CN102766482A

CN102766482A - 生物质气体净化装置

Info

Publication number: CN102766482A
Application number: CN2012102309222A
Authority: CN
Inventors: 张明朗; 张元庆; 彭辉; 谈正奎
Original assignee: YANGZHOU QINGSONG CHEMICAL INDUSTRY EQUIPMENT Co Ltd; JIANGSU QINGFENG INTERNATIONAL ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: YANGZHOU QINGSONG CHEMICAL INDUSTRY EQUIPMENT Co Ltd; JIANGSU QINGFENG INTERNATIONAL ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明公开了一种生物质气体净化装置，包括筒体，所述筒体顶部连接有绝缘箱，所述绝缘箱内设置有吸气装置，筒体内部上端设置有冲洗装置，筒体底部设置有蒸汽加热管，所述筒体内设置有可调节方位的上框架及下框架，上框架、下框架之间垂直悬挂有若干电晕电极，所述电晕电极外配合套设有沉淀电极，所述电晕电极下方设置有若干气体分布板，所述气体分布板下方设置有进气口，所述进气口一端连接有冷却装置。该生物质气体净化装置操作简单、维护方便、安全可靠、节能环保，除杂效果好，焦油的去除量达到98%以上，大大地提高了企业的经济效益。

Description

生物质气体净化装置

技术领域

本发明涉及气体净化领域，特别是涉及一种生物质气体净化装置。

背景技术

在全球范围内可用的固体生物质数量巨大，主要以农业废弃物和木材废物为主。生物质分布分散，收集和运输困难，在目前的条件下，难以采用大规模燃烧技术，所以中小规模的生物质气化发电技术（200—5000kW）有其独特的优势。当前，由于生物质废弃物浪费严重，价格低廉，所以生物质气化发电的成本，约为0.2-0.3元/kW，已接近或优于常规发电，其单位投资仅约3500—4000元/kW，为煤电的60%-70%，所以具备进入市场竞争的条件。目前已具备建设MW级生物质气化发电项目的能力。

由于生物质气化技术发电未能很好解决二次环境污染问题（包括焦油对于水的二次污染，发电机组尾气的净化），大大地减缓了其发展的步伐，按目前的技术状况来看，减少燃气中焦油含量和净化发电机尾气，同时避免二次环境污染是生物质气化技术发电发展的关键所在。

传统生物质气化发电系统主要由螺旋输送机、下吸式气化炉、旋风除尘器、喷淋净化器等净化设备、罗茨鼓风机、安全水封、内燃式发电机、湿法储气柜以及管网等组成，将产出气主要有（H2、CH4、CO、）用于发电，实现气电联产。由于在生物质气化炉中气体停留时间太短，温度太低不能满足还原层完全反应的条件，产生了大量的焦油（100～150mg/m3）；再经过干、湿式净化与过滤，焦油含量控制在（50mg/m3）左右。生物质气化气中的焦油和灰分含量过多会使火花塞积炭而不能打火，实验数据表明焦油和灰份含量小于10mg/Nm3的产出气使火花塞积炭的可能性较小，能够满足发电机组的可靠运行。

如果按照现有的工艺线路运行，存在两个急需解决的难题。其一、焦油含量（50mg/m3）不能满足内燃式发电机组运行的；其二、焦油所产生的二次污染以及内燃式发电机组尾气排放造成的环境污染更为严峻。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种操作简单、除杂效果好、安全可靠、得到的产品纯度高、无污染的生物质气体净化装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种生物质气体净化装置，包括筒体，所述筒体顶部连接有绝缘箱，所述绝缘箱内设置有吸气装置，筒体内部上端设置有冲洗装置，筒体底部设置有蒸汽加热管，所述筒体内设置有可调节方位的上框架及下框架，所述上框架与绝缘箱之间通过吊杆连接，上框架、下框架之间垂直悬挂有若干电晕电极，所述电晕电极外配合套设有沉淀电极，所述电晕电极下方设置有若干气体分布板，所述气体分布板下方设置有进气口，所述进气口一端连接有冷却装置。

在本发明一个较佳实施例中，所述冷却装置包括冷却筒，所述冷却筒内设置有若干换热管，所述换热管呈螺旋形排列，相邻两根换热管之间通过连接管连接，换热管之间形成换热通道，冷却筒底部设置有出气口，所述出气口与筒体底端的进气口连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述筒体上设置有若干人孔。

