CN108219861A - 一种粗秸秆燃气净化工艺及其净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粗秸秆燃气净化工艺，包括以下步骤：1），将粗秸秆燃气预处理；2），经步骤1）处理后的气体通入横管分凝器下段洗涤除尘，将粗秸秆燃气中的碳粒粉尘、木焦油和水除去；3），经步骤2）处理后的气体通入横管分凝器上段冷凝，除去木醋液和剩余水；4），经步骤3）处理后的气体通过过滤器进一步除凝后即得到净化的秸秆燃气。本发明还提供了上述工艺的净化装置。本发明能够实现粗秸秆燃气的有效净化，并能够得到碳粉、木焦油和木醋液等副产品，充分满足节能、环保、安全的要求。

Description

一种粗秸秆燃气净化工艺及其净化装置

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别是涉及一种粗秸秆燃气净化工艺及其净化装置。

背景技术

秸秆(颗粒)低温-慢速碳化技术可将秸秆(颗粒)碳化的同时最大限度的保留秸秆有机质成分，通过该技术生产的秸秆碳，可作为肥料基质，实现秸秆高效、无害还田，是秸秆肥料化利用的新途径。

秸秆(颗粒)碳化过程中产生的粗秸秆燃气量约占碳化总投料量的70%，该部分气体的合理利用是秸秆(颗粒)碳化工艺符合生物质资源化利用低碳、节能环保要求的关键。目前大部分碳化工艺参照焦炉煤气回炉原理，将粗秸秆燃气净化后返回碳化炉作加热燃料气使用。粗秸秆燃气高温(约450℃)、低压(微负压)且成分复杂，除含有燃料气组分外，还含有碳粒粉尘以及木醋液、木焦油、水等可凝结组分，当前普遍采用的净化方案是：粗秸秆燃气从碳化炉沉降室出来后，直接通过单级或多级循环喷淋洗涤塔降温除尘，再通过后续补充冷却措施和过滤器过滤后返回碳化炉。该方案存在以下缺陷：

1、从碳化炉沉降室出来的高温秸秆燃气直接通过循环洗涤塔降温除尘，未考虑余热利用措施，不符合节能要求；

2、为保证除尘、除凝效率，通常设多级循环洗涤塔及多级冷却措施，流程复杂且增加了设备数量，导致系统故障率增加，不利于稳定操作；

3、 粗秸秆燃气经循环洗涤系统除尘降温后，其所含的碳粒粉尘及可凝结组成转移至洗涤液中，洗涤液在降温沉降过程中，碳粒粉尘吸附木焦油等物质形成类似沥青的粘性物质，该物质使洗涤液严重污染，且容易阻塞管道、设备，导致诸多不稳定因素；

4、由于木焦油、木醋液等转移到洗涤液中，循环洗涤液具有强烈的刺激性气味，当前方案未做密闭处理，现场气味较大，不符合工业卫生要求；

5、由于原料秸秆(颗粒)含水(约8~10%),以及碳化反应过程中生成水等因素，粗秸秆燃气洗涤除尘过程中，其循环洗涤液将逐渐增加，需外排；另外，洗涤液经过多次循环后逐渐达到饱和，为保证洗涤效果，需定期更换洗涤液。基于这两方面的原因，当前粗秸秆燃气净化系统将产生大量污水，不符合环保要求；

6、由于粗秸秆燃气高温、低压，为保证其顺利通过洗涤净化系统，通常在系统末端加引风机，导致整个净化系统呈微负压状态，存在安全隐患。

基于当前粗秸秆燃气净化工艺存在上述6个方面的缺陷，因此需要设计一种新的净化工艺以解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对上述背景技术的不足，提供一种粗秸秆燃气净化工艺及其净化装置，在实现粗秸秆燃气的有效净化的前提下，充分满足节能、环保、安全的要求。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种粗秸秆燃气净化工艺，包括以下步骤：

1），将粗秸秆燃气预处理，将其含有的大颗粒粉尘进行一次去除；

2），经步骤1）处理后的气体通入横管分凝器下段洗涤除尘，将粗秸秆燃气中的碳粒粉尘和木焦油除去，并进行除水处理，碳粒粉尘和木焦油收集至横管分凝器下端的沉渣槽（6）内，将木焦油分离回收，所述横管分凝器下段温度控制在75℃~95℃；

3），经步骤2）处理后的气体通入横管分凝器上段冷凝，除去木醋液和剩余水，木醋液经分离回收；

4），经步骤3）处理后的气体通过过滤器进一步除凝后即得到净化的秸秆燃气。

在上述技术方案中，所述步骤1）中，采用重力沉降和惯性除尘的方式对粗秸秆燃气除尘。

在上述技术方案中，所述步骤2）中，沉渣槽内的碳粒粉尘和木焦油残渣通入木焦油分离装置内作进一步分离，将分离出的木焦油回收。

在上述技术方案中，所述步骤2）中，横管分凝器上段温度优选控制在30~40℃，横管分凝器下段温度控制在80℃~95℃。

在上述技术方案中，所述步骤4）中，经步骤3）处理后的气体需进行加压处理，优选加压至15kPaG以上。

本发明还提供了实现上述工艺的粗秸秆燃气净化装置，包包括预处理除尘装置、横管分凝器和过滤器；所述预处理除尘装置的出气口连接横管分凝器底部进气口，横管分凝器顶部出气口与过滤器的进气口相连；所述横管分凝器底部带有沉渣槽，所述沉渣槽中部设置有开口，通过管路连接用于引出木焦油的泵而后进入木焦油收集装置；所述横管分凝器上段设置有引出管路，该管路连接引出木醋液的泵；所述横管分凝器）下段温度控制在75℃~95℃。

