專利名稱：：生物質(zhì)的碳化和氣化以及發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及通過生物質(zhì)的碳化和氣化來產(chǎn)生氣體，以及涉及利用生物質(zhì)作為能源來有效發(fā)電。
背景技術(shù)：
：如在本文所4吏用的術(shù)語"生物質(zhì)(biomass)"指的是包4舌大量衍生自活生物體的物質(zhì)的材料。生物質(zhì)可以包括，例如，農(nóng)業(yè)廢物、林業(yè)廢物、i成市廢物、建筑材料廢物、食品生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢物、廢物處理污泥等等、以及這類材料的混合物。生物質(zhì)可以包括某些無機物，以及還可以包括更間接地與活生物體有關(guān)的大量有機材料，如廢塑料。日本專利申^青第35837/2004號描述了一種已廣泛l吏用的用于碳化和氣化的技術(shù)。在這種技術(shù)中，碳化材料(碳)在-友化室中產(chǎn)生，并^皮引入氣化器，在此處通過4吏用空氣和蒸汽它被_轉(zhuǎn)化成氣體。該碳化步驟從粗燃料中除去水，同時在碳化材料中留下適量揮發(fā)物，從而改善氣化步驟的效率。已提出另一種裝置，在該裝置中生物質(zhì)通過例如螺旋進料器被直接送到氣化器，而沒有預(yù)先碳化，然后空氣或氧氣、以及蒸汽被引入安裝在氣化器下游側(cè)的轉(zhuǎn)化器以分解在氣化器中產(chǎn)生的焦油。該裝置在日本專利申請第326241/2003號中進4亍了描述。在傳統(tǒng)的碳化/氣化技術(shù)中，因為被送到氣化器的碳化材料具有非常^f氐的含水量，所以可以實現(xiàn)4交高的氣化效率。另一方面，因為大量能量被用于碳化過程、以及作為碳化過程的副產(chǎn)物獲得的熱量和可燃裂解氣^皮釋i丈而沒有加以利用，所以傳統(tǒng)氣化/碳化4支術(shù)的總效率較低。在直接將生物質(zhì)引入氣化器而沒有預(yù)先碳化來進行氣化的情況下，由于在生物質(zhì)中較高的含水量，在氣化器內(nèi)部的溫度保持在約600。C至1000。C的范圍內(nèi)。因此，經(jīng)常產(chǎn)生焦油，并且焦油粘附于管道，引起無效操作并需要防范措施如通過蒸汽來分解焦油。尤其是在燃料由各種生物質(zhì)的混合物構(gòu)成的情況下，很難利用蒸汽來分解焦油，其通常在40(TC至450。C的溫度范圍內(nèi)。因此，必須在另外一個步驟中利用適當?shù)那逑囱b置除去粘附的焦油。除去焦油必定會除去包含在其中的碳和氬，所以在焦油除去過程中通過氣化器產(chǎn)生的氣體的總熱值會損失一部分。焦油還可以利用氧加以分解，但這種過程同樣導(dǎo)致所產(chǎn)生氣體的熱值的減少。因此，本發(fā)明的目的是通過減少在碳化過程中經(jīng)排放裂解氣所損失的能量、以及減小由于形成焦油所導(dǎo)致的所產(chǎn)生氣體的熱值的下降，從而^是供生物質(zhì)的更有效的石友化和氣化。目前可獲得的具有大致為1兆瓦容量的發(fā)電裝置最好具有約10%的發(fā)電效率，其中木材基生物質(zhì)如喬木，以及廢物基生物質(zhì)，如城市固體廢物、垃圾、廢塑料等等，被用作鍋爐的燃料。可以改善生物質(zhì)基發(fā)電裝置的發(fā)電效率。如在日本專利申請第253274/2003號中所描述的、開發(fā)作為廢物處理裝置的回轉(zhuǎn)窯，以及如在日本專利申i青第160141/1998號中所描述的流化床加熱爐，已適合用于如所描述的生物質(zhì)發(fā)電裝置。用于氣化在碳化室中產(chǎn)生的碳的技術(shù)也已披露在例如日本專利申請第275732/2003號中。在這種情況下，原料的千燥和碳化是利用補充的燃料(如煤油、重油等等)在碳化室中進行的。除上述的低效率以及要除去焦油的問題以外，因為燃燒是在中至低溫下進行，所以還可能產(chǎn)生二氧芑，其是嚴重的環(huán)境問題。此外，灰分是以粉末形式排放。因此，在處理廢物灰分時，其通常是運走進行填埋處理，需要防范措施以防止灰分的重金屬和其他有害組分的洗脫，尤其是在灰分來自廢物基生物質(zhì)的情況下，如垃i及和i成市固體廢物。在這樣的情況下，可以在單獨的熔化裝置中熔化廢物灰分并轉(zhuǎn)化成爐渣。在至少1IO(TC的溫度下纟喿作以致不會形成焦油的夾帶流動氣化器能夠?qū)⒒曳洲D(zhuǎn)化成熔渣。一種夾帶流動氣化器已在用于煤的氣4t的開發(fā)階^:，并且預(yù)期會避免焦油粘附的問題。然而，在夾帶流動煤氣化器的情況下，煤必須變成樣t細顆粒，例如粒度約lOOpm的顆粒。生物質(zhì)如木材基生物質(zhì)、以及廢物基生物質(zhì)，實際上不能加工，并且不容易處理。因此，如果生物質(zhì)在這樣的裝置中進行氣化，則需要利用單獨的裝置進行處理，從而需要大幅度增加工廠規(guī)模。木材基生物質(zhì)可以單獨地用作燃津+。然而，4艮難可靠而一致地保證這樣的燃料，這是因為可獲得的木材基生物質(zhì)的量季節(jié)性地變化并易受氣候變化的影響。因此，木材基生物質(zhì)具有較高的收集成本并且當單獨地用作燃料時并沒有成本效益。此外，由于難以收集所需量的木材基生物質(zhì)，所以難以擴大發(fā)電設(shè)備的規(guī)模，并且難以使用木材基生物質(zhì)來實現(xiàn)高效率發(fā)電。因此，本發(fā)明的另一個目的是提供一種生物質(zhì)發(fā)電裝置，其具有4交高的熱效率以及發(fā)電效率，并且其能夠通過碳化、燃燒、以及氣化來穩(wěn)、定發(fā)電，其中要處理的原料不〗叉包括木材基生物質(zhì)而且包4舌廢物基生物質(zhì)如;成市固體廢物。
發(fā)明內(nèi)容利用預(yù)測氣化性能的計算軟件，我們已對兩種不同的方法進行了研究"一步加^牛方法"，其中中間產(chǎn)物，即減z化材并+和可燃裂解氣被加入氣化器；以及"兩步加料方法"，其中中間產(chǎn)物被分別送到高溫氣化部分(燃燒器)和氣體轉(zhuǎn)化器(還原器)，其構(gòu)成兩級氣化器的兩個分開的階#殳。在兩步加并牛方法中，即在利用兩級氣化器的方法中，氣化劑(空氣或氧氣)僅可以送到高溫氣化部分。僅利用少量的氣化劑，就可以將總氧氣比率可控地保持在低水平，并且可以4交高的熱效率實現(xiàn)氣化。然而，在兩步加料方法中，在氣化器出口(即，氣體轉(zhuǎn)化器的出口)溫度經(jīng)歷變化，其依賴于在碳化室中產(chǎn)生的可燃裂解氣的量。如果可燃裂解氣的流率增加，出口處溫度則下降，并且有形成焦油的危險。為了避免形成焦油，需要保持氣化器出口溫度在不低于預(yù)定最4氐溫度的水平。作為我們研究的結(jié)果，我們已確定，可以避免兩步加沖+方法中焦油形成的問題且不會損害兩步加并牛方法的所需要的特點。在才艮據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選生物質(zhì)碳化-氣化裝置和方法中，在石灰化室中加熱生物質(zhì)燃并+以產(chǎn)生石灰化材并+。該裝置和方法利用兩級氣化器，其包括用于氣化,灰化材料的高溫氣化部分，以及用于轉(zhuǎn)化可燃裂解氣的氣體轉(zhuǎn)化器，其中可燃裂解氣含有在生產(chǎn)碳化材料時揮發(fā)的焦油。提供了進料裝置，用于將在碳化室產(chǎn)生的碳化材料轉(zhuǎn)移到兩級氣化器的高溫氣化部分。還提供裂解氣流路，用于將在碳化室產(chǎn)生的可燃裂解氣傳送到氣化器的氣體轉(zhuǎn)化器。氣化劑進料裝置將氣化劑引入氣化器的高溫氣化部分，并且還可控地將含氧氣化劑送到氣體轉(zhuǎn)化器，以〗更可以防止在氣化器出口的溫度下降到預(yù)定溫度以下，^尤選IIO(TC。特別是在生物質(zhì)的固定碳含量較低、相對于獲自碳化作用的碳化材料的量在碳化器中作為副產(chǎn)品產(chǎn)生的裂解氣的比率較高的情況下，相對于高溫氣體/人高溫氣化部分到轉(zhuǎn)化器的流率，裂解氣的流率變4尋l交高。裂解氣通常在40(TC至600。C的溫度范圍內(nèi)，而來自氣化部分的氣體溫度通常為至少1500°C，因而在氣體轉(zhuǎn)化器中可以發(fā)生溫度的迅速下降。如果氣化劑一皮送到氣體轉(zhuǎn)化器、以及高溫氣化部分，當可燃裂解氣的流率增加時，則在氣化劑和可燃裂解氣之間發(fā)生燃燒反應(yīng)。裂解氣的燃燒，其可以稱為"再燒過程"或"后燒過程"，可以防止氣體溫度下降到預(yù)定最小值以下，并可以有效防止焦油形成且不會損害兩步加料方法的所需要的特點，特別是其氣化劑的低消耗。優(yōu)選地，氣化劑進料裝置間歇地將含氧氣化劑送到氣體轉(zhuǎn)化器，并且包括管道，該管道被設(shè)置以將含氧氣化劑送到高溫氣化部分和氣體轉(zhuǎn)化器。