專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生物油煤漿及其制備煤氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)的能源領(lǐng)域，特別涉及一種生物油煤漿及其制備煤氣的方法。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)是一種廣泛和大量存在的可再生能源，與化石燃料相比，生物質(zhì)是一種能 量密度低，原料分散的能源，雖然生物質(zhì)的氣化技術(shù)比較成熟，但若用來(lái)生產(chǎn)氫氣或合成 氣，則因原料收集和運(yùn)輸困難而不易達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)。此外，生物質(zhì)氣化多是在高溫、高壓 條件下進(jìn)行的，由此帶來(lái)的諸如帶壓進(jìn)料困難、灰分熔化所帶來(lái)的排渣及堿金屬和鹵化物 的高溫腐蝕等問(wèn)題都不易解決，而且，由生物質(zhì)直接氣化所得氣體不夠純凈，會(huì)給后續(xù)的重 整或變換工藝帶來(lái)不便。相比之下，生物質(zhì)熱解技術(shù)發(fā)展迅速，由于熱解在中溫常壓下進(jìn)行，工藝操作相對(duì) 簡(jiǎn)單，熱解所得液體產(chǎn)物(生物質(zhì)熱解油或簡(jiǎn)稱(chēng)生物油)產(chǎn)率較高，運(yùn)輸方便，因此，熱解 便于在小地區(qū)范圍內(nèi)建立熱解裝置，從而對(duì)多個(gè)地區(qū)所得的生物質(zhì)熱解液可以進(jìn)行集中利 用。生物油根據(jù)物料和熱解條件不同呈現(xiàn)不同的性質(zhì)，一般情況下是一種棕黑色的粘性液 體，成分復(fù)雜，主要是水、少量焦炭和近300種含氧有機(jī)化合物(有機(jī)酸、醛、酮、醇及芳烴 等)，含氧量高，其熱穩(wěn)定性很差，加熱至80 120°C左右就會(huì)成為海綿狀膠體，不能用蒸餾 的方法除去油中的水分，使其利用受到很大限制，人們正在通過(guò)各種途徑對(duì)其進(jìn)行改質(zhì)以 期達(dá)到利用的目的。另一方面，對(duì)于煤粉直接氣化制備合成氣存在諸如進(jìn)料困難，設(shè)備投資高等一系 列的問(wèn)題，因此，開(kāi)展了水煤漿氣化技術(shù)，水煤漿氣化技術(shù)解決了進(jìn)料難的問(wèn)題，但水煤漿 氣化技術(shù)一方面耗水量過(guò)大，另一方面能耗也較高，因此，其應(yīng)用也受到一定的限制。目前的粉煤和水煤漿氣化爐大多采用加壓氣流床氣化工藝，加壓氣流床氣化工藝 是目前國(guó)際上較先進(jìn)的氣化技術(shù)之一，在對(duì)含碳?xì)浠衔镞M(jìn)行加壓氣化的氣流床氣化工藝 中，原料以粉狀或漿態(tài)的料液進(jìn)入氣化爐，氣化劑作為原料的輸送介質(zhì)經(jīng)過(guò)噴嘴將原料夾 帶并流進(jìn)入氣化爐，經(jīng)過(guò)噴嘴的霧化作用，被霧化的原料在氣化爐內(nèi)和氣化劑進(jìn)行充分的 混合，進(jìn)而發(fā)生熱解、燃燒和氣化反應(yīng)。該技術(shù)在煤氣化領(lǐng)域已經(jīng)比較成熟，目前世界上已 經(jīng)商業(yè)化的大型O50MW以上)電站都采用氣流床，并且在代表性的工業(yè)化氣流床氣化爐 中，均采用加壓氣化，如Shell，GSP、GEGP (即Texaco) JrenfIo和DOW氣化爐及工藝，另外， 國(guó)內(nèi)還有華東理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的多噴嘴對(duì)置式氣化爐、二段加氧水煤漿氣化爐技術(shù)及航天爐 等氣化爐及工藝。