CN1730609A - 一种生物质热解气化、净化方法 - Google Patents

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Abstract

一种生物质热解气化、净化方法，包括将生物质粉碎；其特征是还包括下列步骤：入炉气化；生成干馏煤气；旋风除尘；冷却净化；高压静电捕焦，即在高压电捕焦器中通有高压直流电、在正负两极间维持一个足以使气体与杂质分离的静电场，将冷却后的煤气送入高压静电捕焦中，经过高压静电捕焦的整流板使气体分布均匀，再进入高压静电捕焦极间，使煤气中的焦油气泡、粉尘沉积在集焦极上，使煤气净化；洗涤净化；脱水等。采用本发明，气体净化效果好、杂质含量低、热值高、气体质量稳定。

Description

一种生物质热解气化、净化方法
技术领域
本发明涉及含纤维素物料的干馏和气体净化，特别涉及一种生物质热解气化、净化方法。
背景技术
随着社会的进步与发展，人类对各种能源的要求日益剧增。石油、煤、天然气等几种最普遍使用的不可再生资源，因大量开采、使用而导致储量急剧下降，己构成了当今人类生存和发展的三大危机(能源不足、粮食短缺和环境污染)之一。因此，开发能源、节约能源已成为当今世界各国政府和广大有识之士十分关注的焦点。
我国是一个人口众多、资源相对占有量较少的农业大国。一方面，随着国民经济的快速发展和工业化程度的迅速提高，各方面对能源的要求急剧增长，能源供求矛盾日异加剧，己成了当前我国经济发展的重要制约因素。天然气、煤气等各种燃气的供应，不但数量有限，而且费用昂贵，众多中小城镇很难享受到管道煤气、燃气带来的现代物质文明，数千年的烟熏火燎的炊事及取暖方式一直未能得到根本改变，严重影响了广大城镇的现代化进程，另一方面，我国每年有约7亿吨的农作物秸秆、柴草和竹林工业废料，其中约80％的农作物秸杆以直燃方式被焚烧。在我国农村特别是机场周围、高速公路两旁的地方，每年在粮食收获的季节，大量麦草、稻草、谷壳、玉米秸，棉花秆、油菜杆、花生壳等秸杆被弃被弃之田头地边，为图方便，农民便将它焚烧，使得浓烟四起，严重污染环境和空气，更严重的是使飞机不能起飞，汽车不能行驶，甚至造成车祸，每年有关部门不仅发动禁烧令，还专门拨出上千万的巨款，并派出大量人员对机场及高速公路周围农户进行宣传、阻止，这一现现象已成为有关部门长期难以解决而又头疼的难题。这种状况不但没能有效地利用这些资源，反而造成环境污染。因此，如何充分利用我国农村现有的大量可再生资源，使之更好地造福于民、促进城镇现代化发展进程，己成为当前我国能源开发中一个重要课题。
可再生能源是国家在“十五”863计划设置的后续能源技术主题，其目的在于，大力发展后续能源逐步替代有限的矿物能源，改变传统的能源结构，实现能源供应多元化，摆脱对矿物能源的依赖与束缚，改变生存环境，为国民经济建设和社会可持续发展提供可靠保障。能源作为国家的重点，随着经济社会的不断发展，会逐步的大幅度增长，据资料统计，2003年我国电力资源已增加近15％，但仍然不能满足经济发展的需求，部分地区电力紧张，短缺的现象严重存在，从长远来看，一个国家经济发展过程中，必然不断增加能源的消耗，尤其是在一些发达国家再生能源利用率已达到20％，最高的已达25％，而我国对再生能源的利用率非常低，与发达国家比较差距甚大。因此，大力发展利用再生能源，前景广阔，也是我国不得不引起高度重视的问题，大量利用秸杆燃气在部份城市采用工厂化，标准化建成规模较大的燃气火电厂，以缓解城市用电问题大有前景。
秸秆气化技术的实验室研究在国内始于20世纪80年代中期。国外德国、奥地利、法国等国家也在气化技术方面作了深入研究，德国法律已规定企业用能总量的15％必须是再生能源。
目前，国内外生物质气化的方式主要有以下几种：
1、上吸式气化炉技术：碳转换率高，无固体可燃剩余物，由于氧化反应发生在空气与碳之间，碳被完全燃烧，气体热值低，一般在4-4.5MJ/m3，焦油含量高。
