CN108300519A - 一种含焦油气体发生与净化装置及其控制方法 - Google Patents

一种含焦油气体发生与净化装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种含焦油气体发生与净化装置及其控制方法，属于生物质气化设备技术领域，包括气体取样采集装置和辅助设备，还由焦油气体发生装置、浮球控制装置和焦油气体净化装置连接构成；本发明装置结构新颖，控制方法原理清晰，在喷淋塔内部设置两层拉西环，电加热带将空气和焦油加热，通过喷嘴将焦油雾化，从喷淋塔下端的气体进口通道进入喷淋塔，吸收剂由泵抽到喷淋塔内部，雾化后在喷淋塔中与气体碰撞接触，吸收焦油，清洁气体从喷淋塔顶端排出，吸收剂从喷淋塔底部流出，进行循环再利用。经测试气体流量为1.6m3/h，吸收剂循环喷淋量为14.16L/h时，焦油净化率高达92%以上，提高了气体的净化效率，装置应用范围更广泛，易于控制，可应用于气化、化工等诸多领域。

Description

一种含焦油气体发生与净化装置及其控制方法
技术领域
本发明属于生物质气化设备技术领域，涉及一种含焦油气体发生与净化装置及其控制方法，具体的说是涉及一种具有气体发生、净化、取样采集功能、可实现吸收剂循环利用、低能耗的含焦油气体发生与净化一体式装置及其控制方法。
背景技术
生物质气化技术的发展已有一百多年历史，目前已经进入应用阶段，但是尚有一些核心技术没有解决，最突出的问题是生物质燃气中焦油难以除尽。焦油是气化过程中不可避免的一种副产物，其不仅会降低气化效率，污染环境，而且会堵塞管道，影响设备的正常运行。
目前生物质燃气除焦油方式有多种。中国专利申请号200720158685.8实用新型专利公开了一种生物质气化燃气除焦系统，该系统中包含气化炉、高温陶瓷过滤器、填料分离塔、重质焦油分离器和蒸馏分离塔。从气化炉出来的燃气先经过高温陶瓷过滤器，只含有焦油的燃气再依次进入填料分离塔和蒸馏分离塔，将焦油除去。但该系统装置较多，结构复杂，操作难度高，且吸收剂耗量大。
此外，在实验室运行环境中，由于生物质气化装置的操控也具有一定的复杂度，同时操作生物质燃气发生装置和生物质燃气净化装置也给实验室研究生物质燃气净化带来了一定的困难。
发明内容
本发明的目的是针对现有生物质燃气中焦油难以除尽，污染环境，气化效率低；传统的生物质气化燃气除焦系统结构复杂、操作难度高、吸收剂耗量大等不足，提出一种含焦油气体发生和净化装置及其控制方法，本装置集含焦油气体发生、净化、取样采集功能于一体，装置结构更为简单、能耗更低、操作更为方便，可实现吸收剂的循环利用，可拓宽装置的应用范围，进一步提高净化效率。
本发明的技术方案是：一种含焦油气体发生与净化装置，包括由吸取样管、吸收瓶、气体流量计、真空泵、控制阀和保温箱构成的气体取样采集装置，以及由空气压缩机、温控仪、油罐、搅拌器、不锈钢桶、加热带、压力罐容器、回油泵和电源构成的辅助设备；其特征在于：所述气体发生与净化装置还由焦油气体发生装置、浮球控制装置和焦油气体净化装置连接构成；
所述焦油气体发生装置由雾化喷嘴、雾化观察室、气体进口通道、取样通道和取样阀门构成，所述雾化喷嘴设置在气体发生装置的顶部，所述气体进口通道和取样通道设置在气体发生装置的底部，所述雾化观察室设置在所述雾化喷嘴与取样通道、气体进口通道之间，所述雾化喷嘴与所述油罐之间形成虹吸连接；
所述浮球控制装置由排油阀、浮球、回收油桶和排油管道构成，所述排油阀通过连接绳与浮球相连接，所述回收油桶通过回油泵与所述油罐连接相通；