在上述技术方案中，所述沉渣槽底部设置有连接管路，通过引出碳粒粉尘和木焦油的泵，连接木焦油分离装置，所述木焦油分离装置的温度控制在80℃~95℃，其上部分离出的木焦油进入木焦油收集装置，底部沉淀的碳渣收集备用。

在上述技术方案中，所述预处理除尘装置包括沉降室和烟道除尘器，还包括混合除尘器。

在上述技术方案中，所述横管分凝器下段顶部设置有换热管路，连接换热器而后与喷淋管路相连。

在上述技术方案中，所述横管分凝器顶部出气口通过引风机与过滤器的进气口相连。

在上述技术方案中，所述横管分凝器上段温度优选控制在30~40℃，横管分凝器下段温度控制在80℃~95℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用了预除尘先除去碳粉颗粒，大大简化现有粗秸秆气净化方案流程，降低故障率，有利于长周期运行；同时，本发明采用横管分凝器分段控温措施，下段负责除尘除焦，上段负责除木醋液除水，充分净化的同时能够收集木焦油和木醋液，提高了粗秸秆燃气的利用率，提高了附加值；经本装置净化后的净化秸秆气可达到含尘量在10 mg/Nm³以下，露点在20℃以下，含水在2wt%以下，含木醋液小于1.8wt%，不含木焦油，净化效果十分优异；本发明实现了全系统密闭，符合卫生、安全、环保要求。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述：

本发明设计的一种粗秸秆燃气净化工艺，包括以下步骤：

1），将粗秸秆燃气预处理，将其含有的大颗粒粉尘进行一次去除；

2），经步骤1）处理后的气体通入横管分凝器7下段洗涤除尘，将粗秸秆燃气中的碳粒粉尘和木焦油除去，并进行除水处理，碳粒粉尘和木焦油收集至横管分凝器7下端的沉渣槽6内，将木焦油分离回收，所述横管分凝器7下段温度控制在75℃~95℃；

3），经步骤2）处理后的气体通入横管分凝器7上段冷凝，除去木醋液和剩余水，木醋液经分离回收；

4），经步骤3）处理后的气体通过过滤器9进一步除凝后即得到净化的秸秆燃气。

在上述技术方案中，所述步骤1）中，采用重力沉降和惯性除尘的方式对粗秸秆燃气除尘。

在上述技术方案中，所述步骤2）中，沉渣槽6内的碳粒粉尘和木焦油残渣通入木焦油分离装置11内作进一步分离，将分离出的木焦油回收。

在上述技术方案中，所述步骤2）中，横管分凝器上段温度优选控制在30~40℃，横管分凝器7下段温度优选控制在80℃~95℃。

在上述技术方案中，所述步骤4）中，经步骤3）处理后的气体需进行加压处理，优选加压至15kPaG以上。

为实现上述工艺，本发明还设计了一种粗秸秆燃气净化装置，如图1所示，包括预处理除尘装置、横管分凝器7和过滤器9；所述预处理除尘装置的出气口连接横管分凝器7底部进气口，横管分凝器7顶部出气口与过滤器9的进气口相连；所述横管分凝器7底部带有沉渣槽6，所述沉渣槽6中部设置有开口，通过管路连接用于引出木焦油的泵12而后进入木焦油收集装置；所述横管分凝器7上段设置有引出管路，该管路连接引出木醋液的泵12；所述横管分凝器7下段温度控制在75℃~95℃。

在上述技术方案中，所述沉渣槽6底部设置有连接管路，通过引出碳粒粉尘和木焦油的泵12，连接木焦油分离装置11，所述木焦油分离装置11的温度控制在80℃~95℃，其上部分离出的木焦油进入木焦油收集装置，底部沉淀的碳渣收集备用。

在粗秸秆燃气净化中，木焦油与粉尘碳粒混合形成粘附性极强残渣，上述残渣会粘附在设备上，造成堵塞，严重影响设备的运行，这是本领域极难解决的问题。发明人经研究发现木焦油和碳粒粉尘的混合物在保持温度80℃以上的时候可融化并实现液固分离，因此发明人采用横管冷凝器7分段冷凝的方式来处理上述混合残渣，能够切实的做到彻底除尘、除焦，同时还能保证设备运行的稳定性。同时，增设木焦油分离装置11，通过控温在80℃~95℃，使残渣内剩余的木焦油也能够被分离利用。