2、下吸式气化炉技术，碳转换率低，剩余灰中碳含量较高，另外空气由喷咀喷出，反应截面的温度不均匀，有高温区，也有低温死区，影响了气体质量。气体热值在4.5MJ/m3，可作为加热气体。
3、流化床气化炉技术，采用流化速度大于临界速度而又小于细物料的自由沉降速度，强化了传热轻质，增加了加热速度，从而提高了反应速度，气体热值较上两种技术所产气体热值要高，但飞碳损失大，气化效率只有60％。
4、循环流化床气化技术：高流化速度操作，强化了气固间的传递速度，形成了与鼓泡流化床不同的流化状态，碳的不断循环，保持了大的床密度，实现了快速加热、快速热分解，使热值有较大幅度提高，一般在7.2MJ/m3，但要求粉粒直径在150-360um，一般草类秸杆无法达到使用要求。
生物质气化的生产工艺流程一般为：秸杆粗制→入炉气化→生成煤炉气→旋风除尘→送往用气户→输配系统→储气罐→净化。
目前，国内95％的技术是使用下吸式气化炉作为主导产品且在结构上没有多大改进，存在和主要问题是生成和气化热值低，净化效果差，焦油含量重，气化强度不高，对原材料的要求较高、使用原料单一，原料选择性强，如稻草、麦草、藤类、其它种类等原料都无法气化；采用稻壳气化炉、负压吸气化炉及下吸式气化炉，是将玉米秸、花生壳、玉米芯等切制到需要的长度作气化使用。生产能力和生产效率均比较低下，供气规模小等。没有真正地将农村剩余秸杆有效地利用起来，只能小面积、小范围的低程度供应。
发明内容
本发明的目的旨在克服上述现有技术中的不足，通过采用两段式秸杆气化发生炉生成煤气、高压电捕焦器除去煤气焦油等，从而提供一种煤气净化效果好、杂质含量低、热值高、气体质量稳定的生物质热解气化和净化方法。
本发明的内容是：一种生物质热解气化、净化方法，包括：
(1)将生物质粉碎，
其特征之处是还包括下列步骤：
(2)入炉气化：将生物质间歇加料于两段式秸杆气化发生炉中，将气化剂空气、空气-水蒸汽或水蒸汽-氧气送至两段式秸杆气化发生炉中的中部气化段内，两者在800-1000℃进行热解反应生成发生炉煤气；生物质原料在炉内停留时间在1小时以上；
(3)生成干馏煤气：生物质入炉后在两段式秸杆气化炉的上段进行低温干馏反应生成(热值较高的)低温干馏煤气，两段式秸杆气化炉中部气化段反应生成的发生炉煤气为上部生物质的干馏提供热源；
(4)旋风除尘：将两段式秸杆气化炉中反应生成的含尘煤气送入旋风除尘器中，除去尘粒；
(5)冷却净化：除去尘粒后的煤气送入竖管冷却塔中，在竖管冷却塔内经循环冷却水喷淋冷却；
(6)高压静电捕焦：高压静电捕焦器中通有高压直流电、在正负两极间维持一个足以使气体与杂质分离的静电场；将冷却后的煤气送入高压静电捕焦中，经过高压静电捕焦的整流板使气体分布均匀，再进入高压静电捕焦的极间，煤气中的焦油气泡、粉尘沉积在集焦极上，使煤气净化；
(7)洗涤净化：将净化后的煤气送入洗涤塔中，经循环水喷淋洗涤；
(8)脱水：将洗涤后的带液气体送入离心式气水分离器经离心分离，即制得煤气产品。
本发明内容中：所述步骤(1)与步骤(2)之间还可以有下列步骤：将粉碎后的生物质经颗料压制机挤压成型为颗粒。
所述挤压成型的颗粒为直径3-50mm、长4-80mm的圆柱体或相似形状，或边长为4-80mm的长方体、正方体或相似形状。
本发明内容中：所述生物质是麦草、稻草、玉米秸杆、油菜秸杆、芦苇、藤条、竹子、草本类或其它含纤维素物料中的一种或多种的混合物。
本发明内容中：所述含尘煤气送入旋风除尘器中的速度为4-10m/s。
本发明内容中：所述煤气送入冷却塔中的煤气速度为1.5-5m/s，冷却后的煤气温度为30℃-40℃。
本发明内容中：所述煤气在捕焦器内以4-10m/s的速度整流板，以0.5-2m/s的速度进入到4集焦极内。
本发明内容中：所述煤气在洗涤塔中的气体流速为0.5-3m/s，喷淋循环水的供水量为8-12m3/H。
本发明内容中：所述高压电捕焦器的高压直流电电压为29.5-60kv。
本发明内容中：所述脱水后制得的煤气产品送入煤气罐储存，使用时经输配系统送往用户，同现有技术。