其中，最具代表性的也是最先進(jìn)的是以干煤粉為原料的Siell和以水煤 漿為原料的Texaco氣化爐工藝，Shell氣化爐采用干煤粉進(jìn)料，氧耗比水煤漿低15%;碳轉(zhuǎn) 化率高，可達(dá)99%，煤耗比水煤漿低8% ；調(diào)節(jié)負(fù)荷方便，關(guān)閉一對(duì)噴嘴，負(fù)荷則降低50% ； 爐襯為水冷壁，據(jù)稱(chēng)其壽命為20年，噴嘴壽命為1年，其主要缺點(diǎn)是設(shè)備投資大于水煤漿氣 化技術(shù)，噴嘴壽命太短，氣化爐及廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，加工難度加大。Texaco氣化爐采 用水煤漿進(jìn)料，水煤漿制備輸送、計(jì)量控制簡(jiǎn)單、安全、可靠；設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率高，投資省，其主 要缺點(diǎn)是不同煤種的制漿濃度不同，因此，其對(duì)煤種的適應(yīng)范圍相對(duì)較Shell氣化爐低；另一方面，因汽化煤漿中的水量要耗去入爐煤的8%，比干煤粉為原料氧耗高12% 20%，所 以效率比較低，且水煤漿中由于含有大量的水而造成原料熱值較低，因此，水煤漿的氣化爐 不宜采用水冷壁而采用耐火材料層，耐火材料層壽命有限，不能長(zhǎng)期運(yùn)行，造成設(shè)備投資較 高；另外，需以低灰、低灰熔點(diǎn)煤為原料，高溫操作，雖氣化強(qiáng)度和氣體品質(zhì)較高，但氧耗高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種生物油煤漿及其制備煤氣的方法。由于生物油本身 具有較高的熱值和含氧量，若能將生物油和煤粉混合制成易于流動(dòng)和輸送的生物油煤漿去 氣化爐氣化，這樣就十分有利于煤粉的氣化，另一方面，由于生物油本身具有較高的熱值， 對(duì)于生物油煤漿的氣化來(lái)說(shuō)，可以在更高的溫度下進(jìn)行，因此，是可以采用水冷壁形式的氣 化爐的。將生物油與煤粉在適當(dāng)添加劑的作用下按照一定比例制成生物油煤漿，制備的生 物油煤漿易于流動(dòng)，可用泵直接輸送，并易于霧化和貯存，可廣泛用作各種氣化爐的氣化原 料，同時(shí)也可用于工業(yè)鍋爐、電廠鍋爐和工業(yè)窯爐上替代油或煤燃燒。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供的一種生物油煤漿，其特征在于所述的 生物油煤漿是由煤粉和生物油按照一定的比例攪拌或研磨混合制成；其中，煤粉的重量份 比為20 80 ；生物油的重量份比為20 80。所述的生物油煤漿中還包括添加劑，用于增加生物油煤漿的分散性或穩(wěn)定性，其 重量份比為0 5。所述的添加劑所述的添加劑選自包括木質(zhì)素磺酸鹽、腐植酸磺酸鹽、萘磺酸鹽或 其甲醛縮聚物、聚氧乙烯高聚物中的一種或幾種。所述的煤粉的平均粒徑為0. 5 500微米。所述的煤粉選自褐煤、煙煤、無(wú)煙煤或其混合物。所述的生物油為生物質(zhì)熱裂解產(chǎn)生的液體產(chǎn)物或其中的部分組分。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明還提供了一種制備煤氣的方法，其特征在于， 該方法包括如下步驟(1)將煤粉和生物油按照一定的比例混合，其中，煤粉的重量份比為20 80 ；生物 油的重量份比為20 80，加入添加劑后經(jīng)攪拌制成生物油煤漿；(2)制得的生物油煤漿通過(guò)輸送泵經(jīng)輸送管路和霧化噴嘴霧化打入氣化爐；霧化 后的生物油煤漿和通入的氣化劑在氣化爐內(nèi)發(fā)生熱解、氣化和燃燒反應(yīng)；(3)反應(yīng)生成的氣體即為粗煤氣，反應(yīng)中形成的殘?jiān)跉饣癄t底部以液態(tài)形式排
