CN1362986A - 生物质气化炉和利用通过生物质气化所得的气体的甲醇合成*** - Google Patents

Abstract

公开了一种生物质气化炉,其装有把生物质加入到炉主体中的生物质加入设备、和位于生物质加入设备之上的把含有氧或氧和蒸汽的混合物的燃烧用氧化剂加入到炉主体内的燃烧氧化剂加入设备,并公开了一种气化生物质来产生气体并用该气体来合成甲醇的甲醇合成***。

Description

生物质气化炉和利用通过生物质气化 所得的气体的甲醇合成***

                        发明领域

本发明涉及生物质气化炉、并涉及利用通过生物质气化所得的气体的甲醇合成***。

                        背景技术

术语生物质通常指可用作能源或工业原材料的生物来源(如农产品或副产物；木材、植物等)。由于生物质通过太阳能并通过空气、水、泥土、或类似的天然物质而制备，所以其可无限地制备。

可利用上述生物质制备燃料、甲醇和类似材料。另外，因为可使用呈废料形式存在的生物质，从而可提供清洁的环境，另外，由于通过光合成，即CO₂固定生长了新生成的生物质。从而使大气中CO₂的浓度不增加。

把生物质转化为醇的常规方法包括：例如，发酵法和热水降解法。前一种方法即发酵法需要安装用于糖组分的储罐，而热水降解法具有需要高温和高压且产率低的问题。另外一个问题是，从输入的生物质中产生相当大量的残余物，产生了低生物质利用率的问题。

同时，在气化生物质的情形中，迄今需要气化炉如固定床气化炉或流化床气化炉。然而，因为只有粒状生物质的表面部分发生反应，并且反应不能均匀进行至颗粒的最里面部分，从而产生了焦油，并且产生的气体，即气化产生的气体具有低含量的H2和低含量的CO。因此，由此产生的气体不能作为甲醇合成的原材料。另外，产生的焦油不仅沉积在炉子的内壁上，而且沉积在炉下游侧安装的仪器上等，从而导致炉子误操作的问题。

为了防止这些问题，常规地是提供大量的气，从而在高温下有效燃烧。然而，在这种情况中，产生了另外一个问题，在一些部分形成了高于1200℃的高温区，在这些区域生物质的气化不能成功进行，燃烧生物质产生了大量煤烟。

鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种生物质气化炉，该气化炉确保清洁高效的气化，其能完全气化生物质，并且其能产生实现高效甲醇合成的气体。本发明的另一个目的是提供使用由此产生的气体的甲醇合成***。

                        本发明公开

下面介绍使用生物质作为原料的本发明各类型的气化炉。

第一类型是使用生物质作为原料的气化炉，其特征在于所说的气化炉包括用于加入平均粒径(D)为0.05≤D≤5mm的粉化生物质的装置和用于加入氧气或氧和蒸汽的混合物作为燃烧氧化剂的燃烧氧化剂加入装置，并且气化条件包括炉内温为700-1200℃。

第二类型是与第一类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉中的氧[O₂]/碳[C]的摩尔比为0.1≤O₂/C≤1.0，蒸汽[H₂O]/碳[C]的摩尔比为1≤H₂O/C。

第三类型是与第一类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉中的内压为1-30atm，气化条件包括0.1-5m/s的表面速率。

第四类型是与第一类型有关的生物质气化炉，其中把燃烧氧化剂加入到生物质气化炉的多个阶段中。

第五类型是与第一类型有关的生物质气化炉，其中把矿物燃料加入到生物质气化炉中。

在第五类型中，矿物燃料可以是煤。

第六类型是与第一类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉中包括用于纯化生物质气化炉中进行气化产生的气体的气体纯化装置；并加入生物质和燃烧氧化剂，使得产生的气体的H₂/CO组成比接近2。

第七类型是与第六类型有关的生物质气化炉，其中从燃烧氧化剂产生的氧的量使得生物质部分氧化期间产生的热超过生物质分解期间吸收的热。

在上述类型中，燃烧氧化剂可具有3-15％的氧含量。

第八类型是与第六类型有关的生物质气化炉，其中作为燃烧氧化剂的蒸汽是至少300℃的高温蒸汽。

在上述类型中，高温蒸汽可由与通过气化产生的气体的热交换而得到。

第九类型是与第六类型有关的生物质气化炉，还包括安装在生物质气化炉上部出口附近或气化炉下游侧的蒸汽重整装置。

在上述类型中，蒸汽重整形成装置可用镍催化剂来把产生的气体中所含的烃重整为CO和H₂。

在上述类型中，蒸汽重整可在500℃或更高的温度下进行。

第十类型是与第一类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉还包括安装在气化炉主体的顶部的加入生物质的加料装置，和安装在气化炉主体的底部的灰分接受部分。

第十一类型是与第十类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉还包括安装在气化炉主体的侧壁下部的排气管，以排出通过气化产生的气体。

第十二类型是与第十类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉还包括空圆柱体的气体-灰分输送装置，该装置具有向下减少的直径并安装在气化炉排气管上部附近的气化炉的内壁表面上。

第十三类型是与第十一类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉还包括在气化炉主体的侧壁上的冷却装置，和至少一种用于吹掉气化炉内壁表面上粘附的沉积物的煤烟除去装置。

第十四类型是与第十二类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉还包括安装在气化炉底部的水浴部分，和具有向下减少的直径的空圆柱体的气体-灰分输送装置，该输送装置的端部浸入在水浴部分中。

第十五类型是与第十类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉还包括安装在生物质气化炉顶部中心的排出产生的气体的排气管，该排气管垂直延伸，使得预定长度排气管的下端***气化炉的内部，排气管的下端开口面对炉的内部。

第十六类型是与第十五类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉主体底部具有向下减少的直径的空圆柱体，并且该生物质气化炉还包括安装在其底部的水浴部分。

第十七类型是与第十类型有关的生物质气化炉，其中气化炉主体下半部的直径相对于主体上半部的直径稍有减少；在气化炉主体的直径减少部分的内部垂直设置一隔板，从而形成一个用于引入生成的气体和灰分的路径；引导生成的气体和灰分通过该路径；在隔板的正面边缘处强制生成的气体转弯，从而除去灰分并排出生成的气体。

第十八类型是与第十七类型有关的生物质气化炉，其中生物质气化炉还包括安装在上述路径中的热交换器，以便与生成的气体进行热交换。

第十九类型是燃烧生物质来产生燃烧气并用该燃烧气作为热源来气化生物质的生物质气化炉，其特征在于气化炉用于燃烧生物质的燃烧空间和用于气化生物质的气化空间彼此分开；在燃烧空间和气化空间之间安装一个燃烧气加入管线来把燃烧空间中产生的燃烧气加入到气化空间中。

第二十类型是与第十九类型有关的生物质气化炉，其中在分开排列的燃烧室和气化室中分别设置燃烧空间和气化空间；在气化室中设置反应管；在反应管中提供气化空间；在气化室的内壁表面和反应管的外壁表面之间提供连到燃烧气加入管线上的燃烧气加入通道；在反应管中提供用于把燃烧气加入通道中的燃烧气均匀加入到反应管中的多个孔。

第二十一类型是与第十九类型有关的生物质气化炉，其中在分开排列的燃烧室和气化室中分别设置燃烧空间和气化空间；在气化室中设置反应管；在反应管中提供气化空间；在气化室的内壁表面和反应管的外壁表面之间提供连到燃烧气加入管线上的燃烧气加入通道。

第二十二类型是与第十九类型有关的生物质气化炉，其中以燃烧空间和气化空间彼此分开的方式在单个室中设置燃烧空间和气化空间；在这个单个室中设置反应管；在反应管中提供气化空间；在该室的内壁表面和反应管的外壁表面之间提供连到燃烧气加入管线上的燃烧气加入通道；在反应管中提供用于把来自燃烧气加入通道中的燃烧气均匀加入到反应管中的多个孔。

第二十三类型是与第二十类型有关的生物质气化炉，其中在燃烧空间中提供用于加入蒸汽来防止碳形成和烟灰形成的管线。

第二十四类型是与第二十一类型有关的生物质气化炉，其中在气化空间中提供其中已除去氧气的蒸汽加入管线。

第二十五类型是与第二十类型有关的生物质气化炉，其中在燃烧空间中提供热回收装置和/或防灰装置。

第二十六类型是与第二十类型有关的生物质气化炉，其中在燃烧气加入通道中提供燃烧气排出管线并在该燃烧气排出管线中提供热回收装置。

第二十七类型是与第二十类型有关的生物质气化炉，其中在燃烧气加入通道中提供燃烧气排出管线，在该燃烧气排出管线和反应管之间提供回收未反应生物质的装置。

第二十八类型是与第二十类型有关的生物质气化炉，其中在气化空间中提供生成气排出管线，并在该生成气排出管线中提供热回收装置。

第二十九类型是与第二十类型有关的生物质气化炉，其中在燃烧室设有用于燃烧的生物质的加入口，该开口装有一开口和一个连到其上的封闭罩，使得该开口可以开启或封闭。

下面介绍用生物质作原料实施本发明的气化方法的各种类型。

第三十类型是用生物质作原料的生物质气化方法，其特征在于包括向生物质气化炉中加入平均粒径(D)为0.05≤D≤5mm的粉化生物质和空气与蒸汽的混合物或氧气和蒸汽的混合物作为燃烧氧化剂；使用的气化条件包括氧[O₂]/碳[C]的摩尔比为0.1≤O₂/C≤1.0，蒸汽[H₂O]/碳[C]的摩尔比为1≤H₂O/C，和炉内温为700-1200℃。

第三十一类型是与第三十类型有关的生物质气化方法，其中生物质气化炉中的内压为1-30atm，气化条件包括0.1-5m/s的表面速率。

第三十二类型是与第三十类型有关的生物质气化方法，其中把燃烧氧化剂加入到生物质气化炉的多个阶段中。

第三十三类型是生物质气化***，其特征在于包括用于纯化如第一类型中所述的生物质气化炉中进行气化产生的气体的气体纯化装置，和使用生成的纯化气作为燃料的燃气轮机。

第三十四类型是生物质气化方法，其特征在于一部分生物质通过部分燃烧而燃烧；通过有效利用化学合成过程中产生的CO₂的热量来提高气化炉的内温；当提供高温蒸汽时生物质被气化。

第三十五类型是与第三十四类型有关的生物质气化方法，其中把产生的气体中所含的烃蒸汽重整来形成为CO和H₂，从而控制该气体的H₂/CO组成比接近2。

下面介绍用生物质作原料的各种类型的甲醇合成***。

第三十六类型是甲醇合成***，其特征在于包括用于纯化如第一类型中所述的生物质气化炉中进行气化产生的气体的气体纯化装置，和用于从生成的纯化气体中所含的H₂和CO来合成甲醇的甲醇合成装置。

第三十七类型是与第三十六类型有关的甲醇合成***，还包括在甲醇合成装置的上游侧的CO转换反应装置，来调节气体中所含的H₂和CO气体的组成比。

第三十八类型是与第三十六类型有关的甲醇合成***，还包括设置在甲醇合成装置的上游侧的CO₂除去装置。

在上述类型中，已除去了过量二氧化碳的二氧化碳气可用作载气来把生物质加入到生物质气化炉中。

在上述类型中，已回收了甲醇的排出气可加入到生物质气化炉中。

第三十九类型是用生物质的甲醇合成***，其特征在于包括如第六类型所述的气化炉、用于除去纯化气中所含的蒸汽的热交换装置、和用于从已进行过热交换的冷气体中合成甲醇的甲醇合成装置。

第四十类型是用生物质的甲醇合成***，该***如三十类型所述，还包括安装在甲醇合成装置上游侧的二氧化碳除去装置，来除去生成气体中的CO₂。

第四十一类型是用生物质的甲醇合成***，还包括如六类型所述的气化炉；除去纯化气中所含的蒸汽的热交换装置；用于从已进行过热交换的冷气体中合成甲醇的甲醇合成装置；和用于调节气体中所含的H₂和CO气体的组成比的CO转换反应装置。

第四十二类型是用生物质的甲醇合成***，该***如四十一类型所述，还包括安装在甲醇合成装置上游侧的二氧化碳除去装置，来除去生成气体中的CO₂。

在上述类型中，已除去了过量二氧化碳的二氧化碳气可用作载气来把生物质加入到生物质气化炉中。

在上述类型中，可通过使用热交换装置除去的水来提高湿度和侍加入到生物质气化炉的氧气的温度。

在上述类型中，已回收了甲醇的排出气可用作载气来把生物质加入到生物质气化炉中。

在上述类型中，已回收了甲醇的排出气可加入到生物质气化炉中。

在上述类型中，已回收了甲醇的排出气可用作燃气机的燃料。

在上述类型中，在制备甲醇过程中产生和回收的热可用于燃气轮机。

在上述类型中，在制备甲醇过程中产生和回收的热可用于干燥生物质。

第四十三类型是甲醇合成***，其中把三十九类型的生物质气化***安装在基体上来运输该***。

第四十四类型是甲醇合成***，其中把三十九类型的生物质气化***安装在运输车上来运输该***。

第四十五类型是用生物质的甲醇合成***，该***如四十一类型所述，其中把从热交换装置中排出水引入到甲醇合成装置中，来回收甲醇合成过程中产生的热，然后把加热的水引入到冷却装置中，从而回收生成气中的热，并把由此得到的热蒸汽加入到生物质气化炉。

第四十六类型是用生物质的甲醇合成***，该***如四十五类型所述，其中热交换装置包括洒水设置和洒碱水设备，并把洒水后的排出水用于回收热。

第四十七类型是用生物质的甲醇合成***，该***如四十五类型所述，还包括插在增压装置(booster unit)和再生器之间和/或再生器和甲醇合成装置之间的吸收塔或保护塔。

第四十八类型是用生物质的甲醇合成***，该***如四十五类型所述，其中对从甲醇合成装置中产生的气体进行气液分离；通过氢分离装置除去分离气中所含的氢气；并把除去的氢气输回到再生器的上游侧的一个位置。

第四十九类型是用生物质的甲醇合成***，该***如四十五类型所述，其中甲醇合成装置是包括多段催化剂层的合成塔，并提供至少两个系列的合成塔。

第五十类型是用生物质的甲醇合成***，该***如四十九类型所述，其中放在合成塔入口侧的催化剂层作为保护塔。

下面介绍用生物质作原料的各种类型的甲醇合成方法。

第五十一类型是用生物质的甲醇合成方法，其特征在于通过除去由三十四类型的气化方法所得到的气体中所含的CO₂来合成甲醇。

第五十二类型是用生物质的甲醇合成方法，其特征在于通过CO转换反应装置，来调节由三十四类型的气化方法所得到的气体中的H₂和CO气体的组成比，从而把气体的H₂/CO组成比调成接近于2。

在上述类型中，已除去了过量二氧化碳的二氧化碳气可用作载气来把生物质加入到生物质气化炉中。

在上述类型中，已回收了甲醇的排出气可用作载气来把生物质加入到生物质气化炉中。

在上述类型中，已回收了甲醇的排出气可加入到生物质气化炉中。

在上述类型中，已回收了甲醇的排出气可用作燃气机的燃料。

第五十三类型是用生物质的甲醇合成方法，该方法如五十一所述，其中在制备甲醇过程中产生和回收的热可用于燃气轮机。

第五十四类型是用生物质的甲醇合成方法，该方法如五十一所述，其中在制备甲醇过程中产生和回收的热可用于干燥生物质。

第五十五类型是用生物质的甲醇合成方法，其特征在于通过使用四十九类型的甲醇合成***，在甲醇合成过程中交替使用第一合成塔和第二合成塔，并且当使用第一合成塔时，在另一个合成塔的多段催化剂层中，除去气体入口侧的第一段催化剂层，使第二段催化剂层作为第一段层，并***新的另外催化剂层，放在最后段的位置。

下面介绍用生物质作原料的本发明的各种类型的煤气化法。

第五十六类型是煤气化方法，其特征在于包括把生物质加入到包括燃烧室和还原器的煤气化炉的还原器中，或加到还原器下游侧的一个位置处，并同时进行煤和生物质的气化。

第五十七类型是如五十六类型所述的煤气化方法，其中生物质预先与煤混合后，才加入生物质。

第五十八类型是如五十六类型所述的煤气化方法，其中生物质和煤在彼此面对的位置加入。

第五十九类型是如五十七类型所述的煤气化方法，其中生物质通过加入煤的位置的下游处的一个位置加入。

下面介绍使用生物质作原料的煤气化的甲醇合成***。

第六十类型是用生物质的合成甲醇***，其特征在于包括用于纯化通过五十六类型的气化方法产生的气体的纯化装置，和用于从纯化的气体中合成甲醇的甲醇装置。

第六十一类型是用生物质的合成甲醇***，该***如六十类型所述，还包括用于把产生的气体中所含的烃重整成为CO和H₂的蒸汽重整装置，把该重整装置安装在气化炉内或安装在气化炉的出口。

第六十二类型是与六十类型有关的用生物质的合成甲醇***，还包括CO转换反应装置，来调节纯化气体中所含的H₂和CO气体的组成比。

第六十三类型是与六十类型有关的用生物质的合成甲醇***，还包括设置在甲醇合成装置的上游侧的CO₂除去装置来除去生成的气体中的CO₂。

第六十四类型是合成甲醇***，其包括使用由燃烧生物质作为热源而产生的气体来气化生物质的生物质气化炉、和用于合成甲醇的使用上述生物质气化炉中产生的合成气的甲醇合成装置，其特征在于该生物质气化炉包括用于燃烧生物质的燃烧空间和用于气化生物质的气化空间，这两个空间彼此分开，并且在燃烧空间和气化空间之间安装一个燃烧气加入管线来把燃烧气从燃烧空间中加入到气化空间中；甲醇合成装置包括加压室、催化剂室、和甲醇回收室，并操作使得从生物质气化炉引入到加压室、催化剂室和甲醇回收室中的合成气在预定的压力下加压，从而在催化室中通过催化反应把合成气转化成甲醇，甲醇在甲醇合成室中被液化，回收液化的甲醇并净化残余的气体。

第六十五类型是包括生物质气化炉的合成甲醇***，该***如六十四类型所述，还包括用于储存来自生物质气化炉的合成气的储罐-在加入合成气、间歇类甲醇合成装置的合成、液化和回收期间-在生物质气化炉和甲醇合成装置之间-气体储存在其间。

第六十六类型是包括生物质气化炉的合成甲醇***，该***如六十四类型所述，其中催化室包括加热装置。

第六十七类型是包括生物质气化炉的合成甲醇***，该***如六十四类型所述，甲醇回收室包括冷却设备。

第六十八类型是合成甲醇***，其包括使用由燃烧和分解生物质而产生的合成气的生物质气化炉、和从生物质气化炉中产生的合成气来合成甲醇的甲醇合成装置，其特征在于该甲醇合成装置包括加压室、催化剂室、和甲醇回收室，操作使得从生物质气化炉引入到加压室、催化剂室和甲醇回收室中的合成气在预定的压力下加压，从而在催化室中通过催化反应把合成气转化成甲醇，甲醇在甲醇合成室中被液化，回收液化的甲醇并净化残余的气体。

下面介绍把生物质加入到生物质气化炉的本发明各种类型。

第六十九类型是生物质加入装置，其作为把生物质加入到生物质气化炉的加入装置，其特征在于包括用于储存粒状材料如微细粉化生物质而得到的纤维粒状生物质的空圆柱漏斗、和位于漏斗下部的螺旋加料器，该螺旋加料器适宜于呈水平方向远输粒状材料并适宜于把粒状材料通过设置在螺旋加料器套管的远端的出口而排出，使得出口向下打开，其中加料装置还包括用于搅拌漏斗中所含的粒状材料的搅拌装置，使得存在漏斗中的粒状材料被加入到螺旋加料器中。

