化燃氣，則將15°C — 1200°C純凈的氣化燃氣直接通入到沼氣發生器的保溫夾層和攪桿中，使沼氣發生器內部溫度恒定在常溫發酵溫度段、中溫發酵溫度段或高溫發酵溫度段；若為其他工質，則利用450°C — 1200°C高溫氣化燃氣在換熱器中將工質加熱到15°C — 1200°C，再將全部或一部分加熱后的エ質通入到沼氣發生器的保溫夾層和攪桿中，使沼氣發生器內部溫度恒定在常溫發酵溫度段、中溫發酵溫度段或高溫發酵溫度段；
所述的常溫發酵溫度段范圍為10°C 30°C，中溫發酵溫度段范圍為30°C 45°C，高溫發酵溫度段范圍為45°C 60°C ；
4、分別將純凈的氣化燃氣和沼氣通過風機輸送到儲氣罐中充分混合，產生2000—5000kcal/Nm3的混合燃氣。所述的沼氣發生器內部溫度優先選擇35°C。所述的氣流夾層安裝于沼氣發生器內部，通入純凈的氣化燃氣或其他加熱エ質的全部或一部分，提供沼氣發生器與外界換熱所需的熱量，維持沼氣發生器內部溫度。
所述的攪桿上設有撥桿，安裝于沼氣發生器內部，撥桿內通入純凈的氣化燃氣或其他加熱エ質的全部或一部分，用于加熱沼氣發生器中的原料，攪桿采用手動或者自動可調速的轉動。有益效果由于采用了上述方案，通過熱值較低的生物質氣化燃氣與熱值較高的沼氣相混合，提高燃氣熱值，解決了生物質熱值較低的難題，同時通過生物質氣化燃氣的顯熱，使沼氣發生器內部溫度保持在一個恒定的范圍內，滿足了沼氣穩定生產的溫度要求，保證了沼氣的穩定產量。優點將熱值較低的生物質氣化燃氣與熱值較高的沼氣相混合，提高燃氣熱值；利用生物質氣化燃氣的顯熱，對沼氣發生器進行保溫或加熱，保證沼氣產量的穩定。


圖I為生物質純凈的凈化燃氣直接加熱沼氣發生器的結構原理示意圖。圖2為熱エ質加熱沼氣發生器的結構原理示意圖。圖I中，I、氣化裝置；2、燃氣管；3、捕捉器；4、第一浄化管；5、第一調節閥；6、攪桿驅動裝置；7、第一集箱；8、攪桿；9、沼氣管；10、沼氣風機；11、沼氣發生器夾層；12、沼氣發生器；13、第二調節閥；14、第二凈氣管；15、第三調節閥；16、第二集箱；17、第三凈氣管；18、氣化風機；19、儲氣罐；20、混合氣管；21、第二エ質管；22、第三エ質管；23、換熱器；24、循環泵；25、循環池；26、第一エ質管。
具體實施例方式實施例I :在圖I中，將生物質原料輸送到氣化裝置I中反應，產生氣化燃氣熱值為800— 3000kcal/Nm3，溫度為450°C — 1200°C的高溫氣化燃氣，通過燃氣管2將產生的高溫氣化燃氣直接送入捕捉器3中，除去氣化燃氣中的灰塵或焦油，形成15°C — 1200°C純凈的氣化燃氣，通過調節第一調節閥5、第二調節閥13及第三調節閥15，控制第一凈氣管4、第ニ凈氣管14及第三凈氣管17的燃氣流量，保證沼氣發生器12中的內部溫度恒定在10°C—30°C、30°C —45°C或45°C—60°C，其中常溫發酵的溫度范圍為10°C 30°C，中溫發酵的溫度范圍為30°C 45°C，高溫發酵的溫度范圍為45°C 60°C ;三組溫度范圍是對應于生產沼氣的三種不同的菌種進行設定，兩個能產生生物質燃氣的裝置是氣化裝置I和沼氣發生器12，當氣化裝置產生氣體后，對沼氣發生器12保溫或加熱，使得其產氣的速度加快，穩定性更高，優先選擇沼氣發生器12內部溫度為35°C。純凈的氣化燃氣一部分通過第一凈氣管4，先進入第一集箱7中，再進入攪桿8，隨著攪桿驅動裝置6帶動攪桿8轉動，將沼氣發生器12內的原料均勻的加熱，換熱后的氣化燃氣進入第二集箱16，再通過氣化風機18輸送到儲氣罐19中；純凈的氣化燃氣一部分通過第二凈氣管14進入沼氣發生器夾層11，提供沼氣發生器12與外界換熱所需熱量，維持沼氣發生器12內部溫度，經換熱后通過氣化風機18輸送到儲氣罐19中；第三凈氣管17中的燃氣也通過氣化風機18輸送到儲氣罐19中；沼氣發生器12產生的沼氣經沼氣管9，通過沼氣風機10輸送到儲氣罐19中，混合后的燃氣通過混合氣管20輸送到用戶端。所述的常溫發酵也稱為低溫發酵。所述的儲氣罐或為緩沖罐。利用純凈的生物質氣化燃氣直接提供沼氣發生器與外界換熱所需熱量，加熱和維 持沼氣發生器內的溫度。實施例2 :在圖2中，將生物質原料輸送到氣化裝置I中反應，產生氣化燃氣熱值為800— 3000kcal/Nm3，溫度為450°C — 1200°C的高溫氣化燃氣，通過燃氣管2將產生的高溫氣化燃氣直接送入捕捉器3中，除去氣化燃氣中的灰塵或焦油，形成15°C — 1200°C純凈的氣化燃氣，進入換熱器23中，將工質加熱到15°C — 1200°C，通過調節第一調節閥5、第二調節閥13及第三調節閥15，控制第一工質管26、第二工質管21及第三工質管22的加熱流量，保證沼氣發生器12中的溫度維持在10°C—30°C、30°C—45°C或45°C—60°C，其中常溫發酵(也稱為低溫發酵)的溫度為10°C 30°C，中溫發酵的溫度為30°C 45°C，高溫發酵的溫度為45°C 60°C;常用的是中溫發酵，優先選擇沼氣發生器12內部溫度為35°C。