与现有技术相比，本发明具有下列特点：
(1)采用两段式秸杆气化炉，在气化段上部加一原料干馏段，使气化段生成的燃气经低温干馏段后生成热值较高的干馏煤气，热解生物质原料(密致固化秸杆颗粒)生成的干馏煤气，热值大幅度提高，干馏煤气热值较现有炉型气化煤气热值高30％-100％；以水蒸气——空气、水蒸气——富氧作为气化剂，可使热解过程中析出氢气及甲烷，检测分析可知，该装置气化出的干馏煤气中氢含量较普通发生炉气化的燃气含氢量高出2倍以上；产气量大(产量可达2000m3/H)、生成的煤气热值高(气化剂的不同，高可达13-18KJ/m3)；
(2)采用高压静电捕焦器等对生成的煤气进行净化，利用负电荷向积焦极运动的原理，将煤气中的焦油、杂质清除干净，建立以高压静电捕焦器为核心的净化系统；净化效果好，使得燃气中杂质含量低于15mg/m3，解决了热解技术普遍存在的焦油、杂质含量重的问题，为生物质能净化找到一条可靠的有效途径；为再生能源综合利用，向天燃气管网输配气，大装机容量发电打下基础；
(3)实现了秸杆不分种类作粉碎处理后(进一步制成颗粒后)作为两段式气化炉原料，最大限度地利用再生资源并具有广泛地实用性，同时也拓宽了生物质资源的应用领域，改变了技术设备受地域限制的条件，增大了推广应用范围；
(4)气化生物质原料采用颗粒原料，可有效解决目前以秸杆原型为原料而带来的运输、仓储、安全问题；
(5)秸杆煤气集中供气站是中、小城镇建设中水、电、气、通讯等基础建设的条件之一，是城镇居民用上商品化、高品位的燃气，解决炊事方式，对提高城镇化水平，推进城镇化进程具有重要深远的意义；采用本发明，还为农民增收提供新的途径，改变了农民对秸秆传统的处理方式，减少了大气等污染，变废为宝，又可提高居民的生活质量，一举数得，秸杆气化后的副产品：①草木灰是优质钾肥，每亩100公斤掺合量，三年内可改善土壤土质和改变长期使用化肥所造成的土地质退化状况，②焦油是宝贵的化工原料，通过捕焦器所回收的焦油相当于6号燃油，可直接利用，值得大力推广；
(6)生产工艺简单，成本低，投资回收期仅约1.6年，具有明显的经济效益和社会效益；随着矿物能源的枯竭及社会对能源需求的无限增长，生物质(颗粒)热解新技术将为社会可持续发展做出积极的贡献。
附图说明
图1是本发明实施例工艺流程图；
图2是本发明实施例中两段式秸杆气化发生炉结构示意图；
图3是本发明实施例中高压静电捕焦结构示意图。
图中：1-加料斗、2-加料器、3-出气口、4-炉体、5-干馏段、6-水夹套、7-气化段、8-炉篦、9-灰仓、10-排灰口、11-气化剂入口及炉门、12-点火孔(炉门)、13-高压瓷瓶、14-出气孔、15-筒体、16-集焦极、17-电晕极、18-重锤、19-整流板、20-进气口、21-排焦油口、22-负高压电极。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：参见各附图。
一种生物质热解气化、净化方法，主要由下列步骤组成：
(1)将生物质粉碎：清除生物质(可以是麦草、稻草、玉米秸杆、油菜秸杆、芦苇、藤条、竹子、草本类或其它含纤维素物料中的一种或多种的混合物)中的泥土杂质，凉干水份至含水量不大于20％，再将生物质经粉碎机粉碎、经粉碎机中孔径为3-15mm的筛网漏出；
(2)入炉气化：将粉碎后的生物质间歇加料于两段式秸杆气化发生炉中，将气化剂空气-水蒸汽或水蒸汽-氧气送至两段式秸杆气化发生炉中的中部气化段内，两者在800-1000℃进行热解反应生成的发生炉煤气；
具体过程是：经料仓的斗式提升机将粉碎后的生物质原料装满后，由卷扬机将装满原料的料斗顺着导轨，拉至两段式气化炉的上方并倒入加料斗1内待使用；