第七十类型是生物质加入装置，其作为把生物质加入到生物质气化炉的加入装置，其特征在于包括用于储存粒状材料如微细粉化生物质而得到的纤维粒状生物质的空圆柱漏斗、和位于漏斗下部的螺旋加料器，该螺旋加料器适宜于呈水平方向远输粒状材料并适宜于把粒状材料通过设置在螺旋加料器套管的远端的出口而排出，使得出口向下打开，其中加料装置还包括用于搅拌漏斗中所含的粒状材料的搅拌装置，使得存在漏斗中的粒状材料被加入到螺旋加料器中；并且在螺旋加料器存在基体端部的一侧，设置在套管的远端的出口具有横越螺旋加料器轴线的直线的一侧。

第七十一类型是如七十类型所述的生加物质加入装置，其中该直线以直角穿个螺旋加料器的轴线。

第七十二类型是如七十类型所述的生加物质加入装置，其中相对于以直角穿个螺旋加料器的轴线的直线，该直线向螺杆加料器的螺线倾斜方向相反的方向倾斜，直线的倾斜角同于螺线和以直角穿个螺旋加料器的轴线的直线之间的角度。

第七十三类型是如七十类型所述的生加物质加入装置，其中在沿着螺旋加料器的轴线的套管的远端，设置有尺寸大于其余部分的大尺寸部分，并在大直径部分的下表面设置有一个出口。

第七十四类型是如七十类型所述的生加物质加入装置，其中在套管的远端沿着径向方向装有多个喷嘴，气体从这些喷嘴喷入粒状材料，这些粒状材料通过螺杆加料器运输而到喷嘴处，同时螺杆加料器在螺杆加料器的螺线的相邻壁之间受到压缩和限制，从而消除粒状材料的压缩和缠绕，并从出口向下排出粒状材料。

第七十五类型是如七十类型所述的生加物质加入装置，其中用中空间形成螺杆加料器的螺旋轴，并在螺杆加料器远端部分附近的螺线的相邻壁之间有一个孔从外圆周表面穿到其内表面，或有利用该孔的喷嘴，气体从该孔或喷嘴喷入到粒状材料中，这些粒状材料通过螺杆加料器运输而到喷嘴处，同时螺杆加料器在螺杆加料器的螺线的相邻壁之间受到压缩和限制，从而消除粒状材料的压缩和缠绕，并从出口向下排出粒状材料。

第七十六类型是如七十类型所述的生加物质加入装置，其中还包括流化锥来接受从出口排出和掉下来的粒状材料，并赋予粒状材料旋转的流速，从而消除粒状材料的缠绕，把形成旋转流速的气体作为载气来把粒状材料加入到目标设备如气化炉中。

第七十七类型是如七十六类型所述的生加物质加入装置，其中流化锥还包括搅拌设备来搅拌圆锥接受到的粒状材料。

第七十八类型是如七十四类型所述的生加物质加入装置，还包括漏斗状部分来接受从出口排出和掉下来的粒状材料，其中粒状材料的路径逐渐变窄，并把粒状材料加入到加料线上，该加料线连到粒状材料要加到的目标设备上，如气化炉上，并提供用于粒状材料的载气。

第七十九类型是如七十类型所述的生加物质加入装置，其中在螺杆加料器螺旋轴远端部分附近的螺线的相邻壁之间有相对大的坡度，在螺旋轴中心部分的螺线的相邻壁之间有相对小的坡度，该中心部分相邻于远端。

第八十类型是如七十类型所述的生加物质加入装置，其中在螺杆加料器螺旋轴的螺线的相邻壁之间的坡度，从漏斗侧的基体部分向坡度最小处的中间部分逐渐减小，坡度从中间部分向远端部分逐渐增加。

第八十一类型是生物质加料装置，其特征在于包括中空圆柱漏斗，为储存粒状材料如由精细粉化而得的纤维粒状生物质，漏斗包括搅拌粒状材料的搅拌装置；和在水平方向远输粒状材料的螺杆加料器，该加料器安装在漏斗的下部，其中螺杆加料器的远端的直径逐渐减小，并且其远端连到具有较小直径的加料管线上；并把气体在螺杆加料器的远端喷入到由螺杆加料器压缩和运输的粒状材料，从而解除粒状材料颗粒的压缩并消除其缠结，并通过前述气体的载气蒸汽把生成的粒状材料运输并加入至目标设备如气化炉中。

第八十二类型是如八十一类型所述的生加物质加入装置，其中通过孔或利用孔的喷嘴加入解除粒状材料颗粒的压缩并消除其缠结及制造载气蒸汽的气体，该孔穿过螺杆加料器的螺旋轴并设在由中空件组成的螺杆加料器的螺旋轴最远端部分附近的螺线的相邻壁之间。

第八十三类型是如八十一类型所述的生加物质加入装置，其中通过在套管远端的沿径向设置的多个喷嘴加入用于解除粒状材料颗粒的压缩并消除其缠结及制造载气蒸汽的气体。

第八十四类型是如八十一类型所述的生加物质加入装置，其中在螺杆加料器螺旋轴远端处的螺线的相邻壁之间有相对大的坡度，在螺旋轴中心部分的螺线的相邻壁之间有相对小的坡度，该中心部分相邻于远端。

第八十五类型是如八十一类型所述的生加物质加入装置，其中在螺杆加料器螺旋轴的螺线的相邻壁之间的坡度，从漏斗侧的基体部分向坡度最小处的中间部分逐渐减小，坡度从中间部分向远端部分逐渐增加。

                       附图简介

图1是用本发明第一实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图2是用本发明第二实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图3是用本发明第三实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图4是用本发明第四实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图5是用本发明第五实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图6是用本发明第六实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图7是用本发明第七实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图8是用本发明第八实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图9是用本发明第九实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图10是用本发明第十实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图11是用本发明第十一实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图12是用本发明第十二实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图13是用本发明第十三实施方案气化炉的甲醇合成***的简图。

图14是图13相关部分的放大图。

图15是第十四实施方案的生物质气化炉的简图。

图16是第十五实施方案的生物质气化炉的简图。

图17是第十六实施方案的生物质气化炉的简图。

图18是第十七实施方案的生物质气化炉的简图。

图19是第十八实施方案的生物质气化炉的简图。

图20是第十八实施方案的另一种生物质气化炉的简图。

图21是第十九实施方案的生物质气化炉的简图。

图22是第二十实施方案的生物质气化炉的简图。

图23是第二十一实施方案的生物质气化炉的简图。

图24是第二十二实施方案的生物质气化炉的简图。

图25是常规煤气化炉的简图。

图26是第二十三实施方案的生物质气化炉的简图。

图27是介绍第二十三实施方案的煤微粉和生物质的加入方法的简图。

图28是介绍第二十三实施方案的煤微粉和生物质的另一种加入方法的简图。

图29是第二十三实施方案的加入煤微粉和生物质用的加料管的简图。

图30是第二十三实施方案的另一种煤气化炉的简图。

图31是用本发明第二十三实施方案煤气化炉的甲醇合成***的简图。

图32是用本发明第二十四实施方案煤气化炉的甲醇合成***的简图。

图33是用本发明第二十五实施方案煤气化炉的甲醇合成***的简图。

图34是第二十六实施方案生物质气化炉的简图。

图35是第二十七实施方案生物质气化炉的简图。

图36是第二十八实施方案生物质气化炉的简图。

图37是表示装有第二十九实施方案生物质气化炉的甲醇合成***的简图。

图38是第二十九实施方案生物质气化炉的简图。

图39是第二十九实施方案的甲醇合成装置的简图。

图40是用于加入生物质的加料漏斗的简图。

图41是表示现有技术的螺杆加料器的尖端部分的纵剖图。

图42表示通过图41所示的螺杆加料器运输并排出的精细粉化的生物质的状态。

图43表示第三十实施方案的生物质加料装置，其中图43(A)是加料装置的侧视图；图43(B)是加料装置的平视图。

图44是表示第三十实施方案的流化锥例子的纵剖图。

图45是表示第三十实施方案的另一种流化锥例子的纵剖图。

图46表示第三十一实施方案的生物质加料装置，其中图46(A)是加料装置的侧视图；图46(B)是加料装置的平视图。

图47表示第三十一实施方案的螺杆加料器的尖端部分的例子，其中图47(A)是尖端部分的纵剖图；图47(B)是其右视图。

图48表示第三十一实施方案的螺杆加料器的尖端部分的另一例子的纵剖图。

图49表示第三十一实施方案的生物质加料装置，其中图49(a)是加料装置的侧视图；图46(b)是加料装置的平视图。

图50表示第三十二实施方案的例1(A)和例2(B)的螺杆加料器的尖端部分的结构的放大剖视图。

                   实施发明的最佳方式

下面参照附图，更详细介绍实施发明的最佳方式，但这不应理解为限制本发明。

[第一实施方案]

图1介绍用本发明第一实施方案气化炉的甲醇合成***。

如图1所示，根椐该实施方案的生物质气化炉10是连续式基床型气化炉，其包括用于把生物质11加入到炉主体12中连续式基床的生物质加入装置13，和燃烧氧化剂加入装置15，装置15位于生物质加入装置13之上(即在炉的下游侧)并把包括氧气或氧气与蒸汽的混合物的燃烧氧化剂14(如O₂或H₂O)加入到炉主体12中。

待加入到本发明炉主体12中的生物质11优选是呈粉化、干状的生成的或废的生物质。

本文所用的术语“生物质”指的是可用作能源或工业源原材料的生物学资源。这些生物学源的例子包括甜高梁、nepiergrass和螺旋藻属。

在本发明中，前述粒状生物质11的平均粒径(D)优选为0.05≤D≤5mm。其理由如下：当平均粒径为0.05mm或更小时，粉化生物质的效果变差，而当其平均粒径超过5mm时，生物质不能满意地燃烧至最内部，且反应不能加快，从而难以高效气化。

在本发明中，侍加入到生物质气化炉中的燃烧氧化剂优选为空气和蒸汽的混合物或氧和蒸汽的混合物。

前述燃烧氧化剂的加入量为控制氧[O₂]/碳[C]的摩尔比为0.1≤O₂/C，优选0.1≤O₂/C＜1.0，(特别优选0.2≤O₂/C＜0.5)，并控制蒸汽[H₂O]/碳[C]的摩尔比为1≤H₂O/C(特别优选2≤[H₂O]/[C]≤6)。

这是因为当前述摩尔比在上述范围内时，蒸汽和氧气的提供能通过部分氧化而满意地气化，从而增加生成气中H₂和CO的量，且煤烟和焦油的量可以忽略不计。

为气化条件的一个因素的生物质气化炉主体12的内温优选控制到700-1200℃。

这是因为当炉内温低于700℃时，生物质的热分解差而不利，而当内温超过1200℃时，通过生物质自身的分解产生了不希望的煤烟。

生物质气化炉主体12的内压优选控制到1-30atm。

其原因是：虽然对于甲醇(或二甲基醚等)的直接合成优选约80atm的压力，但这种高压力要求气化炉用耐压材料，从而不利地提高了生产成本。

优选约30atm的内压，这是因为可降低表面速率并可减小设备尺寸。

为气化条件的一个因素的生物质气化炉主体12的表面速率优选控制到0.1-5m/s。

这是因为等于或低于0.1m/s的表面速率延长了炉中的停留时间，产生了不利的过度燃烧，而超过5m/s的表面速率防止完全的燃烧/热分解，从而不能达到满意的气化。

为了达到最佳地运输粉化生物质，更优选考虑生物质的粒径。当生物质的平均粒径为0.1-1mm时，特别优选0.4-1m/s的表面速率；当平均粒径为1-5mm时，优选1-5m/s的表面速率。

本发明的生物质气化炉提供了清洁的气体而不形成煤烟或类似物质，因为炉子通过部分氧化而有效气化生物质。

前述的生成气通过气体纯化设备而加以纯化，从而可直接作为用于燃气轮机的燃料气。

另外，通过调节产生气中所含的H2与CO气的组成比，生成气也可用作制备如甲醇(或二甲基醚)的物质的气体。

下面介绍把由此得到的气体用于甲醇合成的***。

[第一实施方案]

{甲醇合成***(1)}

如图1所示，使用上述生物质气化炉的合成甲醇的甲醇合成***20包括灰尘收集装置22，用于从生物质气化炉10的炉主体12的生成的产生气中除去煤烟和灰尘；用于纯化除尘后的气体的纯化装置23；用于从纯化气体中除去蒸汽的洗涤器24；用于调节由此生成的气中H₂与CO气的组成比的CO转化反应装置25；用于提高气体的压力的增压装置26；用于从加压气体中所含的H₂与CO制备甲醇(CH₃OH)的甲醇合成装置；和用于分离排出气28和甲醇29的气-液分离装置30。

已加入到气化炉10的炉主体12中的生物质11通过使用燃烧氧化剂14而部分燃烧，并在前述的预定条件下燃烧，从而提高生物质的气化效率。把由此得到的气体21在灰尘收集器22中进行除尘，然后转移至从气体中除去蒸汽的洗涤器24，其中冷却气体，同时除去蒸汽。接着在CO转换反应装置中提高H₂的含量，并通过增压器26提高气体的压力至适宜于甲醇合成的压力。把加压的气体转移至甲醇合成装置27中，在这里制备甲醇。之后，分离排出气28和甲醇29。

因为CH₄留在上述排出气28中，气体可通过再次加入到连续式基床型气化炉中而加以循环。

下面讨论通过前述生物质气化产生的气体中的H₂/CO组成比。

生物质的组成比由C_mH₂O_n(m＝1.0-1.5，n＝0.7-1.1)表示。然而，为了方便，在下面介绍中该组成简单地用CH₂O表示。

通常根椐下列反应式进行甲醇合成：

(1)

在用甲烷(CH₄)作为天然气的常规合成中，如下进行反应：

(2)

用矿物燃料(煤)的常规合成中，如下进行反应：

(3)

通常当生物质只简单气化时，如下进行反应：

(4)

为了解决这个问题，在本发明中，把燃烧氧化剂14引入炉中，从而引起部分燃烧( )，并使用产生的热。在后继步骤中除去CO₂，从而提高[H₂]/[CO]之比。

由于上述反应是吸热反应，该反应必须在加热下进行。然而，由于难以从外部加热固体生物质，使用通过部分燃烧的气化。

本文所用的术语“部分燃烧”指的是一种燃烧方式，其中一部分生物质作为燃料用化学计量不足量的氧化剂(空气或氧气)进行燃烧，从而储备未燃烧燃料的可燃烧气。

为了促进部分氧化反应、热分解和气化反应，精细粉化生物质来增加反应表面积。根椐本发明，这可通过调节粒状生物质11的平均粒径(D)为0.05≤D≤5mm而达到。

只要生物质由CH₂O表示，生物质的基本反应可如下表示：

(5)[吸热反应]

(6)[放热反应]

若达到上述反应，为了合成甲醇，可达到为2或更高的H₂/CO之比。

在25℃下上述反应的生成热为：

对于反应(5)：-26.4+27.7＝+1.3千卡[吸热反应]

对于反应(6)：-94+27.7＝-66.3千卡[放热反应]

由此，总反应为放热反应。

在CH₂O完全燃烧的情况下( )，生成热为-124.3(放热反应)。

若把前述反应(5)和(6)变成完全燃烧反应，生成热会如下：

-124.3×2＝-250千卡

因此，在(5)和(6)的总反应中，

-65.3/-250＝0.26，

这表示调节约1/4的比例来达到理想的燃烧。

然而，前述反应比燃烧反应本身产生了更少的热。由此，在反应区域的温度仅升到450-500℃(＝0.26^*×1800-1900℃)，产生延长的反应时间。

为了保持燃烧区域的进行反应的800-1000℃，要求分别加入在约400-500℃的高温蒸汽。

为了满足这种要求，分开加入高温蒸汽(约400-500℃)，该蒸汽通过与在气化炉主体12产生的高温气的热的热交换而得到。

上述的组合用蒸汽和氧气的气化***是理想的反应***。然而，实际的反应产生了除CO和H₂的约7-8％的烃如CH₄、C₂H₄-C₂H₆-，焦油和烟灰。

在等于或高于550℃(适宜为900℃±100℃)的温度下、在蒸汽和镍催化剂存在下，烃如前述CH₄可经蒸汽重整而转化成CO和H₂。

从蒸汽重整得到的H₂可作为上述甲醇合成的原材料。

换句话说，通过把蒸气重整装置加入到组合使用蒸汽和氧的气化***中，可制备CO和H₂。

因此，若提供足够的停留时间，为基本的含碳物质的焦油和煤烟，也可经蒸气重整。

具体地，通过包括置于集尘装置22和纯化装置23之间的催化剂(在其上载有Ni催化剂的蜂窝辐射转换器)的蒸汽重整装置31，进行如焦油和煤烟等物质的蒸汽重整。

当如反应式(5)和(6)进行生物质反应时，作为使用内部生成热的结果，CO₂被含在产生气中。

在金属催化剂如Cu、Zn、或Cr存在下按下列反应式(7)，CO₂也可用于甲醇合成：

(7)

然而，这个反应式仅表示产生气中CO、CO₂和H₂之间的平衡，不必要的CO₂气只膨胀了反应***。

因此，为了提高甲醇的回收率，优选在反应***的最后阶段通过用CO₂除去装置如胺基湿CO₂除去装置，以接触方式从该***中除去过量的CO₂。

为了这个目的，如图1所示，把用于除去CO₂的二氧化碳除去装置32插在增压器26和甲醇合成装置27之间，从而除去过量的CO₂。

根椐该实施方案，不把本发明限于此，把用于除去CO₂的二氧化碳除去装置32插在增压器26和甲醇合成装置27之间，从而除去过量的CO₂。另一种是，把用于除去CO₂的二氧化碳除去装置32设置在增压器26的上游侧，以预先除去CO₂，生成的气体通过增压装置26进行增压。

因此，通过除去过量CO₂，作为制备甲醇的原材料并侍引入到甲醇合成装置27的气体具有CO和2H₂的组成，以有效地进行甲醇合成，使得甲醇合成的产率为约60％，以所提供的生物质计。

当提供蒸汽重整装置31时，可省掉用于产生H₂的上述CO转换反应装置25，这是因为在气化步骤中提高了H₂的量。

一部分由此分离并由此除去的CO₂可用作生物质加料装置13的载气。由此，当用载气介质如空气时，可防止向炉中引入不必要的N₂。

[第二实施方案]

{甲醇合成***(2)}

下面介绍本发明的第二甲醇合成***。

用相同的附图标号表示与第一甲醇合成***具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

图2表示本发明第二实施方案气化炉的甲醇合成***。

如图2所示，第二实施方案的甲醇合成***包括生物质气化炉10，该气化炉10用生物质(CH₂O)11和加入到炉中的燃烧氧化剂14进行气化从而形成气体如H₂和CO；蒸气重整装置31，用于在镍催化剂存在下对在生物质气化炉10中气化而得到的产生气中所含的如CH₄的烃进行重整；冷却装置41，用于冷却通过蒸汽重整装置31而重整的气体；热交换装置(未示出)，其安装在冷却器41内并通过从外部提供的水42的热交换而产生高温蒸气43；和用于纯化冷却的生成气的气体纯化装置23；热交换器44，用于从已通过纯化装置23而纯化的气体中除去蒸汽；用于提高气体压力的增压器26；用于除去加压气中所含的CO₂的二氧化碳除去装置；再生装置45，用于加热二氧化碳除去气至适宜于制备甲醇的温度；甲醇合成装置27，用于从气体中所含的2H₂和CO中制备甲醇(CH₃OH)；和气-液分离装置30，用于把通过甲醇合成装置27得到的产生气分离成甲醇29和排出气28。

在第二实施方案的生物质气化炉10中，把生物质11加入到用于把生物质加入到炉主体12的生物质加入设备13中，并把其温度用前述热交换装置升高的蒸气加入到燃烧氧化剂加入设备15中，从而向生物质气化炉10中提供高温蒸汽。

优选，制备待加入到本发明的炉主体12中的生物质或为废生物质，并通过干燥设备47进行干燥，接着通过粉化设备48粉化成预定的粒径。

在该实施方案的甲醇合成***中，通过用于加热二氧化碳除去二氧化碳形成气的再生器45来加热已通过二氧化碳除去装置32除去二氧化碳气的形成气，来把CO₂除去气的温度升至适宜甲醇合成的温度，从而提高甲醇合成的效率。