所述焦油气体净化装置由喷淋塔主体，以及从上至下设置在喷淋塔主体上的清洁气体出口、塔盖、过滤网、吸收剂进口、二次均匀分布孔板、一次均匀分布孔板、集液底箱和吸收剂出口构成，所述吸收剂进口与吸收剂出口之间连接设有循环管道，所述循环管道穿过吸收剂进口后设置在所述喷淋塔主体的内部，所述喷淋塔主体内部的循环管道上设有若干个吸收剂喷嘴，所述喷淋塔主体外部的循环管道上依次设有吸收剂回收阀门、吸收剂箱、吸收剂引出阀、循环泵和循环泵出口阀；所述浮球控制装置通过排油管道与所述集液底箱的侧壁连接相通，所述焦油气体发生装置通过气体进口通道与所述集液底箱的侧壁连接相通，所述焦油气体发生装置设置在所述浮球控制装置的上方。
所述一次均匀分布孔板上均匀填充一级拉西环，二次均匀分布孔板上均匀填充二级拉西环，通过拉西环和均匀分布孔板使吸收剂与气体形成充分接触。
所述吸收剂进口、吸收剂出口均与循环管道形成密封连接。
所述雾化喷嘴与雾化观察室之间设有喷嘴固定垫，雾化观察室与取样通道、气体进口通道之间设有橡胶垫。
所述吸收剂箱内设有吸收剂。
所述排油管道上设有止回阀。
所述喷淋塔主体的内部设有用来固定吸收剂喷嘴的喷嘴架。
一种含焦油气体发生与净化装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)油系统操作步骤
(1-1)在不锈钢桶外部缠上加热带，焦油过滤后，倒入油罐中，在不锈钢桶的恒温水浴中加热，搅拌器将油罐中油搅拌均匀，并用温控仪控制保证恒温水浴的温度稳定，从而保证焦油温度稳定；
(1-2)加热过的油粘度下降，将其虹吸至含焦油气体模拟发生装置，通过雾化喷嘴雾化，在雾化观察室可以观察到油的雾化效果；
(1-3)含焦油气体经气体进口通道进入喷淋塔，经过一次均匀分布孔板、一级拉西环、二次均匀分布孔板、二级拉西环、过滤网净化干净，由清洁气体出口排出；
(1-4)被净化下来的焦油在集液底箱累积到一定油量，可以排到回收油桶中，通过取样通道取样测量气体中的焦油浓度；
(2)吸收剂系统操作步骤
(2-1)在吸收剂箱中加满吸收剂；
(2-2)开启循环泵将吸收剂抽到喷淋塔主体上端经过吸收剂入口送入喷淋塔内部；
(2-3)由吸收剂喷嘴将吸收剂雾化经过二级拉西环、二次均匀分布孔板、一级拉西环、一次均匀分布孔板，在喷淋塔里与气体碰撞接触，吸收焦油，使吸收剂和气体更加充分接触，提高净化效果；
(2-4)吸收过焦油的吸收剂在集液底箱沉淀后，由吸收剂回收口排出进入吸收剂箱(12)循环利用；
(3)气系统操作步骤
(3-1)在压力罐容器的外部缠上加热带，由温控仪控制温度；
(3-2)启动空气压缩机，空气加热稳定后，将高温空气送到雾化喷嘴；
(3-3)与油路相遇将焦油雾化，形成生物质模拟燃气进入喷淋塔，最后由清洁气体出口排出。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种含焦油气体发生与净化装置及其控制方法，装置结构新颖，控制方法原理清晰，装置结构上由含焦油气体发生装置、含焦油气体净化装置、浮球控制装置、取样采集装置和辅助设备构成，在喷淋塔内部设置两层拉西环，电加热带将空气和焦油加热，通过喷嘴将焦油雾化，从喷淋塔下端的气体进口通道送入喷淋塔，吸收剂由循环泵抽到喷淋塔内部，雾化后在喷淋塔中与气体碰撞接触，吸收焦油，清洁气体从喷淋塔顶端排出，吸收剂从喷淋塔底部流出，再循环利用。本装置提高了气体的净化效率，经测试气体流量为1.6m3/h，吸收剂循环喷淋量为14.16L/h时，焦油净化率高达92%以上。通过空压机、喷嘴旋度、温控系统、泵可以调节形成含焦油气体的焦油含量、温度、水量等条件，更有利于对焦油净化的研究，并具备相当的实际应用前景，该装置应用范围广泛，操作简单，易于控制，可应用于气化、化工等诸多领域。