在本发明一个较佳实施例中，所述筒体上端设置有防爆阀。

在本发明一个较佳实施例中，所述绝缘箱顶端连接有测温器。

在本发明一个较佳实施例中，所述沉淀电极为多个正六边形管体排列构成的蜂窝状结构。

在本发明一个较佳实施例中，所述气体分布板为两块。

在本发明一个较佳实施例中，所述绝缘箱与筒体之间通过密封组件连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述绝缘箱内填充有氮气。

在本发明一个较佳实施例中，所述电晕电极底部悬挂有重锤。

本发明的有益效果是：本发明生物质气体净化装置解决了生物质气体除杂的工艺问题，使焦油在裂化层满足其裂化反应的最佳条件，充分反应成CH₄、H₂，这样既解决了环境污染问题，又提高了气体的热值与燃气中可燃组分的含量，操作简单、维护方便、安全可靠、节能环保，除杂效果好，焦油的去除量达到98%以上，大大地提高了企业的经济效益。

附图说明

图1是本发明生物质气体净化装置一较佳实施例的立体结构示意图；

图2是本发明生物质气体净化装置的沉淀电极的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、筒体，2、绝缘箱，3、蒸汽加热管，4、上框架，5、下框架，6、吊杆，7、电晕电极，8、沉淀电极，9、气体分布板，10、冷却筒，11、换热管，12、连接管，13、出气口，14、进气口，15、人孔，16、防爆阀，17、密封组件，18、冲洗装置，19、重锤，20、煤气出口，21、测温器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

就目前技术，生物质气化发电工艺过程产生的主要污染物为：

一、焦油。焦油又称煤膏，是煤干馏过程中得到的一种黑色或黑褐色粘稠状液体，具有特殊的臭味，可燃并有腐蚀性，是一种高芳香度的碳氢化合物（voc）的复杂混合物。

二、二氧化硫（SO2）。无色，有刺激性气味的有毒气体，易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸。对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。轻度中毒时，发生流泪、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等；严重中毒可在数小时内发生肺水肿；极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。皮肤或眼接触发生炎症或灼伤。慢性影响：长期低浓度接触，可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。“伦敦烟雾”主要是二氧化硫引起的，它对大气可造成严重污染。

三、氮氧化合物（NO_X）。人为排放的大量挥发性有机物以及NO_X等会打破平衡，导致O₃及其他一些氧化性物质如PAN等生成，即光化学污染，这是氮氧化物的主要污染机理。氮氧化物也是大气污染的一个重要指标，“洛杉矶型烟雾”就是以大气的氮氧化物和碳氢化物受太阳紫外线作用所产生的一种具有刺激性的浅蓝色烟雾。

四、碳氢化合物（CH_X）。多为VOC气体，也就是人们常说的“芳香杀手”。在常温下以蒸发的形式存在于空气中，其毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。短时间内可使人感到头痛、恶心、呕吐，严重时会抽搐、昏迷，并可能造成记忆力减退，伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。

五、一氧化碳（CO）。一氧化碳中毒，一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而使血红蛋白不能与氧气结合，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。

六、二氧化碳（CO₂）。现在地球上气温越来越高，是因为二氧化碳增多造成的。因为二氧化碳具有保温的作用使温度升高，近100年，全球气温升高0.6℃，照这样下去，预计到21世纪中叶，全球气温将升高1.5——4.5℃。海平面升高，也是二氧化碳增多造成的，近100年，海平面上升14厘米，到21世纪中叶，海平面将会上升25——140厘米，海平面的上升，亚马逊雨林将会消失，两极海洋的冰块也将融化。所有这些变化对人类与野生动物而言无异于灭顶之灾。

七、粉尘。粉尘污染决不是一件小事，它直接威胁着人们的生命，尤其身处粉尘污染的环境会引起多种心血管、呼吸道疾病等。哮喘病、支气管炎发病率在近年的不断地快速提高就是粉尘污染加剧的一个典型表现。粉尘污染对于老人、小孩的影响最大。而且过多的粉尘容易滋生细菌、病毒对身体健康极为不利，特别是对皮肤有极大危害。

八、恶臭。同样，恶臭气体对人类环境的影响是当今社会一个非常重要的问题，已经引起人们越来越多的关注。在一些发达国家中，人们对恶臭投诉的比例也越来越高。在澳大利亚，对恶臭的投诉占环境污染总投诉的91.3%；在美国，占全部空气污染投诉的50%以上；在日本为仅次于噪声的第二位。在中国各大城市，居民对恶臭的投诉已呈现急剧增长的趋势，引起了有关部门的高度重视。生产过程中产生的恶臭气体，它对人体的健康影响是多个方面的，主要表现在：给人们带来不愉快的感觉，长此以往，由此引起了生理和心理上所表现的各种症状，如情绪不稳定、烦躁、食欲不振、嗅觉失调、失眠、甚至恶心、头痛和诱发哮喘等。高浓度恶臭可引起人体重要的生理、机理障碍和病变，使人产生慢性病并缩短寿命，甚至使受污染的人群发生急性病并引起死亡。