在上述甲醇合成***中，生物质11预先在用于气化作为原料的生物质的生物质气化炉10中干燥；然后粉化成预定的粒径；并加入到炉主体12中。在这种操作中，生物质11在低温下用理想燃烧量的1/4的氧通过部分燃烧而气化，同时有效利用在化学合成过程中产生的贡献给CO的热，从而提高气化炉的内温。另外，从外部供应高温蒸汽43，来保持炉的内温约900℃，导致理的气化。

虽然在形成的气21中产生烃如CH₄，通过设置在气化炉出口侧的蒸汽重整装置31来把烃重整成CO和H₂，来达到适宜于甲醇合成的气体组成。

不是合成甲醇所必要的CO₂通过二氧化碳除去装置排出到外部，从而达到相当理想的气体组成，其中含有作为甲醇合成的必要组分的CO和H₂，并把H₂/CO比变成2＜(H₂/CO)。另外，通过再生器45把CO₂除去的形成气加热至适宜于甲醇合成的温度，从而提高甲醇合成的效率。

因此，通过有效使用生物质11，得到了不含煤烟和类似物质的用于甲醇合成的清洁气。该气体提高了甲醇的合成效率，约60％的生物质转化成甲醇燃料。

[第三实施方案]

{甲醇合成***(3)}

下面根椐附图3来介绍本发明的第三实施方案。

图3表示利用第三实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

用相同的附图标号表示与第一甲醇合成***具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

如图3所示，在该实施方案的生物质气化***中，通过前述热交换器44除去的不必要的蒸汽用于加热和加湿待加入到气化炉10的炉主体12中的作为燃烧氧化剂的氧气14。

对加热和加湿氧气没有特别限制，可使用直接热交换法，该方法包括通过从直接热交换装置或类似装置提供的热回收水鼓入氧气。

把由此加热/加湿的氧气通过燃烧氧化剂加入设备15加入至生物质气化炉12中，从而提高生物质气化反应的效率。可有效回收通过热交换器44得到的约50℃的低温蒸汽的潜热。

[第四实施方案]

{甲醇合成***(4)}

下面根椐附图4来介绍本发明的第四实施方案。

图4表示利用该实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

用相同的附图标号表示与第一甲醇合成***具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

如图4所示，该实施方案的生物质气化***包括用于气化加入的生物质11的生物质气化炉10；用于纯化在生物质气化炉10中气化而产生的并用冷却器41冷却的气体21的纯化装置23；用于从纯化气中除去蒸汽的热交换器44；用于调节冷却气的H₂和CO的组成比的CO转化反应装置25；用于提高气体压力的增压装置26；用于把气体中所含的二氧化碳排出到外部的二氧化碳除去装置32；用于把二氧化碳除去的、已加压的气体加热至制备甲醇的温度的再生器45；用于从气体中所含的H₂和CO中制备甲醇(CH₃OH)的甲醇合成装置27；和用于把甲醇合成装置27制备的合成气46分离成甲醇29和排出气28的气-液分离装置30。

在上这实施方案中，把气化产生的气体中所含的CH₄通过用蒸汽重整装置31而重整为H₂和CO。然而，在这个实施方案中，用于甲醇合成的氢是由CO转化反应装置25代替蒸汽重整装置31来制备。虽然CO₂中前述CO转化反应装置25中产生，但过量的CO₂通过前述二氧化碳除去装置32从反应体系中排出到外部。

如前述实施方案中所述，由二氧化碳除去装置32除去的CO₂可用作生物质11的载气。另外，作为燃烧氧化剂14的氧气也可通过由冷却器41提供的高温蒸汽43来加热和加湿。

[第五实施方案]

{甲醇合成***(5)}

下面根据附图5来介绍本发明的第五实施方案。

图5表示利用该实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

用相同的附图标号表示与第一甲醇合成***具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

如图5所示，该实施方案的甲醇合成***包括用于气化加入到炉中的生物质11的气化炉10；蒸气重整装置31，用于在镍催化剂存在下对在生物质气化炉10中气化而得到的产生气21中所含的如CH₄的烃进行重整；冷却装置41，用于冷却通过蒸汽重整装置31而重整的气体；用于纯化由冷却器41冷却的生成气的气体纯化装置23；热交换器44，用于从纯化的气体中除去蒸汽；用于调节冷却气中所含的H₂和CO的组成比的CO转化反应装置25；用于提高得到的气体压力的增压器26；用于把CO₂排出到外部的二氧化碳除去装置32；再生装置45，用于加热增压的/二氧化碳除去气至适宜于制备甲醇的温度；甲醇合成装置27，用于从气体中所含的H₂和CO中制备甲醇(CH₃OH)；和气-液分离装置30，用于把通过甲醇合成装置27得到的产生气分离成甲醇29和排出气28。

在前述第一和其它实施方案中，通过气化而形成的气中所含的CH₄，用蒸汽重整装置31来把烃重整成CO和H₂。然而，在这个实施方案中，通过组合用CO转化反应装置25和蒸汽重整装置而得到了甲醇合成所要求的更多量的H₂。虽然CO转化反应装置25产生了CO₂，但通过前述二氧化碳除去装置32分离了过量的CO₂。

如前述实施方案中所述，由二氧化碳除去装置32除去的CO₂可用作生物质11的载气。另外，作为燃烧氧化剂14的氧气也可通过热交换器44来加热和加湿。

[第六实施方案]

{甲醇合成***(6)}

下面根椐附图6来介绍本发明的第六实施方案。

图6表示利用第六实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

如图6所示，第六实施方案的甲醇合成***包括用于气化加入到炉中的生物质11的气化炉10；用于纯化在生物质气化炉10中气化而产生的并用冷却器41冷却的气体21的纯化装置23；用于从纯化气中除去蒸汽的热交换器44；用于调节冷却气的H₂和CO的组成比的CO转化反应装置25；用于提高气体压力的增压装置26；用于把气体中所含的二氧化碳排出到外部的二氧化碳除去装置32；用于把二氧化碳除去的、已加压的气体加热至制备甲醇的温度的再生器45；用于从气体中所含的H₂和CO中制备甲醇(CH₃OH)的甲醇合成装置27；和用于把甲醇合成装置27制备的合成气46分离成甲醇29和排出气28的气-液分离装置30。在这个气化***中，把由气液分离装置30分离的排出气28中所含的残余CH₄再循环到生物质气化炉10中。

因此，通过排出气28中的残余CH₄的燃烧产生的热可用于部分氧化，并且产生的CO₂通过二氧化碳除去装置32排出。由于由二氧化碳除去装置32除去了产生的CO₂，用于合成甲醇的气体组成保持恒定，在甲醇合成装置27中的甲醇合成可稳定进行。

由气液分离产生的前述排出气28可有效地用作粒状生物质11的载气，来把粒状生物质11加入到生物质气化炉。

前述排出气28可用于驱动燃气机，从而在该***中有效地作为各种设备如粉化生物质的粉化器和制备氧的氧气制备装置的能源。

[第七实施方案]

{甲醇合成***(7)}

下面根椐附图7来介绍本发明的第七实施方案。

图7表示利用第七实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

如图7所示，第六实施方案的甲醇合成***包括用于气化加入到炉中的生物质11的气化炉10；用于纯化在生物质气化炉10中气化而产生的并用冷却器41冷却的气体21的纯化装置23；用于从纯化气中除去蒸汽的热交换器44；用于调节冷却气的H₂和CO的组成比的CO转化反应装置25；用于提高气体压力的增压装置26；用于把气体中所含的二氧化碳排出到外部的二氧化碳除去装置32；用于把二氧化碳除去的、已加压的气体加热至制备甲醇的温度的再生器45；用于从气体中所含的H₂和CO制备甲醇(CH₃OH)的甲醇合成装置27；和用于把甲醇合成装置27制备的合成气46分离成甲醇29和排出气28的气-液分离装置30。在这个气化***中，蒸汽涡轮机(起到用于装置如循环鼓风机52和升压机装置的能源作用)通过使用蒸汽51驱动，该蒸汽由回收自在甲醇合成装置27中进行的甲醇合成生成的热产生。

在上述甲醇合成装置27中进行的反应为放热反应，并使用如此生成的热。实现该***中有效的热利用。

此外，将在合成装置27中所含的一部分气体借助循环鼓风机52再循环入二氧化碳除去装置32的上游侧上的位置，如此增强合成的效率。可将一部分再循环的气体54用于干燥装置47中作为干燥生物质11的气体。

[第八个实施方案]

{甲醇合成***(8)}

下面根椐附图8来介绍本发明的第八实施方案。

图8表示利用第七实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

如图8所示，将根据第七实施方案的生物质气化***安装于安装基座55上，或将安装于安装基座55上的整个***安装在移动支架56上；或将整个支架直接安装于安装基座56上，由此使该***可移动。

如图8所示，将整个***安装在基座55上。将整体安装基座55用盖57盖住以保护其中的仪器。为通过借助起重机或类似装置吊起该***的方式移动或转移该***，可将吊耳58与安装基座55的四个角连接，进一步增强操作性。

此外，通过将整个***安装于移动支架56上，可获得可移动的***。可将移动支架56安装上轮子以借助牵引器牵引，或将移动支架56装上驱动装置，以使该***成为自移动的生物质气化***。

此外，将安装于安装基座55上的***安装在移动支架56上，以移动该***。

根据本实施方案，与常规技术相比可大幅度降低生物质气化***的尺寸。因此，该***可借助起重机或类似装置吊起；或可通过传输装置移动或牵引；或本身可移动自任意位置，以获得优良的输送性。

因此，可将该***转移至生产生物质或收集废料的位置，由此在该点气化生物质并生产甲醇。

本发明第八方面的这种可输送性可类似地赋予上述实施方案的***和下述***。

[第九个实施方案]

{甲醇合成***(9)}

下面根椐附图9来介绍本发明的第九实施方案。

图9表示利用第九实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

如图9所示，根据第九实施方案甲醇合成***包括用于气化加入的生物质11的生物质气化炉10；用于纯化在生物质气化炉10中气化而产生的并用冷却器41冷却的气体21的纯化装置23；用于从纯化气中除去蒸汽的热交换器44；用于调节冷却气中所含的H₂和CO的组成比的CO转化反应装置25；用于提高气体压力的增压装置26；用于把已加压的气体加热至适合制备甲醇的温度的高温的再生器45；用于从气体中所含的H₂和CO中制备甲醇(CH₃OH)的甲醇合成装置27；和用于从合成气中分离排出气28和甲醇29的气-液分离装置30。

然后，将具有热交换的蒸汽73加入用于冷却气化炉中生产的气体21的冷却器41中，由此通过在冷却器41内设置的第二个热交换器74中的热交换从高温生成气体回收热(例如约900℃)。将如此获得的高温(400-600℃)蒸汽75加入生物质气化炉10中。

可将该***中获得的高温蒸汽75用作燃烧氧化剂14的组分，由此增强使用生物质的甲醇合成***的效率。

[第十个实施方案]

{甲醇合成***(10)}

下面根椐附图10来介绍本发明的第十实施方案。

图10表示利用第十实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

用相同的附图标号表示与第一甲醇合成***具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

如图10所示，在根据第十实施方案的甲醇合成***中，用于冷却通过气体纯化装置26纯化的气体并从气体中除去蒸汽的热交换器44包括用于喷洒水76的水喷洒装置44A；和用于喷洒碱溶液(例如NaOH)的碱水喷洒装置44B。热回收按类似于第九个实施方案中使用的方式，使用来自水喷洒装置44A喷洒的水的排出水进行，由此获得高温蒸汽，并将该蒸汽送回气化炉10中。

根据本实施方案，首先将纯化气体通入水喷洒装置44A中，其中将气体冷却并将气体中所含的湿气通过喷洒水76回收。然后，将所得的气体通入用于喷洒碱溶液77(例如NaOH)的碱水喷洒装置44B，其中将酸性气体(例如氨气、氯化氢和硫组分(H₂S))通过喷洒水从气体中除去。

与第九实施方案的情况类似，在第二个热交换器中，将从水喷洒装置44A中排出的排出水71用通过在甲醇合成装置27中进行的催化反应生成的热(约300℃)进行热交换。然后将气化炉10产生的气体21加入冷却装置41中，由此回收在第二个热交换***74中生成的高温气体(例如在约900℃下)的热。将所得高温蒸汽75加入生物质气化炉10中。

除了由第九个实施方案获得的效果外，本发明使用包括水喷洒装置44A和碱水喷洒装置44B的两阶段涤气器。这样，在第一阶段通过喷洒的水76进行冷却和湿气除去，在第二阶段通过喷洒的碱水77除去酸气，由此防止在下游侧上的装置和管线因腐蚀等造成的损害。

[第十一个实施方案]

{甲醇合成***(11)}

下面根椐附图11来介绍本发明的第十一实施方案。

图11表示利用第十一实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

用相同的附图标号表示与前述甲醇合成***具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

本实施方案的甲醇合成***包括设在甲醇合成***中前述增压装置26和再生器45之间的第一吸收塔或保护塔78；和设前述再生器45和甲醇合成装置27之间的第二吸收塔或保护塔79。

前述吸收塔填充有具有吸收能力的物质如硅胶或活性碳。保持塔填充有也可用于甲醇合成装置27的催化剂。它们是用了预定时间后要处理掉或再生的“一次性”塔。

这些吸收性塔或保护塔有效防止甲醇合成***中的催化剂中毒。因此，甲醇合成可长时间稳定进行。

在本实施方案中，通过使用第一吸收塔或保护塔78和第二吸收塔或保护塔79而达到两步骤保护。然而，本发明并不限于此。例如，可仅用第一吸收塔或保护塔78。

[第十二个实施方案]

{甲醇合成***(12)}

下面根椐附图12来介绍本发明的第十二实施方案。

图12表示利用第十二实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

用相同的附图标号表示与前述甲醇合成***具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

第十二实施方案的甲醇合成***有效利用排出气28中所含的H₂，排出气28是通过在甲醇合成装置27中产生的气体46进行气/液分离而分离过的气体。

如图12所示，通过气/液分离装置30来把由前述甲醇合成装置27合成的产生气46分离成甲醇29和排出气28。通常，把排出气28加回到再生器45上游的一个装置而不需要任何另外的处理。然而，在这个实施方案中，使用从相关排出气28中仅分离出H₂的氢分离装置80，来提高待回收的排出气28中所含的H₂的含量。

氢分离装置80可用已知的氢分离技术如基于变压技术或膜吸附的H₂分离。

根椐该实施方案，通过氢分离装置80仅分离出H₂，且分离的H₂被循环到再生器45的上游的一个位置。因此，可有效使用残余的H₂，从而提高了甲醇合成用的氢的利用率。

[第十三个实施方案]

{甲醇合成***(13)}

下面根椐附图13来介绍本发明的第十三实施方案。

图13表示利用第十三实施方案生物质气化炉中气化产生的气体的甲醇合成***。

用相同的附图标号表示与前述甲醇合成***具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

第十三实施方案的甲醇合成***使用两个分开的甲醇合成***以连续合成甲醇。

图14是第十三实施方案的甲醇合成***的放大图。

如图13和14所示，该实施方案的甲醇合成***包括两个分开的成***，即第一合成塔82和第二合成塔83。

第一合成塔82包括设在塔两段的阀84a和84b。在第一合成塔82中，提供了作为第一段的催化剂层82-1至作为最后段的催化剂层82-5(在该实施方案中有5段)。类似地，在第二合成塔83包括设在塔两段的阀85a和85b。在第二合成塔83中，提供了作为第一段的催化剂层83-1至作为最后段的催化剂层83-5(在该实施方案中有5段)。

如图14所示，根椐第十三实施方案，在甲醇合成中交替使用第一合成塔82和第二合成塔83。例如，在用第一合成塔82期间，关闭第二合成塔的阀85a和85b。在第二合成塔83的催化剂层中，除去设在气体入口附近的已降解的第一段催化剂层，并把第二段催化剂层83-2转移到第一段的位置。其余的催化剂层相继转移，并放置新的催化剂层作为最后段，从而用新的催化剂层来连续地替代已降解的部分。

通过用第十三实施方案，改善了维持甲醇合成的容易性。

在第十三实施方案中，虽然在再生器45的上游设置了保护塔78，但保护塔78没有必要。然而，提供了保护塔78防止了催化剂的中毒和催化剂活性的降低。

另外，保护塔可用作第一段催化剂层82-1和83-1并可在使用预定时间后处理掉。

本实施方案使用两系列催化的合成塔。然而，本发明并不局限于此，并可使用多系列合成塔来提高合成效率。

[第十四个实施方案]

{甲醇合成***(14)}

下面根椐附图15来介绍本发明的第十四实施方案。

在该实施方案的生物质气化炉10中，把含有氧气或氧和蒸汽的混合物的燃烧氧化剂14通过多段加入法加入到炉主体中12中。

如图15所示，根椐本实施方案，提供用于通过沿着炉主体12的垂直轴上的多个点加入燃烧氧化剂14的加料装置15A至15D。以相继的方式以预定的间隔提供加料装置15A至15D，使得用于促进气化的燃烧氧化剂14相对于气流在下游相继加入。

根椐该实施方案，通过生物质加入装置13加入生物质11，使得生物质从炉主体12的下部提供，并集中在加料装置13的加料口13a的同心圆处在预定点提供燃烧氧化剂加入装置15A的多个加入口(在这个实施方案中有两个孔)。

因此，燃烧氧化剂14以连续方式在多段加入，从而提高了气化效率。

使用该实施方案的气化炉作为前述甲醇合成***的气化炉，提高了甲醇合成的效率。

[第十五个实施方案]

图16表示第十五实施方案的生物质气化炉。

如图16所示，第十五个实施方案的生物质气化炉10包括生物质加料装置13，用于把生物质11加入到炉主体12中；燃烧氧化剂加料装置15，其设置在生物质加料装置13的上游的一个位置，用于把包括氧或氧和蒸汽的混合物加入到炉主体12中；和设置在炉主体的上部的多个陶瓷上的镍催化剂泡沫板61，使得各个板以相反方向交替延伸。

陶瓷泡沫板61捕获通过生物质11气化而产生的气体中所含的焦油和煤烟，并通过镍催化剂的作用分解捕获的焦油物质成CO和H₂，从而提供具有适宜于甲醇合成的组成的气体。

由于前述陶瓷泡沫板61也作为辐射转换器，可得到在气化炉主体12中整个内部的均匀气化温度，从而提高气化炉主体12中的气化反应效率。

在该实施方案中，通过炉主体12的底部从外部引入高温蒸汽43。

[第十六实施方案]

图17表示第十六实施方案的生物质气化炉。

如图17所示，该实施方案的生物质气化炉10包括设置在炉主体12的上部12a的弯曲部分的下游侧的一个位置的多个在陶瓷上的镍催化剂泡沫板61，使得各个板以相反方向交替延伸。

陶瓷泡沫板61捕获通过生物质11气化而产生的气体中所含的焦油和煤烟，并通过镍催化剂的作用分解捕获的焦油物质成CO和H₂，从而提供具有适宜于甲醇合成的组成的气体。

通过未示出的装置如喷蒸汽，可排出沉积在陶瓷板上61上的灰62。

[第十七实施方案]

图18表示第十七实施方案的生物质气化炉。

如图18所示，第十七实施方案的生物质气化炉通过在高温下气化/燃烧生物质11和燃烧氧化剂14如氧气而产生气体21。生物质气化炉10包括：在由耐火材料制成的气化炉主体的顶部12b处的生物质加料装置13，用于把已粉化至预定粒径的生物质11加入到炉中；和燃烧氧化剂加入装置15，用于把燃烧氧化剂14如氧气或空气和蒸汽的混合物加入到炉主体12中。

炉主体12的下部包括灰分接受部分92，用于接受含有气化后仍未燃烧的物质的燃烧残余物。限定灰分接受部分92的壁使冷却夹套具有向下减少的直径。

气体排出管94设置在炉主体12的侧壁的下部。气体排出管94排出由生物质气化产生的气体21。

在本实施方案中，从生物质气化炉10的顶部12b向下加入生物质11。因此，甚至当生物质含有大量的低熔点物质时，不象把生物质向上吹，可防止未燃烧组分沉积在炉的内壁表面上，从而达到连续的生物质气化。

