[0028] 以下对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0029] 实施例1:
[0030] 一种农林生物质气化发电方法,主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤,其中,农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径30μm并烘干至水分重量含量为10%,得到原料;气化和催化裂解的具体方法是:农林生物质经预处理后与气化剂在流化床气化炉中进行气化反应,然后在催化剂的作用下裂解产生混合裂解气,所述催化剂的用量为原料重量的3%,催化剂是通过以下制备方法得到的:
[0031] (A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀,得到混合粉末;
[0032] (B)将混合粉末加入乙酸锰水溶液中,搅拌均匀,得到混合浆料;
[0033] (C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物,搅拌2小时,300℃煅烧30小时,还原热处理即得。
[0034] 所述农林生物质为玉米秸秆。农林生物质的预处理方法如下:将农林生物质经机械粉碎制成粒径≤5mm的粗粉,然后将粗粉倒入三乙醇胺水溶液中,搅拌条件下滴加二甘醇,滴加完毕后继续搅拌30分钟,湿法研磨5分钟,离心,干燥,打散即可;粗粉、三乙醇胺水溶液、二甘醇的质量体积比为1g:8mL:2mL,三乙醇胺水溶液的体积浓度为8%。机械粉碎为鄂式粉碎。湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.02mm,转速10000r/min。离心的工艺条件为:10000r/min离心处理5分钟,弃上清液;干燥的工艺条件为70℃烘干15小时;利用气流对干燥后的物料进行打散。
[0035] 气化剂为空气,气化剂在流化床气化炉中的流速为8m/s。
[0036] 气化反应的温度为800℃。
[0037] 催化裂解步骤的升温速率为30℃/分钟,发生裂解反应的温度为600℃,裂解反应的时间为3小时。
[0038] 产生燃烧气的具体方法是:混合裂解气送入燃烧区,燃烧区温度800℃,在燃烧区所述混合裂解气充分燃烧,产生燃烧气。
[0039] 利用燃烧气发电的具体方法是:将燃烧气送入燃气轮机或内燃机,驱动燃气轮机或内燃机工作,带动发电机发电。
[0040] 碳酸镁、碳酸锌、乙酸锰水溶液、玻璃纤维粉、钒-钛复合氧化物的质量比为1:1.5:5:35:10,其中乙酸锰水溶液的质量浓度为10%。
[0041] 步骤(C)中,所述钒-钛复合氧化物是在弱氧气气氛和550℃条件下用钒掺杂二氧化钛而得,所含钒与钛的摩尔比为1:5。
[0042] 步骤(C)中,还原热处理的具体方法是:氢气气氛下,270℃热处理4小时。
[0043] 实施例2:
[0044] 一种农林生物质气化发电方法,主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤,其中,农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径50μm并烘干至水分重量含量为12%,得到原料;气化和催化裂解的具体方法是:农林生物质经预处理后与气化剂在流化床气化炉中进行气化反应,然后在催化剂的作用下裂解产生混合裂解气,所述催化剂的用量为原料重量的4%,催化剂是通过以下制备方法得到的:
[0045] (A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀,得到混合粉末;
[0046] (B)将混合粉末加入乙酸锰水溶液中,搅拌均匀,得到混合浆料;
[0047] (C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物,搅拌3小时,330℃煅烧40小时,还原热处理即得。
