CN108130136B - 一种生物质燃气焦油净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质燃气焦油净化装置，属生物质能源技术领域。本发明首先将可燃粗气利用旋风分离器使焦油凝成小液滴，并与灰尘颗粒凝结成核，最终实现焦油液滴与灰尘颗粒的部分去除，通过活性炭层吸附灰尘，除尘后的燃气高速进入清洗管道，集油箱内含有重焦油，由水泵抽取至雾化喷头，向上逆向喷射喷入燃气气流中，将大部分重焦油脱除，气液两相经泡沫区混合后顺流向下流动，进入旋流分离器分离，达到净化气体的目的，净化后的燃气再通过介孔吸附柱将微量4环芳烃重质焦油和中质焦油脱除，最后通过微孔吸附柱脱除中质焦油和轻质焦油。本发明一定程度提升生物质燃气的品质，实现后端生物质燃气处理及应用的稳定、便捷。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质燃气焦油净化装置，属生物质能源技术领域。
背景技术
生物质是唯一一种既可再生，又可直接贮存与运输的能源。大规模生产生物质能，有助于生态的良性循环。为此，发达国家及不少发展中国家都积极开展了诸多途径的生物质能利用技术的研究及应用。因为气体燃料清洁、高效、方便。因此生物质气化技术的研究和开发在国内外均得到了广泛重视，并在近十几年内取得了可喜的进展。国外生物质气化装置一般规模较大，工艺较复杂，自动化程度较高，以供热和发电为主。
近年来，虽然生物质气化技术在全世界各地都比较火，成为了一个研究的热点，但是大部分的气化发电或供热项目在开始运行不久后便难以为继。其中一个主要原因是气化设备技术不够成熟导致焦油含量高。
目前，大多数生物质气化站对净化后的焦油都未做任何处理，而是直接排放至河流或水系中，大量焦油的直接排放不仅侵蚀了宝贵的土地资源，而且也会给生态环境，对动植物乃至人类造成不同程度的危害。焦油的成分比较复杂，含有大量的物质如甲醇、酵类和其他有机物质等。如果溶于水中，排入农田，则会严重污染土壤和水源。根据国家农田灌概水质标准，未经处理的焦油如果直接排放，会对环境造成较为严重的污染。而焦油本身所具有的能量也非常高，占气化中总能量的5~15%左右，如果焦油直接排放，这部分能量就会白白的被浪费掉。因此，燃气经过净化后剩余的焦油的处理问题，化及如何资源化利用也是生物质气化系统在建造和完善时所应直接考虑的影响因素，也是急待解决的重要问题之一。
燃气中的焦油会堵塞、污染和腐蚀燃气管道、燃气灶具等，从而使得设备的使用寿命大大缩短，且气化系统的正常运行会受到限制。所以在生物质气化系统中，燃气净化已成为国内外公认的生物质能科学与工程领域所亟待解决的重要难题。因此，若能弄清楚焦油含量及影响焦油含量组成的因素，便可采取有效控制措施，尽可能地降低生物质燃气中焦油的含量，从而可避免日益严重的环境污染，体现出生物质能源产业可持续发展的特性。
因此，为促进生物质气化技术快速发展，设计出一套能较为适合我国目前国情，系统结构简单，操作方便，运行可靠，成本低的燃气净化装置，是较为急迫的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对现有气化设备焦油过滤效率不高，容易造成管路、阀口堵塞的问题，本发明提供了一种生物质燃气焦油净化装置。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：
一种生物质燃气焦油净化装置，包括燃气进气口、活性炭、旋风分离器、导流管、燃气出气口、燃气流量计、清洁管道、雾化喷头、集油箱、水泵、回流管、旋流分离器、清洁箱、燃气出口、支架、介孔吸附柱、微孔吸附柱，其特征在于：净化装置由除尘单元、清洗单元、吸附单元组成，除尘单元中燃气进气口接通旋风分离器，旋风分离器通过导流管与集油箱连接，清洗单元中清洁管道内设有雾化喷头由水泵联通集油箱，清洁管道下端为旋流分离器，并联通清洁箱，吸附单元中设有介孔吸附柱、微孔吸附柱。
所述的旋风分离器底部为活性炭，由隔离滤网包裹。
所述的燃气出气口与清洁管道上端联通，除尘处理后的燃气从上方进入清洗管道。
所述的集油箱内含有重焦油，由水泵抽取至雾化喷头，向上逆向喷射喷入燃气气流中，回流进入旋流分离器分离。
所述的清洁箱将旋流分离器分离的焦油通过回流管进入集油箱中。
所述的清洁箱上的燃气出口连接介孔吸附柱和微孔吸附柱。
所述的介孔吸附柱内装有介孔吸附剂，平均孔径为10~13 nm，堆积密度为300~350kg/m3。