具体地，当含有较大量的碱性组分如Na盐、K盐和P盐的生物质用作原料时，灰分的熔点低至600℃。然而，从炉顶部12b加入生物质11防止灰分的沉积和形成。

根椐本发明，除了具有特定的高熔点生物质的任何组成的生物质都可气化。本发明提供了特别适宜于通用目的气化炉，而不是用于高熔点的气化炉。

由于通过冷却夹套93的冷却，固体灰分沉积在灰分接受部分92的内表面上，灰分和内壁之间的沉积变弱。因此，通过用如煤烟除去装置来吹入蒸汽，可把灰分强制除去。

[第十八实施方案]

图19表示该实施方案的生物质气化炉。

用相同的附图标号表示与上述实施方案具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

如图19所示，第十八实施方案的生物质气化炉10包括中空圆柱体的气体-灰分引入装置95，该装置具有向下减少的直径，并安装在排气管94上部及附近，而该排气管设置在气化炉主体12下部的侧壁上，设置95的上端连到主体的内表面上，且灰分分离室96设置在气体-灰分引入装置95的下部。

根椐该实施方案，由于提供了气体-灰分引入装置95和灰分分离室96，从灰分引入装置95加入到灰分分离室96的气体和灰分的流速在室96中得到降低。因此，灰分和气体容易彼此分离，并防止把灰分转移至气体排出管94中。

在这个实施方案中，提供冷却夹套93，使其从气化炉主体的中部延伸至下部，并提供用于向炉的内表面喷蒸汽的煤烟除去装置(除去淤渣的设备)97，从而有利于除去沉积在内表面上的固体物质。

该实施方案的煤烟除去装置97具有以弥补方式彼此面对的喷射开孔97a。然而，本发明并不限于此，若必要，可改变每个喷射开孔的位置，并可增加喷射孔的数目。

如图20所示，可在气化炉的下部提供水浴部分98，以回收湿状态的分离过的灰分。

[第十九实施方案]

图21表示第十九实施方案的生物质气化炉。

用相同的附图标号表示与上述实施方案具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

该实施方案的生物质气化炉10包括安装在气化炉主体12底部的水浴部分98；和具有向下减少的直径的中空圆柱体的气体-灰分引入装置95，该装置95的尖端部95a浸入水浴部分98中。

在这个实施方案中，提供水冷管99，使得管99从气化炉主体12的中心部向下部延伸，从而冷却主体12的侧壁。

根椐十九实施方案，由于把产生气通过水浴部分98一次，从而除去含在气体中的水。

由于把气体引入到水浴部分中，把气体中所含的痕量灰分主动冷却并固化。

特别是，第九实施方案适宜于气化产生低熔点灰分的生物质。

[第二十实施方案]

图22表示第二十实施方案的生物质气化炉。

用相同的附图标号表示与上述实施方案具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

如图22所示，该实施方案的生物质气化炉10包括用于排出产生的气体21并设置在气化炉主体12的顶部中心的排气管101，该排气管101垂直延伸，使得预定长度排气管的下端***气化炉的内部，排气管的下端开口101a面对气化炉的内部。

生物质气化炉主体12底部具有向下减少的直径的中空圆柱体，并且在主体12的底部安装有水浴部分98，以捕获熔化的灰分。

根椐该实施方案，生物质11向下加入到气化炉中。然而，由于气化产生的气体21通过排气管101向上排出，增加了气化区域，从而提高了气化效率。

由于气化炉主体的下部整体具有向下减少的直径，产生气21集中到主体的中部，从而有效地把气体21引入到排气管101中。

由于气化炉主体的下部具有向下减少的直径，熔化的灰分稳定地降落，从而提高了熔化的灰分在水浴部分98中的捕获比。

[第二十一实施方案]

图23表示该实施方案的生物质气化炉。

用相同的附图标号表示与上述实施方案具有相同功能的组件，并省掉这些组件的重复描述。

如图23所示，该实施方案的生物质气化炉10具有这样一个结构，使得前述气化炉主体中心下半部的直径D₁相对于主体上半部的直径D₂稍有减少；垂直设置一隔板102，使得隔板的一端连到主体较小直径的内壁表面上。通过在炉主体内提供一个隔板，形成一个用于引入生成的气体和灰分的路径103和气体排出路径104，从而引导生成的气体和灰分通过该路径；在隔板102的端102a让生成的气体21的流路转弯，从而从生成气中分离灰分，并让气体通过排气通道104，以用于通过产生气排气管94中排出。

在二十一实施方案中，在气体-灰分引入路径中安装热交换器105A、105B和105C，从而对该气体的潜热进行热交换。

根椐二十一实施方案，可有效进行产生气21的分离，并通过回收该气体的潜热而有效利用蒸汽。

[第二十二实施方案]

在上述实施方案中，把生物质用作气化的原料。在这个实施方案中，将介绍用矿物燃料如煤的一个气化的例子。

在二十二实施方案中，生物质与矿物燃料一起燃烧。

图24表示二十二实施方案的生物质气化炉。如图24所示，第二十二实施方案的生物质气化炉10是连续式基床型气化炉，其包括用于把生物质11加入到炉主体12中的生物质加入装置13；和燃烧氧化剂加入装置15，用于把含有氧或氧和蒸汽的混合物加入到炉主体12中，该装置15位于生物质加入装置13之下(即在炉的下游侧)；煤加入装置17，用于把煤16加入到炉中，该装置17面对燃烧氧化剂加入装置15；和用于加入蒸汽的蒸汽加入装置19，该装置设在煤加入装置17和生物质加入装置13之间的中心位置。

在二十二实施方案中，为了提供在炉主体12的下部的燃烧辅助部分，把作为矿物燃料的煤16加入到炉中，通过燃烧矿物燃料的煤16形成高温部分，而不允许燃烧生物质11。把生物质11加入到由此形成的高温部分，从而有效进行生物质11的热分解和气化。在这个实施方案中，也把燃烧氧化作用作提供高温部分的燃料。

由此，当在如生物质的热值低的情况下反应进行慢时，矿物燃料与生物质一起提供。根椐本发明，由于矿物燃料和生物质分别通过不同的部分来提供，在燃烧辅助部分提供高温部分，而没有生物质的自燃烧，且生物质在高温部分气化。因此，可高效率地进行生物质的气化。

结果，可高效且低成本制备适宜于甲醇合成的气体；可提高碳的转化；由如可消除由焦油和类似物质的沉积引起的问题；并可降低氧或空气的加入量。另外，可产生含有大量氢的气体。

在煤用作矿物燃料的情况中，可粉化煤来形成煤微粉，并以含有蒸汽和空气或蒸汽和氧的混合物形式加以输送。

另外，当使用重油或典型地用于燃烧的油来促进燃烧时，这些油可以含有喷射介质如蒸汽和空气或蒸汽和氧的气体混合物形式喷入炉中。

[第二十三实施方案]

在二十三实施方案中，把生物质加入煤气化炉中，以提高用于甲醇合成的气体的制备效率。

图25表示含有燃烧器和还原器的常规两段是连续式基床型气化炉。如图25所示，两段连续式基床型气化炉包括用于进行燃烧的其中含有燃烧器01的燃烧炉03，和进行气化反应的还原器02，该还原器安装在燃烧器01之上；煤微粉加入装置05，用于把通过粉化煤而得到的煤微粉04加入到燃烧器01中；空气提供装置07，用于提供用于燃烧的空气、富氧空气、或氧气；和用于向还原器02中加入煤微粉04的煤微粉加入装置08。气化炉的构造不限于图25所示的实施方案，还原器没有用窄的部分来清楚限定。

把由煤微粉加入装置05加入的煤微粉04在用于空气、富氧空气、或氧气的存在下进行高温-高负荷燃烧。把由此得到的高温燃烧气加入到还原器02中。把煤微粉从分开设置的煤微粉加入装置08喷到还原器02中，并通过用在燃烧器01中产生的高温燃烧气进行干蒸馏，从而引起气化。

纯化通过气化形成的气体09，接着，把生成气传输到用来发电的燃气轮机。

然而，通过含有大量CO的煤的气体产生的气体09具有低的热值并且氢的含量差。由此，气体09不适宜于作为用于甲醇合成的原材料。因此，希望开发通过用煤气化炉气化的方法，该方法可制备用于甲醇合成的气体。

因此，如图26所示，该实施方案的煤气化炉为两段连续式基床型气化炉，包括用于进行燃烧的其中含有燃烧器111的燃烧炉113，和安在燃烧器111之上的还原器112；煤微粉加入装置115，用于把通过粉化煤而得到的煤微粉114加入到燃烧器111中；空气、富氧空气、或氧气(下面称为“空气等加入装置”)加入装置117，用于加入用于燃烧的空气、富氧空气、或氧气(下面称为“空气等”)；和用于向还原器112中加入煤微粉114的煤微粉加入装置118；和生物质加入装置113，用于把粉化生物质11加入到还原器112中。

在上这装置中，把由煤微粉加入装置115加入的煤微粉114在用于辅助燃烧的空气等116的存在下进行高温-高负荷燃烧。把由此得到的高温燃烧气加入到还原器112中。把煤微粉从分开设置的煤微粉加入装置118喷到还原器112中，并通过生物质加入装置13把生物质11喷入还原器112中，并通过用在燃烧器111中产生的高温燃烧气进行干蒸馏，从而引起气化，产生生成气21。

如图27所示，在分别加入煤微粉114和生物质11的情况中，加入生物质的方法包括：(1)其中把煤微粉114和生物质11通过彼此面对的位置加入的方法(如图27(A)所示)；或(2)其中生物质11的加入位置稍高于煤微粉加入位置的弥补方法(如图27(B)所示)。煤微粉或生物质可通过多个位置加入。

除了如图27所示的生物质加入法外，煤微粉114和生物质11可通过单一加入管132加入，如图28所示。

如图29所示，加料管132可具有双重结构，其中管子同心设置，使得生物质11通过内管133加入，且煤微粉114通过外管134加入，从而把它们喷入到还原器112中。

如图30所示，生物质加入部分135还可设置在燃烧炉113的还原器112之上，如图26所示，来把生物质11加入到生物质加入部分135中。该结构可防止生物质11在还原器112中燃烧，否则这可发生在燃烧炉中，如图26所示。因此，提高了气化效率。

在该实施方案中，如图26所示，根椐需要，在燃烧炉附近可设置蒸汽重整装置31(如载Ni-催化剂泡沫(蜂窝状辐射交换器)124)，使得燃烧炉113中通过气化所得的气体中所含的H₂与CO比满足2＜[H₂]/[CO]。

由此，把为气化炉的一个因素的燃烧炉113的还原器112中的温度控制至700-1200℃(优选约800-1000℃)。

这是因为当炉中的温度低于700℃时，燃烧不满意地进行，而当温度超过1200℃时，由于生物质燃烧不利地产生了煤烟。

不特别限制为气化条件的一个因素的燃烧炉113的表面速率，并优选控制到0.1-5m/s，类似于如第一实施方案中所述的生物质气化炉中所用的条件。

在上述物质气化炉113中，根椐气化条件，通过生物质11气化产生的气体14可含有除前述H₂、CO和CO₂之外的烃，如CH₄、C₂H₄-C₂H₆、C₃H₆-、焦油和煤烟。

在等于或大于550℃(适宜地为900℃±100℃)、在蒸汽和镍催化剂存在下，烃如前述CH₄可通过蒸汽重整装置31而转化为CO和H₂。从蒸气重整装置31中得到的H₂可作为如上所述的甲醇合成的原料。

换句话说，通过把用于蒸气重整由所加入的生物质而产生的气体21的蒸气装置31加入到煤气化***中，可制备CO和H₂。

因此，若提供足够的停留时间，也可把焦油和煤烟进行蒸汽重整。

根椐前述煤气化炉，因为加入的煤和生物质11被气化，由气化产生的气体具有H₂/CO大于2的组成。因此，可有效进行气化和重整，并且可制备具有优良组成的用于甲醇合成的气体。

在气体纯化装置中纯化产生气，并调节气体中气体组分的组成比，从而提供用于合成各种燃料(如甲醇和乙醇)的原料。

根椐本实施方案，下面参照图31介绍用于合成作为燃料用的甲醇。如图31所示，该实施方案的甲醇合成***包括用于纯化在燃烧炉113中产生的并用冷却器41冷却的气体21的纯化装置23；用于从纯化气中除去蒸汽的热交换器44；用于提高气体压力的增压装置26；用于把气体中所含的二氧化碳排出到外部的二氧化碳除去装置32；用于把二氧化碳除去的、已加压的气体加热至制备甲醇的温度的再生器45；用于从气体中所含的H₂和CO中制备甲醇(CH₃OH)的甲醇合成装置27；和用于把甲醇合成装置27制备的合成气46分离成甲醇29和排出气28的气-液分离装置30。

上述甲醇合成***包括从气化产生的气体21中除去不必要的CO₂的二氧化碳除去装置32，气体21中含有H₂、CO和CO₂。因此，过量的CO₂以接触的方式在***的最后段通过用二氧化碳除去装置如胺-湿-型二氧化碳除去装置来除去，从而提高回收甲醇的百分数。

因此，如图31所示，可在增压器26和甲醇合成装置27之间设置用于除去CO₂的二氧化碳除去装置32，从而除去过量CO₂。另外，二氧化碳除去装置32可提供在增压装置26的上游侧，从而提高其中已预先除去了CO₂的气体的压力。

因此，因为过量的CO₂从加入到甲醇合成装置27的甲醇原料中除去，该气体具有CO和2H₂的组成，从而有效进行甲醇的合成，即达到高效的甲醇合成。

如前述实施方案中所述，由二氧化碳除去装置32除去的CO₂可用作生物质11的载气。

根椐本发明，可有效进行煤微粉和生物质的气化。因此，产生气的气体组成变得适宜于甲醇合成。

另外，若需要，蒸汽重整装置31可安装在气化炉的出口，从而气化炉出口附近重整气体21中所含有烃重整成CO和H₂，并得到适宜于甲醇合成的气体组成。

把甲醇合成不必要的CO₂通过二氧化碳除去装置32排出到外部，生成的气含有甲醇合成所要的CO和2H₂。气体中H2/CO之比变得大于2，从而提供了用于甲醇合成用的非常理想的气体。

[二十四实施方案]

根椐二十四实施方案，下面参照图32介绍用煤气化炉的甲醇合成***。

如图32所示，该实施方案的甲醇合成***包括用于纯化在燃烧炉113中产生的并用冷却器41冷却的气体21的纯化装置23；用于从纯化气中除去蒸汽的热交换器44；用于调节由此生成的气中H₂与CO气的组成比的CO转化反应装置25；用于提高气体压力的增压装置26；用于把气体中所含的二氧化碳排出到外部的二氧化碳除去装置32；用于把二氧化碳除去的、已加压的气体加热至制备甲醇的温度的再生器45；用于从气体中所含的H₂和CO中制备甲醇(CH₃OH)的甲醇合成装置27；和用于把甲醇合成装置27制备的合成气46分离成甲醇29和排出气28的气-液分离装置30。

在前述根椐二十三实施方案的如图31所示的***中，在通过气化产生的气体中所含的CH₄通过蒸汽重整装置31而重整为H2和CO。相反，在根椐该实施方案的***中，通过使用CO转化反应装置25来得到甲醇合成必要的H₂。虽然CO₂在CO转化反应装置25中产生了，但过量的CO₂用二氧化碳除去装置32通过CO₂的分离而除去。

如第一实施方案所述，由二氧化碳除去装置32除去的CO₂可用作生物质11的载气。

[二十五实施方案]

根椐二十五实施方案，下面参照图33介绍用生物质气化炉的甲醇合成***。

如图33所示，该实施方案的用生物质的甲醇合成***包括用于气化加入的生物质11的气化燃烧炉113；蒸气重整装置31，用于在镍催化剂存在下对在生物质气化炉10中气化而得到的产生气14中所含的如CH₄的烃进行重整；冷却装置41，用于冷却通过蒸汽重整装置31而重整的气体；用于把冷却器41冷却的气体21的纯化装置23；用于从纯化气中除去蒸汽的热交换器44；用于调节由此生成的气中H₂与CO气的组成比的CO转化反应装置25；用于提高气体压力的增压装置26；用于把气体中所含的二氧化碳排出到外部的二氧化碳除去装置33；用于把二氧化碳除去的、已加压的气体加热至制备甲醇的温度的再生器45；用于从气体中所含的H₂和CO中制备甲醇(CH₃OH)的甲醇合成装置27；和用于把甲醇合成装置27制备的合成气46分离成甲醇29和排出气28的气-液分离装置30。

在前述根椐二十三实施方案的如图31所示的***中，在通过气化产生的气体中所含的CH₄通过蒸汽重整装置31而重整为H₂和CO。相反，在根椐该实施方案的***中，通过使用CO转化反应装置25来得到甲醇合成必要的H₂。虽然CO₂在CO转化反应装置25中产生了，但过量的CO₂用二氧化碳除去装置32通过CO₂的分离而除去。

[二十六实施方案]

在第一和第十四至二十一实施方案中，通过组合侍加入到炉中的生物质的燃烧和气化，有效气化了作为原料的侍气化的生物质。本发明还提供了另外一种生物质气化的结构，其中在分开的区域有效地进行燃烧和气化。

在这种生物质气化炉中，生物质(如植物类)进行部分氧化。具体地，由下式(A)表示的放热反应(燃烧反应)和下式(B)表示的生物质的吸热反应(热分解反应)在一个室中组合进行，从而气化生物质。与通过这种组合反应有关，在合成气中各气体组成比即CO/H₂/CO₂(mol)优选为0.9-1.0/0.8-2.2/约1。

式(A)

式(B)

生物质的典型形式(C_mH₂O_n)由CH₂O来表示。

在前述生物质气化炉中，互引抵抗的生物质的放热反应和吸热反应在一个室中组合进行。因此，产生了下列问题。

为了达到前述组合反应并得到所要的气体形式，必须进行并适当控制彼此对抗的放热和吸热反应。因此，考虑产热(燃烧)和吸热(热分解)，生物质必须形成细颗粒(粒径：数十微米)。然而，当把纤维生物质制成细颗粒时，粉化机的型号受到限制，且粉化动力装置一定很大。与生物质细颗粒的粒径一致，包括储存、排料、运输、和生物质能量的供应的粉末处理的***变得复杂，并可能遇到困难。

因为必须同时和组合控制彼此相对的生物放热反应和吸热反应，所以反应的控制变得复杂。

当前述生物质气化炉在甲醇制备装置中使用时，控制反应同样变得复杂。

本发明的一个目的是提供容易控制且不要求把生物质粉化成细颗粒的生物质气化炉。

本发明的另一个目的是提供一种甲醇制备装置，其容易控制且该装置用容易控制且不要求把生物质粉化成细颗粒的生物质气化炉。

图34示例性表示本发明的二十六实施方案生物质气化炉。在图34中，标号201和202分别表示燃烧室和气化室，这两个室分别设置。燃烧空间203设置在燃烧室201中。气化空间设置在气化室202中。

在气化室202中装有由耐热材料形成的反应管205。气化空间204装在反应管205中。把燃烧气加入通道206设置在气化室202的内壁和反应管205的外壁之间。反应管205包括多个用于把燃烧气加入通道206中的燃烧气207(图34中实心箭头表示)均匀加入到反应管205中的多个孔。

把用于把燃烧气207从燃烧空间203加入到气化空间204中的燃烧气加入管线209设置在燃烧室201的燃烧空间203和位于气化室202下部的一部分燃烧气加入通道206之间。

用于加入用于燃烧的生物质210的加料装置211和加料管线212(在图34中用厚实箭头表示)连到燃烧室201的上部。用于排出灰分223的排料阀224和排料管线225连到燃烧室201的下部。另外，用于加入氧化剂213如氧或空气的加料控制阀214和加料管线215(在图34中用虚箭头表示)连到燃烧室201的下部。