传统生物质气化发电系统主要由螺旋输送机、下吸式气化炉、旋风除尘器、喷淋净化器等净化设备、罗茨鼓风机、安全水封、内燃式发电机、湿法储气柜以及管网等组成，产出气体主要有（H2、CH4、CO、），用于发电，实现气电联产。由于在生物质气化炉中气体停留时间太短，温度太低不能满足还原层完全反应的条件，产生了大量的焦油（100～150mg/m3）；再经过干、湿式净化与过滤，焦油含量控制在（50mg/m3）左右。生物质气化气中的焦油和灰分含量过多会使火花塞积炭而不能打火，实验数据表明焦油和灰份含量小于10mg/Nm3的产出气使火花塞积炭的可能性较小，能够满足发电机组的可靠运行。

如果按照现有的工艺线路运行，存在两个急需解决的难题。其一、焦油含量（50mg/m3），不能满足内燃式发电机组运行的；其二、焦油所产生的二次污染以及内燃式发电机组尾气排放造成的环境污染更为严峻。

传统的去除焦油的静电处理器存在以下缺点：①由于静电的吸附作用，负极板易挂油、结垢，造成清洗困难，捕获焦油的能力降低等问题，即使装上蒸气清洗装置效果也不是很理想；②设备设计和质量要求高，设备稳定运行不易，投资大，维护保养难度大，存在二次污染问题；③安全性没有保障，静电除焦油对含氧量的要求是≤1，然而在实际的运行中燃气中含氧量某一时刻往往大于1。同时由于生物质气化炉中均为易燃易爆气体，放电丝的高压放电就给我们带来了安全隐患；④焦油处理效能≤20mg/m3不能满足发电机组≤10mg/m3的要求。

如图1所示，本发明实施例包括：

一种生物质气体净化装置，包括筒体1，所述筒体1顶部连接有绝缘箱2，所述绝缘箱2内设置有吸气装置，筒体1内部上端设置有冲洗装置18，筒体1底部设置有蒸汽加热管3，所述筒体1内设置有可调节方位的上框架4及下框架5，所述上框架4与绝缘箱2之间通过吊杆6连接，上框架4、下框架5之间垂直悬挂有若干电晕电极7，所述电晕电极7外配合套设有沉淀电极8，所述电晕电极7下方设置有若干气体分布板9，所述气体分布板9下方设置有进气口14，所述进气口14一端连接有冷却装置。

所述冷却装置包括冷却筒10，所述冷却筒10内设置有若干换热管11，所述换热管11呈螺旋形排列，相邻两根换热管11之间通过连接管12连接，换热管11之间形成换热通道，冷却筒10底部设置有出气口13，所述出气口13与筒体1底端的进气口14连接。由于生物质气体在除杂前具有较高的温度，需要进行降温处理，该冷却装置可以起到很好的降温效果。高温气体从上端进入，经过换热通道逐渐冷却，从底部出气口13进入筒体1内。

所述筒体1上设置有若干人孔15，可以通过人孔15对该生物质气体净化装置维护保修。

所述筒体1上端设置有防爆阀16，防爆阀16泄爆压力为0.03MPa，可以防止工人操作失误而发生危险。同时，绝缘箱2填充有氮气保护，流量为50-80m³/h，氮气纯度为99.5%，进一步防止发生危险。

所述绝缘箱2顶端连接有测温器21，通过测温器21可以检测筒体1内的温度。

如图2所示，所述沉淀电极8为多个正六边形管体排列构成的蜂窝状结构，其中，相邻两个管体之间共用一条管壁，节约了材料的使用，降低了成本。

所述气体分布板9为两块，气体分布板9上均匀开设有若干气孔，可以使得气体均匀地分布到电场内，有利于除杂。

所述绝缘箱2与筒体1之间通过密封组件连接17，所述密封组件17包括螺栓、螺母及垫片，所述垫片为橡胶石棉板，起到很好的密封效果，防止发生漏电现象。

所述电晕电极7底部悬挂有重锤19，保证了电晕电极7的垂直度。同时，由于电晕电极7上下两端设置有上框架4和下框架5，可以通过调节上框架4和下框架5来调整电晕电极7的垂直度，使得电晕电极7位于沉淀电极8中心，减小了偏差，除杂效果更好。