两段式秸杆颗粒气化炉下部为灰仓9，中部为气化段7，上部为原料低温干馏段5，干馏段料位高1.5米-4米。将引火料由炉门12放置于炉篦8上，用火种将引火料引燃，关上炉门12由鼓风机鼓风或吹氧由气化剂入口11送入，将炉内引火料引燃后，由加料器2加料，料加至所需位置后，改为间歇加料。由鼓风机经炉内气化剂入口11将气化剂(空气-蒸汽或蒸汽-氧气)通过炉篦8送至气化段7内，与原料中的碳发生反应，热解温度800-1000摄氏度，气化剂由灰层进入碳层后，被预热的氧气进入燃料层7-10cm之内，就几乎全部用完，此时，CO2达到最大值，反应在极快的速度下进行，同时此处开始出现CO，直到还原层结束CO继续增加。在CO生成后不久，水蒸气开始分解，约在炉篦8顶端40-50cm处继续进行，此时CO2继续被还原，煤气与燃料进行热交换，即为第一还原层。在第一还原层上面约有40cm高的第二还原层，在这里除继续生成少量的CO，H2外，以热交换为主，CO2还原成CO的速度放慢。以上气化现象随着原料的加入以及气化剂的加入周而复始的进行着。
(3)生成干馏煤气：生物质入炉后在两段式秸杆气化炉的上段进行低温干馏反应生成(热值较高的)低温干馏煤气，两段式秸杆气化炉的中部气化段反应生成的发生炉煤气为上部生物质的干馏提供热源；
具体过程是：原料入炉后在气化炉的上段进行低温干馏反应生成热值较高的低温干馏煤气，气化段反应生成的发生炉煤气为上部原料的干馏提供热源：由于气化段与干馏段界限不明显，热半焦状态的原料落入气化段气化，保证了炉内温度稳定，气化均匀，再者炉内的进料与除灰相对保持平衡，热分解在循环渐进中进行，从而保证了干馏煤气的质量。
(4)旋风除尘：将两段式秸杆气化炉中反应生成的含尘煤气送入旋风除尘器中，除去尘粒；
具体过程是：含尘煤气从气化炉出口3以较高的速度(一般4-10m/s)沿外圆筒的切线方向进入旋风除尘器，气体进入除尘器后由直线运动变为圆周运动，并向上、向下流动，向上的气流被顶盖阻挡返回，向下的气流在内外圆筒间的筒体部分和锥体部位，作自上而下的螺旋线运动(外旋流)。含尘气体在旋转过程中产生很大的离心力，将密度大于气体的尘粒，甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触后便失去惯性力而靠入口速度的动能和向下的重力沿壁面下落，与气体离开，经锥体排入集灰箱内。旋转下降的外旋流气流在圆锥部分运动时随圆锥形的收缩而向除尘器中心靠扰，当气流达到锥体下端某一位置时，便以同样的旋转方向从旋风除尘器中部，形成一股由下转向上的螺旋线运动(内旋流)，并经内圆筒向除尘器外部排出。
(5)冷却净化：除去尘粒后的煤气送入竖管冷却塔中，在竖管冷却塔内经循环冷却水喷淋冷却；
具体过程是：自除尘器出口排出的煤气经由竖管冷却器底部进气口进入到冷却塔内，冷却塔上部装有喷淋水咀，冷却水来自循环水池，由离心式水泵将循环水供给冷却塔顶部，煤气由底部进口进入到塔内与循环水相向而行，此时煤气的流速在1.5-5m/s。煤气中的粉尘被循环水带至循环水池内，煤气中的焦油由旋风除尘器出口排出时的形式为雾状，煤气温度也在140℃左右，在塔内与循环冷却水相向而行时，高温下的雾化焦油马上凝结成细小球状颗粒，而与其他粉尘一样被带到循环水池内，冷却后的煤气温度在35℃左右后，由竖管冷却塔的上部出口排出。
(6)高压静电捕焦：高压静电捕焦器中通有高压直流电、在正负两极间维持一个足以使气体与杂质分离的静电场；将冷却后的煤气送入高压静电捕焦中，经过高压静电捕焦的整流板使气体分布均匀，再进入高压静电捕焦的极间，煤气中的焦油气泡、粉尘、沉积在集焦极上，使煤气净化；
具体过程是：高压静电捕焦器的负高压静电由供电装置供给。将电网的交流电(380V或220V)接入到升压变压器，变为捕焦器所需的高压电，高压静电捕焦器中电压为29.5-60kv，经过硅整流器将高压交流电变为高压直流电，用导线将高压直流电经过负高压电极22线进入到捕焦器内。从竖管冷却塔出口排出的煤气，经进气口20进入到捕焦器内，此时进口的气流速度在4-10m/s，经过整流板19，使气体分布均匀，此时气体以0.5-2m/s的速度进入到集焦极16内。此时电捕焦器的负极上通以高压直流电在正负两极间维持一个足以使气体与杂质分离的静电场。煤气在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电并在电场力的作用下，使带电尘颗粒向极性相反的电极运动，在运动过程中将煤气中的焦油气泡、粉尘、沉积在集焦极上，并慢慢向下流动，从而将焦油、粉尘从气体中分离出来，电捕焦器的净化效率在98％以上，被净化后的气体焦油含量在10mg/m3以下。净化后的气体自出气口14排出；