附图说明
图1 为本发明装置整体结构示意图。
图2 为本发明中含焦油气体净化装置结构示意图。
图3 为本发明中含焦油气体发生装置结构示意图。
图4 为本发明中浮球控制装置结构示意图。
图中：清洁气体出口1、塔盖2、过滤网3、二级拉西环4、二次均匀分布孔板5、固定承载块6、一级拉西环7、一次均匀分布孔板8、集液底箱9、吸收剂出口10、吸收剂回收阀门11、吸收剂箱12、吸收剂13、吸收剂引出阀14、循环泵15、循环泵出口阀16、吸收剂进口17、喷嘴架18、吸收剂喷嘴19、搅拌器20、油罐21、不锈钢桶22、加热带23、压力罐容器24、温控仪25、压力罐进口阀26、空气压缩机27、压力罐出口阀28、焦油进口阀29、雾化喷嘴30、喷嘴固定垫31、雾化观察室32、橡胶垫33、取样阀门34、取样通道35、气体进口通道36、排油阀37、连接绳38、浮球39、排油管道40、回收油桶41、回油泵入口阀42、回油泵43、回油泵出口阀44、电源45。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-4所示，一种含焦油气体发生与净化装置，包括由吸取样管、吸收瓶、气体流量计、真空泵、控制阀和保温箱构成的气体取样采集装置，以及由空气压缩机27、温控仪25、油罐21、搅拌器20、不锈钢桶22、加热带23、压力罐容器24、回油泵43和电源45构成的辅助设备；气体发生与净化装置还由焦油气体发生装置、浮球控制装置和焦油气体净化装置连接构成；
如图3所示，一种含焦油气体发生与净化装置，焦油气体发生装置由雾化喷嘴30、雾化观察室32、气体进口通道36、取样通道35和取样阀门34构成，雾化喷嘴30设置在气体发生装置的顶部，气体进口通道36和取样通道35设置在气体发生装置的底部，雾化观察室32设置在雾化喷嘴30与取样通道35、气体进口通道36之间，雾化喷嘴30与油罐21之间形成虹吸连接；
如图4所示，一种含焦油气体发生与净化装置，浮球控制装置由排油阀37、浮球39、回收油桶41和排油管道40构成，所述排油阀37通过连接绳38与浮球39相连接，回收油桶41通过回油泵43与油罐21连接相通；
如图2所示，一种含焦油气体发生与净化装置，焦油气体净化装置由喷淋塔主体，以及从上至下设置在喷淋塔主体上的清洁气体出口1、塔盖2、过滤网3、吸收剂进口17、二次均匀分布孔板5、一次均匀分布孔板8、集液底箱9和吸收剂出口10构成，吸收剂进口17与吸收剂出口10之间连接设有循环管道，循环管道穿过吸收剂进口17后设置在喷淋塔主体的内部，喷淋塔主体内部的循环管道上设有若干个吸收剂喷嘴19，喷淋塔主体外部的循环管道上依次设有吸收剂回收阀门11、吸收剂箱12、吸收剂引出阀14、循环泵15和循环泵出口阀16；浮球控制装置通过排油管道40与集液底箱9的侧壁连接相通，焦油气体发生装置通过气体进口通道36与集液底箱9的侧壁连接相通，焦油气体发生装置设置在浮球控制装置的上方。
如图1-4所示，一种含焦油气体发生与净化装置，一次均匀分布孔板8上均匀填充一级拉西环7，二次均匀分布孔板5上均匀填充二级拉西环4，通过拉西环和均匀分布孔板使吸收剂与气体形成充分接触；吸收剂进口17、吸收剂出口10均与循环管道形成密封连接；雾化喷嘴30与雾化观察室32之间设有喷嘴固定垫31，雾化观察室32与取样通道35、气体进口通道36之间设有橡胶垫33；吸收剂箱12内设有吸收剂13；排油管道40上设有止回阀；喷淋塔主体的内部设有用来固定吸收剂喷嘴19的喷嘴架18。