出ο所述的氣化爐采用水冷壁做爐襯。所述的氣化劑可以是氧氣、空氣、水蒸氣、二氧化碳或富氧空氣中的一種或幾種。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明提出了一種人工合成的生物油煤漿新能源及用其制備 煤氣的方法，可以實(shí)現(xiàn)生物油和煤的共同氣化。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將生物油和煤混合制備生物油煤漿，生物油特別是生物 質(zhì)快速熱解油的制備過(guò)程中很關(guān)鍵的一步就是氣固的快速分離和冷凝，而如果所得生物油 用來(lái)制備生物油煤漿，對(duì)熱解氣的氣固分離來(lái)說(shuō)，要求就不是很高，只需分離出部分固體顆 粒，然后快速冷凝即可得到含有少量焦炭的生物油，這種混有生物質(zhì)焦炭的生物油熱值更高，作為制備生物油煤漿的原料更為合適，這樣就大大節(jié)省了制備生物油過(guò)程中的設(shè)備投 資和運(yùn)行成本。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于本發(fā)明充分利用了生物油中的水分和有機(jī)質(zhì)，可替代部分 煤炭和水，節(jié)省了資源，實(shí)現(xiàn)了生物油的資源化利用，工業(yè)應(yīng)用前景廣闊。本發(fā)明的生物油煤漿成漿濃度高、穩(wěn)定性好，適合于泵送和易于霧化。本發(fā)明所制備的生物油煤漿可直接作為燃料燃燒，更可作為氣化原料制備煤氣。由于采用生物油煤漿作原料，因此，本發(fā)明的制備煤氣的方法，其煤種適應(yīng)性強(qiáng)、 操作溫度低、氣化效率高。本發(fā)明由于所用到的氣化爐采用水冷壁，因此，采用這種氣化方法的氣化爐使用 壽命長(zhǎng)。


圖1是本發(fā)明的制備煤氣的方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。本發(fā)明的工藝流程圖如圖1所示，生物油和煤粉及添加劑經(jīng)混合設(shè)備混合均勻制 成生物油煤漿后經(jīng)泵輸送到氣化設(shè)備，在氣化設(shè)備反應(yīng)后灰渣經(jīng)設(shè)備排出，氣體產(chǎn)品即為 粗制煤氣。實(shí)施例1 原料(1)大同煤粉，平均粒徑為10微米；(2)由鋸末熱解得到的熱解液；實(shí)施方法1)將80重量份的混合煤粉，20重量份的熱解液混合后，經(jīng)攪拌制成生物油煤漿， 制得的的生物油煤漿其用途在于作為燃燒燃料或者氣化原料。2)取制得的的生物油煤漿，將其用輸送泵經(jīng)輸送管路和噴嘴打入水冷壁做爐襯的 氣化爐，霧化后的生物油煤漿和空在氣化爐內(nèi)發(fā)生熱解、氣化和燃燒反應(yīng)，反應(yīng)后的灰渣以 液態(tài)的形式經(jīng)由液態(tài)排渣口排出，氣體產(chǎn)品即為粗煤氣。實(shí)施例2 原料(1)混合煤粉，平均粒徑為500微米；(2)由秸稈熱解得到的熱解液；實(shí)施方法 1)將20重量份的混合煤粉，80重量份的熱解液混合后經(jīng)攪拌制成生物油煤漿，制 得的生物油煤漿其用途在于作為燃燒燃料或者氣化原料。 2)取制得的生物油煤漿，將其用輸送泵經(jīng)輸送管路和噴嘴打入水冷壁做爐襯的氣 化爐，霧化后的生物油煤漿和空在氣化爐內(nèi)發(fā)生熱解、氣化和燃燒反應(yīng)，反應(yīng)后的灰渣以液 態(tài)的形式經(jīng)由液態(tài)排渣口排出，氣體產(chǎn)品即為粗制合成氣。