所述的微孔吸附柱内装有活性炭AC，微孔主要集中在0.65~0.75 nm范围内，最可几孔径为0.70 nm，小介孔主要在2~3 nm范围内较为集中分布，最可几孔径为2.44 nm，平均孔径为1.92 nm，堆积密度为550~600kg/m3。
本发明的有益效果是：
（1）本发明融合了激冷和分级脱除的思想，利用多孔材料孔道的宽泛性及吸附作用的多元性展现了对焦油脱除的广谱性，将焦油根据分子大小和沸点进行分割，并和吸附材料的孔道关联，达到孔径匹配、作用力匹配、分级脱除；
（2）本发明利用旋风分离器的降温与分离双重作用，通过降温使可燃粗气中的焦油凝成小液滴，并在旋风流场中与灰尘颗粒凝结成核，最终在旋风分离作用下实现焦油液滴与灰尘颗粒的部分去除；
（3）本发明将除尘后的燃气通过燃气出气口自上而下高速进入清洗管道，再将集油箱内含有的重焦油由水泵抽取至雾化喷头，向上逆向喷射喷入燃气气流中，气液两相高速逆流对撞，产生一个高度湍动的泡沫层进行激冷，将大部分重焦油脱除，泡沫层气液接触表面积大，接触表面更新速度快，具有高效的传质传热性能，气液两相经泡沫区混合后顺流向下流动，经二次顺流混合洗涤后进入旋流分离器分离，达到净化气体的目的，既可去除绝大部分重焦油，同时一定程度提升生物质燃气的品质，实现后端生物质燃气处理及应用的稳定、便捷。
附图说明
图1为本发明生物质燃气焦油净化装置的构造示意图。
其中，1、燃气进气口；2、活性炭；3、旋风分离器；4、导流管；5、燃气出气口；6、燃气流量计；7、清洁管道；8、雾化喷头；9、集油箱；10、水泵；11、回流管；12、旋流分离器；13、清洁箱；14、燃气出口；15、支架；16、介孔吸附柱；17、微孔吸附柱。
具体实施方式
首先将可燃粗气通过燃气进气口1进入旋风分离器3中，利用旋风分离器3的降温与分离双重作用，通过降温使可燃粗气中的焦油凝成小液滴，并在旋风流场中与灰尘颗粒凝结成核，最终在旋风分离作用下实现焦油液滴与灰尘颗粒的部分去除，并通过活性炭2层吸附灰尘，再由导流管4进入集油箱9中，除尘后的燃气通过燃气出气口5自上而下高速进入清洗管道7，集油箱9内含有重焦油，由水泵10抽取至雾化喷头8，向上逆向喷射喷入燃气气流中，气液两相高速逆流对撞，产生一个高度湍动的泡沫层进行激冷，将大部分重焦油脱除，泡沫层气液接触表面积大，接触表面更新速度快，具有高效的传质传热性能，气液两相经泡沫区混合后顺流向下流动，经二次顺流混合洗涤后进入旋流分离器12分离，达到净化气体的目的，分离的焦油通过回流管11回流至集油箱9中，净化后的燃气再通过介孔吸附柱16将微量4环芳烃重质焦油和中质焦油脱除，通过微孔吸附柱17脱除中质焦油和轻质焦油。
Claims (1)
1.一种生物质燃气焦油净化装置，包括燃气进气口（1）、活性炭（2）、旋风分离器（3）、导流管（4）、燃气出气口（5）、燃气流量计（6）、清洁管道（7）、雾化喷头（8）、集油箱（9）、水泵（10）、回流管（11）、旋流分离器（12）、清洁箱（13）、燃气出口（14）、支架（15）、介孔吸附柱（16）、微孔吸附柱（17），其特征在于：净化装置由除尘单元、清洗单元、吸附单元组成，除尘单元中燃气进气口（1）接通旋风分离器（3），旋风分离器（3）通过导流管（4）与集油箱（9）连接，清洗单元中清洁管道（7）内设有雾化喷头（8）由水泵（10）联通集油箱（9），清洁管道（7）下端为旋流分离器（12），并联通清洁箱（13），吸附单元中设有介孔吸附柱（16）、微孔吸附柱（17）；所述的旋风分离器（3）底部为活性炭（2），由隔离滤网包裹；所述的燃气出气口（5）与清洁管道（7）上端联通，除尘处理后的燃气从上方进入清洗管道（7）；所述的集油箱（9）内含有重焦油，由水泵（10）抽取至雾化喷头（8），向上逆向喷射喷入燃气气流中，回流进入旋流分离器（12）分离；所述的清洁箱（13）将旋流分离器（12）分离的焦油通过回流管（11）进入集油箱（9）中；所述的清洁箱（13）上的燃气出口（14）连接介孔吸附柱（16）和微孔吸附柱（17）；所述的介孔吸附柱（16）内装有介孔吸附剂，平均孔径为10~13 nm，堆积密度为300~350kg/m3；所述的微孔吸附柱（17）内装有活性炭AC，微孔主要集中在0.65~0.75 纳米范围内，最可几孔径为0.70 纳米，小介孔主要在2~3 纳米范围内较为集中分布，最可几孔径为2.44 纳米，平均孔径为1.92 纳米，堆积密度为550~600kg/m3。
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