當如此裝備該裝置時，可以選擇性地切換氣化劑的進料，其取決于在氣化器內(nèi)部的條件。因此，當正常才乘作碳化-氣化裝置時，氣化劑可以〗又送到高溫氣化部分。然而，如果在氣化器出口的溫度下降到預(yù)定溫度，或通過觀察或通過自動傳感設(shè)備探測到發(fā)生這類事件的危險，氣化劑則可以送到氣體轉(zhuǎn)化器以及高溫氣化部分，從而避免焦油形成的條件。對于根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)碳化-氣化裝置，在碳化室產(chǎn)生的碳化材料(碳)被作為燃料加入氣化器的高溫氣化部分。同時，作為氣化劑的空氣或氧氣4皮加入高溫氣化部分。在石友4匕處理中^/f匕材沖牛的水分被除去，因此在氣化器的高溫氣化部分的大氣可以保持在高溫，例如，1500。C或更高，其遠超過1100。C，焦油的分解溫度。另一方面，在碳化室作為副產(chǎn)物產(chǎn)生并加入氣體轉(zhuǎn)化器的可燃裂解氣含有水，而相對于加入碳化室的生物質(zhì)的總量，裂解氣的水分可增強氣化效率，以致可有效產(chǎn)生熱值4交高且沒有焦油含量的氣體?？傊景l(fā)明可有效防止在氣化器的出口形成焦油而沒有損害兩步加沖牛方法的優(yōu)點。在產(chǎn)生的氣體中沒有焦油，因此沒有由于焦油含量所導(dǎo)致的所產(chǎn)生氣體的熱值降低。此外，無需利用輔助設(shè)備來清洗粘附于管道的焦油，或利用氧氣來分解焦油，其同樣促^f吏所產(chǎn)生氣體的熱值降低。因為利用了在碳化室中作為副產(chǎn)物產(chǎn)生的可燃裂解氣，所以與傳統(tǒng)的石友化-氣化裝置相比，可以獲得4交高的氣化效率。在通過單個氣化劑進料裝置并經(jīng)過分支管道將氣化劑送到高溫氣化部分以及氣體轉(zhuǎn)化器的情況下，則可以實現(xiàn)在裝置小型化以及降低成本方面的優(yōu)點。除了研究碳化-氣化裝置的性能以外，當靠衍生自木材基生物質(zhì)、以及衍生自廢物基生物質(zhì)(如城市固體廢物、或廢塑料)的氣體燃料進行工作時，我們還把注意力集中在利用燃氣發(fā)動機、燃氣輪機、以及燃料電池來有效產(chǎn)生電力，以及集中在有效利用在操作這類i殳備時》文出的廢熱。就生物質(zhì)發(fā)電而言，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括發(fā)電機組，其通過氣體燃料進行操作，并在其操作中釋放廢熱；碳化器，其用于接受生物質(zhì)，以及4妄受由發(fā)電積i且釋方文的廢熱，并利用廢熱來高溫分解和碳化生物質(zhì)以及產(chǎn)生碳和含有揮發(fā)焦油的裂解氣。該發(fā)電裝置還包括氣化器，其優(yōu)選為如上所述的兩級氣化器。該氣化器4妻受來自所述碳化器的碳和裂解氣。在該氣化器中，發(fā)生碳的燃燒和氣化，并轉(zhuǎn)化含有焦油的裂解氣，以便氣化器由此產(chǎn)生氣體燃料，發(fā)電機組用該氣體燃料進朽3喿作。該發(fā)電裝置優(yōu)選包括換熱器，其被設(shè)置以將由氣化器產(chǎn)生的氣體燃料的部分熱量傳遞到由發(fā)電機組釋放的廢熱，以致在碳化器中用于碳化生物質(zhì)的熱量不僅包括來自發(fā)電機組的廢熱而且包括來自由氣化器產(chǎn)生的氣體燃料的熱量。在該生物質(zhì)發(fā)電裝置中，碳化器還優(yōu)選;也包4舌多個可專侖流地4喿作的碳化室。也就是說，一個碳化室才喿作第一時間間隔以實現(xiàn)碳化和裂解氣輸送，同時碳從第二碳化室被送到氣化器。此后，第二室再裝填生物質(zhì)，并且碳化室的功能可以互換。也就是說，碳化和裂解氣產(chǎn)生發(fā)生在第二碳化室，同時從第一室送入碳。可以類似方式輪流地操作三個或更多碳化器。此外，在該發(fā)電裝置中，來自揮發(fā)焦油的灰分優(yōu)選在氣化器中熔化并轉(zhuǎn)化成爐渣。用根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)發(fā)電裝置，通過結(jié)合利用發(fā)電機廢熱的碳化過程和氣化過程，可以實現(xiàn)高效發(fā)電而不使用輔助燃料。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電裝置還優(yōu)選地運用如上所述的兩步加料氣化方法。由發(fā)電機組發(fā)出的廢熱優(yōu)選保持在約60CTC至70(TC的較高溫度范圍內(nèi)，并被直接或間接地送到碳化室。該熱量被有效用于生物質(zhì)的高溫分解和石友化而不〗吏用補充燃沖牛。因此，裝置的總熱效率車交高，這是因為與傳統(tǒng)的裝置不同，并不需要補充燃料，并且該裝置在環(huán)境影響方面是更可取的。不l又裝置廢熱在,灰化室得到有效利用，而且當通過石友化室時生物質(zhì)燃料受到熱解和攪拌，從而被轉(zhuǎn)化成細粉材料。此外，如果供給到碳化室的廢熱保持在約60(TC至700。C的溫度范圍內(nèi)，它足夠地汽化生物質(zhì)燃料的水分以產(chǎn)生碳化燃料，其含有少量水分并且熱值較高。在碳化室內(nèi)部碳的溫度優(yōu)選保持在約50(TC至60(TC的范圍內(nèi)，并產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)石友化燃料。然而，即4吏生物質(zhì)燃料變成如上所述的細4分形式，《旦難以實現(xiàn)生物質(zhì)燃并+的均勾4分化。因此，雖然為細粉形式的生物質(zhì)燃料將在某種程度上呈現(xiàn)顆粒分布。然而可以實現(xiàn)足夠的粉化以避免在進行氣化時遇到的問題。裝置的碳化室進行干燥、破碎、以及碳化，因此不需要單獨的石皮碎機。在氣化器中，獲自碳化室的優(yōu)質(zhì)碳的燃燒和氣化會將氣化器的加熱爐內(nèi)溫度提高到至少與焦油的分解溫度一樣高的溫度，從而避免焦油粘附于管道的問題，進而無需清洗或附加的焦油除去i殳備。此外，當氣化器的加熱爐內(nèi)溫度保持在這樣的高水平時，還避免產(chǎn)生二氧芑(dioxin,二噁英)。此外，因為無需利用蒸汽活化和氧氣來分解焦油，所以避免了用作發(fā)電機組燃料的氣體熱值降低，因而可增強總裝置效率。由于氣化器的高溫，因而有可能熔化灰分、將其轉(zhuǎn)化成爐渣形式，而幾乎沒有在排出之前洗脫重金屬的危險。因而，可以將廢物基生物質(zhì)用作燃料，并且無需在單獨的裝置中渣化灰分。因此，利用本發(fā)明，與廢物基生物質(zhì)混合的木材基生物質(zhì)可以用作燃沖+，并且適量生物質(zhì)燃料的收集變得很少不易受季節(jié)和氣候變化的影響。因而可以顯著減少收集生物質(zhì)燃料所需要的費用、時間、以及努力。與單獨利用木材基生物質(zhì)相比，其通常具有更高的收集成本，當然在利用廢物基生物質(zhì)時，如城市固體廢物、廢塑料、以及類似物，有其他經(jīng)濟上的優(yōu)勢。由于4吏用除木材基生物質(zhì)以外的廢物基生物質(zhì)，所以可以穩(wěn)定輸出功率，除上述事實以外，本發(fā)明還使得更容易擴大發(fā)電廠的規(guī)才莫，從而實現(xiàn)發(fā)電的更高效率。此外，在將灰分熔化成爐渣時有顯著的生態(tài)優(yōu)勢。利用根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)發(fā)電裝置，通過利用以前不存在的設(shè)備，可以實現(xiàn)改善的效率和節(jié)省空間，其中以前不存在的設(shè)備為一種氣化器，其能夠同時氣化石友、分解焦油、以及將灰分熔化成爐渣。本發(fā)明還具有下述優(yōu)點處理木材基生物質(zhì)以及廢物基生物質(zhì)而不管其可粉碎性，使得無需在單獨的破碎機中粉碎燃料。因此，可以將發(fā)電裝置的總尺寸以及其總成本保持在較低水平。利用根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)發(fā)電裝置，不再需要擔心洗脫灰分的有害組分，并且不再需要防止洗脫危險的防范措施。在廢棄物含有，例如，5%或更多灰分的情況下，必需將灰分轉(zhuǎn)化成爐渣以避免有害的環(huán)境影響。在#4居本發(fā)明的生物質(zhì)發(fā)電裝置中可以容易地將灰分轉(zhuǎn)化成爐渣。為了產(chǎn)生高溫條件，不需要使用含有，例如，約1%灰分的杉木片或類似物。利用本發(fā)明，可以從氣化器的出口以飛灰的形式排出相對少量的灰分以及產(chǎn)生的氣體，而灰分可以被阻止在安裝在氣化器段下游的氣體凈化器中。利用根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)發(fā)選擇，其取決于生物質(zhì)燃料的含灰量，即使在兩種情況下使用相同的力口熱爐。