CN110922995A - 生物质高温热解气处理方法以及处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生物质高温热解气处理方法以及一种生物质高温热解气处理系统。本发明采用热裂解油作为喷淋液体对热解气进行喷淋，本发明利用相似相容原理使用热裂解油对热解气中的焦油进行净化，采用油喷淋不仅能够实现焦油的分离，还能够对热解气进行冷却。热裂解油在喷淋过程中，其不仅分离焦油，还能够降温，使用热裂解油为冷却剂(喷淋液体)，利用相似相容的原理，可以使得热解气冷却后凝结的油类物质(焦油)大量且高效地溶解到热裂解油中，避免了使用水为冷凝剂时热解气中的油类物质的大量损失。热裂解油在对热解气进行喷淋处理后可以被直接利用，由于不使用冷却水，就能够解决传统技术产生大量废水的问题。

Description

生物质高温热解气处理方法以及处理系统
技术领域
本发明涉及生物质燃料制备技术领域，更具体地说，特别涉及一种生物质高温热解气处理方法以及一种生物质高温热解气处理系统。
背景技术
生物质能是自然界中有生命的植物所提供的能量，植物以生物质作为媒介储存太阳能，属再生能源。据计算，生物质储存的能量高达270亿千瓦，比目前世界能源消费总量大两倍，因此，生物质能的利用具有非常广阔的前景。
当前，利用生物质供热项目众多，随着环保政策驱严，排放标准逐步提高，需对生物质热解气进行净化处理，才能够满足当前的环保要求。
对于生物质热解气的处理，大部分以水为喷淋剂对生物质热解气进行除尘、分离焦油。采用水进行喷淋会产生如下问题：在净化过程中会产生大量废水；可利用的焦油被喷淋水带走，会造成焦油损失；热解气中所蕴含的热能由喷淋水吸收直接排放，造成热能损失；水喷淋还存在除尘不彻底的问题。
发明内容
(一)技术问题
综上所述，如何解决传统生物质热解气采用水喷淋所存在的焦油流失、热能损失以及会产生大量废水的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
(二)技术方案
本发明提供了一种生物质高温热解气处理方法，在该生物质高温热解气处理方法中，本发明的具体操作如下：
对生物质进行升温直至热解，在生物质热解过程中产生焦炭以及热解气；
将热解气进行输出并保留焦炭，对输出的热解气进行除尘操作获得含尘量较低的热解气；
对除尘后的热解气进行喷淋，所述喷淋为利用相似相容原理使用热裂解油对热解气中的焦油进行净化的油喷淋，所述喷淋操作中所使用的热裂解油为对热解气中的焦油进行净化后分离所得到的热裂解油；
对喷淋处理后的热解气进行后续操作并得到产品气体。
优选地，在本发明所述提供的生物质高温热解气处理方法中，所述喷淋包括有至少两道单次喷淋，按生产工艺顺序，自第一道单次喷淋至最后一道单次喷淋，其喷淋时的油温依次降低。
优选地，在本发明所述提供的生物质高温热解气处理方法中，第一道单次喷淋的油温在200℃至300℃之间；第二道单次喷淋的油温在100℃至200℃之间。
优选地，在本发明所述提供的生物质高温热解气处理方法中，在单位时间内，被净化的热解气的质量与喷淋用的热裂解油的质量比在1:10至1:100之间。
优选地，在本发明所述提供的生物质高温热解气处理方法中，所述除尘为旋风除尘；所述除尘包括有至少两道单次除尘；在进行除尘过程中，实现热解气的除尘与降温。
优选地，在本发明所述提供的生物质高温热解气处理方法中，在所述喷淋之后还包括有油气分离操作，通过油气分离操作获得热裂解油，之后利用获得到的热裂解油再次进行喷淋操作。
优选地，在本发明所述提供的生物质高温热解气处理方法中，在所述油气分离操作之后还包括有焦油深度净化操作；所述焦油深度净化操作为电捕焦油或机械除焦油。