[0048] 所述农林生物质为树叶。农林生物质的预处理方法如下:将农林生物质经机械粉碎制成粒径≤5mm的粗粉,然后将粗粉倒入三乙醇胺水溶液中,搅拌条件下滴加二甘醇,滴加完毕后继续搅拌40分钟,湿法研磨8分钟,离心,干燥,打散即可;粗粉、三乙醇胺水溶液、二甘醇的质量体积比为1g:12mL:3mL,三乙醇胺水溶液的体积浓度为12%。机械粉碎为辊式粉碎。湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.03mm,转速12000r/min。离心的工艺条件为:12000r/min离心处理6分钟,弃上清液;干燥的工艺条件为80℃烘干20小时;利用气流对干燥后的物料进行打散。
[0049] 气化剂为富氧空气,气化剂在流化床气化炉中的流速为10m/s。
[0050] 气化反应的温度为1000℃。
[0051] 催化裂解步骤的升温速率为5℃/分钟,发生裂解反应的温度为700℃,裂解反应的时间为5小时。
[0052] 产生燃烧气的具体方法是:混合裂解气送入燃烧区,燃烧区温度1000℃,在燃烧区所述混合裂解气充分燃烧,产生燃烧气。
[0053] 利用燃烧气发电的具体方法是:将燃烧气送入燃气轮机或内燃机,驱动燃气轮机或内燃机工作,带动发电机发电。
[0054] 碳酸镁、碳酸锌、乙酸锰水溶液、玻璃纤维粉、钒-钛复合氧化物的质量比为1:2:8:45:15,其中乙酸锰水溶液的质量浓度为15%。
[0055] 步骤(C)中,所述钒-钛复合氧化物是在弱氧气气氛和650℃条件下用钒掺杂二氧化钛而得,所含钒与钛的摩尔比为1:8。
[0056] 步骤(C)中,还原热处理的具体方法是:氢气气氛下,290℃热处理5小时。
[0057] 实施例3:
[0058] 一种农林生物质气化发电方法,主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤,其中,农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径30μm并烘干至水分重量含量为12%,得到原料;气化和催化裂解的具体方法是:农林生物质经预处理后与气化剂在流化床气化炉中进行气化反应,然后在催化剂的作用下裂解产生混合裂解气,所述催化剂的用量为原料重量的3%,催化剂是通过以下制备方法得到的:
[0059] (A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀,得到混合粉末;
[0060] (B)将混合粉末加入乙酸锰水溶液中,搅拌均匀,得到混合浆料;
[0061] (C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物,搅拌3小时,300℃煅烧40小时,还原热处理即得。
[0062] 所述农林生物质为锯末。农林生物质的预处理方法如下:将农林生物质经机械粉碎制成粒径≤5mm的粗粉,然后将粗粉倒入三乙醇胺水溶液中,搅拌条件下滴加二甘醇,滴加完毕后继续搅拌30分钟,湿法研磨8分钟,离心,干燥,打散即可;粗粉、三乙醇胺水溶液、二甘醇的质量体积比为1g:8mL:3mL,三乙醇胺水溶液的体积浓度为8%。机械粉碎为锤式粉碎。湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.03mm,转速10000r/min。离心的工艺条件为:12000r/min离心处理5分钟,弃上清液;干燥的工艺条件为80℃烘干15小时;利用气流对干燥后的物料进行打散。
[0063] 气化剂为纯氧,气化剂在流化床气化炉中的流速为10m/s。
[0064] 气化反应的温度为800℃。
[0065] 催化裂解步骤的升温速率为35℃/分钟,发生裂解反应的温度为600℃,裂解反应的时间为5小时。
[0066] 产生燃烧气的具体方法是:混合裂解气送入燃烧区,燃烧区温度800℃,在燃烧区所述混合裂解气充分燃烧,产生燃烧气。
[0067] 利用燃烧气发电的具体方法是:将燃烧气送入燃气轮机或内燃机,驱动燃气轮机或内燃机工作,带动发电机发电。
[0068] 碳酸镁、碳酸锌、乙酸锰水溶液、玻璃纤维粉、钒-钛复合氧化物的质量比为1:2:5:45:10,其中乙酸锰水溶液的质量浓度为15%。
[0069] 步骤(C)中,所述钒-钛复合氧化物是在弱氧气气氛和550℃条件下用钒掺杂二氧化钛而得,所含钒与钛的摩尔比为1:8。
