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一种农林生物质气化发电方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-03-26
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-07-09
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-07-31
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-03-26
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910231346.5 申请日 2019-03-26
公开/公告号 CN109880655B 公开/公告日 2020-07-31
授权日 2020-07-31 预估到期日 2039-03-26
申请年 2019年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 C10J3/72C10J3/46B01J23/34B01J35/06B01J37/08B01J37/18 主分类号 C10J3/72
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 7
权利要求数量 8 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、申请权转移、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 袁英江 当前专利权人 袁英江
发明人 不公告发明人 第一发明人 不公告发明人
地址 辽宁省盘锦市兴隆台区创新街商西社区松江路37栋3单元201室内 邮编 124010
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 辽宁省 申请人所在市 辽宁省盘锦市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
长沙正务联合知识产权代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
郑隽、吴婷
摘要
本发明提供了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并烘干得到特定粒径范围的原料,有助于在后续气化、催化裂解等步骤中充分利用生物质,提高生物质燃烧热值利用率,并减少焦油以及硫氧化物、氮氧化物等酸性物质的产生,无需额外进行后处理即可减少排放引起的环境污染。
  • 摘要附图
    一种农林生物质气化发电方法
  • 说明书附图:[0120]
    一种农林生物质气化发电方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-07-31 授权
2 2020-07-24 专利申请权的转移 登记生效日: 2020.07.06 申请人由长沙如洋环保科技有限公司变更为袁英江 地址由410205 湖南省长沙市长沙高新开发区尖山路39号长沙中电软件园一期9栋7楼A7129室变更为124010 辽宁省盘锦市兴隆台区创新街商西社区松江路37栋3单元201室内
3 2019-07-09 实质审查的生效 IPC(主分类): C10J 3/72 专利申请号: 201910231346.5 申请日: 2019.03.26
4 2019-06-14 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种农林生物质气化发电方法,其特征在于,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30~50μm并烘干至水分重量含量为10~12%,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3~4%,催化剂是通过以下制备方法得到的:
(A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀,得到混合粉末;
(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;
(C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物,搅拌2~3小时,300~330℃煅烧30~40小时,还原热处理即得;
农林生物质的预处理如下: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30~40分钟,湿法研磨5~8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:8~12mL:2~3mL,三乙醇胺水溶液的体积浓度为8~12%;
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1:1.5~2:5~8:35~45:10~15,其中乙酸锰水溶液的质量浓度为10~15%。

2.根据权利要求1所述的一种农林生物质气化发电方法,其特征在于,所述农林生物质选自玉米秸秆、树枝、树叶、锯末、稻壳、棉籽壳、花生壳、甘蔗滓中的任一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种农林生物质气化发电方法,其特征在于,所述气化剂选自空气、富氧空气、纯氧或水蒸气中的任一种,气化剂在流化床气化炉中的流速为8~10m/s。

4.根据权利要求1所述的一种农林生物质气化发电方法,其特征在于,气化反应的温度为800~1000℃。

5.根据权利要求1所述的一种农林生物质气化发电方法,其特征在于,催化裂解的升温速率为30~35℃/分钟,发生裂解反应的温度为600~700℃,裂解反应的时间为3~5小时。

6.根据权利要求1所述的一种农林生物质气化发电方法,其特征在于,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800~1000℃,在燃烧区所述混合裂解气充分燃烧,产生燃烧气。

7.根据权利要求1所述的一种农林生物质气化发电方法,其特征在于,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。

8.根据权利要求1所述的一种农林生物质气化发电方法,其特征在于,步骤(C)中,所述钒-钛复合氧化物是在弱氧气气氛和550~650℃条件下用钒掺杂二氧化钛而得,所含钒与钛的摩尔比为1:5~8。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及清洁能源技术领域,特别地,涉及一种农林生物质气化发电方法。

背景技术

[0002] 农林生物质是农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。利用农林生物质发电是生物质利用的一种重要方式,也是国家近些年大力提倡与鼓励的生物质利用方式。生物质发电技术主要分为生物质直燃发电、生物质混合燃烧发电、生物质气化发电。
[0003] 其中,生物质气化发电是将生物质通过热化学方法转化为气体燃料后直接送入锅炉、内燃发电机、燃气机等的燃烧室中燃烧发电。按照发电规模可以划分为小型气化发电、中型气化发电和大型气化发电。现有的传统生物质气化发电技术工艺流程长,需要配套建设发电系统、全套燃料输送系统、锅炉、汽轮机、发电机以及辅助系统、电网输出系统等,还有投资成本高,生物质燃烧热值利用率低,排放污染环境,堵塞设备和管道等诸多问题。
[0004] 另外,现有的气化发电技术气化出来的燃气都含有一定的杂质,包括灰粉、焦炭和焦油以及硫氧化物、氮氧化物和氯化氢等酸性物质。例如,燃气焦油的脱除是生物质气体净化的瓶颈之一。现有技术焦油转化率低,净化效果不理想,造成焦油沉积严重而缩短滤芯的使用寿命,增加处理成本。焦油以及燃烧后产生的气味对人体是有害的,污染环境,腐蚀金属,损害设备,影响发电设备的正常运行。