利用生物質(zhì)發(fā)電裝置，還可以回收來自氣化器所產(chǎn)生氣體的熱量以及來自發(fā)電機組的廢熱，用于碳化室的操作。因此，碳化室可以在高溫下才喿作，并具有高熱歲丈率。通過4吏用多個,友化室、以及4侖流地對其進^f亍才喿作以將^灰和裂解氣連續(xù)地送到氣化器，就可以改善#:作。圖1是根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)碳化-氣化裝置的構(gòu)造示意圖2是比較計算值和來自油乳膠氣化試驗結(jié)果的試驗值(氧氣比率為0.40)的圖表；圖3是曲線圖，其示出了吹氧型、單級、夾帶流動氣化器的氣化性能的預(yù)測(氣化劑的輸入溫度50°C)，表明當氧氣比率變化時碳轉(zhuǎn)化效率和氣化器出口溫度的變化；圖4是曲線圖，其示出了吹氧型、單級、夾帶流動氣化器的氣化性能的預(yù)測(氣化劑的輸入溫度50°C)，表明當氧氣比率變化時產(chǎn)生的氣體比率和冷氣效率的變化；圖5是曲線圖，其示出了空氣氧化型、單級、夾帶流動氣化器的氣化性能的預(yù)測(空氣輸入溫度250°C)，表明了當氧氣比率變化時碳轉(zhuǎn)化效率和氣化器出口溫度的變化；圖6是曲線圖，其示出了吹氧、一步加料方法的氣化性能的預(yù)測，表明了當氧氣比率變化時碳轉(zhuǎn)化效率和氣化器出口溫度的變化；圖7是曲線圖，其示出了吹氧一步加料方法的氣化性能的預(yù)測，表明了當氧氣比率變化時產(chǎn)生的氣體比率和冷氣效率的變化；圖8是曲線圖，其示出了空氣氧化、一步加料方法的氣化性能的預(yù)測，表明了當氧氣比率變化時碳轉(zhuǎn)化效率和氣化器出口溫度的變化；圖9是曲線圖，其示出了空氣氧化、一步加料方法的氣化性能的預(yù)測，表明了當氧氣比率變化時產(chǎn)生的氣體比率和冷氣效率的變化；圖IO是曲線圖，其示出了空氣氧化、兩步加料方法的氣化性能的預(yù)測，表明了當氧氣比率變化時碳轉(zhuǎn)化效率、燃燒器出口溫度、以及氣化器出口溫度的變化；圖11是曲線圖，其示出了空氣氧化、兩步加料方法的氣化性能的預(yù)測，表明了當氧氣比率變化時產(chǎn)生的氣體比率和冷氣效率的變化；圖12是曲線圖，其示出了空氣加入氣體轉(zhuǎn)化器的方法的氣化性能的預(yù)測(燃燒器氧氣比率0.64),表明了當氧氣比率變化時碳轉(zhuǎn)化效率、燃燒器出口溫度、以及氣化器出口溫度的變化；圖13是曲線圖，其示出了燃燒器氧氣比率(總氧氣比率0.20)對氣化性能的影響，表明了當氧氣比率變化時碳轉(zhuǎn)化效率、燃燒器出口溫度、以及氣4匕器出口溫度的變化；圖14是曲線圖，其示出了燃燒器氧氣比率(總氧氣比率0.20)對氣化性能的影響，表明了當氧氣比率變化時產(chǎn)生的氣體比率和冷氣效率的變化；圖15是曲線圖，其示出了用于廢棄物的兩步加^1"方法的氣化性能的預(yù)測，表明了當氧氣比率變化時碳轉(zhuǎn)化效率、燃燒器出口溫度、以及氣化器出口溫度的變化；圖16是曲線圖，其示出了用于廢棄物的兩步加料方法的氣化性能的預(yù)測，表明了當氧氣比率變化時產(chǎn)生的氣體比率和冷氣效率的變化；圖17是簡化示意圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明具體實施例的生物質(zhì)發(fā)電裝置的構(gòu)造；以及圖18是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電裝置的立體圖，其中多個可順序地操作的碳化室被設(shè)置在單個氣化器的周圍。具體實施例方式圖1所示的本發(fā)明的具體實施例是用于高溫分解生物質(zhì)燃料1的生物質(zhì),灰化-氣化裝置，該生物燃料為如木材基生物質(zhì)、包括-i成市固體廢物的廢物基生物質(zhì)、以及這類生物質(zhì)的混合物。該生物質(zhì)石友化-氣化裝置包4舌碳化室2，用于4妾受和加熱生物質(zhì)燃沖+l以產(chǎn)生碳化材料4;兩級氣化器7，由用于氣化碳化材料4的高溫氣化部分8和用于轉(zhuǎn)化可燃裂解氣3的氣體轉(zhuǎn)化器9組成；碳化材料進料器13，用于將碳化材料4送到氣化器7的高溫氣化部分8;裂解氣流^各12,用于將可燃裂解氣3傳送到氣化器7的氣體轉(zhuǎn)化器9;以及氣化劑進料裝置14,用于將氣化劑5送到氣化器的高溫氣化部分8、以及將含氧氣化劑6送到氣體轉(zhuǎn)化器9。裂解氣3含有在產(chǎn)生碳化材料4的過程中揮發(fā)的焦油。這種揮發(fā)的焦油將在管道上形成焦油沉積物，除非在氣化器出口10的溫度保持在預(yù)定溫度以上。在正常操作中，氣化劑5是連續(xù)地送到高溫氣^f匕部分8。然而，只有當在氣4匕器7的出口IO的溫度下降到預(yù)定溫度、或當存在溫度將下降到預(yù)定溫度的危險時，氣化劑6才被送到氣體轉(zhuǎn)化器9。生物質(zhì)燃料l具有較高的含水量以及較差的可粉碎性，其使得粗生物質(zhì)燃料不適合于用夾帶流動氣化器進行處理。因此，在圖1所示的具體實施例中，采用碳化-氣化方法，其中在碳化室2內(nèi)并在被加入氣化器7之前，生物質(zhì)燃料l被分成揮發(fā)性、可燃裂解氣3、以及碳化材料4。氣體3包含生物質(zhì)燃料1中的水分以及揮發(fā)物，而石灰化材料4主要由固定碳和灰分組成。碳化室2包括用于高溫分解生物質(zhì)燃料1的內(nèi)部，由夾套2a所包圍，在優(yōu)選大約60(TC的溫度下氣體ll被引入其中，用于間接加熱生物質(zhì)燃料1和通過蒸發(fā)其水分進行碳化，以及在缺氧條件下熱解有才幾物質(zhì)，室2的內(nèi)含物與外部空氣隔絕。3o以后所描述的，生物質(zhì)燃并+的石岌化處理可通過利用來自燃氣發(fā)動才幾、燃氣4侖才幾、燃料電池、或其他發(fā)電裝置的廢熱來進行，其中其他發(fā)電裝置是利用由氣化器產(chǎn)生的氣體作為燃料。因此，氣體11可以是來自發(fā)電裝置的廢氣。生物質(zhì)的水分和可燃裂解氣3連續(xù)地從石友化室的上部排出，而碳化材并牛4則乂人其底部排出。水分和可燃裂解氣3經(jīng)過裂解氣流路12被傳送到氣體轉(zhuǎn)化器9。碳化材料4經(jīng)過碳化材料進料器13#皮傳送到氣化器7的高溫氣化部分8。碳化材料給料器13可以是任何適當?shù)倪M料裝置，例如，螺旋進料器。氣化器7使從碳化室2送入的碳化材料4、以及含有水分和揮發(fā)物的可燃裂解氣3進行氣化反應(yīng)，從而產(chǎn)生CO(—氧化碳)和H2(氫氣)。氣化劑進料裝置14能夠可選擇地在氣化劑僅送到高溫氣化部分8的狀態(tài)和氣化劑送到高溫氣化部分8以及氣體轉(zhuǎn)化器9的狀態(tài)之間進行切換?？諝饣蜓鯕馐峭ㄟ^氣化劑進料裝置14被送入，從而使燃燒反應(yīng)發(fā)生在高溫氣化部分8、或發(fā)生在高溫氣化部分8以及氣體轉(zhuǎn)化器9。氣化劑進料裝置14可以由用于吹入空氣的裝置和適當?shù)墓艿澜M成。在圖1中，為了方《更起見兩個氣化劑進料裝置14顯示為分開的部件，并且被送到高溫氣化部分8的氣化劑用附圖標號5來表示而被送到氣體轉(zhuǎn)化器9的氣化劑用附圖標號6來表示。然而，氣化劑進料裝置14可以包括具有分支管道和閥門的單個進料器以致氣化劑(空氣或氧氣)可以從其中它僅被送到高溫氣化部分8的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到其中它被送到高溫氣化部分8以及氣體轉(zhuǎn)化器9的狀態(tài)。在單個進料器和分支進料管道一起使用的情況下，則可以減小裝置的總尺寸并降^f氏其成本。-故送到石友化室2的生物質(zhì)燃沖+1首先在碳化室2內(nèi)在大約，例如，600。C溫度下進行間接熱解足夠長的時間以被碳化。在碳化生物質(zhì)燃料1時，其水分和揮發(fā)物從碳化室2的上部排出并經(jīng)過裂解氣流路12轉(zhuǎn)移到氣體轉(zhuǎn)化器9。高溫分解生物質(zhì)燃料1所需要的時間取決于原料的種類以及其含水量。例如，如果溫度調(diào)整到大約600。C,則通常用大約30分4t至1小時就可以完成碳化。在令人滿意的碳化以后，含有固定碳、灰分、以及相對少量揮發(fā)物的碳化材料4從碳化室2排出。因此，在碳化室中的碳化材料4和揮發(fā)性氣體經(jīng)過不同的裝置^皮送到氣化器7。氣化劑5被送到高溫氣化部分8,其是氣化器7的下部，然后利用碳化材料4作為燃料在氣化部分進行燃燒和氣化。因為來自生物質(zhì)的水分已被除去并且在該階段的碳化材料4相對不含水，所以可以產(chǎn)生高溫氣體，其溫度不具有150(TC或更高。此外，在氣體轉(zhuǎn)化器9中，其是氣化器7的上部，利用高溫氣體作為熱源并通過分解包含在輸送自碳化室2的裂解氣3中的焦油來進行氣體轉(zhuǎn)化。