[0070] 步骤(C)中,还原热处理的具体方法是:氢气气氛下,270℃热处理5小时。
[0071] 实施例4:
[0072] 一种农林生物质气化发电方法,主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤,其中,农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径50μm并烘干至水分重量含量为10%,得到原料;气化和催化裂解的具体方法是:农林生物质经预处理后与气化剂在流化床气化炉中进行气化反应,然后在催化剂的作用下裂解产生混合裂解气,所述催化剂的用量为原料重量的4%,催化剂是通过以下制备方法得到的:
[0073] (A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀,得到混合粉末;
[0074] (B)将混合粉末加入乙酸锰水溶液中,搅拌均匀,得到混合浆料;
[0075] (C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物,搅拌2小时,330℃煅烧30小时,还原热处理即得。
[0076] 所述农林生物质为质量比1:1的棉籽壳和花生壳。农林生物质的预处理方法如下:将农林生物质经机械粉碎制成粒径≤5mm的粗粉,然后将粗粉倒入三乙醇胺水溶液中,搅拌条件下滴加二甘醇,滴加完毕后继续搅拌40分钟,湿法研磨5分钟,离心,干燥,打散即可;粗粉、三乙醇胺水溶液、二甘醇的质量体积比为1g:12mL:2mL,三乙醇胺水溶液的体积浓度为
12%。机械粉碎为鄂式粉碎。湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.02mm,转速12000r/min。离心的工艺条件为:10000r/min离心处理6分钟,弃上清液;干燥的工艺条件为70℃烘干20小时;利用气流对干燥后的物料进行打散。
[0077] 气化剂为水蒸气,气化剂在流化床气化炉中的流速为8m/s。
[0078] 气化反应的温度为1000℃。
[0079] 催化裂解步骤的升温速率为30℃/分钟,发生裂解反应的温度为700℃,裂解反应的时间为3小时。
[0080] 产生燃烧气的具体方法是:混合裂解气送入燃烧区,燃烧区温度1000℃,在燃烧区所述混合裂解气充分燃烧,产生燃烧气。
[0081] 利用燃烧气发电的具体方法是:将燃烧气送入燃气轮机或内燃机,驱动燃气轮机或内燃机工作,带动发电机发电。
[0082] 碳酸镁、碳酸锌、乙酸锰水溶液、玻璃纤维粉、钒-钛复合氧化物的质量比为1:1.5:8:35:15,其中乙酸锰水溶液的质量浓度为10%。
[0083] 步骤(C)中,所述钒-钛复合氧化物是在弱氧气气氛和650℃条件下用钒掺杂二氧化钛而得,所含钒与钛的摩尔比为1:5。
[0084] 步骤(C)中,还原热处理的具体方法是:氢气气氛下,290℃热处理4小时。
[0085] 实施例5:
[0086] 一种农林生物质气化发电方法,主要包括农林生物质预处理、气化和催化裂解产生燃烧气、利用燃烧气发电三个步骤,其中,农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径40μm并烘干至水分重量含量为11%,得到原料;气化和催化裂解的具体方法是:农林生物质经预处理后与气化剂在流化床气化炉中进行气化反应,然后在催化剂的作用下裂解产生混合裂解气,所述催化剂的用量为原料重量的3.5%,催化剂是通过以下制备方法得到的:
[0087] (A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀,得到混合粉末;
[0088] (B)将混合粉末加入乙酸锰水溶液中,搅拌均匀,得到混合浆料;
[0089] (C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物,搅拌3小时,320℃煅烧35小时,还原热处理即得。