在燃烧室201中，作为回收装置的热交换器216设置在接近于燃烧气加入管线209的一侧。热交换器216具有通过用水吸收热的能力和除尘的能力。流体控制阀218和用于加入水217的加料管线219(用一个点的箭头表示)连到热交换器216和燃烧室201的上部之间。蒸汽加入管线222连到位于加入燃烧用的生物质的加料管线212和热交换器216之间的燃烧室201的上部。蒸汽加入管线222可加以分支，分支的管线可通过压力控制阀(未示出)连到燃烧室的下部。

用于加入气化的生物质的加料装置227和加料管线28(由厚实箭头表示)通过气化室202连到反应管205的上部。用于排出合成气229的排料管线230(在图34中用轮廓箭头或双实箭头表示)连到反应管205的上部。另外，用于排出灰分231的排料阀232和排料管线233(在图34中用双点箭头表示)通过气化室202连到反应管205的度部。另外，用于排出燃烧气207的控制阀234和排出管线235连到位于气化室202下部的一部分燃烧气加入通道206上。

作为热回收装置的热交换器(未示出)可在用于排出合成气229的排出管线230上和用于排出燃烧气207的排出管线235上，从而通过在合成气排料管线230上和在燃烧气排出管线235上的热交换把水217加入到燃烧室201中的热交换器216中。用于回收气化的未反应生物质226的装置，例如旋流分离除尘器(未示出)，可设置在反应管205和用于排出合成气229的排出管线230之间。用于加入燃烧的生物质210的开口(未示出)可设置在燃烧室201中，开启和封闭罩(未示出)可设置在开口上，使得开口可打开和封闭。

下面介绍具有前述结构的二十六实施方案的生物质气化炉的操作。

把用于的燃烧的生物质210和氧化剂213加入到燃烧室201的燃烧空间203中。生物质210在燃烧空间203中燃烧，其中氧化剂213/生物质210之比为0.5-0.7。用点火燃烧炉来点火，进行生物质210的燃烧。

通过生物质210的燃烧，在燃烧空间203中产生燃烧气207。把蒸汽220加入到燃烧室201中。通过加入蒸汽220，可抑制通过在燃烧空间203中燃烧生物质210而产生的碳和煤烟。蒸汽特别适宜于用在第二十六实施方案的气化炉中，其中把在燃烧空间203中作为热源的燃烧气207加入到气化空间204中。

含有蒸汽220的燃烧气207的温度为800-1100℃，其适宜于气化(热分解)下述的用于气化的生物质226，并且具有气化必要的热值，即2-3倍生物质226的量的热值和反应吸热值。含有蒸汽220燃烧气207的温度和热值通过调节(氧化剂213/生物质210)的比例、调节加入到热交换器216中的水217的量、或调节加入到燃烧室201中的蒸汽220的量而加以控制。

在燃烧空间203中，通过热交换器216的除尘作用，除去了分散在燃烧空间203中的生物质和灰分，从而防止了这些灰尘流入到安装在燃烧室下游的气化室202中。这种热交换器特别适宜用在第二十六实施方案的气化炉中，其中把在燃烧空间203中产生的作为热源的燃烧气207加入到气化空间204中。

在燃烧空间203中燃烧的生物质210的残余灰分223沉淀并累积在燃烧室201的底部。沉淀并累积的灰分223定期通过排出阀224和排出管线225中排出到燃烧室201的外部。

含有蒸汽220的燃烧气207通过燃烧气加入管线209加入到位于气化室202的下部的一部分燃烧气加入通道206中。在燃烧室202的入口，优选含有蒸汽的燃烧气207的温度为600-1000℃，并具有不含未反应碳和少量H₂O的气体形式，其中CO₂/H₂的摩尔比是0.9-1.1(优选为1)。当空气用作氧化剂213时，含有蒸汽220的燃烧气207天然含有惰性N₂气。

根椐下述的气化用生物质226的形式，在气化室202的入口的含有蒸汽220的燃烧气207的量和压力通过用于燃烧气207的排出管线235的控制阀234来加以调节。

把用于气化的生物质226加入到气化室202的反应管205的气化空间204中。在气化空间204中，进行生物质226的气化(即热分解，下面称为“气化”)，同时由含有蒸汽220的燃烧气207引起生物质226的流动。在反应管205中气化空间204中的压力通常保持在常压至10atm。

在反应管线205中，气化用生物质226的流动速率(表面速率)优选约0.1m/s或更小。把生物质226的流动速率定为上述值，以防止气化生物质分散和灰分残留到反应管205的外部，并确保足够的反应时间(约30-60秒)，在这个时间中，生物质226留在用于气化的反应管205中。

反应管205包括大量的孔208，使得燃烧气207均匀加入到反应管205的内部。由于管205的这种结构，用于气化的生物质226均匀地在反应管205中气化。因此，提高了生物质226的气化效率。

在反应管205中，气化用于气化的生物质226，从而产生含有大量CO、H₂、CO₂、和H₂O(和N₂，当在空气存在下进行燃烧时)的合成气229。在第二十六实施方案中生物质气化炉中，把在与气化室分别设置的燃烧室201中产生的燃烧气207(CO₂、H₂)加入到反应管线205中，燃烧气和通过生物质226气化产生的气体(CO、H₂)混合，从而得到合成气229(CO₂、CO、2H₂)。在第二十六实施方案中生物质气化炉中，生物质226气化必要的热值，其通常为吸热反应，从在与气化室分别设置的燃烧室201中产生的燃烧气207中得到。

在合成气229中，气体组成C、H₂、和CO₂的摩尔比优选为0.9-1.0/1.8-2.2/约1。特别是，考虑甲醇由合成气229合成，CO₂/H₂的摩尔比必须为1/2。在第二十六实施方案中生物质气化炉中，合成气229的气体组成的摩尔比通过控制气化室202的反应管205中的气化(基本上，控制作为原料的生物质的形状)、和通过控制作为热源的燃烧室201中的燃烧来加以调节。

在燃烧室201中的燃烧通过如调节燃烧用的生物质210的量、调节氧化剂213的比例、调节温度控制用的蒸汽220的量、和调节热值控制用的热交换器213，而加以控制。

H-65)

在反应管205中产生的合成气229通过排出管线230加入到设在下游的装置中，如甲醇合成装置(未示出)。作为气化热源的燃烧气207的过量气体通过控制阀234和排出管线235排出到气化室202的外部。当作为热回收装置的热交换器安装在排出管线230和排出管线235上时，可回收排出的热。过量的气体(燃烧气207)可用作提高甲醇合成装置中催化剂的反应温度的热源(即加热催化剂的热源)。另外，过量的气体(燃烧气207)可通过回收管线(未示出)回收到燃烧室201的燃烧空间203中。

产生于反应管205的气化空间204中待气化生物质226的反应残余灰分231，通过排出管线233和排出阀232从反应管205的下部，被间歇地排出到气化室202的外部。

在第二十六实施方案中生物质气化炉包括分别设置的燃烧室201和气化室202，其中分别设置用于燃烧待燃烧的生物质210的燃烧空间203和用于气化待气化的生物质226的气化空间204。

结果，在第二十六实施方案中生物质气化炉中，分别在燃烧空间203和气化空间204中独立进行彼些对立的生物质的放热和吸热反应。因此，生物质不必要粉化至数十个微米来加速对立的放热和吸热反应。特别是，待气化生物质226的粒径为几个微米的数量级就足够了。另外，第二十六实施方案中生物质气化炉容易控制，这是因为可独立控制生物质的放热和吸热这两个对立反应。

在第二十六实施方案中生物质气化炉中，用于气化的生物质226的灰分231的熔点在750-1500℃内变化，以生物质226的类型而变。当灰分231的熔点相对于气化温度(700-900℃)足够高(如900℃或更高)时，几乎不产生灰分231熔解在反应管205中的问题，由此阻碍生物质226的流动且灰分231的排出更困难。然而，当灰分231的熔点是900℃或更低时，由于灰分的熔点和气化温度之间的关系，可产生有关灰分231的熔点的前述问题。

在第二十六实施方案中生物质气化炉中，这些问题可通过降低气化温度来防止，同时在一些程度牺牲气化反应。在第二十六实施方案中生物质气化炉中，因为单独控制生物质的放热反应和生物质的吸热反应，这种问题可得以解决。

[第二十七实施方案]

图35示例性表示第二十七实施方案中生物质气化炉。在图35中，附图标号与图34中有相同的含义。

具有多个孔236的炉格237设置在燃烧室201的下部。点火燃烧器238也设置在燃烧室201的下部。用于燃烧气207的回收管线239设置在燃烧室201的上部。

用于加入蒸汽来抑制碳和煤烟产生的管线(未示出)可设置在燃烧室201的燃烧空间203中。热回收装置(未示出)和/或除尘装置(未示出)可设置在燃烧室201的燃烧空间203中。另外，用于加入燃烧用的生物质210的开口(未示出)可设置在燃烧室201上，且该开口装有一开启和一个封闭罩，使得该开口可以开启或封闭。

反应管240设置在气化室202中。反应管240由金属管制成，例如英管或派莱克斯耐热玻璃管制成。

接受板241设置在气化室202的下部。反应管240的下部由接受板241支持。大量的孔242设置在接受板241中，以与反应管240连通。

作为热源的热交换器243和244分别设置在用于合成气229的排出管线230和用于燃烧气207的排出管线235上。用于加入蒸汽245的加料管线246(在图35中用一个点的箭头表示)连到热交换器243和气化室202的下部之间。蒸汽245是温度为400-500℃的加热蒸汽。冷却水在热交换器243中加热，从而形成蒸汽，并把得到的蒸汽在热交换器244中加热，来得到加热的蒸汽。

用于回收气化用的未反应生物质226的装置如旋流分离除尘器(未示出)可设置在反应管240和用于合成气229的排出管线230之间。

下面介绍具有前述结构的二十七实施方案的生物质气化炉的操作。

在燃烧室201的燃烧空间203中，燃烧用的粒状或片状生物质210通过点火燃烧器238点火和使用由设置在燃烧室201的下部的炉栅237中的多个孔236加入的氧化剂213而完全燃烧。在保持预定的温度(约800-1100℃)和热值，把完全燃烧的清洁燃烧气207加入到气化室202的气体加入通道206中。燃烧气207的温度和热值通过前述调节而加以控制。

加入到气体加入通道206的燃烧气207的热从反应管240的外部提供到其内部。气化用的生物质226从上部加入到反应管240中，不含氧的蒸汽245(蒸汽245是气化剂和温度为400-500℃的加热蒸汽)从下向上加入到反应管240中。结果，当由蒸汽245引起生物质226的流动，生物质226由反应管240的辐射热而气化，从而产生合成气229。

通常，其中生物质(C_mH₂O_n)作为原料和蒸汽(H₂O)作为气化剂的前述反应包括由下式(C)、(D)和(E)表示的基本反应。

式(C)

式(D)

式(E)

为了从合成气229合成甲醇，CO/H2的摩尔比优选1/2。因此，为了顺利进行由式(C)、(D)和(E)表示的上述反应，一些调节措施是必要的。作为一种这样的调节措施，调节反应管的内温。温度调节在700-1000℃，优选700-900℃，更优选700-800℃。反应管240的内温由调节燃烧气207的量和温度和调节蒸汽245的量和温度来加以控制。

在反应管240中生成的并伴有一些分散颗粒的合成气229通过排出管线230和热交换器243加入到设置在下游的装置中，例如甲醇合成装置(未示出)。作为气化热源的燃烧气207的过量气体通过排出管线235和热交换器244排出到气化室202的外部。过量的气体(燃烧气207)可用作提高甲醇合成装置中催化剂的反应温度的热源(即加热催化剂的热源)。另外，过量的气体(燃烧气207)可通过回收管线(未示出)回收到燃烧室201的燃烧空间203中。

在燃烧空间203中燃烧的生物质210的残余灰分223沉淀并累积在燃烧室201的底部。沉淀并累积的灰分223定期通过排出阀224和排出管线225中排出到燃烧室201的外部。在反应管240的气化空间204中待气化生物质226的反应残余灰分231，通过排出管线233从反应管240的下部，被间歇地排出到气化室202的外部。

如上所述，由于该实施方案的生物质气化炉具有前述结构，第二十七实施方案中生物质气化炉提供了类似于第二十六实施方案气化炉的操作和效果。

特别是，在第二十七实施方案的生物质气化炉中，仅把蒸汽作为气化剂加入到反应管240中，氧化剂没有必要，这是因为反应管240中的气化空间204与燃烧气加入通道206分开。由于蒸汽245不含有氧气，可防止由产生CO2引起的问题。在第二十七实施方案的生物质气化炉中，燃烧用的生物质210在燃烧室201的燃烧空间203中完全燃烧，并把清洁的燃烧气207加入到反应管240的气化空间204中。在该实施方案的气化炉中，燃烧用的生物质210和气化用的生物质226之间形状上的很大差异不会产生任何问题。例如，木片用作燃烧用的生物质210。相反，粒径为5-10mm或更低、优选约1mm的生物质粉末作为气化用的生物质226。另外，把其中混合该粉末和水的浆料用作生物质226。

[第二十八实施方案]

图36示例性表示第二十八实施方案中生物质气化炉。第二十八实施方案中生物质气化炉是第二十七实施方案中生物质气化炉的改性。在图36中，附图标号与图34和图35中有相同的含义。

在该生物质气化炉中，燃烧空间203和气化空间204彼此分开，并且这些空间设置在室247的下部和上部。反应管248设置在室247内。气化空间204设置在反应管248内。燃烧气加入通道249设置在室247的内表面和反应管248的外壁表面之间。反应管248包括多个孔，用于把燃烧气207均匀地从燃烧气加入通道249加入到反应管248的内部。水平型的热交换器251(热回收装置和除尘装置)设置在燃烧空间203之上。

在室247中，燃烧空间203和燃烧气加入通道249之间的空间作为燃烧气加入管线。

具有多个孔252的炉格253设置在燃烧室247的下部。用于加入氧化剂和蒸汽的风室设置在炉格253和室247之间。加料漏斗255和256分别设置在加入燃烧用生物质210的加料管线212和加入气化用生物质226的加料管线210上。回收未反应气化用生物质226的装置设置在排出合成气229的排出管线230和反应管248之间。该装置包括旋流分离除尘器257、循环加料阀258、和循环加料管线259。

用于加入冷却水260的管线261连到安装在排出燃烧气207的排出管线235上的热交换器244上。流动控制阀218和用于加入水217或蒸汽220加入管线219设置在热交换器244和热交换器251之间。压力控制阀221和用于加入蒸汽220的加料管线222设置在热交换器251和燃烧空间203之间。加入管线222是分支的。加料管线222的分支管线262通过阀263连到用于加入氧化剂和蒸汽的风室254上，从而把蒸汽220加入到风室254中。

由于第二十八实施方案的生物质气化炉具有前述结构，第二十八实施方案中生物质气化炉提供了类似于第二十六实施方案气化炉的操作和效果。

特别是，在第二十八实施方案的生物质气化炉中，生物质气化炉的整体结构简单，这是因为燃烧空间203和气化空间204设置在室247中，而这些空间彼此分开。该实施方案的生物质气化炉包括用于回收气化用的未反应生物质的设备257、258、和259。因此，未反应粒状生物质对安装在下游的设备的不利影响可得到防止，且加入的生物质可完全气化。

[第二十九实施方案]

图37-39示例性表示第二十九实施方案中生物质气化炉。在图37-39中，附图标号与图34-36中有相同的含义。

在图37-39中，附图示号264、265和266分别表示生物质气化炉、气化纯化/储存设置、和甲醇合成设备。生物质炉264是第二十七实施方案的生物质气化炉的部分改性形式。

在该生物质气化炉264中，燃烧室201的内壁和气化室202用耐火材料267加衬。连接燃烧室201的燃烧空间203和气化室202的燃烧气加入通道206的燃烧气加入管线209也用耐火材料267加衬，并形成输送管结构。

在燃烧室201的顶部设置开口268，通过开口268加入燃烧用的生物质210。开口268设置有开启和封闭罩269。由图38中两点线表示的开启和封闭罩269表示开口位置，由实线表示的罩269表示封闭的位置。

如上所述，在其中分别设置燃烧室201和气化室202的一类的生物质气化炉264中，在燃烧室201中设置在用于加料的开口268和开启和封闭罩269。因此，具有大粒径的除粒状形式外的物质如木片可作用燃烧用的生物质210。

把开启和封闭罩269通过加料装置211连到用于加入燃烧用的生物质210的加料管线212，并通过加料控制阀214连到用于加入氧化剂213的加料管线215。在生物质气化炉264中，燃烧气加入管线209和点火燃烧器238设置在燃烧室201的炉格237下。

在气化室202中，用于加入气化用生物质226的加料漏斗256、开启和封闭阀272、加料装置(加料阀)227、和加料管线228连到反应管240上。

在气化室202中，把热交换器243沿着排出合成气229的排料管线230安装。热交换器243包括双管结构的水冷夹套。用于合成气229的热交换器243的出口端通过加料管线246和压力阀273连到热交换器244上，该热交换器244沿着用于排出燃烧气207的排出管线235安装。

在气化室202中，用于燃烧气207的热交换器的出口端通过加管线246和流动控制阀(或压力控制阀)274连到气化室202上(即反应管240的下部)。流动控制阀274也调节等加到反应管240的加热蒸汽245的温度。

(介绍气体纯化/储存设备)

气体纯化/储存设备265包括清洁设备275、储存罐276、增压泵277、第一开启和封闭阀278、第二开启和封闭阀279、第三开启和封闭阀280、和第四开启和封闭阀281。

清洁设备275包括除尘装置(未示出)和脱硫装置(未示出)。用于从合成气229中除去甲醇合成不必要的CO₂的CO₂除去装置可根椐需要安装在清洁设备275中。

用于同从生物质气化炉264产生的合成气229的排料管线230(即用于加入合成气229的加料管线282)连到清洁设备275上。储罐276通过第一开启和封闭阀278和加料管线282连到清洁设备275上。增压泵277通过第二开启和封闭阀279和加料管线282连到清洁设备275上。增压泵277也通过第三开启和封闭阀280和加料管线282连到储罐276上。增压泵277的出口通过第四开启和封闭阀281和加料管线282连到甲醇合成装置266上。

(介绍甲醇合成装置)

甲醇合成装置266包括加压室283、催化剂室284、和甲醇回收室285。加压室283和催化剂室284在单个室中形成，并在其中提供一个隔板286。隔板286上设有多个孔287。因此，加压室283通过隔板286上的多个孔287与催化剂室284相通。

催化剂室284和甲醇回收室285通过连接管线288相连。具有多个孔的隔板289设置在催化剂室284和连接管线288之间。开启和封闭阀290设置在连接管线288的道上。因此，催化剂室284通过隔板289和开启和封闭阀290与甲醇回收室285连通。

加压活塞291设置在加压室283中。水压汽缸292连到加压活塞291上。水压泵293通过控制阀294连到水压汽缸292上。在加压室283中设置压力探测装置295。用于控制水压汽缸292的驱动压力的控制装置296设置在压力探测装置295和控制阀294之间。

加压活塞291、水压汽缸292、水压泵293、控制阀294、压力探测装置295、控制装置296构成加压装置。加压装置控制加压室283和催化剂室284中的压力至用于甲醇合成的最佳压力，即10-40atm。

催化剂室284填有催化剂297如CuO催化剂或ZnO催化剂。加热线圈298设置在催化剂室284中，加热夹套299设置在催化剂室284的外部。

排出通过生物质气化炉264的热交换器244的燃烧气207的排出管线235分成两个支线。一个支线连到加热线圈298的入口。加热线圈298的出口和加热夹套299的出口通过回收管线239连到生物质气化炉的燃烧空间203上。因此，催化剂室284的内温控制到甲醇合成的最佳温度，即200-400℃。

用于加入从气体纯化/储存设备265输送的合成气的加料管线282连到催化剂室284的入口。开启和封闭阀300和排料管线301连到水冷夹套302的入口。水冷夹套302的出口通过泵304和用于归还冷却水的回收管线303连到生物质气化炉264的热交换器243的入口。因此，甲醇回收室285和内温控制和保持在甲醇的沸点(64.65℃)或更低。