在上述技术方案中，所述预处理除尘装置包括沉降室1和烟道除尘器2，还可包括混合除尘器5。烟道除尘器2底部可设置卸灰阀3和卸灰桶4，用于将碳灰收集利用。

在上述技术方案中，所述横管分凝器7下段顶部设置有换热管路，连接换热器10而后与喷淋管路相连。

在上述技术方案中，所述横管分凝器7顶部出气口通过引风机8与过滤器9的进气口相连。引风机8负责对净化后的燃气进行加压处理，优选加压至15kPaG以上。

具体地，本发明是采用以下的操作方式实现：

首先，向沉渣槽6中加入75~95℃热水备用；

而后，在碳化炉运行稳定后，启动混合除尘器5动力介质循环泵，建立除尘引射及下段喷淋，粗秸秆燃气通过沉降室1至烟道除尘器2至混合除尘器5至沉渣槽6，而后由沉渣槽6顶部进入横管分凝器7，通过换热器10控制横管分凝器7下段循环喷淋的系统温度在75~95℃，保证除尘、除焦同时防止焦油凝固；

然后，经横管分凝器7下段处理后的燃气通过横管分凝器7上冷却段，控制秸秆气出口温度小于40℃，除去木醋液和残留的水；

最后，通过引风机8将净化秸秆气加压至15~20KPaG，通过过滤器9进一步过滤除凝，得到完全净化后的秸秆燃气。

本发明的核心是采用预除尘，而后分段控温分凝的方式对粗秸秆燃气进行处理，充分净化秸秆燃气的同时，能够得到碳粉、木焦油和木醋液等副产品，因此，本发明的保护范围不仅限于上述实施例，在本发明原理的基础上，任何利用上述机理的改变或变形，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粗秸秆燃气净化工艺，其特征在于包括以下步骤：

1），将粗秸秆燃气预处理，将其含有的大颗粒粉尘进行一次去除；

2），经步骤1）处理后的气体通入横管分凝器（7）下段洗涤除尘，将粗秸秆燃气中的碳粒粉尘和木焦油除去，并进行除水处理，碳粒粉尘和木焦油收集至横管分凝器（7）下端的沉渣槽（6）内，将木焦油分离回收，所述横管分凝器（7）下段温度控制在75℃~95℃；

3），经步骤2）处理后的气体通入横管分凝器（7）上段冷凝，除去木醋液和剩余水，木醋液经分离回收；

4），经步骤3）处理后的气体通过过滤器（9）进一步除凝后即得到净化的秸秆燃气。

2.根据权利要求1所述的粗秸秆燃气净化工艺，其特征在于：所述步骤2）中，经步骤1）处理后的气体经过混合除尘器（5）进一步除尘后通入横管分凝器（7）。

3.根据权利要求1所述的粗秸秆燃气净化工艺，其特征在于：所述步骤2）中，沉渣槽（6）内的碳粒粉尘和木焦油残渣通入木焦油分离装置（11）内作进一步分离，将分离出的木焦油回收。

4.根据权利要求1所述的粗秸秆燃气净化工艺，其特征在于：所述步骤3）中，横管分凝器（7）上段温度控制在30~40℃，横管分凝器（7）下段温度控制在80℃~95℃。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的粗秸秆燃气净化工艺，其特征在于：所述步骤4）中，经步骤3）处理后的气体需进行加压处理，经步骤3）处理后的气体需加压至15kPaG以上。

6.实现权利要求1~5任意一项所述的粗秸秆燃气净化工艺的粗秸秆燃气净化装置，其特征在于：包括预处理除尘装置、横管分凝器（7）和过滤器（9）；所述预处理除尘装置的出气口连接横管分凝器（7）底部进气口，横管分凝器（7）顶部出气口与过滤器（9）的进气口相连；所述横管分凝器（7）底部带有沉渣槽（6），所述沉渣槽（6）中部设置有开口，通过管路连接用于引出木焦油的泵（12）而后进入木焦油收集装置；所述横管分凝器（7）上段设置有引出管路，该管路连接引出木醋液的泵（12）；所述横管分凝器（7）下段温度控制在75℃~95℃。

7.一种如权利要求6所述的粗秸秆燃气净化装置，其特征在于：所述沉渣槽（6）底部设置有连接管路，通过引出碳粒粉尘和木焦油的泵（12），连接木焦油分离装置（11），所述木焦油分离装置（11）的温度控制在80℃~95℃，其上部分离出的木焦油进入木焦油收集装置，底部沉淀的碳渣收集备用。

8.根据权利要求6所述的粗秸秆燃气净化装置，其特征在于：所述预处理除尘装置还包括混合除尘器（5）。

9.根据权利要求6所述的粗秸秆燃气净化装置，其特征在于：所述横管分凝器（7）下段顶部设置有换热管路，连接换热器（10）而后与喷淋管路相连；所述横管分凝器（7）顶部出气口通过引风机（8）与过滤器（9）的进气口相连。

10.根据权利要求6所述的所述的粗秸秆燃气净化装置，其特征在于：所述横管分凝器（7）上段温度控制在30~40℃，横管分凝器（7）下段温度控制在80℃~95℃。