如图1所示，一种含焦油气体发生与净化装置的控制方法，包括如下步骤：
(1)油系统操作步骤
(1-1)在不锈钢桶22外部缠上加热带23，焦油过滤后，倒入油罐21中，在不锈钢桶22的恒温水浴中加热，搅拌器20将油罐21中油搅拌均匀，并用温控仪25控制保证恒温水浴的温度稳定，从而保证焦油温度稳定；
(1-2)加热过的油粘度下降，将其虹吸至含焦油气体模拟发生装置，通过雾化喷嘴30雾化，在雾化观察室32可以观察到油的雾化效果；
(1-3)含焦油气体经气体进口通道36进入喷淋塔，经过一次均匀分布孔板8、一级拉西环7、二次均匀分布孔板5、二级拉西环4、过滤网3净化干净，由清洁气体出口1排出；
(1-4)被净化下来的焦油在集液底箱9累积到一定油量，可以排到回收油桶41中，通过取样通道35取样测量气体中的焦油浓度；
(2)吸收剂系统操作步骤
(2-1)在吸收剂箱12中加满吸收剂13；
(2-2)开启循环泵15将吸收剂13抽到喷淋塔主体上端经过吸收剂入口17送入喷淋塔内部；
(2-3)由吸收剂喷嘴19将吸收剂13雾化经过二级拉西环4、二次均匀分布孔板5、一级拉西环7、一次均匀分布孔板8，在喷淋塔里与气体碰撞接触、吸收焦油，使吸收剂13和气体更加充分接触，提高净化效果；
(2-4)吸收过焦油的吸收剂在集液底箱9沉淀后，由吸收剂回收口10排出进入吸收剂箱12循环利用；
(3)气系统操作步骤
(3-1)在压力罐容器24的外部缠上加热带23，由温控仪25控制温度；
(3-2)启动空气压缩机27，空气加热稳定后，将高温空气送到雾化喷嘴30；
(3-3)与油路相遇将焦油雾化，形成生物质模拟燃气进入喷淋塔，最后由清洁气体出口1排出。

Claims (8)

1.一种含焦油气体发生与净化装置，包括由吸取样管、吸收瓶、气体流量计、真空泵、控制阀和保温箱构成的气体取样采集装置，以及由空气压缩机(27)、温控仪(25)、油罐(21)、搅拌器(20)、不锈钢桶(22)、加热带(23)、压力罐容器(24)、回油泵(43)和电源(45)构成的辅助设备；其特征在于：所述气体发生与净化装置还由焦油气体发生装置、浮球控制装置和焦油气体净化装置连接构成；
所述焦油气体发生装置由雾化喷嘴(30)、雾化观察室(32)、气体进口通道(36)、取样通道(35)和取样阀门(34)构成，所述雾化喷嘴(30)设置在气体发生装置的顶部，所述气体进口通道(36)和取样通道(35)设置在气体发生装置的底部，所述雾化观察室(32)设置在所述雾化喷嘴(30)与取样通道(35)、气体进口通道(36)之间，所述雾化喷嘴(30)与所述油罐(21)之间形成虹吸连接；
所述浮球控制装置由排油阀(37)、浮球(39)、回收油桶(41)和排油管道(40)构成，所述排油阀(37)通过连接绳(38)与浮球(39)相连接，所述回收油桶(41)通过回油泵(43)与所述油罐(21)连接相通；
所述焦油气体净化装置由喷淋塔主体，以及从上至下设置在喷淋塔主体上的清洁气体出口(1)、塔盖(2)、过滤网(3)、吸收剂进口(17)、二次均匀分布孔板(5)、一次均匀分布孔板(8)、集液底箱(9)和吸收剂出口(10)构成，所述吸收剂进口(17)与吸收剂出口(10)之间连接设有循环管道，所述循环管道穿过吸收剂进口(17)后设置在所述喷淋塔主体的内部，所述喷淋塔主体内部的循环管道上设有若干个吸收剂喷嘴(19)，所述喷淋塔主体外部的循环管道上依次设有吸收剂回收阀门(11)、吸收剂箱(12)、吸收剂引出阀(14)、循环泵(15)和循环泵出口阀(16)；所述浮球控制装置通过排油管道(40)与所述集液底箱(9)的侧壁连接相通，所述焦油气体发生装置通过气体进口通道(36)与所述集液底箱(9)的侧壁连接相通，所述焦油气体发生装置设置在所述浮球控制装置的上方。