开启和封闭阀307和用于回收液体甲醇305的回收管线306(在图39中用加粗或双断线表示)连到甲醇回收室285的底部。

下面介绍具有前述结构的二十九实施方案的包括生物质气化炉的甲醇制备装置的操作。

如上所述，合成气229在生物质气化炉264中产生。燃烧用的生物质210在分开设置的燃烧室201中燃烧。燃烧气207用作气化室202的反应管240中的热源，气化室202与燃烧室201分开设置。在反应管240中，气化用的生物质226被气化，从而产生合成气229。

接着，在生物质气化炉264中产生的合成气229通过排料管线230和加料管线282加入到气体纯化/储存设备265中。合成气229通过纯化设备如除尘或脱硫设备，在气体纯化/储存设备265的清洁设备275中加以纯化。

纯化后的合成气229由增压泵277通过第二开启和封闭阀279直接加压，加压后的气体通过第四开启和封闭阀加入到甲醇合成装置266中。另外，纯化合成气229通过第一开启和封闭阀278转移到储罐276中暂时储存。暂时储存后，把该气体通过第三开启和封闭阀280加入到增压泵277中，并通守增压泵277增压。加压后的气体然后通过第四开启和封闭阀281加到甲醇合成装置266中。

根椐生物质气化炉264和甲醇合成装置266的尺寸和操作条件来确定储罐276的容量和第一开启和封闭阀278至第四开启和封闭阀的开启和关闭。

在气体纯化/储存设备265中加压的合成气229被加入到甲醇合成装置266中。合成气229首先引入到甲醇合成装置266的催化剂室284中，然后引入到加压室283并引入到甲醇回收室285中。在压力在大气压至10atm的范围内、以相应于催化剂室284、加压室283、甲醇合成装置266的甲醇回收室285的总内容积的量加入合成气229。

在把合成气229加入到催化剂室284、加压室283、和甲醇回收室285的期间，开启和封闭阀300关闭，加压活塞291位于上部死点。加料完成后，第四开启和封闭阀281也关闭以防止催化剂室284、加压室283和甲醇回收室285与外部相通。

接下来，开始驱动加压装置。然后在预定的10-40atm的压力和在预定的200-400℃的温度下，由催化剂297的作用来进行合成气229的催化反应，从而合成甲醇气。

当进行甲醇气的合成时，甲醇气从催化剂室284通过隔板289上的多个孔扩散并流入到甲醇回收室285中。在甲醇回收室285中，把甲醇气冷却到等于或低于甲醇的沸点(64.65℃)，以使其液化。液体甲醇305储存在甲醇回收室285中。

当进行上述反应工艺(即由合成气229制备甲醇、和液化甲醇气得到液体甲醇)时，降低了合成气229中所含的H₂和CO的分压，导致了催化剂室284、加压室283、和甲醇回收室285中压力降。在进行反应时，同时进行上述反应。因此，[CH₃OH]/[CO，H₂]之比保持恒定，从而连续进行 的反应。

加压室283中的压力监测装置295监测压力降，并把得到的监测信号输送到控制装置296中。接着，把控制信号从控制装置296输送到控制阀294中。结果，调节从水压泵293提供到水压汽缸292中的加压油的量。因此，控制催化剂室284、加压室283和甲醇回收室285来保持预定的值。

当上述反应过程达到最后阶段时，消耗了合成气229中所含的H₂和CO气，且该气体变成了富含CO₂的气体。换句话说，降低了合成气229中所含的H₂和CO的分压，而CO₂的分压相对增加。在上述反应中，通常满足[CH₃OH]/[H₂]，[C_O]＝0.3-0.5。

当上述反应过程达到最后阶段时，CO₂的分压增加。然而CO2气不能沉淀在甲醇中，因此CO₂变成了残余气309。在催化剂室284、加压室283和甲醇回收室285中所含的残余气309通过打开开启和封闭阀300和关闭开启和封闭阀290而加以净化。在甲醇合收室285中回收的液体甲醇305通过打开开启和封闭阀307而加以回收。

在包括加入合成气229、制备甲醇气、液化甲醇气、净化残余气309、和回收液体甲醇305的单一程序在甲醇合成装置266中进行，把合成气229再次引入到该装置中，重复相同的程序。

如上所述，包括第二十九实施方案的生物质气化炉的甲醇合成装置用在甲醇合成装置266中用间歇法来合成甲醇。因此，可得到每单位催化剂量上较高比例的气体量，即较高的S/V之比。换句话说，可有效利用合成气中所含的H2和CO来合成甲醇。另外，可成同一装置(甲醇合成装置266)中同时进行甲醇的合成(即甲醇气的制备)和甲醇的液化。另外，可省略连续性甲醇合成装置所要求的设备如用于合成气的再循环管线，使得结构更简单、控制机理更简单。

包括第二十九实施方案的生物质气化炉的甲醇合成装置用在甲醇合成装置266中用间歇法来合成甲醇，而生物质气化炉264通过连续反应而连续产生合成气229。然而，作为整体上的甲醇制备装置的连续操作可通过在从生物质气化炉264输出的合成气229的储罐276中暂时储存而得到。

包括第二十九实施方案的生物质气化炉的甲醇合成装置中，作为加热催化剂室284的装置的加热线圈298和加热夹套299连到用于排出生物质气化炉264产生的燃烧气207的排料管线235上，从而循环在生物质气化炉264中产生的废热。

包括第二十九实施方案的生物质气化炉的甲醇合成装置可再循环已在甲醇合成装置266中使用的冷却水308。这种循环可通过把作为甲醇回收室285的冷却装置的水冷夹套302通过水冷循环管线303连到生物质气化炉264的热交换器243和244上而实现。

包括第二十九实施方案的生物质气化炉的甲醇合成装置使用第二十七实施方案的生物质气化炉的改性形式。然而，本发明的甲醇制备设备可用第二十七或二十八实施方案的生物质气化炉的改性形式。

本发明的甲醇制备装置可用常规的生物质气化炉来代替本发明的生物质气化炉。换句话说，本发明的甲醇制备装置可包括常规生物质气化炉和间歇型甲醇合成装置。

[第三十实施方案]

下面介绍把生物质加入到上述生物质气化炉的生物质加料装置的具体结构。

得到呈聚集的细颗粒状的如上所述的细粉化的生物质，每个颗粒的粒径约0.05-1.0mm，且该颗粒由复杂的致密缠结的纤维物质形成。因此，当这些细粉化的生物质加入到气化炉中时，在加料装置中要求特别的措施来把颗粒加入到如气化炉中。

如上所述，细粉化的生物质呈聚集的颗粒，其中非常细的纤维颗粒是致密缠结的，从而这些颗粒容易压缩，由于压缩使颗粒的缠结更复杂。这引起了这样一个问题：细粉化的生物质在漏斗中形成一个桥，封闭了漏斗的入口，并出现了生物质的不均匀流动。在任何情形下，在漏斗中细粉化的生物质的连续均匀流动变得困难。图40表示这种现象的例子。

图40(A)表示这样一种状态，其中细粉化的生物质11在漏斗1002中形成一个桥并封闭了漏斗的入口1002a。图40(B)表示一种情形，其中细粉化的生物质11被压缩且在漏斗中缠结，并出现了图所示的稳定形式，由此生物质的流动不均匀，或生物质从通过出口1002a的释放变得困难。

当细粉化的生物质通过用常规的螺杆挤出机作为颗粒的定量加料机而加入排出时，出现了排料量的定期脉动。下面参照附图详细介绍细粉化生物质的排出。

图41示例必介绍用现有技术的螺杆挤出机的颗粒定量加料机。如图41所示，螺杆挤出机1003包括套管1003a，其为水平设置的延长盒；和螺杆1003b，其承载以沿着套管1003a的水平轴旋转。螺杆1003b包括螺杆轴1003b1和沿着螺杆轴1003b1的轴向方向螺旋安装的螺纹1003b2。在螺杆加料机1003中，待传输的物质被限制在套管1003a的内壁表面和螺纹1003b2的相邻壁之间，当螺杆轴1003b1旋转时，沿着加料器的水平方向把该物质运输到螺杆加料器的端部。在套管1003a的端部的下表面安装向下打开的环形出口1003a1。即，当把限制在套管1003a的内壁表面和螺纹1003b2的相邻壁之间的物质运输到出口1003a1时，物质从约束中释放出来并由于重力落下。

当细粉化的生物质11作为待输送的物质加入螺杆加料机1003时，生物质被输送并排出，如图42(A)-42(D)所示。图42(A)-42(D)分别表示从图42(A)的状态，螺杆轴1003b1旋转1/4圈、2/4圈或3/4圈的状态。图42(A)表示在螺纹1003b21和螺纹1003b22之间限制和输送的一部分细粉化生物质11a在刚好出口1003a1之前存在的状态。图42(B)表示位于最末端的部分11a面对出口1003a的状态。当螺杆轴1003b1旋转时，逐渐增加面对出口1003a1的细粉化生物质部分11a的一部分(面对出口1003a1的细粉化生物质部分11a的一部分在图中由浅色点表示)。大量细粉化生物质在部分11a复杂缠结，这是由于生物质由螺杆加料机压缩和输送。因此，生物质在如图42(C)的状态不会通过出口1003a1掉下来。在图42(D)所示的状态，通过重力作用于面对出口1003a1的部分11a的一部分，破坏的部分11a的聚集，该部分从出口1003a1掉下。然而，不能指定聚集体破坏的时间。当作用于面对出口1003a1的部分11a的一部分上的重力超过保持由部分11a的缠结而产生的聚集体的力时，聚集体破坏。然而，不能无条件地测定聚集体破坏的时间。当出口1003a1为环状时，聚集体直到图42(D)所示状态时才破坏。

当细粉生物质的聚集体破坏的频率较小且此时破坏和掉下的聚集体的量较大时，从螺杆加料机加入的细粉化的生物质量的脉动自然变得较大。当形成出口的上游边缘部分的线，即与螺杆加料机1003的轴线交叉的线，以螺纹1003b2的倾斜方向并以螺纹的倾斜角倾斜时，细粉化的生物质加入量的脉动变得最大。在这种情况下，面对出口的细粉化生物质部分的形状，(在彼此相邻的螺纹1003b2的壁之间限制的生物质)，变成了平行四边形。相应于螺杆轴1003b1旋转，当该平行四边形的面积以与螺纹1003b2在轴线方向上移动的距离成正比地增加时，一旦保持由缠结产生的聚集体的力小于由重力产生的力时，就有大量的细粉化的生物质的聚集体破坏。当形成出口的上游边缘部分的线的倾斜角几乎垂直于螺杆加料机1003的轴线时，面对出口的细粉化生物质的聚集体的破坏的可能性逐渐增加，由此平均了通过该出口掉下来的细粉化生物质的量。考虑若把细粉化的生物质用作气化的原料时，生物质必须连续加入到气化炉中且加入量必须均匀，形成边缘部分的线的角度必须同于垂直于螺杆加料机1003轴线的直线的角度。如上所述，相比于出口1003a1的形状是环形的常规情形，当形成出口的上游边缘部分的线垂直于螺杆加料机1003的轴线时，细粉化生物质的聚集体的破坏和落下的频率增加。结果，生物质的聚集体均匀地从出口落下。

当形成出口的上游边缘部分的线的角度从垂直于螺杆加料机1003的轴线的线的角度向相对于螺纹1003b2的倾斜角的角度逐渐倾斜时，随着线的角度的增加，细粉化生物质的聚集体的破坏和落下的频率增加，此时破坏和落下的聚集体的量可能降低。这是因为螺纹1003b2的相邻壁之间的细粉化生物质可逐渐引起面对出口。因此，理论上，当形成出口的上游边缘部分的线的倾斜方向与螺纹1003b2的倾斜方向相反、且倾斜角为螺纹倾斜角，相对于垂直于螺杆加料机1003的轴线的线倾斜时，可平均加入的细粉化生物质的量，生物质通过破坏生物质的聚集体而加入。

如上所述，在现有技术的螺杆加料机1003中，出口1003a1为环状，由此细粉化生物质11的聚集体的破坏和落下的频率小，容易出现生物质加入量的脉动。这种脉动是把原料加入到气化炉中的设备的致命缺陷。这是因为原材料必须连续加入到气化炉中，且加入到炉中的原材料的量必须均匀。

在前述螺杆加料机1003的情形中，仅在一个部分，即在出口1003a1处输送的细粉化生物质11的限制得释放。因此，容易出现生物质的加入量的脉动。

在这种情形下，有关常规用作煤气化炉的加料装置的煤微粉加料装置不能用作前述的细粉化生物质用作原材料的气化炉体系。因此，需要开发一种完全新概念的均匀且连续把细粉化生物质加入到气化炉中的加料装置。

图43示例性表示本发明第三十实施方案的生物质加料装置。图43(A)是加料装置的侧视图；图43(B)是加料装置的平视图。

如图43(A)和43(B)所示，漏斗1012是用于储存细粉化生物质的圆柱件，其中细粉化生物质呈通过粉化生物质而得到的纤维颗粒状。在漏斗1012中设置搅拌器1014来搅拌漏斗1012中储存的细粉化生物质，从而消除了细粉化生物质颗粒的压缩和缠结。搅拌装置1014包括垂直棒1014a和在棒1014a的多个位置上水平设置的多个棒1014b。当棒1014由马达1016驱动旋转时，棒1014b在水平面上旋转以搅拌细粉化的生物质。

螺杆加料机1013设置在漏斗1012的下部。细粉化的生物质通过螺杆加料机1013水平输送，生物质从设置在套管1013a的远端处的出口1013a1向下排出。当细粉化的生物质用搅拌器1014在漏斗1012中搅拌时，生物质连续地加入到螺杆加料器1013中，由此生物质可顺利地从漏斗1012中排出。

螺杆挤出机1013包括套管1013a，其为水平设置的延长盒，一部分套管***漏斗1012的下部；和螺杆1013b，其承载以沿着套管1013a的水平轴旋转。螺杆1013b包括螺杆轴1013b1和沿着螺杆轴1013b1的轴向方向螺旋安装的螺纹1013b2，螺杆1013b由马达驱动旋转。因此，在螺杆加料机1013中，细粉化的生物质被限制在套管1013a的内壁表面和螺纹1013b2的相邻壁之间，当螺杆轴1013b1旋转时，沿着加料器的水平方向把该物质运输到螺杆加料器的远端部。

沿着螺杆加料器1013的轴线方向在套管1013a的远端设置比其余部分具有更大直径的大直径部分1013c。结果，当生物质面对大直径部分1013c时，在螺纹1013b2的相邻壁之间压缩并通过螺杆加料器输送的细粉化生物质在伸展(stretch)处解除了约束。生物质在大直径部分1013c的整个圆周处解除了约束。因此，与图41所示现有技术的从设置在螺杆加料器1013的套管1003a的下部的一个出口释放纤维颗粒相反，生物质在大直径部分的整个圆周处解除了压缩和缠结，并提高了生物质的聚集体的破坏和由重力的作用而落下的可能性。简要地说，连续破坏了细粉化生物质的聚集体。

在大直径部1013c的下部设置用于排出输送的细粉化生物质的出口1013a1，且出口1013a1的水平交叉部分呈四边形。在螺杆加料器1013的基体部分存在的一侧(漏斗1012侧)，出口1013a1具有与螺杆加料器交叉的一侧。这侧是与辊杆加料器1013的轴向垂直相交的直线。因此，相比于出口1003a1为图41所示的现有技术的环形，提高了细粉化生物质聚集体的破坏和落下来的频率。简要地说，连续破坏了细粉化生物质的聚集体。

从出口1013a1排出并落下的细粉化生物质聚集体由流化锥1017收集，并向该聚集体加入旋转的气体流，从而消除纤维颗粒的缠结。通过使用形成旋转流的气体，流化锥提供了用于把细粉化的生物质通过加料管线1018承载到目标设备如气化炉的载气。在流化锥1017中，落下来的细粉化生物质由旋转流解缠结，生物质纤维状颗粒单独加入到加料管线1018中。通常当原材料加入到气化炉时，尽可能多地提高原材料的密度，且原材料必须连续均匀地加入到炉中。因此，加料管线1018由具有直径减少到可能程度的管子组成，原材料的密度由以高速流动的载气流保持在一个高水平上。因为细粉化生物质颗粒的缠结立即引起加料管线1018的阻塞，生物质必须通过消除了生物质缠结的管线加入。图44是表示第三十实施方案的图43所示的流化锥1017的特定例子的纵剖面图。如图44所示，把多个喷嘴1019和1020径向设置在流化锥1017的两个高度位置上。气体从喷嘴1019和1020喷向由位于上方的开口掉下来的聚集的细粉化的生物质团块。具有向下降低直径的部分设置在流化锥1017的下部，流化锥1017通过该部分的下端连到具有小直径的加料管线1018处。

图45是是表示第三十实施方案的图43所示的流化锥1017的另一个例子的纵剖面图。如图45所示，流化锥1017A除了如图44所示的流化锥1017外还包括搅拌装置。把水平棒1021设置在流化锥1017A的中部，把多个搅拌条1022设置在棒1021上以形成梳状。当棒1021由马达1023带动旋转时，搅拌条1022绕着棒1021旋转，从而使落下来的细粉化的生物质的聚集体解缠结。

细粉化的生物质的聚集体可通过图44所示的流化锥1017而有效解缠结，但通过这个例的流化锥1017A可更可靠地使聚集体解缠结。根椐这个例的流化锥1017A，甚至当旋转流相结弱时，细粉化的生物质的聚集体也可形成分开的纤维颗粒。

如上所示，根椐第三十实施方案的加料装置，增加了面向出口1013a1的细粉化生物质的聚集体的破坏的频率，从而生物质可连续地加入到流化锥中。因此，平均了落到流化锥1017中的细粉化生物质的量，并可以连续方式把细粉化生物质的均匀颗粒加入到目的设备如气化炉中，并抑制了生物质加入量的脉动。

在第三十实施方案中，设计出口1013a1使其具有垂直于螺杆加料器1013轴的一条线的四边形，以有利于制备大直径部分1013c。当不顾便于生产时，出口1013a1的形状可如下确定。当形成出口1013a1的上游边缘部分的线的倾斜方向与螺纹1003b1的倾斜方向相反、且倾斜角为螺纹1013b1和垂直于螺杆加料机1003的轴线的线之间的角度，相对于垂直于螺杆加料机1003的轴线的线倾斜时，可最大可能性地破坏细粉化生物质的聚集体，并可最大程度地平均加入的细粉化生物质的量。

[三十一实施方案]

图46示例性表示本发明第三十一实施方案的生物质加入装置。图46(A)是该装置的侧视图，图46(B)是该装置的平视图。在图46中，附图标号与图43中有相同的含义，省略了这些元件的重复描述。

第三十一实施方案比别于第三十方案在于：当细粉化生物质从螺杆加料器1013排出时，使压缩和缠结的生物质解缠结，从而通过出口1013a1排出得到的生物质的纤维颗粒作为分开的单个颗粒。因此，螺杆加料器1013：在其尖部的气体喷出装置，用于把气体喷入到细粉化的生物质中(在图中未示出，下面将详细介绍)。设置漏斗状部分1027以收集从螺杆加料器1013掉下来的细粉化生物质。漏斗状部分1027收集从出口1013a掉下来的细粉化生物质。在漏斗状部分1027中，生物质的路径逐渐变窄。生物质通过漏斗状部分1027加入到连到目的设备如气化炉的加料管线1018上，并通过部分1027加入用于细粉化生物质的前述载气。通过使用漏斗状部分1027，可防止具有小直径的加料管线1018的阻塞，细粉化生物质可顺利地加入到目的设备中。

图47表示第三十一实施方案在图46中所示的螺杆加料器的尖部的一个例子。图47(A)是尖部的侧视图，图47(B)是尖部的平视图。如图47(A)和47(B)所示，把喷嘴1028分散在设置在大直径部分1013c的圆周上，通过每个喷嘴1028把气体喷入到在螺纹1013b2的相邻壁之间压缩并通过螺杆加料器输送的细粉化生物质中。沿着在螺纹1013b2的相邻壁之间形成的输送通道而输送的细粉化生物质的流动方向，引导气体的流动。这是因为：当如上确定气体的流动方向时，把喷射气最有效地喷到生物质中，因此使生物质有效地解缠结。在漏斗状部分1027的上部设置多个喷嘴1029。设置多个喷嘴1029，使得向下喷入气体。通过喷嘴1029形成用于输送细粉化生物质的载气的流动。

