СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ БИОМАССЫ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ Российский патент 2016 года по МПК C10J3/54 C10K1/20 

Изобретение относится к способу газификации биомассы в кипящем слое, причем биомасса сначала предварительно сушится и подается в газификатор с кипящим слоем, затем неочищенный газ из газификатора подается в рециркуляционный циклон, а затем - по меньшей мере в один охладитель неочищенного газа.

Из DE 20621549 Т2 известен способ такого вида, причем похожие способы осуществляются на практике, так как они особенно хорошо пригодны для энергетического использования биомасс.

Проблема известных технологий газификации биомасс в кипящем слое состоит в том, что конверсия углерода является неудовлетворительной или же могла бы быть значительно улучшена и что отделение вредных газов, таких как, например, H₂S и HCl, делает необходимыми дополнительные детали установки.

Измерения показали, что пыль после газификации может еще иметь содержание углерода от 20 до 60% по массе, так что возможность вывоза на свалку отсутствует и пыль должна подвергаться дополнительной обработке. Как правило, такая дополнительная обработка осуществляется путем сжигания в отдельном котле со связанными с этим дополнительными конструктивными и экономическими затратами.

Здесь включается в работу изобретение, задача которого состоит в том, чтобы улучшить выход продукции подобного способа и снизить издержки установки.

Согласно изобретению эта задача решена в способе газификации биомассы в кипящем слое, предусматривающем сушку биомассы и ее подачу в газификатор в кипящем слое, а также подачу неочищенного газа из газификатора в рециркуляционный циклон, а затем - по меньшей мере в один охладитель неочищенного газа, за счет того, что пыль, собирающуюся в фильтре горячего газа, подключенном после охладителя неочищенного газа, возвращают в загрузочную систему биомассы и для отделения вредных газов, таких, например, как H₂S и HCl, подают сорбент, причем в фильтре горячего газа сорбент вместе с пылью отделяют от неочищенного газа и подают на циркуляцию вплоть до насыщения.

Технические результаты, достигаемые при осуществлении изобретения, заключаются в повышении конверсии углерода при газификации биомассы и в максимально полном использовании потенциальной емкости сорбента благодаря тому, что сорбент отправляют на циркуляцию вместе с пылью вплоть до насыщения сорбента, причем используются одни и те же технические средства, что упрощает аппаратурное оформление процесса газификации.

Варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения. Так, согласно изобретению в варианте осуществления может быть предусмотрено, что возврат пыли предпринимается посредством гравитационного транспортера и/или шнекового транспортера, две возможности, которые могут быть рентабельно осуществлены простым образом.

Может быть целесообразным возвращаемую пыль направлять через шлюзовые затворы барабанного типа, как это изобретение также предусматривает в варианте осуществления.

Для того чтобы предотвратить увеличение концентрации в донном продукте газификатора, может быть предусмотрено отбирать пыль из подключенного после фильтра горячего газа пылевого бункера.

Сорбент может подаваться из бункера посредством шлюзования.

Наконец, изобретение предусматривает также возможность дозирования сорбента при подаче в загрузочную систему при помощи весовой емкости или шнекового транспортера. В качестве сорбента как добавки может использоваться, например, железная руда, карбонат кальция, оксид кальция, гидроксид кальция, доломит и т.п.

Прочие преимущества, признаки и подробности изобретения следуют из нижеследующего описания, а также чертежа. На чертеже показана схема установки для осуществления предлагаемого в изобретении способа.

Обозначенная в целом ссылочным обозначением 1 установка для газификации биомассы в кипящем (псевдоожиженном) слое образована по существу описанными ниже элементами установки:

При этом установка для сушки древесины и хранения обозначена ссылочным обозначением 2, причем через шлюз, например шлюзовой затвор 3 барабанного типа, подлежащий переработке материал сначала подается в весовую емкость 4, затем в загрузочный шлюз 5 и, наконец, в буферный резервуар 6.

Затем материал из буферного резервуара 6 через шлюзовой затвор 7 барабанного типа и по меньшей мере один шнековый транспортер 8, в представленном примере показаны два шнековых транспортера 8, подается в газификатор 9 и там газифицируется. Газ подводится к рециркуляционному циклону 10, а оттуда затем - к охладителю 11 неочищенного газа и через фильтр 12 горячего газа - на дальнейшее использование.

На схеме установки за фильтром 12 горячего газа показан еще пылевой бункер для частичного отбора пыли, причем пылевой бункер обозначен ссылочным обозначением 13. Существенным является обратный трубопровод пыли, обозначенный в общем ссылочным обозначением 14, через который пыль из фильтра горячего газа под действием силы тяжести может быть снова подана в газификатор, причем продукт подается через шлюзовой затвор 15 барабанного типа и, например, еще один шнековый транспортер 16.

Наконец, ссылочным обозначением 17 обозначен бункер для добавок, возможные подающие трубопроводы показаны штриховой линией и обозначены ссылочным обозначением 18.

В заключение, ссылочным обозначением 19 обозначен донный выпуск из газификатора 9, причем собирающиеся там продукты снова через шнековый транспортер 20 подаются к соответствующим приемным контейнерам 21.

Конечно, описанный пример осуществления изобретения может быть изменен во многих отношениях, не выходя за пределы основной идеи изобретения, прежде всего, что касается возврата пыли из фильтра 12 горячего газа. Для отделения пыли в этом фильтре обычно используются, например, свечевые фильтры.

Изобретение может быть использовано при газификации биомассы. Способ газификации биомассы в кипящем слое включает сушку биомассы и подачу в газификатор в кипящем слое. Неочищенный газ из газификатора подают в рециркуляционный циклон, а после в охладитель неочищенного газа. Пыль, собирающуюся в фильтре горячего газа, подключенном после охладителя неочищенного газа, возвращают в загрузочную систему биомассы. Для отделения вредных газов подают сорбент. В фильтре горячего газа сорбент вместе с пылью отделяют от неочищенного газа и подают на циркуляцию вплоть до насыщения. Изобретение позволяет повысить конверсию углерода при газификации биомассы и максимально полно использовать потенциальную емкость сорбента. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ газификации биомассы в кипящем слое, причем биомассу сначала сушат и подают в газификатор в кипящем слое, затем неочищенный газ из газификатора подают в рециркуляционный циклон, а затем - по меньшей мере в один охладитель неочищенного газа, отличающийся тем, что пыль, собирающуюся в фильтре (12) горячего газа, подключенном после охладителя (11) неочищенного газа, возвращают в загрузочную систему биомассы, и для отделения вредных газов подают сорбент, причем в фильтре (12) горячего газа сорбент вместе с пылью отделяют от неочищенного газа и подают на циркуляцию вплоть до насыщения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что возврат пыли осуществляют посредством гравитационного транспортера и/или шнекового транспортера.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что возвращаемую пыль подают через шлюзовой затвор барабанного типа.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что возвращаемую пыль подают через шлюзовой затвор барабанного типа.

5. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для предотвращения увеличения концентрации в донном продукте газификатора из подключенного после фильтра горячего газа пылевого бункера отбирают пыль.

6. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что сорбент добавляют из бункера посредством шлюзования.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что сорбент добавляют из бункера посредством шлюзования.

8. Способ по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что сорбент при подаче в загрузочную систему дозируют при помощи весовой емкости или шнекового транспортера.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют железную руду, карбонат кальция, оксид кальция, гидроксид кальция или доломит.