优选地，在本发明所述提供的生物质高温热解气处理方法中，在所述焦油深度净化操作之后还包括有醋液洗气操作；所述醋液洗气操作为：将热解气自醋液塔的底部输入，经过醋液池洗气后，由醋液塔的顶部输出完成洗气操作。
优选地，在本发明所述提供的生物质高温热解气处理方法中，在所述醋液洗气操作之后还包括有尾气除水分操作；所述尾气除水分操作使用活性炭箱对热解气进行过滤。
本发明还提供了一种生物质高温热解气处理系统，在该生物质高温热解气处理系统中，本发明按生产工艺顺序，依次包括有用于对热解气进行除尘的旋风除尘器以及用于对热解气进行喷淋的喷淋塔；所述喷淋塔为油喷淋塔。
(三)有益效果
本发明提供了一种生物质高温热解气处理方法，基于该生物质高温热解气处理方法，本发明还提供了一种生物质高温热解气处理系统。在该生物质高温热解气处理方法中，本发明特别采用热裂解油作为喷淋液体对热解气进行喷淋。
本发明中的喷淋作业为利用相似相容原理使用热裂解油对热解气中的焦油进行净化的油喷淋。本发明的创新点在于使用油喷淋，具体是使用热裂解油进行喷淋，采用油喷淋不仅能够实现焦油的分离，还能够对热解气进行冷却。热裂解油在喷淋过程中，其不仅分离焦油，还能够降温，使用热裂解油为冷却剂(喷淋液体)，利用相似相容的原理，可以使得热解气冷却后凝结的油类物质(焦油)大量且高效地溶解到热裂解油中，避免了使用水为冷凝剂时热解气中的油类物质的大量损失。热裂解油在对热解气进行喷淋处理后可以被直接利用，由于不使用冷却水，就能够解决传统技术产生大量废水的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中生物质高温热解气处理方法的步骤方框图；
图2为本发明实施例中生物质高温热解气处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1和图2，其中，图1为本发明实施例中生物质高温热解气处理方法的步骤方框图；图2为本发明实施例中生物质高温热解气处理方法的流程图。
本发明提供了一种生物质高温热解气处理方法。生物质高温热解，通常是指在无氧或低氧环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程，是生物质能的一种重要利用形式。从热解炉中输出的热解气中包含有灰尘、焦油等物质，传统的洗气方式为水洗，由于水与焦油等物质不同相，其对于焦油的清洗效果较差，如果要达到排放标准，则需要使用大量的清洗用水，这样不仅造成水资源的浪费，还容易产生大量的废水。
为了解决上述问题，本发明提出了一种生物质高温热解气处理方法，在该方法中，按生产工艺顺序，对热解气依次进行除尘、喷淋以及其他操作。
生物质高温热解气处理方法具体包括如下步骤：
步骤S1、生物质热解并产生热解气。
将生物质物料进行粉碎，粉碎后的生物质物料进入到热解炉中，然后在无氧状态或者低氧状态下进行升温，直至温度达到生物质热解温度，保持一段时间后，生物质物料分解成焦炭以及热解气，热解气包含有灰尘、焦油、二氧化硫等物质，其中灰尘以及二氧化硫等物质需要进行处理，以满足排放要求，焦油则需要进行回收。
步骤S2、对热解气进行除尘操作。
从热解炉中输出的气体中包含有大量的灰尘，因此，对于热解气的处理，首先需要对热解气进行除尘，除尘之后才能够保证后续工艺的顺利进行。在本发明中，除尘作业采用旋风除尘工艺，在除尘作业中，其在对热解气进行除尘的同时，还能够降低热解气的温度。除尘包括有至少两道单次除尘作业，采用多道次的除尘作业，其能够实现热解气的阶梯式降温，同时还能够提高除尘效率以及除尘效果。
步骤S3、对热解气进行油喷淋。