加工时，气体从冷却装置的入口进入，经冷却装置内的换热管11逐渐降温，冷却后的气体从筒体1下方的进气口14进入筒体1底部，筒体1底部的蒸汽加热管3对气体进行加热，绝缘箱2内的吸气装置开始吸气，气体向上运动，气体经过两层气体分布板9进入沉淀电极8及电晕电极7内。当含焦油（尘）煤气通过处于气体电离状态下的两极空间时，气体中的尘埃和焦油微粒和电子碰撞摩擦过程中被强制荷电。由于被加速的自由电子不仅数量大，而且要通过整个极间空间流向正极（沉淀电极8），电子流通截面要占去两极间空间99%以上的面积，故气体尘埃和焦油微粒大部分带负电而流向正极（沉淀电极8），即向正六边形管体内壁移动，少量带正电荷的尘粒和焦油微粒流向负极（电晕电极7），即向正六边形管体中心移动，此时冲洗装置18喷洒中和液，在管体内壁上及电晕电极7上的带电尘埃和焦油微粒被中和后向下流动，从而被收集。电离仅仅发生在离负极距离较小的强电场区域内，故带有正电荷的离子很容易被负极吸引而流向负极，正离子流通截面仅占整个极间空间很少一部分。经过除杂后的气体继续向上运动，通过煤气出口20排出，从而完成气体净化。

本发明的生物质气体净化装置在制造完毕后，用煤油白垩粉检验焊缝的严密性，绝缘箱2内用0.5MPa（表压）进行水压试验，设备安装完毕以0.03MPa表压空气进行整体气密性试验。设备本体垂直度偏差＜8mm，沉淀电极8垂直度偏差＜3mm，电晕电极7位于沉淀电极8中心，偏差小于4mm。设备必须可靠接地，接地电阻小于2Ω，设备外表面涂有二道铁红酚醛防锈底漆。设备安装完毕，需经空气负载试验，试验电压为47-50Kv或二次电流满载验收合格。

与现有技术相比，本发明生物质气体净化装置解决了生物质气体除杂的工艺问题，使焦油在裂化层满足其裂化反应的最佳条件，充分反应成CH₄、H₂，这样既解决了环境污染问题，又提高了气体的热值与燃气中可燃组分的含量，操作简单、维护方便、安全可靠、节能环保，除杂效果好，焦油的去除量达到98%以上，大大地提高了企业的经济效益。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种生物质气体净化装置，其特征在于：包括筒体（1），所述筒体（1）顶部连接有绝缘箱（2），所述绝缘箱（2）内设置有吸气装置，筒体（1）内部上端设置有冲洗装置（18），筒体（1）底部设置有蒸汽加热管（3），所述筒体（1）内设置有可调节方位的上框架（4）及下框架（5），所述上框架（4）与绝缘箱（2）之间通过吊杆（6）连接，上框架（4）、下框架（5）之间垂直悬挂有若干电晕电极（7），所述电晕电极（7）外配合套设有沉淀电极（8），所述电晕电极（7）下方设置有若干气体分布板（9），所述气体分布板（9）下方设置有进气口（14），所述进气口（14）一端连接有冷却装置。

2.根据权利要求1所述的生物质气体净化装置，其特征在于：所述冷却装置包括冷却筒（10），所述冷却筒（10）内设置有若干换热管（11），所述换热管（11）呈螺旋形排列，相邻两根换热管（11）之间通过连接管（12）连接，换热管（11）之间形成换热通道，冷却筒（10）底部设置有出气口（13），所述出气口（13）与筒体（1）底端的进气口（14）连接。

3.根据权利要求1所述的生物质气体净化装置，其特征在于：所述筒体（1）上设置有若干人孔（15）。

4.根据权利要求1所述的生物质气体净化装置，其特征在于：所述筒体（1）上端设置有防爆阀（16）。

5.根据权利要求1所述的生物质气体净化装置，其特征在于：所述绝缘箱（2）顶端连接有测温器（21）。

6.根据权利要求1所述的生物质气体净化装置，其特征在于：所述沉淀电极（8）为多个正六边形管体排列构成的蜂窝状结构。

7.根据权利要求1所述的生物质气体净化装置，其特征在于：所述气体分布板（9）为两块。

8.根据权利要求1所述的生物质气体净化装置，其特征在于：所述绝缘箱（2）与筒体（1）之间通过密封组件（17）连接。

9.根据权利要求1所述的生物质气体净化装置，其特征在于：所述绝缘箱（2）内填充有氮气。

10.根据权利要求1所述的生物质气体净化装置，其特征在于：所述电晕电极（7）底部悬挂有重锤（19）。