如果可燃裂解氣3(其通常在約40(TC至600°C的溫度范圍內(nèi))的流率大于裝置內(nèi)碳化材料4的流率，來自高溫氣化部分8的氣體則可能在氣體轉(zhuǎn)化器9內(nèi)經(jīng)受溫度的快速下降。在轉(zhuǎn)化器9中的氣體溫度不允許下降到低于IIO(TC的溫度，該溫度是焦油的分解溫度。因此，如果溫度下降到IIO(TC、或通過傳感4義器或》見察確定存在這種溫度下降的急迫危險，則含有空氣或氧氣的氣化劑6被送到氣體轉(zhuǎn)化器9，并且部分可燃裂解氣3進行燃燒，從而將高溫氣體的溫度提高到至少1100。C的溫度，以f丈可以發(fā)生焦油的分解。氣化器7內(nèi)的反應(yīng)可以用如下的簡單化學(xué)式表示。在高溫氣化部分8的燃燒反應(yīng)包括由下述表示的反應(yīng)(1)CO+l/202—C02以及(2)H2+1/202~>H20而氣fb反應(yīng)包4舌由下述表示的反應(yīng)(3)C+C02—2CO以及(4)C+H20—CO+H2在如上所述的反應(yīng)以后，CO、C02、H2、H20、N2、固定碳、以及灰分乂人高溫氣化部分8移到氣體轉(zhuǎn)化器9。此后，在氣體轉(zhuǎn)化器9中發(fā)生由下述表示的轉(zhuǎn)移反應(yīng)(5)CO+H20<~~>C02+H2由在高溫氣化部分8進行的燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)產(chǎn)生的灰分被轉(zhuǎn)化為熔渣，將其從氣化器7的底部除去。對如上所述的裝置可以進4于各種變化和改進。例如，如在其后將出現(xiàn)的，多個碳化室可以按時間順序進行操作，以將碳化材料和可燃裂解氣連續(xù)送到氣化器。此外，在氣化器中，高溫氣化部分和氣體轉(zhuǎn)化器可以裝備在一個室中，而在其間沒有明顯分開。例如，可以4吏用單室，或可以-使用在兩個部分之間具有限制(restriction)的單室。為了檢查氣化木材基以及廢物基生物質(zhì)(其可以被稱為"廢棄物，，)的過程，本發(fā)明者基于燃料性能以及氣化反應(yīng)速率已建立容易預(yù)測氣化性能的計算技術(shù)，并已檢查氣化各種燃料的過程和操作條件的目標范圍，目的是獲得高效和穩(wěn)定的操作。利用由電氣設(shè)備中心研究協(xié)會基金(下文4義稱作"基金")開發(fā)的將煤氣化器以及超重油氣化器作為目標的高精度數(shù)值分析技術(shù)，大量時間用于準備計算點陣以獲得氣化器7的各種性能的詳細結(jié)果，如顆粒特征、氣體性能、氣體溫度分布等等，并且需要幾個小時來計算一個狀態(tài)。因此，基于作為目標的燃料種類的性能以及其氣化反應(yīng)速率，基金已建立能夠容易預(yù)測各種氣化性能的計算技術(shù)，如碳轉(zhuǎn)化效率、冷氣效率、氣體溫度等等，以使得可以容易地檢查氣化過程、最佳操作條件等等。就該計算技術(shù)來說，沒有考慮來自氣化器7的爐壁的輻射、顆粒特征、氣化器7的形狀等等，然而基于氣化反應(yīng)速率以及氣相反應(yīng)速率，可以明了一^殳時間以后加入氣化器7的燃料所發(fā)生的反應(yīng)已進行的程度。下文將概括i也描述如所建立的計算技術(shù)。，￡設(shè)關(guān)于加入氣4匕器7的燃料，從性能分析值發(fā)現(xiàn)的固定碳是焦碳作為氣化反應(yīng)的目的，并且起因于加入氣化器7以后的熱解，揮發(fā)物被立即轉(zhuǎn)化成氣體。另夕卜，假設(shè)H20形式的水分被加入氣化器7以參與水煤氣反應(yīng)和轉(zhuǎn)移反應(yīng)。假設(shè)作為揮發(fā)物的C、H、以及O是以氣體形式加入，基本上導(dǎo)致基于平衡常數(shù)(轉(zhuǎn)移平衡常數(shù)Ks)的轉(zhuǎn)移平衡態(tài)(CO+H20=C02+H2)，其中平4軒常凄t示于下面鄉(xiāng)會出的用于Ks的7>式中。然而，如果才艮據(jù)燃料中C、H、以及O的比例試圖確定CO、C02、H2、以及H20的比例，則會發(fā)J見在大多凄史情況下O是不夠的。因此，當不可能達到轉(zhuǎn)移平纟軒態(tài)時，O與C結(jié)合以形成CO,另外，當相對于C來i兌O不夠時，則利用氣化劑中的O。Y叚i殳氫為H2。最初溫度的確定是分別根據(jù)燃料和氣化劑(空氣、氧氣)的熱焓、以及當轉(zhuǎn)化成CO時揮發(fā)物的熱值等等。在恒壓(Cpi)下各種氣體的平均比熱是通過利用用于氣體溫度的六階多項式近^f以法來加以i十算，如下面所鄉(xiāng)合出的。用于Ks的7>式為(6)Ks=([C02]x[H2])+([CO]x[H20])=0.0265xexp(3956)+(T+273)其中T為。C。近似Cpi的多項式是(7)Cpi=Ai+BiT+CiT2+DiT3+EiT4+FiT5+GiT6在氣化器7內(nèi)，考慮到由下述7>式表示的四種氣相反應(yīng)，<旦不考慮涉及曱烷、硫、以及其他痕量組分的反應(yīng)。(8)CO+1/202—C02(9)H2+l/2024H20(10)CO+H20—C02+H2(11)C02+H2—CO+H20下表1表示利用相應(yīng)氣相反應(yīng)的計算獲得的反應(yīng)速率常數(shù)("c.f."指上述已^皮編號的化學(xué)式)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>關(guān)于焦炭的氣化反應(yīng)，考慮到由下面給出的化學(xué)式13至15表示的三種反應(yīng)。對于氣化反應(yīng)速率常數(shù)，采用了利用基金的熱天平和PDTF(超高溫加壓燃料反應(yīng)試驗設(shè)備)測得的數(shù)值。對于焦炭氣化反應(yīng)速率才莫型，采用了如由阿侖尼烏斯方程式12表示的n階反應(yīng)速率公式，其中考慮到溫度和壓力的影響。表2示出了杉木樹皮的數(shù)值，作為氣化反應(yīng)速率常數(shù)的實例。根據(jù)到迄今為止由基金進行的研究，已知氣化反應(yīng)在高溫區(qū)域變成限速。因此，關(guān)于如由化學(xué)式14表示的C02的氣化反應(yīng)，比較了如表2所示的在〗氐溫和高溫區(qū)域的相應(yīng)的氣化反應(yīng)速率，從而采用更小的數(shù)值。另夕卜，才艮據(jù)到迄今為止由基金進行的研究，已知如由化學(xué)式15表示的H20的氣化反應(yīng)比co2的氣化反應(yīng)更快，以及在這種情況下，假定前者比后者'決0.5倍。(12)dx/dt=A0Pinexp(-EAi/RT)(13)CO+1/202—C02(14)C+C02—2CO(15)C+H20—CO+H2表2公式A0nEA[J/kmol]133.53xl060.681.30xl0814(低溫區(qū)域)3.64xl0100.492.77xl0814(高溫區(qū)域)4.95xl060.7451.78xl08假設(shè)氣化器7用耐火材料制成，以及利用在氣化器7的出口氣體溫度之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)了由散逸到氣化器7的爐壁所引起的熱損失的比率，并且當在基金的新種類液體燃料氣化研究加熱爐進行油乳月交和渣油的氣化試,驗時發(fā)現(xiàn)了下面表達式所示的熱損失與熱輸入量的比率。在溫度低于137(TC時使用了來源于油乳膠的氣化試驗的第一表達式，而溫度在以及高于1370。C時則^f吏用了來源于渣油的氣化試驗的第二表達式。熱損失的比率是根據(jù)氣化器7的出口溫度以及那些表達式來確定，另外，通過考慮到氣化器7的壁表面積與熱輸入量的比率進4于校正。從而，可以考慮到按比例擴大氣化器7的影響。在溫度〗氐于137(TC時熱損失的比率(％)=3.7666乂10-3、氣化器出口溫度(。C)10836在溫度不低于137(TC時熱損失的比率(％)=-2.97xl0—5x氣化器出口溫度(°C)2+9.545xl0-2x氣化器出口溫度(。C)-71.35為了檢驗計算技術(shù)的準確性，其與由基金進行的油乳膠的氣化試-驗結(jié)果進4亍了比較。圖2示出了在氧氣比率(X)為0.40的情況下在加熱爐中的保留時間約5秒鐘以后試驗值與計算值的比4交，此時試-驗中的氣化反應(yīng)^皮確定幾乎完成。對于反應(yīng)速率常K,采用了用基金的PDTF測得的數(shù)值。在圖2中，關(guān)于所產(chǎn)生氣體的各種氣化性能熱值(HHV:更高熱值)、碳轉(zhuǎn)化效率(CCE)、以及冷氣效率(CGE)，研究發(fā)現(xiàn)試驗值和計算值基本上彼此一致。在各種氣體的相應(yīng)性能之間發(fā)現(xiàn)有微小的差異。然而，因為與H2結(jié)合的CO的濃度，其是可燃組分，基本上與試一驗值的濃度一致，所以冷氣效率的兩種凄丈值基本上^皮此器7以后立即轉(zhuǎn)化為CO，以致CO濃度是在稍微更高的數(shù)值加以計算。