经过除尘后的热解气，由于热解气中灰尘含量的降低，其对后续设备还具有保护作用。在对热解气进行除尘后，本发明对热解气进行了喷淋作业。喷淋作业具有如下两个作用：1、分离热解气中的焦油；2、对热解气进行降温，从而使得可冷凝液体(在高温状态下为气态)降温凝结，以便于焦油的深度分离以及其他可回收物质的回收利用。
传统技术采用水喷淋，本发明与传统技术的不同点在于：本发明中的喷淋作业为利用相似相容原理使用热裂解油对热解气中的焦油进行净化的油喷淋。本发明的创新点在于使用油喷淋，具体是使用热裂解油进行喷淋，采用油喷淋不仅能够实现焦油的分离，还能够对热解气进行冷却。对于热解气的冷却，本发明是以热裂解油为冷却载体，其可使热解气冷却至要求范围。而油喷淋所采用的油为热裂解油，热裂解油的沸点高，具有使用范围灵活可调的有点。而且，热裂解油在对热解气进行喷淋处理后可以被直接利用，由于不使用冷却水，就能够解决传统技术产生大量废水的问题。热裂解油在喷淋过程中，其不仅分离焦油，还能够降温，热裂解油吸收热解气中的热量升温后，其不会产生油气，又能够避免传统水喷淋容易产生大量水蒸气的问题出现。使用热裂解油为冷却剂(喷淋液体)，利用相似相容的原理，可以使得热解气冷却后凝结的油类物质(焦油)大量且高效地溶解到热裂解油中，避免了使用水为冷凝剂时热解气中的油类物质的大量损失。另外，热裂解油可以设定不同的喷淋温度，能够产生不同品味的蒸汽。
为了提高油喷淋对热解气中焦油的去除量，本发明又提出了如下优化：喷淋包括有至少两道单次喷淋，按生产工艺顺序，自第一道单次喷淋至最后一道单次喷淋，其喷淋时的油温依次降低。
上述优化具有如下两个有益效果：1、采用油喷淋来降低热解气的问题，喷淋作业包含有至少两道单次喷淋，这样可以对热解气进行阶梯式的降温冷却，避免气体急速冷却而出现的焦油团聚附着在喷淋塔内部而造成喷淋孔堵塞的问题；2、采用多道次喷淋，每一次都能够对热解气进行焦油分离，其可以达到提高热解气中焦油的去除量。
对于喷淋操作而言，在本发明中，第一道单次喷淋的油温在200℃至300℃之间；第二道单次喷淋的油温在100℃至200℃之间。
通过设计人员的多次试验证实：在单位时间内，被净化的热解气的质量与喷淋用的热裂解油的质量比在1:10至1:100之间，其能够达到喷淋用热裂解油的最佳使用率。
在对热解气进行除尘以及油喷淋除焦油操作后，本发明还设置有如下后续步骤：1、在喷淋之后还包括有油气分离操作；2、在油气分离操作之后还包括有焦油深度净化操作，其中，焦油深度净化操作可以为电捕焦油，或者为机械除焦油；3、在焦油深度净化操作之后还包括有醋液洗气操作，并在醋液洗气操作之后还包括有尾气除水分操作。
基于上述的生物质高温热解气处理方法，本发明还提供了一套生物质高温热解气处理系统，其中，按生产工艺顺序，依次包括有用于对热解气进行除尘的旋风除尘器以及用于对热解气进行喷淋的喷淋塔；喷淋塔为油喷淋塔。
本发明所提供的生物质高温热解气处理系统，其对于热解气的处理流程如下：经热解炉热解后产生的热解气经两级旋风除尘除掉98％的粉尘，经过除尘后的热解气经喷淋塔进行油喷淋，然后经油气分离器后进入电捕焦实现完全除去焦油，之后热解气经醋液塔净化进入活性炭净化器后产出合格产品气。
在上述处理流程中，从热解炉中输出的500-1000℃热解气经两级旋风除掉98％以上的粉尘，本发明所用的除尘器为双筒湿式旋风除尘器。经旋风除尘后的热解气经喷淋塔顶部进入，经喷淋塔下部出，喷淋塔的设置数量设定为1-6个，并且，喷淋塔所用的喷淋剂为热裂解油。在喷淋塔设置有多个的方案中，一级喷淋塔所喷淋的热裂解油温度在200-300℃，二级喷淋塔喷淋所喷淋的热裂解油温度在100-200℃之间，三级、四级等喷淋塔所喷淋的热裂解油温度根据实际设定，相邻两个级别的喷淋塔所喷淋的热裂解油的温差不大于100℃。在喷淋塔内设置循环油池，在循环油池中设有盘管，与高温油换热产生蒸汽。