图48表示第三十一实施方案在图46中所示的螺杆加料器的尖部的另一个例子的纵剖视图。如图48所示，根椐该实施方案，螺杆加料轴1013b1由中空元件形成，在轴1013b1的最远端附近的螺纺1013b2的相邻壁之间设置多个从外表面透到螺杆轴1013b1的内部的孔1013b11，从而把压缩的气体喷入到在螺纹1013b2的相邻壁之间压缩并通过螺杆加料器输送的细粉化生物质中。通过使用螺杆加料器，放松或消除了生物质的压缩和缠结，并通过出口1013a1向下排出生成的生物质纤维颗粒作为分开的、单个的颗粒。

在这种情形下，确定气体的流动方向，即孔1013b11的方向，使得孔与在螺纹1013b2的相邻壁之间形成的路径中输送的细粉化生物质的方向相反。这是因为：当如上确定气体的流动方向时，把喷射气最有效地喷到生物质中，因此使生物质有效地解缠结。通过孔1013b11，气体倾斜地并向上喷入，从而消除细粉化生物质的缠结。优选把孔1013b11设置在远离螺杆轴1013b1最远端的一个或两个坡度位置处。这是因为必须在细粉化生物质达到螺杆轴1013b1最远端之间消除细粉化生物质的压缩和缠结。

通过在孔1013b11中设置喷嘴和控制从喷嘴中喷出的气体方向，也可达到上述的作用。

如上所示，根椐第三十一实施方案，当细粉化生物质从螺杆轴1013中排出时，生物质成为了分开的单独的颗粒。因此，仅通过在漏斗部分1027中变窄颗粒的路径可把得到的生物质颗粒顺利地通过加料管线加入到目的设备如气化炉中。

在第一和第三十一实施方案中，没有介绍螺纹1013b2的壁之间的螺距。螺纹1013b2的壁之间的螺距没有必要彼此相等。螺纹1013b2必须具有密封功能以防止载气的逆相流动。为了防止气体的逆相流动，优选螺纹1013b2的壁之间的螺距小。相反，为了有效从螺杆加料器的端部排出细粉化的生物质，优选螺纹1013b2的壁之间的螺距大。因此，为了防止气体的逆相流动和有产从螺杆加料器的端部排出生物质，在螺杆轴1013b1的远端部的螺纹1013b2的壁之间设置相对大的螺距，在螺杆轴1013b1中部的螺纹1013b2的相邻壁之间设置相对小的螺距，该中心部分相邻于远端。在这种情形下，输送的细粉化生物质在螺距大的螺杆轴1013b1的远端有效释放，且气体有效密封在螺距小的中心部分。

上述功能也可通过减少从位于漏斗1012侧的基端部到螺距最小的中心部的螺纹1013b2的螺距相邻壁之间的螺距、并可通过逐渐增加从中部到螺杆加料器的远端的螺距，而达到。

在上述实施方案中，介绍其中把细粉化生物质作为粒状材料。然而，本发明并不限于上述实施方案。当使用具有类似于生物质的性能的粒状颗粒时，也可得到类似的效果。这些材料的目的设备不特别限于气化炉。例如，可把粒状材料加入到燃烧设备中。

[第三十二实施方案]

图49示例性表示本发明第三十二实施方案的生物质加入装置。图49(A)是该加料装置的侧视图，图49(B)是该加料装置的平视图。如图49(A)和49(B)所示，漏斗1012是一个圆柱件，用于储存为经细粉化生物质而得的纤维粒状材料状的细粉化生物质。在漏斗1012中设置搅拌器1014来搅拌漏斗1012中储存的细粉化生物质，从而减轻消除了细粉化生物质颗粒的压缩和消除其缠结。搅拌装置1014包括垂直棒1014a和在棒1014a的多个位置上水平设置的多个棒1014b。当棒1014由马达1016驱动旋转时，棒1014b在水平面上旋转以搅拌细粉化的生物质。

螺杆加料机1013设置在漏斗1012的下部。细粉化的生物质通过螺杆加料机1013水平输送。螺杆加料器1013的尖部的直径逐渐减小，且螺杆加料器的端部连到具有小直径的加料管线1051。更具体地，螺杆挤出机1013包括套管1013a，其为水平设置的延长盒，一部分套管***漏斗1012的下部；和螺杆1013b，其承载以沿着套管1013a的水平轴旋转。螺杆1013b包括螺杆轴1013b1和沿着螺杆轴1013b1的轴向方向螺旋安装的螺纹1013b2，螺杆1013b由马达驱动旋转。因此，在螺杆加料机1013中，细粉化的生物质被限制在套管1013a的内壁表面和螺纹1013b2的相邻壁之间，当螺杆轴1013b1旋转时，沿着加料器的轴线方向把该物质运输到螺杆加料器的远端部。

在螺杆加料器1013的尖部，把气体喷到通过螺杆加料器1013压缩并输送的细粉化的生物质中，从而减轻压缩和消除生物质的缠结以形成独立的分开的纤维颗粒(上述结构未示出，下面将参照图50详细介绍)。通过使用上述气体的载气流，得到的纤维颗粒通过加料管线1051输送并加入到目的设备如气化炉中。

图50(A)表示该实施方案在图49中所示的螺杆加料器的尖部结构的一个例子的纵剖图。根椐该实施方案的第一例子，如图50(A)所示，其远端具有螺旋状的螺杆加料轴1013b1由中空元件形成，在轴1013b1的最远端附近的螺纺1013b2的相邻壁之间设置多个透到螺杆轴1013b1的内部的孔1013b11，从而把压缩的气体喷入到在螺纹1013b2的相邻壁之间压缩并通过螺杆加料器输送的细粉化生物质中。通过使用螺杆加料器，细粉化的生物质吹入到加料器的尖部，放松或消除了生物质的压缩和缠结，并把生成的生物质纤维颗粒作为分开的、单个的颗粒加入到加料管线1051中。用加入到生物质中的气体作为载气，生物质的纤维颗粒伴着载气并加入到目的设备中。确定气体的流动方向，即孔1013b11的方向，使得孔引导在螺纹1013b2的相邻壁之间形成的路径中输送的细粉化生物质的方向。这是因为：当如上确定气体的流动方向时，把喷射气最有效地喷到生物质中，因此使生物质有效地消除压缩和解缠结。通过孔1013b11，气体倾斜地并向上喷入，从而消除细粉化生物质的缠结。优选把孔1013b11设置在远离螺杆轴1013b1最远端的一个或两个坡度位置处。这是因为必须在细粉化生物质达到螺杆轴1013b1最远端之间消除细粉化生物质的压缩和缠结。

通过在孔1013b11中设置喷嘴和控制从喷嘴中喷出的气体方向，也可达到上述的作用。

如上所示，根椐第三十二实施方案，当细粉化生物质从螺杆轴1013中排出时，生物质成为了分开的单独的颗粒。因此，通过加料管线1051、由载气可把得到的生物质颗粒顺利地加入到目的设备如气化炉中。

在第三十二实施方案中，因为喷射气的路径的横截面的面积由螺纹1013b2的相邻壁和套管1013a的内壁表面来限定，可以减少该横截面的面积。当该横截面的面积较小时，可容易得到喷射气的较高的流动速率。因此，可把作为载气的气体的量降低到最大可能的程度。当载气的量较小时，原材料的量(即粉化的生物质)可增加。结果，螺杆加料器作为用于气化炉的原料加料器具有相当多的优点。

图50(B)表示该实施方案在图49中所示的螺杆加料器的尖部结构的第二个例子的纵剖图。如图50(B)所示，螺纹1013b2的壁的延伸结束在螺杆轴1013b1的螺旋状远端部分附近，输送到螺杆加料器的远端部分的细粉化生物质在远端部的基部解除了螺纹1013b2壁之间的压缩。在套管1013a的远端的圆周上分散设置多个喷嘴1052，从而在生物质解除了螺纹1013b2壁之间的压缩后，马上通过每个喷嘴把气体喷入到细粉化生物质中。确定气体的流动方向，为螺杆轴1013b1的轴向和加料管线1051的方向。这是因为：当如上确定气体的流动方向时，把喷射气最有效地喷到生物质中，因此使生物质有效地消除压缩和解缠结，并通过载气可最有效地运载得到的生物质颗粒。

如上所示，根椐第二个例子，当细粉化生物质从螺杆轴1013中排出时，生物质成为了分开的单独的颗粒。因此，通过加料管线1051、由载气可把得到的生物质颗粒顺利地加入到目的设备如气化炉中。

在这个例子中，喷射气体的路径的横截面面积是套管1013a的横截面内环和螺杆轴1013b1的的远端的横截面外环之间形成的形面部分的面积。因为该横截面面积大于图(A)所示的情形的横截面面积，提高了待输送的气体的量。然而，因为可只从管1013a的外部提供喷嘴1052，可简化螺杆加料器的结构。

螺纹1013b2的壁之间的螺距不必彼此相等。螺纹1013b2必须具有密封功能以防止载气的逆相流动。为了防止气体的逆相流动，优选螺纹1013b2的壁之间的螺距小。相反，为了有效从螺杆加料器的端部排出细粉化的生物质，优选螺纹1013b2的壁之间的螺距大。因此，为了防止气体的逆相流动和有产从螺杆加料器的端部排出生物质，在螺杆轴1013b1的远端部的螺纹1013b2的壁之间设置相对大的螺距，在螺杆轴1013b1中部的螺纹1013b2的相邻壁之间设置相对小的螺距，该中心部分相邻于远端。在这种情形下，输送的细粉化生物质在螺距大的螺杆轴1013b1的远端有效释放，且气体有效密封在螺距小的中心部分。

上述功能也可通过逐渐减少从位于漏斗1012侧的基端部到螺距最小的中心部的螺纹1013b2的螺距相邻壁之间的螺距、并可通过逐渐增加从中部到螺杆加料器的远端的螺距，而达到。

在上述实施方案中，介绍其中把细粉化生物质作为粒状材料。然而，本发明并不限于上述实施方案。当使用具有类似于生物质的性能的粒状颗粒时，也可得到类似的效果。这些材料的目的设备不特别限于气化炉。例如，可把粒状材料加入到燃烧设备中。

                        工业应用

如上所述，本发明的适用领域包括生物质气化炉，其呈现清洁和高效的气化，达到了生物质的完全气化，并产生了用于高效甲醇合成的气体；和利用制备的气体的甲醇合成***。

按照条约第19条的修改

1、一种利用生物质的甲醇合成***，其特征在于包括：

用于气化生物质的生物质气化炉；

用于纯化该生物质气化炉中进行气化产生的气体的气体纯化装置；和

用于从生成的纯化气体中所含的H₂和CO来合成甲醇的甲醇合成装置，其中

该生物质气化炉包括用于加入平均粒径D为0.05≤D≤5mm的粉化生物质的装置，和用于加入氧气或氧和蒸汽的混合物作为燃烧氧化剂的燃烧氧化剂加入装置，其中在气化条件为生物质气化炉中的氧[O₂]/碳[C]的摩尔比为0.1≤O₂/C＜1.0，蒸汽[H₂O]/碳[C]的摩尔比为1≤H₂O/C；和炉内温为700-1200℃下，进行生物质的气化。

2、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，还包括在甲醇合成装置的上游侧的CO转换反应装置，来调节气体中所含的H₂和CO气体的组成比。

3、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，还包括设置在甲醇合成装置的上游侧的CO₂除去装置。

4、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，其中生物质气化炉的内压为1-30atm，气化条件包括0.1-5m/s的表面速率。

5、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，其中把燃烧氧化剂加入到生物质气化炉的多个阶段中。

6、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，其中把矿物燃料加入到生物质气化炉中。

7、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，其中加入生物质和燃烧氧化剂，使得产生的气体的H₂/CO组成比接近2。

8、根椐权利要求1的甲醇合成***，其中作为燃烧氧化剂的蒸汽是至少300℃的高温蒸汽。

9、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，还包括安装在生物质气化炉上部出口附近或气化炉下游侧的蒸汽重整装置。

10、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，还包括安装在气化炉主体的顶部的加入生物质的加料装置，和安装在气化炉主体的底部的灰分接受部分。

11、根椐权利要求10的利用生物质的甲醇合成***，还包括安装在气化炉主体的侧壁下部的排气管，以排出通过气化产生的排出气。

12、根椐权利要求10的利用生物质的甲醇合成***，还包括中空圆柱体的气体-灰分引入装置，该装置具有向下减少的直径并安装在气化炉排气管上部附近的气化炉的内壁表面上。

13、根椐权利要求10的利用生物质的甲醇合成***，还包括安装在生物质气化炉顶部中心的排出产生的气体的排气管，该排气管垂直延伸，使得预定长度排气管的下端***气化炉的内部，排气管的下端开口面对炉的内部。

14、根椐权利要求10的利用生物质的甲醇合成***，其中气化炉主体下半部的直径相对于主体上半部的直径稍有减少；在气化炉主体的直径减少部分的内部垂直设置一隔板，从而形成一个用于引入生成的气体和灰分的路径；引导生成的气体和灰分通过该路径；在隔板的正面边缘处强制生成的气体转弯，从而从排出生成气的排气管中除去灰分并排出生成的气体。

15、根椐权利要求7的利用生物质的甲醇合成***，还包括：

除去纯化气中所含的蒸汽的热交换装置；和

用于调节气体中所含的H₂和CO气体的组成比的CO转换反应装置。

16、根椐权利要求15的利用生物质的甲醇合成***，还包括安装在甲醇合成装置上游侧的二氧化碳除去装置，来除去生成气体中的CO₂。

17、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，其中把该的生物质气化***安装在基体或运输车上来传输或运输该***。

18、根椐权利要求15的利用生物质的甲醇合成***，其中通过回收用甲醇合成装置的甲醇合成过程中产生的热和在生物质气化炉中产生的热，来把从热交换装置中排出的水转化成热蒸汽；并把所述的热蒸汽加入到生物质气化炉。

19、根椐权利要求18的利用生物质的甲醇合成***，还包括插在增压装置和再生器之间和/或再生器和甲醇合成装置之间的吸收塔或保护塔。

20、根椐权利要求18的利用生物质的甲醇合成***，其中甲醇合成装置是包括多段催化剂层的合成塔，并提供至少两个系列的合成塔。

21、根椐权利要求20的利用生物质的甲醇合成***，其中放在合成塔入口侧的催化剂层作为保护塔，并且在甲醇合成过程中交替使用第一合成塔和第二合成塔，并且当使用第一合成塔时，在另一个合成塔的多段催化剂层中，除去气体入口侧的第一段催化剂层，使第二段催化剂层作为第一段层，并***新的另外催化剂层，放在最后段的位置。

22、根椐权利要求18的利用生物质的甲醇合成***，其中在制备甲醇过程中产生的回收热用于干燥生物质。

23、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，其中：

该生物质气化炉包括用于燃烧生物质的燃烧空间和用于气化生物质的气化空间，这两个空间彼此分开，并且在燃烧空间和气化空间之间安装一个燃烧气加入管线来把燃烧气从燃烧空间中加入到气化空间中；和

甲醇合成装置包括加压室、催化剂室、和甲醇回收室，并操作使得从生物质气化炉引入到加压室、催化剂室和甲醇回收室中的合成气在预定的压力下加压，从而在催化室中通过催化反应把合成气转化成甲醇，甲醇在甲醇合成室中被液化，回收液化的甲醇并净化残余的气体。

24、根椐权利要求23的利用生物质的甲醇合成***，其中在分开排列的燃烧室和气化室中分别设置燃烧空间和气化空间；在气化室中设置反应管；在反应管中提供气化空间；在气化室的内壁表面和反应管的外壁表面之间提供连到燃烧气加入管线上的燃烧气加入通道；和在反应管中提供用于把来自燃烧气加入通道中的燃烧气均匀加入到反应管中的多个孔。

25、根椐权利要求23的利用生物质的甲醇合成***，其中在分开排列的燃烧室和气化室中分别设置燃烧空间和气化空间；在气化室中设置反应管；在反应管中提供气化空间；在气化室的内壁表面和反应管的外壁表面之间提供连到燃烧气加入管线上的燃烧气加入通道。

26、根椐权利要求23的利用生物质的甲醇合成***，其中以燃烧空间和气化空间彼此分开的方式在单个室中设置燃烧空间和气化空间；在这个单个室中设置反应管；在反应管中提供气化空间；在该室的内壁表面和反应管的外壁表面之间提供连到燃烧气加入管线上的燃烧气加入通道；在反应管中提供用于把来自燃烧气加入通道中的燃烧气均匀加入到反应管中的多个孔。

27、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，其中该甲醇合成装置包括加压室、催化剂室、和甲醇回收室，操作使得从生物质气化炉引入到加压室、催化剂室和甲醇回收室中的合成气在预定的压力下加压，从而在催化室中通过催化反应把合成气转化成甲醇，甲醇在甲醇合成室中被液化，回收液化的甲醇并净化残余的气体。

28、根椐权利要求1的利用生物质的甲醇合成***，其中

用于气化生物质的气化炉包括燃烧室和还原器，

把煤微粉加入到燃烧室和还原器中，或加到还原器下游侧的一个位置处，并同时进行煤和生物质的气化。

29、根椐权利要求28的利用生物质的甲醇合成***，还包括用于把产生的气体中所含的烃重整成为CO和H₂的蒸汽重整装置，把该重整装置安装在气化炉内或安装在气化炉的出口。

30、根椐权利要求28的利用生物质的合成甲醇***，还包括CO转换反应装置，来调节纯化气体中所含的H₂和CO气体的组成比。

31、根椐权利要求28的利用生物质的合成甲醇***，还包括设置在甲醇合成装置的上游侧的CO₂除去装置来除去生成的气体中的CO₂。

32、一种利用生物质的合成甲醇***，其特征在于把生物质加入到权利要求1所述的生物质气化炉中的加料装置包括：

用于储存粒状材料如微细粉化生物质而得到的纤维粒状生物质的中空圆柱漏斗，

位于漏斗下部的螺旋加料器，该螺旋加料器适宜于呈水平方向远输粒状材料并适宜于把粒状材料通过设置在螺旋加料器套管的远端的出口而排出，使得出口向下打开，和

用于搅拌漏斗中所含的粒状材料的搅拌装置，使得存在漏斗中的粒状材料被加入到螺旋加料器中。

33、根椐权利要求32的利用生物质的合成甲醇***，其中在沿着螺旋加料器的轴线的套管的远端，设置有尺寸大于其余部分的大尺寸部分，并在大直径部分的下表面设置有一个出口。

34、根椐权利要求32的利用生物质的合成甲醇***，其中在套管的远端沿着径向方向装有多个喷嘴，气体从这些喷嘴喷入粒状材料，这些粒状材料通过螺杆加料器运输而到喷嘴处，同时螺杆加料器在螺杆加料器的螺线的相邻壁之间受到压缩和限制，从而消除粒状材料的压缩和缠绕，并从出口向下排出粒状材料。

35、根椐权利要求32的利用生物质的合成甲醇***，其中用中空件形成螺杆加料器的螺旋轴，并在螺杆加料器远端部分附近的螺线的相邻壁之间有一个孔从外圆周表面穿到其内表面，或有利用该孔的喷嘴，气体从该孔或喷嘴喷入到粒状材料中，这些粒状材料通过螺杆加料器运输而到喷嘴处，同时螺杆加料器在螺杆加料器的螺线的相邻壁之间受到压缩和限制，从而消除粒状材料的压缩和缠绕，并从出口向下排出粒状材料。

36、根椐权利要求32的利用生物质的合成甲醇***，其中在螺杆加料器螺旋轴远端部分附近的螺线的相邻壁之间有相对大的坡度，在螺旋轴中心部分的螺线的相邻壁之间有相对小的坡度，该中心部分相邻于远端。

37、根椐权利要求32的利用生物质的合成甲醇***，其中在螺杆加料器螺旋轴的螺线的相邻壁之间的坡度，从漏斗侧的基体部分向坡度最小处的中间部分逐渐减小，坡度从中间部分向远端部分逐渐增加。

