一种生物质气化炉内原位脱除生物质粗燃气中含氮污染物的方法

摘要

本发明公开了一种生物质气化炉内原位脱除生物质粗燃气中含氮污染物的方法，在生物质气化炉内，利用向生物质添加外源金属基催化剂，并联合生物质内源矿物组分的催化作用，使生物质催化热解，将生物质氮高选择性转化为N₂，利用生物质自身热解产生的HCN、NH₃还原半焦氧化产生的NO_x、N₂O，在生物质气化过程中催化生物质氮向氮气定向转化，以污治污，最大限度地在气化炉内将大部分氮转化为N₂，从源头减少含氮污染物在气化粗燃气中含量，实现生物质气化炉炉内原位含氮污染物的高效脱除，总含氮污染物脱除率达60‑80％，具有广泛的推广及使用价值。

主权项

一种生物质气化炉内原位脱除生物质粗燃气中含氮污染物的方法，其特征在于，在生物质气化炉内，利用向生物质添加外源金属基催化剂，并联合生物质内源矿物组分的催化作用，使生物质催化热解，将生物质氮高选择性转化为N₂，利用生物质自身热解产生的HCN、NH₃还原半焦氧化产生的NO_x、N₂O，x＝1或2，在生物质气化过程中催化生物质氮向氮气定向转化，所述生物质气化炉内，自上而下分为热解区、氧化区1、还原区和氧化区2，该方法包括四个阶段：1)热解区利用生物质内源矿物组分及外源金属基催化剂的催化作用使生物质定向催化热解，生物质氮分别迁移转化为N₂、半焦氮、焦油氮、NH₃、HCN，实现生物质氮向N₂高选择性转化；所述生物质内源矿物组分为存在于生物质中的碱金属或碱土金属盐；所述外源金属基催化剂选自Ca基、Fe基、Mg基金属盐类催化剂中之一种或两种以上的组合；所述生物质定向催化热解反应在无氧气条件下进行，所述生物质定向催化热解温度为300‑650℃，固相停留时间为3‑10min；所述外源金属基催化剂与生物质的质量比为0.1％‑20％；所述半焦氮为半焦中所含的氮；焦油氮为常温条件下呈液态的有机化合物中存在的氮；2)氧化区1设置气化剂引入口，阶段1)中生物质热解得到的半焦、挥发分进入氧化区1，与气化剂发生反应，部分半焦氮、焦油氮、NH₃、HCN被氧化为NO_x、N₂O及N₂；所述气化剂为空气、O₂中一种或两种的组合；所述氧化区1反应温度650‑850℃，停留时间为3‑8min，所述氧化区1空气当量比为0.30‑0.45；3)还原区设置水蒸气引入口和粗燃气出口，所述粗燃气出口与水蒸气引入口的中心线不在同一水平面，阶段2)中在氧化区1未完全氧化的半焦进入还原区后与CO₂、H₂O发生气化反应得到粗燃气；阶段1)生物质自身热解产生的HCN、NH₃与阶段2)半焦氧化产生的NO_x、N₂O发生还原反应生成氮气；所述还原区反应温度为750‑900℃，停留时间为0.5‑2min，所述水蒸气与生物质质量比为0‑0.5；4)氧化区2也设置气化剂引入口，阶段3)还原区未气化的半焦在氧化区2进行完全燃烧，实现半焦氮向NO_x、N₂O及N₂的迁移，炉渣从炉底排出；所述气化剂为空气、O₂中一种或两种的组合；所述氧化区2反应温度750‑1050℃，停留时间4‑10min，空气当量比为0.35‑0.48。