23200910150227.3說明書第20/34頁已證明，如上所述，CO是在稍微更高的濃度數(shù)值加以計算，而其他組分是在稍微更低的數(shù)值加以計算，但從預(yù)測氣化性能的角度看，表示氣化效率的碳轉(zhuǎn)化效率、以及冷氣效率是在令人滿意的數(shù)值之內(nèi)。利用如已建立的計算技術(shù)考察了高效氣化作為生物質(zhì)實例的杉木片的過程。在考察中，特別注意下述幾點。在高溫氣化部分(燃燒器)8出口的氣體溫度(在兩級型氣化器的情況下)...從燃燒器壁的耐熱性(不高于2000°C)、以及排出熔灰(不低于1600°C)的角度考慮在氣化器7出口的氣體溫度...從焦油產(chǎn)生(不低于IIO(TC)的角度考慮碳轉(zhuǎn)化效率…從高效利用燃料而沒有循環(huán)利用設(shè)備的角度考慮(不小于99.5%:冷氣效率不小于75)表3示出了用于考察的杉木片的特性。因為杉木片的含灰量屬于痕量(0.09%),所以假定灰分是作為飛灰在下游排出而不是在氣化器7內(nèi)-皮渣化和溶化并后來排出。對于氣化反應(yīng)速率常數(shù)，利用了如表2所示的杉木樹皮的數(shù)值。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>(*灰分的假定熔點1600°C)一步夾帶流動方法首先，關(guān)于利用簡單結(jié)構(gòu)的一步夾帶流動方法，分別在吹氧和空氣氧化型的情況下考察了最佳操作條件。探索了一種條件，在該條件下在氣化器出口的溫度不低于1100。C以阻止形成焦油，以及從高氣化效率的角度看碳轉(zhuǎn)化效率不小于99.5%。該考察是在下述條件下進行。在氣化器內(nèi)的壓力為大氣壓，以及氣化器容量為100t/d。為約5秒鐘。吹氧型一步夾帶流動方法圖3和圖4示出了關(guān)于吹氧型的考察結(jié)果。因為從氧氣產(chǎn)生裝置送入的氧氣一般濃度為95%，所以布l定在氣4b劑中的氧氣濃度為95%,以及5%的剩余部分為氮氣。氣化劑的輸入溫度是50°C。才艮據(jù)計算結(jié)果預(yù)測，在超過0.58的氧氣比率范圍內(nèi)碳轉(zhuǎn)化效率不小于99.5%的高效操作是可行的。一般而言，生物質(zhì)的燃料O含量較高，以致與化石燃料相比其熱值較低。因此，計算表明盡管是吹氧型但在超過0.58的高氧氣比率下進行操作仍然是需要的以用在氣化器7內(nèi)的保持足夠高的溫度完成操作。在這種情況下，作為高效操作的另一個指數(shù)的冷氣效率是58.9%,而產(chǎn)生的氣體熱值變得^f氐到約1000kcal/m3N?？諝庋趸鸵徊綂A帶流動方法圖5表示在空氣氧化型的情況下，碳轉(zhuǎn)化效率以及氣化器出口處氣體溫度的計算結(jié)果。空氣輸入溫度是250。C。與吹氧型的情況相比，在以相同氧氣比率操作時碳轉(zhuǎn)化效率和氣體溫度均降低，這是因為在以相同氧氣比率操作時氮氣的量增加到約70倍(在氣化劑中氮氣的百分數(shù)5%—79%)。因此，發(fā)現(xiàn)不可能達到超過99%的碳轉(zhuǎn)化效率，即使用0.80的氧氣比率。所以，認為用一步夾帶流動方法難以實現(xiàn)空氣氧化氣化?！酚鸦?氣化過程對一種過程進行了考察，其中，為了氣化在加入氣化器7之前具有較高含水量的生物質(zhì)，通過在碳化室2內(nèi)的預(yù)處理過程，燃料被分解為主要由固定碳組成的碳化材料4、含有水的揮發(fā)性裂解氣3、以及燃術(shù)+中的揮發(fā)物。生物質(zhì)燃并牛纟皮送到-友化室2,然后在60(TC^談化足夠長的時間。為了碳化，可以利用來自氣化器7下游過程的高溫廢氣。水分和揮發(fā)物在碳化期間從碳化室2的上部排出，而在足夠碳化以后，包括固定碳、灰分、以及少量揮發(fā)物的碳化材料4從碳化室2排出。因而，在碳化室2中的碳化材料4和裂解氣(揮發(fā)性氣體)3經(jīng)過不同路徑被送到氣化器7。需要考察如何向氣化器7供給碳化材料4和裂解氣3以為氣化確定最佳操作條件。在考察最佳過程時，測量了杉木片的揮發(fā)特性以確定杉木片中的揮發(fā)物進行揮發(fā)到什么程度。從而，確定了在600。C下92.6%的揮發(fā)物被揮發(fā)。因此，假定除固定碳和灰分以外，碳化材料4含有7.4%的揮發(fā)物。一步力口泮+方法首先，對一步加料方法進行考察，其中在碳化室2中分開^^化材料4和揮發(fā)性裂解氣3僅加入高溫氣化部分8。在這種情況下，僅對氣化器的效率進行考察，而排除碳化室2。如同考察一步夾帶流動氣化器的情況一樣，考察是在下述條件下進行氣化器內(nèi)的壓26力為大氣壓，氣化器容量為100t/d,在氣化器內(nèi)的保留時間為5秒鐘，以及氣化劑中的氧氣濃度為95%。圖6和圖7示出了計算結(jié)果。在這種情況下，因為生物質(zhì)燃料l在碳化室2進行預(yù)處理，所以輸入溫度提高到600°C,而氣化器7內(nèi)的氣體溫度由于缺少潛熱(因為水分作為蒸汽送入)會提高，以致與一級夾帶流動氣化器相比在相同氧氣比率基礎(chǔ)上可以提高氣化性能，如碳轉(zhuǎn)化效率、冷氣效率等等。(參照圖3和圖4)。根據(jù)計算發(fā)現(xiàn)，在氧氣比率超過0.27的范圍內(nèi)碳轉(zhuǎn)化效率不小于99.5%，而在此時冷氣效率為超過85%的較高值。接著，用空氣氧化型進行了考察。為了與一級夾帶流動氣化器的情況進行比較，空氣輸入溫度為250°C。圖8和圖9示出了計算結(jié)果。像在吹氧型的情況下，與一級夾帶流動氣化器相比，在相同氧氣比率下，在氣化器7內(nèi)氣體溫度的升高伴隨有操作中碳轉(zhuǎn)化效率、以及冷氣效率的提高，從而甚至用空氣氧化型也可以使高效才喿作成為可能。計算結(jié)果表明，在氧氣比率不小于0.43的情況下，碳轉(zhuǎn)化效率不小于99.5%的高效才喿作是可行的。然而，在這種情況下冷氣效率為67.8%，而產(chǎn)生的氣體熱值變成低到約840kcal/m3N。兩步力口沖+方;去接著，對兩步加料方法進行了考察，其中，在碳化室2中分開的碳化材并牛4;f皮加入高溫氣化部分8,而4軍發(fā)性裂解氣3^皮加入氣體轉(zhuǎn)化器(還原器)7。氣化劑5僅被加入高溫氣化部分8，于是由于在碳化材料4和氣化劑5之間發(fā)生反應(yīng)，在高溫氣化部分8形成高溫燃燒區(qū)，而氣體轉(zhuǎn)化反應(yīng)主要基于轉(zhuǎn)移反應(yīng)，由于加入氣體轉(zhuǎn)化器9的水分和揮發(fā)物該轉(zhuǎn)移反應(yīng)在氣體轉(zhuǎn)化器9中進行。圖10和圖11示出了計算結(jié)果。在高溫氣化部分8內(nèi)的保留時間被調(diào)整到3秒鐘，而在氣體轉(zhuǎn)化器9內(nèi)的保留時間被調(diào)整到1秒鐘。在這種情況下，由于下述理由認為難以實行吹氧操作。首先，在超過3000。C的溫度高溫氣化部分8變成高溫燃燒區(qū)。其次，相對于從高溫氣化部分8到氣體轉(zhuǎn)化器9的氣體流率，從碳化室2送入的揮發(fā)性氣體的量較大，因而在氣體轉(zhuǎn)化器9內(nèi)發(fā)生溫度的快速下降，從而使得不可能將氣化器出口的溫度保持在至少IIO(TC的水平。因此，僅對空氣氧化型的情況進4于了考察。從圖10和圖11可以預(yù)期，在用0.14的超低氧氣比率進行操作時，碳轉(zhuǎn)化效率不小于99.5%的高效操作已經(jīng)是可行的。此時，單獨高溫氣化部分8的氧氣比率是0.56。然而，氣化器出口的溫度約為900。C,在該溫度下要4a心焦油的形成。同時，在氧氣比率為0.20的情況下氣化器出口的溫度達到IIO(TC，而此時在高溫氣化部分8出口的溫度計算為2200°C，因此當考慮到爐壁的耐熱性時這被認為是不能操作的氧氣比率條件?；谟嬎悖鯕獗嚷蕿?.17時在高溫氣化部分8出口的溫度預(yù)期超過2000。C,而在此時，氣化器出口的溫度是103(TC，其低于IIO(TC,該溫度被認為是穩(wěn)定操作的指南。那是因為，相對于來自高溫氣化部分8約2300m3N/h的氣體流率，從碳化室2送到氣體轉(zhuǎn)化器9的揮發(fā)性氣體的流率約為5400m3N/h,其幾乎相當于前者的2.5倍，以致來自高溫氣化部分8的氣體溫度(約2000°C)被迅速下降。因此，當考慮到在高溫氣化部分8出口的溫度以及氣化器7出口的溫度時，i人為難以用這種方法實現(xiàn)穩(wěn)、定的才喿作。空氣加入氣體轉(zhuǎn)化器(還原器)的方法與一步夾帶流動方法和一步加沖+方法相比，用兩步力。并+方法，在以低氧氣比率進行操作的情況下可以獲得較高的碳轉(zhuǎn)化效率，以致當要求高效操作時兩步加料方法被認為是有效的方法。