一部分加熱工質通過第一凈氣管4，先進入第一集箱7中，再進入攪桿8，隨著攪桿驅動裝置6帶動攪桿8轉動，將沼氣發生器12內的原料均勻的加熱，換熱后的加熱工質進入第二集箱16，回到循環池25 ;—部分加熱工質通過第二工質管21進入沼氣發生器夾層11，提供沼氣發生器12與外界換熱所需熱量，維持沼氣發生器12內的溫度，經換熱后回到循環池25 ;或者一部分加熱工質直接通過第三工質管22回到循環池25。換熱后的純凈氣化燃氣通過第二凈氣管14，由氣化風機18輸送到儲氣罐19中；沼氣發生器12產生的沼氣經沼氣管9，通過沼氣風機10輸送到儲氣罐19中，混合后的燃氣通過混合氣管20輸送到用戶端。所述的循環池或為循環罐。所述的加熱工質為空氣、水或油。所述的儲氣罐或為緩沖罐。利用其他工質，即空氣、水或油，提供沼氣發生器與外界換熱所需熱量，加熱和維持沼氣發生器內的溫度。
權利要求
1.ー種生物質燃氣エ藝，其特征是包括生物質氣化、燃氣凈化、加熱エ質、加熱沼氣發生器、燃氣收集，所述的沼氣發生器為沼氣池或沼氣罐，具體步驟如下 (1)、將生物質加入到氣化裝置中進行生物質氣化反應，氣化反應エ藝采用熱解法或氣化法，產生熱值為800— 3000kcal/Nm3，溫度為450°C — 1200°C的高溫氣化燃氣，所述的氣化裝置采用固定床、流化床或氣流床裝置； (2)、將產生的高溫氣化燃氣直接送入捕捉器中，除去氣化燃氣中的灰塵或焦油，形成15°C — 1200°C純凈的氣化燃氣； (3)、對沼氣發生器的保溫夾層內的エ質進行加熱，通過加熱后的エ質，對沼氣發生器進行加熱；所述的エ質為純凈的氣化燃氣或為其他エ質，所述的其他エ質為空氣、水或油，若エ質為純凈的氣化燃氣，則將15°C—1200°C純凈的氣化燃氣直接通入到沼氣發生器的保溫夾層和攪桿中，使沼氣發生器內部溫度恒定在10でー30で、30でー45で或45でー60で，其中常溫發酵的溫度范圍為10°C 30°C，中溫發酵的溫度范圍為30°C 45°C，高溫發酵的溫度范圍為45°C 60°C ;若為其他エ質，則利用450°C — 1200°C高溫氣化燃氣在換熱器中將エ質加熱到15°C—1200°C，再將全部或一部分加熱后的エ質通入到沼氣發生器的保溫夾層和攪桿中，使沼氣發生器內部溫度恒定在I (TC 一 30°C、30°C—45 °C或45 °C—60°C，其中常溫發酵的溫度范圍為10°C 30°C，中溫發酵的溫度范圍為30°C 45°C，高溫發酵的溫度范圍為45°C 60°C ； (4)、分別將純凈的氣化燃氣和沼氣通過風機輸送到儲氣罐中充分混合，產生2000—5000kcal/Nm3的混合燃氣。
2.根據權利要求I所述的ー種生物質燃氣エ藝，其特征是所述的沼氣發生器的內部溫度優先選擇35 °C。
3.根據權利I所述的ー種生物質燃氣エ藝，其特征是所述的氣流夾層安裝于沼氣發生器內部，通入純凈的氣化燃氣或其他加熱エ質的全部或一部分，提供沼氣發生器與外界換熱所需的熱量，維持沼氣發生器內部溫度。
4.根據權利I所述的ー種生物質燃氣エ藝，其特征是所述的攪桿上設有撥桿，安裝于沼氣發生器內部，撥桿內通入純凈的氣化燃氣或其他加熱エ質的全部或一部分，用于加熱沼氣發生器中的原料，攪桿采用手動或者自動可調速的轉動。
全文摘要
一種生物質燃氣工藝，包括生物質氣化、燃氣凈化、加熱工質、加熱沼氣發生器和燃氣收集，其中沼氣發生器為沼氣池或沼氣罐。生物質氣化反應工藝采用熱解法或氣化法，氣化裝置采用固定床、流化床或氣流床裝置；加熱沼氣發生器階段，利用熱工質加熱和維持沼氣發生器的內部溫度，所述的熱工質可采用純凈氣化燃氣或其他熱工質，即空氣、水或油；燃氣收集階段是將凈化后的生物質氣化燃氣與沼氣按照一定比例混合，得到熱值為2000—5000kcal/Nm3的混合燃氣，本發明的優點是通過將熱值較低的生物質氣化燃氣與熱值較高的沼氣混合制成一種高熱值的燃氣，同時在不增加設備成本的基礎上，維持沼氣發生器內部溫度，滿足沼氣生產的環境要求。
文檔編號C12P5/02GK102816618SQ20121030339
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者孫昌棟, 張舉樂, 劉遠平, 姚強, 周娜 申請人:徐州燃控科技股份有限公司