2.根据权利要求1所述的一种含焦油气体发生与净化装置，其特征在于：所述一次均匀分布孔板(8)上均匀填充一级拉西环(7)，二次均匀分布孔板(5)上均匀填充二级拉西环(4)，通过拉西环和均匀分布孔板使吸收剂与气体形成充分接触。
3.根据权利要求1所述的一种含焦油气体发生与净化装置，其特征在于：所述吸收剂进口(17)、吸收剂出口(10)均与循环管道形成密封连接。
4.根据权利要求1所述的一种含焦油气体发生与净化装置，其特征在于：所述雾化喷嘴(30)与雾化观察室(32)之间设有喷嘴固定垫(31)，雾化观察室(32)与取样通道(35)、气体进口通道(36)之间设有橡胶垫(33)。
5.根据权利要求1所述的一种含焦油气体发生与净化装置，其特征在于：所述吸收剂箱(12)内设有吸收剂(13)。
6.根据权利要求1所述的一种含焦油气体发生与净化装置，其特征在于：所述排油管道(40)上设有止回阀。
7.根据权利要求1所述的一种含焦油气体发生与净化装置，其特征在于：所述喷淋塔主体的内部设有用来固定吸收剂喷嘴(19)的喷嘴架(18)。
8.一种含焦油气体发生与净化装置的控制方法，其特征在于，使用权利要求1-7任一项所述的含焦油气体发生与净化装置，包括如下步骤：
(1)油系统操作步骤
(1-1)在不锈钢桶(22)外部缠上加热带(23)，焦油过滤后，倒入油罐(21)中，在不锈钢桶(22)的恒温水浴中加热，搅拌器(20)将油罐(21)中油搅拌均匀，并用温控仪(25)控制保证恒温水浴的温度稳定，从而保证焦油温度稳定；
(1-2)加热过的油粘度下降，将其虹吸至含焦油气体模拟发生装置，通过雾化喷嘴(30)雾化，在雾化观察室(32)可以观察到油的雾化效果；
(1-3)含焦油气体经气体进口通道(36)进入喷淋塔，经过一次均匀分布孔板(8)、一级拉西环(7)、二次均匀分布孔板(5)、二级拉西环(4)、过滤网(3)净化干净，由清洁气体出口(1)排出；
(1-4)被净化下来的焦油在集液底箱(9)累积到一定油量，可以排到回收油桶(41)中，通过取样通道(35)取样测量气体中的焦油浓度；
(2)吸收剂系统操作步骤
(2-1)在吸收剂箱(12)中加满吸收剂(13)；
(2-2)开启循环泵(15)将吸收剂(13)抽到喷淋塔主体上端经过吸收剂入口(17)送入喷淋塔内部；
(2-3)由吸收剂喷嘴(19)将吸收剂(13)雾化经过二级拉西环(4)、二次均匀分布孔板(5)、一级拉西环(7)、一次均匀分布孔板(8)，在喷淋塔里与气体碰撞接触、吸收焦油，使吸收剂(13)和气体更加充分接触，提高净化效果；
(2-4)吸收过焦油的吸收剂在集液底箱(9)沉淀后，由吸收剂回收口(10)排出进入吸收剂箱(12)循环利用；
(3)气系统操作步骤
(3-1)在压力罐容器(24)的外部缠上加热带(23)，由温控仪(25)控制温度；
(3-2)启动空气压缩机(27)，空气加热稳定后，将高温空气送到雾化喷嘴(30)；
(3-3)与油路相遇将焦油雾化，形成生物质模拟燃气进入喷淋塔，最后由清洁气体出口(1)排出。
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