根据喷淋塔入气口处热解气的温度以及其所包含的焦油含量，设定喷淋用热裂解油与热解气之间的质量比，常规热裂解油质量与热解气质量的比值为10-100:1。经过喷淋的热解气进入油气分离器，分离出冷凝后的油滴、粉尘，经油气分离器分离后，经过冷凝的热解气中97％以上焦油以及70％以上粉尘被除掉，从而实现焦油与粉尘的进一步净化，之后热解气分离后进入高压电捕焦，将98％以上焦油粉尘除掉。经电捕焦后的气体由醋液塔底部进入，经醋液塔顶部出醋液塔，洗出气体中醋液成分，经醋液洗后，可洗出电捕焦后气体中90％以上焦油粉尘。经醋液洗后的热解气进入活性炭箱过滤，吸附除去气体中的水分，含硫含氮成分，产出气体达到燃气标准。
在上述步骤中，将电捕焦放在醋液冷却之前，使产生的醋液中基本不含焦油，醋液使用价值大幅提高。热解气经过活性炭吸附箱，利用活性炭的多孔，大比表面积，脱除气体中的含硫、含氮成分，燃气达到了使用需求。
本发明具有如下有益效果：使用热裂解油作为冷却喷淋剂，利用油的高沸点，相似相容脱除气体中焦油以及粉尘；喷淋塔可以根据实验需要设定，可设定高温喷淋，中温喷淋，低温喷淋，回收不同阶段的热量；在醋液洗之前设定电捕焦油器，可以提高醋液品位。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种生物质高温热解气处理方法，其特征在于，
对生物质进行升温直至热解，在生物质热解过程中产生焦炭以及热解气；
将热解气进行输出并保留焦炭，对输出的热解气进行除尘操作获得含尘量较低的热解气；
对除尘后的热解气进行喷淋，所述喷淋为利用相似相容原理使用热裂解油对热解气中的焦油进行净化的油喷淋，所述喷淋操作中所使用的热裂解油为对热解气中的焦油进行净化后分离所得到的热裂解油；
对喷淋处理后的热解气进行后续操作并得到产品气体。
2.根据权利要求1所述的生物质高温热解气处理方法，其特征在于，
所述喷淋包括有至少两道单次喷淋，按生产工艺顺序，自第一道单次喷淋至最后一道单次喷淋，其喷淋时的油温依次降低。
3.根据权利要求2所述的生物质高温热解气处理方法，其特征在于，
第一道单次喷淋的油温在200℃至300℃之间；
第二道单次喷淋的油温在100℃至200℃之间。
4.根据权利要求1至3任一项所述的生物质高温热解气处理方法，其特征在于，
在单位时间内，被净化的热解气的质量与喷淋用的热裂解油的质量比在1:10至1:100之间。
5.根据权利要求1所述的生物质高温热解气处理方法，其特征在于，
所述除尘为旋风除尘；
所述除尘包括有至少两道单次除尘；
在进行除尘过程中，实现热解气的除尘与降温。
6.根据权利要求1所述的生物质高温热解气处理方法，其特征在于，
在所述喷淋之后还包括有油气分离操作，通过油气分离操作获得热裂解油，之后利用获得到的热裂解油再次进行喷淋操作。
7.根据权利要求6所述的生物质高温热解气处理方法，其特征在于，
在所述油气分离操作之后还包括有焦油深度净化操作；
所述焦油深度净化操作为电捕焦油或机械除焦油。
8.根据权利要求7所述的生物质高温热解气处理方法，其特征在于，
在所述焦油深度净化操作之后还包括有醋液洗气操作；
所述醋液洗气操作为：将热解气自醋液塔的底部输入，经过醋液池洗气后，由醋液塔的顶部输出完成洗气操作。
9.根据权利要求8所述的生物质高温热解气处理方法，其特征在于，
在所述醋液洗气操作之后还包括有尾气除水分操作；
所述尾气除水分操作使用活性炭箱对热解气进行过滤。
10.一种生物质高温热解气处理系统，其特征在于，
按生产工艺顺序，依次包括有用于对热解气进行除尘的旋风除尘器以及用于对热解气进行喷淋的喷淋塔；
所述喷淋塔为油喷淋塔。
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