實(shí)施例3 原料(1)煤粉，平均粒徑為100微米；(2)由稻殼熱解得到的熱解液；實(shí)施方法1)將70重量份的混合煤粉，29重量份的熱解液和1份的添加劑(木質(zhì)素磺酸鈉 和磷酸酯1 1的混合物)混合后經(jīng)攪拌制成生物油煤漿，制得的生物油煤漿其用途在于 作為燃燒燃料或者氣化原料。2)取制得的生物油煤漿，將其用輸送泵經(jīng)輸送管路和噴嘴打入水冷壁做爐襯的氣 化爐，霧化后的生物油煤漿和空在氣化爐內(nèi)發(fā)生熱解、氣化和燃燒反應(yīng)，反應(yīng)后的灰渣以液 態(tài)的形式經(jīng)由液態(tài)排渣口排出，氣體產(chǎn)品即為粗制燃?xì)?。?shí)施例4 原料(1)煤粉，平均粒徑為50微米；(2)由鋸末熱解得到的熱解液；實(shí)施方法1)將75重量份的混合煤粉，20重量份的熱解液和5重量份的添加劑(腐植酸磺 酸鹽和醇類(lèi)1 1的混合物)混合后經(jīng)攪拌制成生物油煤漿，制得的生物油煤漿其用途在 于作為燃燒燃料或者氣化原料。2)取制得的生物油煤漿，將其用輸送泵經(jīng)輸送管路和噴嘴打入水冷壁做爐襯的氣 化爐，霧化后的生物油煤漿和空在氣化爐內(nèi)發(fā)生熱解、氣化和燃燒反應(yīng)，反應(yīng)后的灰渣以液 態(tài)的形式經(jīng)由液態(tài)排渣口排出，氣體產(chǎn)品即為粗煤氣。實(shí)施例5 原料(1)混合煤粉，平均粒徑為200微米；(2)由玉米芯熱解得到的熱解液；實(shí)施方法1)將40重量份的混合煤粉，60重量份的熱解液混合后經(jīng)攪拌制成生物油煤漿，制 得的生物油煤漿其用途在于作為燃燒燃料或者氣化原料。2)取制得的生物油煤漿，將其用輸送泵經(jīng)輸送管路和噴嘴打入水冷壁做爐襯的氣 化爐，霧化后的生物油煤漿和空在氣化爐內(nèi)發(fā)生熱解、氣化和燃燒反應(yīng)，反應(yīng)后的灰渣以液 態(tài)的形式經(jīng)由液態(tài)排渣口排出，氣體產(chǎn)品即為粗制合成氣。實(shí)施例6 原料(1)霍林河煤粉，平均粒徑為20微米；(2)由玉米秸稈熱解得到的熱解液；實(shí)施方法1)將60重量份的混合煤粉，39重量份的熱解液和1重量份的添加劑(萘磺酸鹽 類(lèi)分散穩(wěn)定劑和磷酸酯類(lèi)消泡劑11混合物)混合后經(jīng)攪拌和研磨制成生物油煤漿，制得的生物油煤漿其用途在于作為燃燒燃料或者氣化原料。2)取制得的生物油煤漿，將其用輸送泵經(jīng)輸送管路和噴嘴打入水冷壁做爐襯的氣 化爐，霧化后的生物油煤漿和空在氣化爐內(nèi)發(fā)生熱解、氣化和燃燒反應(yīng)，反應(yīng)后的灰渣以液 態(tài)的形式經(jīng)由液態(tài)排渣口排出，氣體產(chǎn)品即為粗煤氣。實(shí)施例7:原料(1)新疆煤粉，平均粒徑為10微米；(2)由鋸末熱解得到的熱解液；實(shí)施方法1)將80重量份的混合煤粉，15重量份的熱解液和5重量份的添加劑(聚丙烯酰 胺絮凝劑)混合后經(jīng)攪拌和研磨制成生物油煤漿，制得的生物油煤漿其用途在于作為燃燒 燃料或者氣化原料。2)取制得的生物油煤漿，將其用輸送泵經(jīng)輸送管路和噴嘴打入水冷壁做爐襯的氣 化爐，霧化后的生物油煤漿和空在氣化爐內(nèi)發(fā)生熱解、氣化和燃燒反應(yīng)，反應(yīng)后的灰渣以液 態(tài)的形式經(jīng)由液態(tài)排渣口排出，氣體產(chǎn)品即為粗制合成氣。最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種生物油煤漿，其特征在于所述的生物油煤漿是由煤粉和生物油按照一定的比 例攪拌或研磨混合制成；其中，煤粉的重量份比為20 80 ；生物油的重量份比為20 80。