因此，對一種方法進行了考察，其中，空氣6被加入氣體轉(zhuǎn)化器9,而來自高溫氣化部分8的可燃氣體CO和H2進行燃燒，從而提高在氣體轉(zhuǎn)化器9內(nèi)的氣體溫度以便提高氣化器出口的溫度到不低于IIO(TC同時將在高溫氣化部分8出口的溫度4呆持在不高于200(TC的水平。因為必需用不大于0.16的氧氣比率進行操作(燃燒器氧氣比率大于0.64)以1更防止在高溫氣4匕部分8出口的溫度變4尋高于2000。C，如圖10所示，所以決定增加總氧氣比率，同時燃燒器氧氣比率固定在0.64。圖12示出了碳轉(zhuǎn)化效率以及氣體溫度的計算結(jié)果。計算結(jié)果表明，可以將氣化器出口的溫度提高到至少IIO(TC的水平同時總氧氣比率不小于0.20。當與如圖6和圖7所示的一步加料方法比較時，顯然在更低氧氣比率下高效操作是可行的。在這種情況下，可以獲得99.8%的碳轉(zhuǎn)化效率以及超過85%的冷氣效率。結(jié)果是，一種方法適合于杉木片用于碳化-氣化過程的情況，其中，來自碳化室2的碳化材料4被加入高溫氣化部分8，揮發(fā)性裂解氣3被加入氣體轉(zhuǎn)化器9,燃燒器氧氣比率被設(shè)定較低以便使對高溫氣化部分8的爐壁的熱負載盡可能低，以及另夕卜，空氣6被加入氣體轉(zhuǎn)化器9以致氣化器7出口溫度在適當?shù)臏囟?不低于1100°C)。接著，為了考察燃燒器氧氣比率的影響，在總氧氣比率保持恒定在0.20的情況下，探尋了氣化性能的變化。圖13和圖14示出了考察的結(jié)果。當降低燃燒器氧氣比率而沒有改變總氧氣比率時，觀察到氣化器出口溫度幾乎沒有變化，而燃燒器出口溫度和碳轉(zhuǎn)化效率則有變得更低的傾向。當考慮到對爐壁的熱負載時，燃燒器氧氣比率優(yōu)選盡可能低，并且沖艮據(jù)圖13和圖14可以預(yù)期，可以獲得就碳轉(zhuǎn)化效率來說的氣化性能，其作為高效操作的指數(shù)并且不小于99.5%，同時燃燒器氧氣比率不小于0.56。29從上述結(jié)果可以預(yù)期，一些條件將是使用杉木片時的最佳操作條件，在這些條件下，當燃燒器氧氣比率為0.56時在燃燒器內(nèi)的氣體溫度可以變得盡可能低，即，氧氣比率使高效操作成為可能，以及總氧氣比率為0.20。對廢棄物氣化方法的考察對利用廢棄物而不是杉木片作為燃料的高效廢棄物氣化方法進行了考察。所用的廢棄物是典型的城市固體廢物，并且其性能示于表4。因為與迄今考察的杉木片相反，在廢棄物中含有百分之幾的灰分，所以在假定灰分在氣化器7中熔化以便作為爐渣排出的情況下進行考察。因為得不到灰分熔點的測量數(shù)據(jù)，所以假定熔點為1600°C。表4物品含量(％)CHONSCl灰分含水量固定碳木片30.04.45.629.70.10.10.15.015.013.0廢紙15.038.25.435.90.40.00.15.015.08.9廢纖維15.040.25.830.73.10.10.15.015.021.2廢塑料19.072.08.67.24.80.52.92.02.02.0廢PVCi.o30.73.80.00.00.045.512.08.09.9廢橡膠0.185.57.60.00.51.40.01.045.05.5垃圾10.021.22.714.10.00.00.01.0260.06.4污泥9.91.50.21.10.20.00.017.080.01.5總計100.041.45.321.81.50.11.15.423.49.8*灰分的<艮定熔點1600°C作為利用杉木片進行考察的結(jié)果，已確定利用碳化-氣化過程將碳化材料4加入高溫氣化部分8以及將揮發(fā)性裂解氣3加入氣體轉(zhuǎn)化器9，高效操作是可行的，因此首先考察將空氣作為氣化劑5僅加入高溫氣化部分8的情況。圖15和圖16示出了計算結(jié)果。如同杉木片的情況一樣燃并+通過量調(diào)整到100t/d。然而，關(guān)于在碳化室2中的揮發(fā)比率，利用當在Okadora有限7/^司O友化器的制造商)30實際進行碳化時獲得的測量值，碳化材料4與裂解氣3的重量比例調(diào)整到40:60。與杉木片的情況相比較(參照圖10和圖11),因為在碳化室2中揮發(fā)比率下降，所以沒有觀察到氣體轉(zhuǎn)化器9中的氣體溫度快速下降。此外，因為加入高溫氣化部分8的碳化材料4的量增加，所以相對于總氧氣比率，燃燒器氧氣比率變得較低。根據(jù)前述可以確定，在高溫氣化部分8沒有形成超高溫度區(qū)域，并且存在一種氧氣比率條件，在該條件下燃燒器溫度不高于2000。C,以及在氣化器出口的氣體溫度不低于1100°C,被認為是在穩(wěn)定操作范圍內(nèi)的溫度?；谟嬎悖A(yù)計碳轉(zhuǎn)化效率不小于99.5%，同時總氧氣比率不小于0.32。在這種情況下，得到冷氣效率為超過75°/。的值，該值是目標值。此外，由于在總氧氣比率不小于0.32的情況下，在高溫氣化部分8出口的溫度不低于1600°C，因此可以認為，在考察所用的廢棄物中含有的灰分可以被滿意地熔化并且從氣化器的高溫氣化部分8排出。結(jié)論基于利用燃料的性能、熱天平、以及基金的PDTF發(fā)現(xiàn)的氣化反應(yīng)速率，已建立用于氣化性能預(yù)測的計算l支術(shù)，在對適用于包括杉木片(具有40%的含水量)的生物質(zhì)以及廢棄物(典型的城市固體廢物)的氣化過程、以及對高效和穩(wěn)定操作條件進行考察以后，獲得下述結(jié)果。在杉木片的情況下，用空氣氧4匕(air-blown)—步夾帶^fu動方法難以實行高效操作，其中燃料是直接加入氣化器7。然而，隨著采用碳化-氣化過程，由此利用碳化室2燃料被分解為碳化材料4以及含有水的裂解氣3,并4妾著分兩步加入氣化器7,因而高效和穩(wěn)定的操作是可行的。利用碳化-氣化過程，在揮發(fā)比率較高的情況下，如同杉木片一樣，為了將氣化器7出口的溫度保持在足以阻止焦油形成的溫度(IIOO"C)，必需將空氣或氧氣6加入氣體轉(zhuǎn)化器9。由于廢棄物含有許多灰分，因此從環(huán)境保護的角度考慮需要熔化灰分以作為爐渣排出。由于在廢棄物中的低揮發(fā)比率，通過采用將空氣僅加入兩級氣化器的高溫氣化部分8的方法，高效和熔灰分排出操作是可行的。圖17和圖18示出了本發(fā)明的另一個方面，其中動力產(chǎn)生自生物質(zhì)。生物質(zhì)發(fā)電裝置包括碳化器15,其不僅能夠高溫分解和碳化木材基生物質(zhì)而且能夠高溫分解和-友化廢物基生物質(zhì)，如i成市固體廢物等等；氣化器16，用于燃燒和氣化在碳化器15中產(chǎn)生的碳；以及發(fā)電機組17，其可用在氣化器16中產(chǎn)生的氣體作為能源進行運轉(zhuǎn)，用于產(chǎn)生電力。發(fā)電機組放出廢熱，如將看到的，其用于碳化器的操作。碳化器15可以和圖1中的碳化器2相同，其具有用于接受生物質(zhì)的內(nèi)室，并由用于4姿受熱氣作為熱源的夾套所包圍，以在內(nèi)室中高溫分解和碳化生物質(zhì)。碳化器15的夾套經(jīng)過廢氣進料路徑18連接于發(fā)電機組17,用于直接接受由發(fā)電機組17放出的廢氣，以致裝置通過有效利用廢氣的熱量來達到較高的熱效率。碳化室15的夾套為垂直環(huán)狀筒體的形狀，而高溫(例如60CTC)廢氣被引入夾套，以通過外部加熱進4亍碳化。碳化器的筒形內(nèi)部可以裝有轉(zhuǎn)子葉片(未示出)，而通過^:轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子葉片燃并?？梢詨篰f主石J/f匕室的內(nèi)壁，從而增強熱傳導(dǎo)以及改善碳化效率。適用于實施本具體實施例的碳化室15可以是，例如，由Okadora有限公司制造的超高速碳化器。然而，各種形式的碳化室是適合的。例如，可以使用外部加熱的筒形回轉(zhuǎn)窯。利用具有上述結(jié)構(gòu)的碳化室15,可以產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)碳，即，具有很少水分但熱值較高的碳化燃料。在釋放熱量給生物質(zhì)燃料以后，廢氣通過煙囟被放出。也就是說，碳化室15經(jīng)過廢氣進料路徑18利用來自發(fā)電才幾組17的裝置廢熱作為熱源，用于間4妄高溫分解生物質(zhì)燃。熱解所需的時間隨作為原沖+供給的生物質(zhì)的種類以及生物質(zhì)中的含水量而變ib。然而，在大多凄史情況下，當4吏用約600。C的廢氣時，可以在約30分鐘至1小時內(nèi)完成碳化。可以為-友化才是供多個室，并按時間順序4侖流地4喿作，乂人而連續(xù)地將碳和裂解氣送到氣化器16。就蒸發(fā)的量而論，在碳化室內(nèi)的碳化過程必然伴隨某些變化。然而，如果減/f匕器的多個單元l侖流地操:作，則可以減4至這種變4匕的影響。原料儲槽19連接于碳化器，用于將作為燃料的生物質(zhì)加入碳化器15。