[0090] 所述农林生物质为玉米秸秆、花生壳、甘蔗滓的混合物,三者质量比为1:1:1。农林生物质的预处理方法如下:将农林生物质经机械粉碎制成粒径≤5mm的粗粉,然后将粗粉倒入三乙醇胺水溶液中,搅拌条件下滴加二甘醇,滴加完毕后继续搅拌35分钟,湿法研磨6分钟,离心,干燥,打散即可;粗粉、三乙醇胺水溶液、二甘醇的质量体积比为1g:10mL:2.5mL,三乙醇胺水溶液的体积浓度为10%。机械粉碎为锤式粉碎。湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.02mm,转速11000r/min。离心的工艺条件为:11000r/min离心处理5分钟,弃上清液;干燥的工艺条件为75℃烘干18小时;利用气流对干燥后的物料进行打散。
[0091] 气化剂为富氧空气,气化剂在流化床气化炉中的流速为9m/s。
[0092] 气化反应的温度为900℃。
[0093] 催化裂解步骤的升温速率为32℃/分钟,发生裂解反应的温度为650℃,裂解反应的时间为4小时。
[0094] 产生燃烧气的具体方法是:混合裂解气送入燃烧区,燃烧区温度900℃,在燃烧区所述混合裂解气充分燃烧,产生燃烧气。
[0095] 利用燃烧气发电的具体方法是:将燃烧气送入燃气轮机或内燃机,驱动燃气轮机或内燃机工作,带动发电机发电。
[0096] 碳酸镁、碳酸锌、乙酸锰水溶液、玻璃纤维粉、钒-钛复合氧化物的质量比为1:1.8:7:40:12,其中乙酸锰水溶液的质量浓度为12%。
[0097] 步骤(C)中,所述钒-钛复合氧化物是在弱氧气气氛和600℃条件下用钒掺杂二氧化钛而得,所含钒与钛的摩尔比为1:7。
[0098] 步骤(C)中,还原热处理的具体方法是:氢气气氛下,280℃热处理5小时。
[0099] 对比例1
[0100] 农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径55μm并烘干至水分重量含量为10%,其余同实施例1。
[0101] 对比例2
[0102] 农林生物质预处理是将农林生物质粉碎至粒径30μm并烘干至水分重量含量为13%,其余同实施例1。
[0103] 对比例3
[0104] 催化剂用量为原料重量的2.5%,其余同实施例1。
[0105] 对比例4
[0106] 催化剂制备时略去步骤(A)中的碳酸锌,其余同实施例1。
[0107] 对比例5
[0108] 催化剂制备时步骤(B)中的乙酸锰水溶液替换为水,其余同实施例1。
[0109] 对比例6
[0110] 催化剂制备时步骤(C)中略去玻璃纤维粉,其余同实施例1。
[0111] 对比例7
[0112] 催化剂制备时步骤(C)中略去钒-钛复合氧化物,其余同实施例1。
[0113] 对比例8
[0114] 催化剂制备时步骤(C)中略去还原热处理,其余同实施例1。
[0115] 试验例
[0116] 分别采用实施例1~5或对比例1~8的方法实现农林生物质气化发电,计算燃烧热值利用率,并检测燃烧气中的焦油、硫氧化物、氮氧化物含量,结果见表1。
[0117] 表1.效果比较
[0118]
[0119]
[0120] 由表1可知,实施例1~5的方法对农林生物质的燃烧值利用率高,气化和催化裂解后产生燃烧气中焦油、硫氧化物和氮氧化物含量低,避免对设备的损害,也从根源上减少了这些污染物排放,减少环境污染。对比例1农林生物质预处理后粒径偏大,对比例2水分含量偏高,农林生物质预处理不理想,直接影响了燃烧值利用率,同时伴随气化和催化裂解不充分,燃烧气中焦油、硫氧化物和氮氧化物含量高;对比例3催化裂解时催化剂用量偏少,对比例4在催化剂制备时略去步骤(A)中的碳酸锌,对比例5在催化剂制备时步骤(B)中的乙酸锰水溶液替换为水,催化剂用量少或催化剂有效组分的调整直接影响了催化效果,燃烧值利用率低,燃烧气中焦油、硫氧化物和氮氧化物含量高;对比例6在催化剂制备时步骤(C)中略去玻璃纤维粉,对比例7在催化剂制备时步骤(C)中略去钒-钛复合氧化物,催化剂载体也直接影响催化效果,省略某一载体后直接影响了催化效果,燃烧值利用率低,燃烧气中焦油、硫氧化物和氮氧化物含量高;对比例8催化剂制备时步骤(C)中略去还原热处理,催化剂催化效果变差,燃烧值利用率低,燃烧气中焦油、硫氧化物和氮氧化物含量高。
[0121] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。