发明内容

[0005] 本发明目的在于提供一种农林生物质气化发电方法,以解决生物质燃烧热值利用率低、排放污染环境等技术问题。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供了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30~50μm并烘干至水分重量含量为10~12%,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~
4%,催化剂是通过以下制备方法得到的:
[0007] (A)将碳酸镁与碳酸锌混合均匀,得到混合粉末;
[0008] (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;
[0009] (C)向混合浆料中加入玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物,搅拌2~3小时,300~330℃煅烧30~40小时,还原热处理即得。
[0010] 优选的,所述农林生物质选自玉米秸秆、树枝、树叶、锯末、稻壳、棉籽壳、花生壳、甘蔗滓中的任一种或几种。
[0011] 优选的,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30~40分钟,湿法研磨5~8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:8~12mL:2~3mL,三乙醇胺水溶液的体积浓度为8~12%。
[0012] 进一步优选的,所述机械粉碎选自鄂式粉碎、辊式粉碎或锤式粉碎中的任一种。
[0013] 进一步优选的,所述湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.02~0.03mm,转速10000~12000r/min。
[0014] 进一步优选的,离心的工艺条件为:10000~12000r/min离心处理5~6分钟,弃上清液;干燥的工艺条件为70~80℃烘干15~20小时;利用气流对干燥后的物料进行打散。
[0015] 优选的,所述气化剂选自空气、富氧空气、纯氧或水蒸气中的任一种,气化剂在流化床气化炉中的流速为8~10m/s。
[0016] 优选的,气化反应的温度为800~1000℃。
[0017] 优选的,所述催化裂解步骤的升温速率为30~35℃/分钟,发生裂解反应的温度为600~700℃,裂解反应的时间为3~5小时。
[0018] 优选的,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800~1000℃,在燃烧区所述混合裂解气充分燃烧,产生燃烧气。
[0019] 优选的,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。
[0020] 优选的,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1:1.5~2:5~8:35~45:10~15,其中乙酸锰水溶液的质量浓度为10~15%。
[0021] 优选的,步骤(C)中,所述钒-钛复合氧化物是在弱氧气气氛和550~650℃条件下用钒掺杂二氧化钛而得,所含钒与钛的摩尔比为1:5~8。
[0022] 优选的,步骤(C)中,还原热处理的具体方法是:氢气气氛下,270~290℃热处理4~5小时。
[0023] 本发明具有以下有益效果:
[0024] 本发明的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并烘干得到特定粒径范围的原料,有助于在后续气化、催化裂解等步骤中充分利用生物质,提高生物质燃烧热值利用率,并减少焦油以及硫氧化物、氮氧化物等酸性物质的产生,无需额外进行后处理即可减少排放引起的环境污染。
[0025] 在催化裂解步骤中所使用的催化剂是利用碳酸镁、碳酸锌、乙酸锰、玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物等为原料制成,玻璃纤维粉和钒-钛复合氧化物作为载体材料,玻璃纤维粉本身的比表面积较小,其作为催化剂载体并不特别理想,本发明引入了钒-钛复合氧化物,钒-钛复合氧化物是用钒掺杂二氧化钛而得,比表面积大,玻璃纤维粉的吸附作用使得钒-钛复合氧化物附着在玻璃纤维粉表面,微观上增大了整体的比表面积,从而对催化剂有效成分起到良好的负载作用。碳酸镁、碳酸锌和乙酸锰协同促进裂解反应的进行,最后的还原热处理可使得催化剂表面形成不规则的孔洞,使得内部暴露出来,增大催化剂与原料的接触面积,从而提高催化性能。催化裂解过程包括碳正离子反应机理与自由基反应机理,在本发明中,碳酸镁、碳酸锌和乙酸锰均可以促进自由基的产生,并且由于镁、锌、锰外层电子云排布的差异,起到不同的诱导极化作用,催化产生丰富的、多种多样的自由基,也就是说在催化剂的作用下,原料实现充分裂解,提高了生物质燃烧热值利用率,减少了焦油以及酸性物质等的产生,避免它们排放造成环境污染。
[0026] 农林生物质先进行机械粉碎制成粗粉,然后在三乙醇胺和二甘醇的协同助磨作用下湿法研磨,结合后续干燥步骤控制原料的粒径和水分重量含量。其中,粗粉倒入三乙醇胺水溶液中,二甘醇是在搅拌条件下后续加入,这是因为三乙醇胺和二甘醇都比较粘稠,二甘醇后续搅拌滴加更有利于两者对粗粉形成全方位的包裹,从而起到助磨作用,保证原料控制在理想的粒径范围内。
[0027] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

实施方案

[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。
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