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物油煤漿，其特征在于所述的生物油煤漿中還包括添加 劑，用于增加生物油煤漿的分散性或穩(wěn)定性，其重量份比為0 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物油煤漿，其特征在于所述的添加劑選自包括木質(zhì)素磺 酸鹽、腐植酸磺酸鹽、萘磺酸鹽或其甲醛縮聚物、聚氧乙烯高聚物中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物油煤漿，其特征在于所述的煤粉的平均粒徑為0.5 500微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物油煤漿，其特征在于所述的煤粉選自褐煤、煙煤、無(wú)煙 煤或其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物油煤漿，其特征在于所述的生物油為生物質(zhì)熱裂解產(chǎn) 生的液體產(chǎn)物或其中的部分組份。
7.一種制備煤氣的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)將煤粉和生物油按照一定的比例混合，其中，煤粉的重量份比為20 80；生物油的 重量份比為20 80，加入添加劑后經(jīng)攪拌制成生物油煤漿；(2)制得的生物油煤漿通過(guò)輸送泵經(jīng)輸送管路和霧化噴嘴霧化打入氣化爐；霧化后的 生物油煤漿和通入的氣化劑在氣化爐內(nèi)發(fā)生熱解、氣化和燃燒反應(yīng)；(3)反應(yīng)生成的氣體即為粗煤氣，反應(yīng)中形成的殘?jiān)跉饣癄t底部以液態(tài)形式排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備煤氣的方法，其特征在于所述的氣化爐采用水冷壁做 爐襯。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備煤氣的方法，其特征在于所述的氣化劑可以是氧氣、空 氣、水蒸氣、二氧化碳或富氧空氣中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種生物油煤漿，所述的生物油煤漿是由煤粉和生物油按照一定的比例攪拌或研磨混合制成；其中，煤粉的重量份比為20～80；生物油的重量份比為20～80。本發(fā)明還公開(kāi)了一種制備煤氣的方法，包括如下步驟(1)將煤粉和生物油按照一定的比例混合，其中，煤粉的重量份比為20～80；生物油的重量份比為20～80，加入添加劑后經(jīng)攪拌制成生物油煤漿；(2)制得的生物油煤漿通過(guò)輸送泵經(jīng)輸送管路和霧化噴嘴霧化打入氣化爐；霧化后的生物油煤漿和通入的氣化劑在氣化爐內(nèi)發(fā)生熱解、氣化和燃燒反應(yīng)；(3)反應(yīng)生成的氣體即為粗煤氣，反應(yīng)中形成的殘?jiān)跉饣癄t底部以液態(tài)形式排出。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)生物油和煤的共同氣化。
文檔編號(hào)C10L1/32GK102080004SQ200910241249
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者姚建中, 宋文立, 林偉剛, 汪永威, 王澤 , 都林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所