由木材基生物質(zhì)組成的原料、或由木材基生物質(zhì)以及廢物基生物質(zhì)的混合物組成的原料可以首先送到原料儲槽19,然后順序地供給到多室碳化器的碳化室。氣化器16是一種加熱爐，該加熱爐用于燃燒和氣化在碳化室15產(chǎn)生的碳，轉(zhuǎn)化在碳化期間揮發(fā)的含有焦油的可燃裂解氣，以及將燃料中的灰分轉(zhuǎn)化成熔渣。該氣化器可以作為單個加熱爐安裝在生物質(zhì)發(fā)電裝置中。然而，在大規(guī)^^莫生物質(zhì)發(fā)電裝置的情況下，例如，容量超過例如50兆瓦的工廠，多個氣化器單元可以通過燃氣輪機相互連接，而單元的數(shù)目及其結(jié)構(gòu)取決于裝置的型式和規(guī)模。在氣化器16出口的溫度取決于碳的熱4直和量、以及輸入空氣的量。例如，在加熱爐下部的溫度在某些情況下可以達到高達150033°c的水平，這是因為與碳的熱值和量相適應(yīng)的相對大量的空氣被虧1入氣化器，因為在至少約600。C的溫度下碳和裂解氣被加入氣化器16，因為在進入氣化器之前生物質(zhì)燃并牛中的水分在600'C下^皮轉(zhuǎn)變成蒸汽，以及因為優(yōu)質(zhì)碳(即，熱值較高且含有很少水的碳)用作燃料。因而，利用^4居本發(fā)明的生物質(zhì)發(fā)電裝置，其中氣化器16的加熱爐內(nèi)溫度達到llOO'C(其是焦油的分解溫度)、或高于該溫度，在碳化室15中碳化時已揮發(fā)的含有焦油的裂解氣在氣化器16的上部(氣體轉(zhuǎn)化器)進行轉(zhuǎn)化。因為包含在裂解氣中的焦油是在高溫條件下進行分解，其中高溫條件是利用在加熱爐下部(氣化/熔化部分)的高熱而產(chǎn)生，所以可以避免焦油粘附于管道等等。因而，根據(jù)本發(fā)明的氣化器16在加熱爐下部實現(xiàn)高溫燃燒，從而熔化燃^)"中的灰分，以及同時利用在其下部產(chǎn)生的熱量在加熱爐的上部實現(xiàn)裂解氣的轉(zhuǎn)化，乂人而用單個單元完成兩種功能。從可靠地阻止焦油形成的角度考慮1100。C是優(yōu)選的溫度，但甚至在低于1100。C的溫度也可以阻止焦油的形成。然而，與利用，例如，不能在這種溫度區(qū)操作的流化床加熱爐、以及固定加熱爐的傳統(tǒng)裝置相反，根據(jù)本具體實施例的生物質(zhì)發(fā)電裝置具有下述特點由于氣化器的特定結(jié)構(gòu)，加熱爐內(nèi)溫度可以達到1100°C、或更高。此外，利用氣化器16,因為達到4交高的加熱爐內(nèi)溫度，所以不爿f又可以分解裂解氣中的焦油，而且甚至焦油中的灰分可以在高溫下熔化并轉(zhuǎn)化成爐渣。如果廢物基生物質(zhì)與木材基生物質(zhì)混合以進行燃燒，這將導(dǎo)致灰分很可能含有重金屬。然而，如果灰分可以熔化并轉(zhuǎn)化成爐渣，則可以在一定條件下排出灰分，其中沒有洗脫重金屬的危險、或如此小的危險以致無需采取特定的防范措施來阻止冼脫灰分的組分。焦油-裂解氣進料路徑20以及碳進料路徑21是設(shè)置在氣化器16和石友化室15之間。前者，即，焦油-裂解氣進料路徑20是將在碳化室15產(chǎn)生的焦油和裂解氣送到氣化器16的流路，而后者，即，34碳進料路徑21是將在相同碳化室15產(chǎn)生的碳送到氣化器16的流路。例如，就本具體實施例來說，利用例如螺旋輸送機的碳進料路徑21連4妄于^灰化室15的下部，從而利用石友作為燃并牛進4于燃燒和氣化，以致尤其在加熱爐下部的溫度升高到4交高溫度，于是通過將空氣送到加熱爐下部可以產(chǎn)生不低于1100。C的高溫氣體、或在某些情況下不^f氐于1500°C。同時，在加熱爐上部進4亍氣體專爭4b，以及利用高溫氣體作為熱源，在碳化器15中部分高溫分解的焦油在加熱爐上部被分解。在氣化器16中產(chǎn)生的氣體作為熱源在其后的階^a經(jīng)過所產(chǎn)生氣體的進料路徑22被輸送到發(fā)電機組17。在這種情況下，雖然產(chǎn)生的氣體可以經(jīng)過所產(chǎn)生氣體的進料路徑22被直接輸送到發(fā)電機組17，但優(yōu)選在產(chǎn)生的氣體和來自發(fā)電機組17的廢氣之間進行熱交換。這可以引起來自所產(chǎn)生氣體的熱量傳遞到來自發(fā)電4幾組17的廢氣，以致送到碳化器15的用作熱源的廢氣可以具有更高的溫度，/人而可以獲4尋更高的熱歲文率。例如，在示于圖17的具體實施例中，所產(chǎn)生氣體的才灸熱器23以這才羊的方式進行安裝以致引起所產(chǎn)生氣體的進料路徑22在大約中點與廢氣進料路徑18、或其附近交叉。在氣化器16中產(chǎn)生的氣體在換熱器23中損失其熱量，從而^皮冷卻，并在包含在氣體中的4分塵、石克、以及其他污染物質(zhì)用氣體凈化器24除去后，祐^lr送到發(fā)電才幾組17，其中氣體凈化器被安裝在換熱器23和發(fā)電機組17之間。發(fā)電機組17是用在氣化器16中產(chǎn)生的氣體進行操作，用于產(chǎn)生電力。它還經(jīng)過廢氣進料路徑18將廢熱傳送到碳化器。在這種情況下，廢氣進沖牛路徑18可以直4妄連"t妄于-友^匕室15。然而，在所說明的具體實施例中，所產(chǎn)生氣體的換熱器23安裝在沿廢氣進料路徑18的中點以便能夠在氣化器16中產(chǎn)生的氣體和來自發(fā)電機組17的廢氣之間進行熱交換。因此，可以回收來自發(fā)電機組17的廢氣的熱量以及來自氣化器16所產(chǎn)生氣體的熱量并用于碳化器，從而佳_得整個裝置可以達到更高的熱效率。可以采用其4也型式，如在與廢氣熱交換后通過蒸汽介質(zhì)利用廢熱的型式。在圖18所示的具體實施例中，將多個石灰化室25i殳置在單個氣化器26周圍，其具有高溫氣化部分27和氣體轉(zhuǎn)化器28。這些碳化室輪流地操作以將碳和裂解氣連續(xù)地供給氣化器26。也就是說，碳化發(fā)生在第一個碳化室25中，以及裂解氣被從第一碳化室送到氣體轉(zhuǎn)化器28同時^灰凈皮/人第二石友化室送到氣化器的高溫氣化部分27。其后，第二石友化室再裝填生物質(zhì)，并且互換談化室的功能，以致從第一室供給碳而碳化發(fā)生在第二室，以及將裂解氣從第二室送到氣體轉(zhuǎn)化器。當然，兩個以上的碳化室可以與單個氣化器相聯(lián)，并按適當?shù)臅r間順序進行操作。如上文所述，通過將利用裝置廢熱的石友化過程和氣化過程結(jié)合起來，生物質(zhì)發(fā)電裝置可以實現(xiàn)高效發(fā)電而不使用補充燃料。我們已估計，用根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)發(fā)電裝置，可以獲得34%的熱效率，其超過30%,而30%是"生物質(zhì)Nippon(日本)綜合戰(zhàn)略，，的熱效率的目標值(在100t/d規(guī)4莫的情況下)，如下所述。更具體而言，利用根據(jù)圖17的具體實施例的生物質(zhì)發(fā)電裝置，通過系統(tǒng)化碳化室15以及發(fā)電才幾組17，已可以有效利用伴隨發(fā)電的廢氣的廢熱，所以可以比在傳統(tǒng)的情況下獲纟尋更高的熱歲丈率、以及不4又高溫分解和石友化木材基生物質(zhì)而且高溫分解和石友4b廢物基生物質(zhì)，如i成市固體廢物等等，而沒有使用補充燃料。換而言之，因為木材基生物質(zhì)的含水量高于廢物基生物質(zhì)，所以難以將處于混合狀態(tài)的兩種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成具有穩(wěn)定性能的燃并牛。然而，在才艮據(jù)本具體實施例的生物質(zhì)發(fā)電裝置的情況下，利用能夠有效地利用廢熱并裝備在裝置的前l(fā)殳的,友化室15，可以在石灰化過程中干燥處于混合狀態(tài)的兩種生物質(zhì)(在某種意義上為非均質(zhì)燃料)并在其后轉(zhuǎn)化成具有穩(wěn)定性能的燃料，其含有給定含水量(例如，約1%)并如果需要的話可以粉化。此外，與目前可獲得的1兆瓦規(guī)模的發(fā)電裝置相反，其基于，例如，在其鍋爐中的燃燒，其中發(fā)電效率至多大約僅為10%,利用根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)發(fā)電裝置，可以獲得30%或更好的發(fā)電效率。"生物質(zhì)Nippon綜合戰(zhàn)略"是促進利用生物質(zhì)的戰(zhàn)略，其由曰本農(nóng)業(yè)、沖木業(yè)、以及漁業(yè)部，經(jīng)濟、貿(mào)易、以及工業(yè)部，土地、基本i殳施、以及運豐命部，環(huán)境部，以及教育部共同安排，并在2002年12月的內(nèi)閣會i義上決定。