Claims (85)

1、一种使用生物质作为原料的气化炉，其特征在于包括：

用于加入平均粒径D为0.05≤D≤5mm的粉化生物质的装置，和，

用于加入氧气或氧和蒸汽的混合物作为燃烧氧化剂的燃烧氧化剂加入装置，其中

气化条件包括炉内温为700-1200℃。

2、根椐权利要求1的生物质气化炉，其中生物质气化炉中的氧[O₂]/碳[C]的摩尔比为0.1≤O₂/C＜1.0，蒸汽[H₂O]/碳[C]的摩尔比为1≤H₂O/C。

3、根椐权利要求1的生物质气化炉，其中生物质气化炉的内压为1-30atm，气化条件包括0.1-5m/s的表面速率。

4、根椐权利要求1的生物质气化炉，其中把燃烧氧化剂加入到生物质气化炉的多个阶段中。

5、根椐权利要求1的生物质气化炉，其中把矿物燃料加入到生物质气化炉中。

6、根椐权利要求1的生物质气化炉，还包括用于纯化生物质气化炉中进行气化产生的气体的气体纯化装置；其中

加入生物质和燃烧氧化剂，使得产生的气体的H₂/CO组成比接近2。

7、根椐权利要求6的生物质气化炉，其中从燃烧氧化剂产生的氧的量使得生物质部分氧化期间产生的热超过生物质分解期间吸收的热。

8、根椐权利要求6的生物质气化炉，其中作为燃烧氧化剂的蒸汽是至少300℃的高温蒸汽。

9、根椐权利要求6的生物质气化炉，还包括安装在生物质气化炉上部出口附近或气化炉下游侧的蒸汽重整装置。

10、根椐权利要求1的生物质气化炉，还包括安装在气化炉主体的顶部的加入生物质的加料装置，和安装在气化炉主体的底部的灰分接受部分。

11、根椐权利要求10的生物质气化炉，还包括安装在气化炉主体的侧壁下部的排气管，以排出通过气化产生的排出气。

12、根椐权利要求10的生物质气化炉，还包括中空圆柱体的气体-灰分引入装置，该装置具有向下减少的直径并安装在气化炉排气管上部附近的气化炉的内壁表面上。

13、根椐权利要求11的生物质气化炉，还包括在气化炉主体侧壁上的冷却装置，和至少一种用于吹掉气化炉内壁表面上粘附的沉积物的煤烟除去装置。

14、根椐权利要求12的生物质气化炉，还包括安装在气化炉底部的水浴部分，和具有向下减少的直径的中空圆柱体的气体-灰分引入装置，该输送装置的端部浸入在水浴部分中。

15、根椐权利要求10的生物质气化炉，还包括安装在生物质气化炉顶部中心的排出产生的气体的排气管，该排气管垂直延伸，使得预定长度排气管的下端***气化炉的内部，排气管的下端开口面对炉的内部。

16、根椐权利要求15的生物质气化炉，其中生物质气化炉主体底部具有向下减少的直径的中空圆柱体，并且该生物质气化炉还包括安装在其底部的水浴部分。

17、根椐权利要求10的生物质气化炉，其中气化炉主体下半部的直径相对于主体上半部的直径稍有减少；在气化炉主体的直径减少部分的内部垂直设置一隔板，从而形成一个用于引入生成的气体和灰分的路径；引导生成的气体和灰分通过该路径；在隔板的正面边缘处强制生成的气体转弯，从而从排出生成气的排气管中除去灰分并排出生成的气体。

18、根椐权利要求17的生物质气化炉，还包括安装在上述路径中的热交换器，以便与生成的气体进行热交换。

19、一种燃烧生物质来产生燃烧气并用该燃烧气作为热源来气化生物质的生物质气化炉，其特征在于

用于燃烧生物质的燃烧空间和用于气化生物质的气化空间彼此分开；和

在燃烧空间和气化空间之间安装一个燃烧气加入管线来把燃烧空间中产生的燃烧气加入到气化空间中。

20、根椐权利要求19的生物质气化炉，其中在分开排列的燃烧室和气化室中分别设置燃烧空间和气化空间；在气化室中设置反应管；在反应管中提供气化空间；在气化室的内壁表面和反应管的外壁表面之间提供连到燃烧气加入管线上的燃烧气加入通道；在反应管中设置用于把燃烧气加入通道中的燃烧气均匀加入到反应管中的多个孔。

21、根椐权利要求19的生物质气化炉，其中在分开排列的燃烧室和气化室中分别设置燃烧空间和气化空间；在气化室中设置反应管；在反应管中提供气化空间；在气化室的内壁表面和反应管的外壁表面之间提供连到燃烧气加入管线上的燃烧气加入通道。

22、根椐权利要求19的生物质气化炉，其中以燃烧空间和气化空间彼此分开的方式在单个室中设置燃烧空间和气化空间；在这个单个室中设置反应管；在反应管中提供气化空间；在该室的内壁表面和反应管的外壁表面之间提供连到燃烧气加入管线上的燃烧气加入通道；在反应管中提供用于把燃烧气加入通道中的燃烧气均匀加入到反应管中的多个孔。

23、根椐权利要求20的生物质气化炉，其中在燃烧空间中提供用于加入蒸汽来防止碳形成和烟灰形成的管线。

24、根椐权利要求21的生物质气化炉，其中在气化空间中提供其中已除去氧气的蒸汽加入管线。

25、根椐权利要求20的生物质气化炉，其中在燃烧空间中提供热回收装置和/或防灰装置。

26、根椐权利要求20的生物质气化炉，其中在燃烧气加入通道中提供燃烧气排出管线并在该燃烧气排出管线中提供热回收装置。

27、根椐权利要求20的生物质气化炉，其中在燃烧气加入通道中提供燃烧气排出管线，在该燃烧气排出管线和反应管之间提供回收未反应生物质的装置。

28、根椐权利要求20的生物质气化炉，其中在气化空间中提供生成气排出管线，并在该生成气排出管线中提供热回收装置。

29、根椐权利要求20的生物质气化炉，其中在燃烧室设有用于燃烧的生物质的加入口，该开口装有一开口和一个连到其上的封闭罩，使得该开口可以开启或封闭。

30、一种用生物质作原料的生物质气化方法，其特征在于包括：

向生物质气化炉中加入平均粒径(D)为0.05≤D≤5mm的粉化生物质和空气与蒸汽的混合物或氧气与蒸汽的混合物作为燃烧氧化剂；

使用的气化条件包括氧[O₂]/碳[C]的摩尔比为0.1≤O₂/C≤1.0，蒸汽[H₂O]/碳[C]的摩尔比为1≤H₂O/C，和炉内温为700-1200℃。

31、根椐权利要求30的生物质气化方法，其中生物质气化炉中的内压为1-30atm，气化条件包括0.1-5m/s的表面速率。

32、根椐权利要求30的生物质气化方法，其中把燃烧氧化剂加入到生物质气化炉的多个阶段中。

33、一种生物质气化***，其特征在于包括用于纯化如权利要求1所述的生物质气化炉中进行气化产生的气体的气体纯化装置，和使用生成的纯化气作为燃料的燃气轮机。

34、一种生物质气化方法，其特征在于一部分生物质通过部分燃烧而燃烧；通过有效利用化学合成过程中产生的CO₂的热量来提高气化炉的内温；当提供高温蒸汽时生物质被气化。

35、根椐权利要求34的生物质气化方法，其中把产生的气体中所含的烃经蒸汽重整形成为CO和H₂，从而控制该气体的H₂/CO组成比接近2。

36、一种甲醇合成***，其特征在于包括用于纯化如权利要求1所述的生物质气化炉中进行气化产生的气体的气体纯化装置，和用于从生成的纯化气体中所含的H₂和CO来合成甲醇的甲醇合成装置。

37、根椐权利要求36的甲醇合成***，还包括在甲醇合成装置的上游侧的CO转换反应装置，来调节气体中所含的H₂和CO气体的组成比。

38、根椐权利要求36的甲醇合成***，还包括设置在甲醇合成装置的上游侧的CO₂除去装置。

39、一种利用生物质的甲醇合成***，其特征在于包括：

如权利要求1所述的气化炉，

用于除去纯化气中所含的蒸汽的热交换装置，和

用于从已进行过热交换的冷气体中合成甲醇的甲醇合成装置。

40、根椐权利要求39的利用生物质的甲醇合成***，还包括安装在甲醇合成装置上游侧的二氧化碳除去装置，来除去生成气体中的CO₂。

41、一种利用生物质的甲醇合成***，包括：

如权利要求6所述的气化炉，包括

除去纯化气中所含的蒸汽的热交换装置；

用于从已进行过热交换的冷气体中合成甲醇的甲醇合成装置；和

用于调节气体中所含的H₂和CO气体的组成比的CO转换反应装置。

42、根椐权利要求41的利用生物质的甲醇合成***，还包括安装在甲醇合成装置上游侧的二氧化碳除去装置，来除去生成气体中的CO₂。

43、一种甲醇合成***，其特征在于把权利要求39所述的生物质气化***安装在基体上来运输该***。

44、一种甲醇合成***，其中把权利要求39的生物质气化***安装在运输车上来运输该***。

45、根椐权利要求41的利用生物质的甲醇合成***，其中把从热交换装置中排出水引入到甲醇合成装置中，来回收甲醇合成过程中产生的热，然后把加热的水引入到冷却装置中，从而回收生成气中的热，并把由此得到的热蒸汽加入到生物质气化炉。

46、根椐权利要求45的利用生物质的甲醇合成***，其中热交换装置包括洒水设置和洒碱水设备，并把洒水后的排出水用于回收热。

47、根椐权利要求45的利用生物质的甲醇合成***，还包括插在增压装置和再生器之间和/或再生器和甲醇合成装置之间的吸收塔或保护塔。

48、根椐权利要求45的利用生物质的甲醇合成***，其中对从甲醇合成装置中产生的气体进行气液分离；通过氢分离装置除去分离气中所含的氢气；并把除去的氢气输回到再生器的上游侧的一个位置。

49、根椐权利要求45的利用生物质的甲醇合成***，其中甲醇合成装置是包括多段催化剂层的合成塔，并提供至少两个系列的合成塔。

50、根椐权利要求49的用生物质的甲醇合成***，其中放在合成塔入口侧的催化剂层作为保护塔。

51、一种利用生物质的甲醇合成方法，其特征在于通过除去由权利要求34所述的气化方法得到的气体中所含的CO₂来合成甲醇。

52、一种利用生物质的甲醇合成方法，其特征在于通过CO转换反应装置，来调节由权利要求34的气化方法所得到的气体中的H₂和CO气体的组成比，从而把气体的H₂/CO组成比调成接近于2。

53、根椐权利要求51的利用生物质的甲醇合成方法，其中在制备甲醇过程中产生和回收的热用于燃气轮机。

54、根椐权利要求51的利用生物质的甲醇合成方法，其中在制备甲醇过程中产生和回收的热可用于干燥生物质。

55、一种利用生物质的甲醇合成方法，其特征在于通过使用 49所述的甲醇合成***，在甲醇合成过程中交替使用第一合成塔和第二合成塔，并且当使用第一合成塔时，在另一个合成塔的多段催化剂层中，除去气体入口侧的第一段催化剂层，使第二段催化剂层作为第一段层，并***新的另外催化剂层，放在最后段的位置。

56、一种煤气化方法，其特征在于包括把生物质加入到包括燃烧室和还原器的煤气化炉的还原器中，或加到还原器下游侧的一个位置处，并同时进行煤和生物质的气化。

57、根椐权利要求56的煤气化方法，其中生物质预先与煤混合后，才加入生物质。

58、根椐权利要求56的煤气化方法，其中生物质和煤在彼此面对的位置加入。

59、根椐权利要求57的煤气化方法，其中生物质通过加入煤的位置的下游处的一个位置加入。

60、一种利用生物质的合成甲醇***，其特征在于包括用于纯化通过权利要求56所述的气化方法产生的气体的纯化装置，和用于从纯化的气体中合成甲醇的甲醇装置。

61、根椐权利要求60的利用生物质的合成甲醇***，还包括用于把产生的气体中所含的烃重整成为CO和H₂的蒸汽重整装置，把该重整装置安装在气化炉内或安装在气化炉的出口。

62、根椐权利要求60的利用生物质的合成甲醇***，还包括CO转换反应装置，来调节纯化气体中所含的H₂和CO气体的组成比。

63、根椐权利要求60的利用生物质的合成甲醇***，还包括设置在甲醇合成装置的上游侧的CO₂除去装置来除去生成的气体中的CO₂。

64、一种合成甲醇***，其包括使用由燃烧生物质作为热源而产生的气体来气化生物质的生物质气化炉、和用于合成甲醇的使用上述生物质气化炉中产生的合成气的甲醇合成装置，其特征在于该生物质气化炉包括用于燃烧生物质的燃烧空间和用于气化生物质的气化空间，这两个空间彼此分开，并且在燃烧空间和气化空间之间安装一个燃烧气加入管线来把燃烧气从燃烧空间中加入到气化空间中；和

甲醇合成装置包括加压室、催化剂室、和甲醇回收室，并操作使得从生物质气化炉引入到加压室、催化剂室和甲醇回收室中的合成气在预定的压力下加压，从而在催化室中通过催化反应把合成气转化成甲醇，甲醇在甲醇合成室中被液化，回收液化的甲醇并净化残余的气体。

65、根椐权利要求64的包括生物质气化炉的合成甲醇***，还包括在生物质气化炉和甲醇合成装置之间的用于储存来自生物质气化炉的合成气的储罐，

在加入合成气、间歇类甲醇合成装置的合成、液化和回收期间，气体储存在其中。

66、包括权利要求64的生物质气化炉的合成甲醇***，其中催化室包括加热装置。

67、包括权利要求64的生物质气化炉的合成甲醇***，甲醇回收室包括冷却设备。

68、一种合成甲醇***，其包括使用由燃烧和分解生物质而产生的合成气的生物质气化炉、和从生物质气化炉中产生的合成气来合成甲醇的甲醇合成装置，其特征在于：

该甲醇合成装置包括加压室、催化剂室、和甲醇回收室，操作使得从生物质气化炉引入到加压室、催化剂室和甲醇回收室中的合成气在预定的压力下加压，从而在催化室中通过催化反应把合成气转化成甲醇，甲醇在甲醇合成室中被液化，回收液化的甲醇并净化残余的气体。

69、一种生物质加入装置，其作为把生物质加入到生物质气化炉的加入装置，其特征在于包括：

用于储存粒状材料如微细粉化生物质而得到的纤维粒状生物质的中空圆柱漏斗、和位于漏斗下部的螺旋加料器，该螺旋加料器适宜于呈水平方向远输粒状材料并适宜于把粒状材料通过设置在螺旋加料器套管的远端的出口而排出，使得出口向下打开，其中加料装置还包括用于搅拌漏斗中所含的粒状材料的搅拌装置，使得存在漏斗中的粒状材料被加入到螺旋加料器中。

70、一种生物质加入装置，其作为把生物质加入到生物质气化炉的加入装置，其特征在于包括：

用于储存粒状材料如微细粉化生物质而得到的纤维粒状生物质的中空圆柱漏斗、和位于漏斗下部的螺旋加料器，该螺旋加料器适宜于呈水平方向远输粒状材料并适宜于把粒状材料通过设置在螺旋加料器套管的远端的出口而排出，使得出口向下打开，其中

加料装置还包括用于搅拌漏斗中所含的粒状材料的搅拌装置，使得存在漏斗中的粒状材料被加入到螺旋加料器中；和

在存在螺旋加料器基体端部的一侧上，设置在套管的远端的出口具有穿过螺旋加料器轴线的直线的一侧。

71、根椐权利要求70的生加物质加入装置，其中该直线以直角穿个螺旋加料器的轴线。

72、根椐权利要求70的生加物质加入装置，其中相对于以直角穿个螺旋加料器的轴线的直线，该直线向螺杆加料器的螺线倾斜方向相反的方向倾斜，直线的倾斜角同于螺线和以直角穿个螺旋加料器的轴线的直线之间的角度。

73、根椐权利要求70的生加物质加入装置，其中在沿着螺旋加料器的轴线的套管的远端，设置有尺寸大于其余部分的大尺寸部分，并在大直径部分的下表面设置有一个出口。

74、根椐权利要求70的生加物质加入装置，其中在套管的远端沿着径向方向装有多个喷嘴，气体从这些喷嘴喷入粒状材料，这些粒状材料通过螺杆加料器运输而到喷嘴处，同时螺杆加料器在螺杆加料器的螺线的相邻壁之间受到压缩和限制，从而消除粒状材料的压缩和缠绕，并从出口向下排出粒状材料。

75、根椐权利要求70的生物质加入装置，其中用中空件形成螺杆加料器的螺旋轴，并在螺杆加料器远端部分附近的螺线的相邻壁之间有一个孔从外圆周表面穿到其内表面，或有利用该孔的喷嘴，气体从该孔或喷嘴喷入到粒状材料中，这些粒状材料通过螺杆加料器运输而到喷嘴处，同时螺杆加料器在螺杆加料器的螺线的相邻壁之间受到压缩和限制，从而消除粒状材料的压缩和缠绕，并从出口向下排出粒状材料。

76、根椐权利要求70的生加物质加入装置，其中还包括流化锥来接受从出口排出和掉下来的粒状材料，并赋予粒状材料旋转的流速，从而消除粒状材料的缠绕，把形成旋转流速的气体作为载气来把粒状材料加入到目标设备如气化炉中。

77、根椐权利要求76的生加物质加入装置，其中流化锥还包括搅拌设备来搅拌圆锥接受到的粒状材料。

78、根椐权利要求74的生加物质加入装置，还包括漏斗状部分来接受从出口排出和掉下来的粒状材料，其中粒状材料的路径逐渐变窄，并把粒状材料加入到加料线上，该加料线连到粒状材料要加到的目标设备上，如气化炉上，并提供用于粒状材料的载气。

79、根椐权利要求70的生加物质加入装置，其中在螺杆加料器螺旋轴远端部分附近的螺线的相邻壁之间有相对大的坡度，在螺旋轴中心部分的螺线的相邻壁之间有相对小的坡度，该中心部分相邻于远端。

80、根椐权利要求70生加物质加入装置，其中在螺杆加料器螺旋轴的螺线的相邻壁之间的坡度，从漏斗侧的基体部分向坡度最小处的中间部分逐渐减小，坡度从中间部分向远端部分逐渐增加。

81、一种生物质加料装置，其特征在于包括：

中空圆柱漏斗，为储存粒状材料如由精细粉化而得的纤维粒状生物质，漏斗包括搅拌粒状材料的搅拌装置；和

在水平方向运输粒状材料的螺杆加料器，该加料器安装在漏斗的下部，其中螺杆加料器的远端的直径逐渐减小，并且其远端连到具有较小直径的加料管线上；其中

把气体在螺杆加料器的远端喷入到由螺杆加料器压缩和运输的粒状材料，从而解除粒状材料颗粒的压缩并消除其缠结，并通过前述气体的载气蒸汽把生成的粒状材料运输并加入至目标设备如气化炉中。

82、根椐权利要求81的生加物质加入装置，其中通过孔或利用孔的喷嘴加入解除粒状材料颗粒的压缩并消除其缠结及制造载气蒸汽的气体，该孔穿过螺杆加料器的螺旋轴并设在由中空件组成的螺杆加料器的螺旋轴最远端部分附近的螺线的相邻壁之间。

83、根椐权利要求81的生加物质加入装置，其中通过在套管远端的沿径向设置的多个喷嘴加入用于解除粒状材料颗粒的压缩并消除其缠结及制造载气蒸汽的气体。

84、根椐权利要求81的生加物质加入装置，其中在螺杆加料器螺旋轴远端处的螺线的相邻壁之间有相对大的坡度，在螺旋轴中心部分的螺线的相邻壁之间有相对小的坡度，该中心部分相邻于远端。

85、根椐权利要求81的生加物质加入装置，其中在螺杆加料器螺旋轴的螺线的相邻壁之间的坡度，从漏斗侧的基体部分向坡度最小处的中间部分逐渐减小，坡度从中间部分向远端部分逐渐增加。

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