在日期為2002年12月12日的"生物質(zhì)Nippon綜合戰(zhàn)略"中，例如，在第12頁，有一種描述，大意是說，與直接燃燒和氣化工廠的技術(shù)等等有關(guān)，用于將含水量較低的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成能量，有待開發(fā)一種技術(shù)，由此在工廠(假定基于幾個市區(qū)規(guī)^莫)可以實現(xiàn)大約20%(在電力方面)、或大約80%(在熱量方面)的能量轉(zhuǎn)化效率，其中生物質(zhì)通過量大約為20t/d，或在工廠U叚定在市區(qū))可以實現(xiàn)大約30%(在電力方面)的能量轉(zhuǎn)4b效率，其中生物質(zhì)通過量大約為100t/d，只要建立起在廣泛區(qū)i或適合于收集生物質(zhì)的環(huán)境(在這里，能量轉(zhuǎn)化效率指生物質(zhì)燃料的化學(xué)能(熱值)轉(zhuǎn)化成電力的比率)。根據(jù)本具體實施例的生物質(zhì)發(fā)電裝置正好跟促進利用生物質(zhì)一致，其是"綜合戰(zhàn)略"的目的。根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)發(fā)電裝置比傳統(tǒng)發(fā)電機組具有幾個優(yōu)點。第一，因為不僅木材基生物質(zhì)而且廢物基生物質(zhì)如城市固體廢物、廢塑料等等，都可以加以利用，所以可獲量受季節(jié)變化影響的木材基生物質(zhì)燃料可以通過廢物基生物質(zhì)被補充，因此可以獲得穩(wěn)定的輸出功率。第二，包4舌廢棄物的廢物基生物質(zhì)通常以相對較高的成本進4于處理。然而，如果這樣的廢棄物作為用于發(fā)電的燃并牛的一部分加以收集，則可以改善木材基生物質(zhì)收集的經(jīng)濟效果。第三，由本發(fā)明提供的可獲得燃料量的增加使得可以增加發(fā)電設(shè)備的規(guī)模，使得高效發(fā)電成為可能。第四，因為不產(chǎn)生二氧芑、以及通過轉(zhuǎn)化成熔渣灰分變得無害，所以發(fā)電裝置可用作一般廢物以及工業(yè)廢料的處理設(shè)備，并有助于環(huán)境保護。第五，通過石灰化過程和氣化過程的結(jié)合，并且生物質(zhì)的體積,皮減少到其最初體積的約1/5至1/7,以致可以使用緊湊型氣化器。最后，該裝置可以由沒有專門技能的工人進行操作。以上所述<義為本發(fā)明的伊C選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的^支術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。例如，就上述具體實施例來說，城市固體廢物、廢塑料等等是列舉為廢物基生物質(zhì)的特定實例。然而，那些材料僅通過舉例來列舉，而在根據(jù)本發(fā)明的生物質(zhì)發(fā)電裝置的情況下，可以使用其他生物質(zhì)，包括較高含水量的生物質(zhì)，如農(nóng)業(yè)資源、森4木資源、畜牧業(yè)資源、以及水生資源、這些資源的廢棄物、建筑材料廢物、食品廢物、污泥等等，而不管它是木材基生物質(zhì)還是廢物基生物質(zhì)。權(quán)利要求1.一種生物質(zhì)發(fā)電裝置，包括發(fā)電機組，所述發(fā)電機組借助于氣體燃料進行操作，并在其操作中釋放廢熱；碳化器，用于接受生物質(zhì)、接受由所述發(fā)電機組釋放的廢熱、以及利用用于高溫分解的所述廢熱和碳化所述生物質(zhì)以及產(chǎn)生碳和含有已揮發(fā)焦油的裂解氣；以及氣化器，所述氣化器被設(shè)置以從所述碳化器接受所述碳、以及所述含有已揮發(fā)焦油的裂解氣，用于燃燒和氣化所述碳并轉(zhuǎn)化所述含有焦油的裂解氣，從而產(chǎn)生氣體燃料；其中，所述發(fā)電機組是用通過所述氣化器形成的所述氣體燃料進行操作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)發(fā)電裝置，其中，在至少1100°C的溫度下，所述氣化器能夠分解在所述裂解氣中的所述焦油，/人而轉(zhuǎn)化所述裂解氣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)發(fā)電裝置，進一步包括換熱器，所述換熱器#皮_沒置以將由所述氣化器產(chǎn)生的所述氣體燃料的部分熱量傳遞到由所述發(fā)電機組釋放的廢熱，從而在所述碳化器中用于碳化所述生物質(zhì)的熱量不僅包括來自所述發(fā)電機組4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)發(fā)電裝置，進一步包括換熱器，所述換熱器被設(shè)置以將由所述氣化器產(chǎn)生的所述氣體燃料的部分熱量傳遞到由所述發(fā)電機組釋放的廢熱，從而在所述碳化器中用于石友化所述生物質(zhì)的熱量不4義包4舌來自所述發(fā)電才幾組5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)發(fā)電裝置，其中，括多個,灰4匕室，其可以4侖流;也交替才喿作。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)發(fā)電裝置，其中括多個碳化室，其可以輪流地交替操作。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)發(fā)電裝置，其中括多個^/f匕室，其可以輪流地交,H喿作。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)發(fā)電裝置，其中括多個碳化室，其可以輪流地交替操作。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)發(fā)電裝置，其中所述氣化器是兩級氣化器，包括用于氣化所述碳化材料的高溫氣化部分，以及用于轉(zhuǎn)化可燃裂解氣的氣體轉(zhuǎn)化器，其中所述可燃裂解氣含有在生產(chǎn)所述碳化材料時揮發(fā)的焦油，所述氣體轉(zhuǎn)化器具有出口；以及其中所述發(fā)電裝置包括用于將在所述碳化器中產(chǎn)生的碳化材料送到所述兩級氣化器的所述高溫氣化部分的裝置；裂解氣流路，用于將在所述碳化器中產(chǎn)生的所述可燃裂解氣傳送到所述氣化器的所述氣體轉(zhuǎn)化器；以及氣化劑進料裝置，用于將氣化劑送到所述氣化器的所述高溫氣化部分，及可控地將含氧氣化劑送到所述氣體轉(zhuǎn)化器，從而可以防止在所述氣化器的出口溫度下降到預(yù)定溫度以下。，所述碳化器包,所述碳化器包，所述碳化器包,所述碳化器包10.—種發(fā)電方法，包4舌以下步駛朵操作發(fā)電機組并在所述發(fā)電機組的操作中釋放廢熱；利用來自所述發(fā)電才幾組的所述廢熱以在石灰化器中高溫分解和碳化生物質(zhì)，從而產(chǎn)生碳和含有已揮發(fā)焦油的裂解氣；在氣化器中進行燃燒和氣化所述碳，并轉(zhuǎn)化所述裂解氣，/人而產(chǎn)生氣體纟然#+;以及利用所述氣體燃并牛作為4喿作所述發(fā)電才幾組的燃斗牛。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的發(fā)電方法，其中，在所述氣化器中并在至少1100°C的溫度下轉(zhuǎn)化在所述裂解氣中的所述已揮發(fā)焦油。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)電方法，其中，來自所述已揮發(fā)焦油的灰分在所述氣化器中^皮熔化并轉(zhuǎn)化成爐渣。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)電方法，其中，所述碳化器包括多個碳化室，并且其中所述碳化室是輪流i也進行才喿作。全文摘要本發(fā)明提供了一種將包括廢生物質(zhì)的生物質(zhì)進行氣化的方法，該方法包括以下步驟首先碳化生物質(zhì)，然后將來自碳化器的碳和裂解氣分別送到兩級氣化器的高溫氣化部分和氣體轉(zhuǎn)化器部分。氣化劑被連續(xù)地送到氣化部分，并間歇地送到氣體轉(zhuǎn)化器，以在氣體轉(zhuǎn)化器段保持避免焦油形成所需要的溫度。多個碳化室是輪流地進行操作。當碳化/氣化裝置用來向電力發(fā)電機組提供燃料時，來自發(fā)電裝置的廢熱被送回到碳化器，并且可以通過交換來自從氣化器出口輸送到發(fā)電廠的氣體的熱量得到補充。文檔編號F02B43/00GK101614154SQ20091015022公開日2009年12月30日申請日期2005年3月22日優(yōu)先權(quán)日2004年3月23日發(fā)明者原三郎,市川和芳,木戶口和浩,犬丸淳,蘆澤正美,金井正夫申請人:財團法人電力中央研究所;有限會社金井事務(wù)所