(7)洗涤净化：将净化后的煤气送入洗涤塔中，经循环水喷淋洗涤；
具体过程是：洗涤塔是一个筒体，内部是用木板做的格子，木格间距25-40mm，木格高度约占总高的
Figure A20051002151300111
上部有循环水喷头及出气口，下部有进气口，底部是循环水出口。净化后的气体自下部的进气口进入到塔内，与上部喷淋下的水相间逆行，气体在木格内上行，充分的与循环水接触，将残留在气体中的焦油及粉尘洗净，气体流速在0.5-3m/s，供水量8-12m3/H，净化后的干净气体由上部的出气口排出。
(8)脱水：将洗涤后的带液气体送入离心式气水分离器经离心分离，即制得煤气产品。
具体过程是：带液气体进入分离器后，首先进行一级分离，经旋流发生器产生离心力，将液滴甩向器壁并在器壁处积聚，液滴在重力作用和气体向下运动的带动下，流入一级储液室，然后气体沿环形空间向上流，进入螺道进行一级分离。气体经螺道产生高速旋流，将剩余的液珠有效脱除。分离出来的液珠在器壁处积聚并下流至二级储液室，液体中夹带的微量气体经文丘里一伯努利管咀，返回气体出口管。一级、二级储液室水经管道排到循环水池中。经分离器脱掉煤气中约99％的水份的煤气自分离器中部出口排出分离器。
脱水后制得的煤气产品送入煤气罐储存，使用时经输配系统送往用户，同现有技术。
实施例2：参见各附图。
一种生物质热解气化、净化方法，主要由下列步骤组成：
(1)将生物质粉碎成型：清除生物质(可以是麦草、稻草、玉米秸杆、油菜秸杆、芦苇、藤条、竹子、草本类或其它含纤维素物料中的一种或多种的混合物)中的泥土杂质，凉干水份至含水量不大于20％，再将生物质经粉碎机粉碎、经粉碎机中孔径为3-15mm的筛网漏出；
再将粉碎后的生物质经颗料压制机挤压成型为颗粒；挤压成型的颗粒可以为直径3-50mm、长4-80mm的圆柱体或相似形状，也可以是边长为4-80mm的长方体、正方体或相似形状。
(2)入炉气化：将成型后的生物质间歇加料于两段式秸杆气化发生炉中，将气化剂空气-水蒸汽或水蒸汽-氧气送至两段式秸杆气化发生炉中的中部气化段内，两者在800-1000℃进行热解反应生成的发生炉煤气；
具体过程是：经料仓的斗式提升机将成型后的生物质原料装满后，由卷扬机将装满原料的料斗顺着导轨，拉至两段式气化炉的上方并倒入加料斗1内待使用；
两段式秸杆颗粒气化炉下部为灰仓9，中部为气化段7，上部为原料低温干馏段5，干馏段料位高1.5米-4米。将引火料由炉门12放置于炉篦8上，用火种将引火料引燃，关上炉门12由鼓风机鼓风或吹氧由气化剂入口11送入，将炉内引火料引燃后，由加料器2加料，料加至所需位置后，改为间歇加料。由鼓风机经炉内气化剂入口11将气化剂(空气-蒸汽或蒸汽-氧气)通过炉篦8送至气化段7内，与原料中的碳发生反应，热解温度800-1000摄氏度，气化剂由灰层进入碳层后，被预热的氧气进入燃料层7-10cm之内，就几乎全部用完，此时，CO2达到最大值，反应在极快的速度下进行，同时此处开始出现CO，直到还原层结束CO继续增加。在CO生成后不久，水蒸气开始分解，约在炉篦8顶端40-50cm处继续进行，此时CO2继续被还原，煤气与燃料进行热交换，即为第一还原层。在第一还原层上面约有40cm高的第二还原层，在这里除继续生成少量的CO，H2外，以热交换为主，CO2还原成CO的速度放慢。以上气化现象随着原料的加入以及气化剂的加入周而复始的进行着。
(3)生成干馏煤气：生物质入炉后在两段式秸杆气化炉的上段进行低温干馏反应生成(热值较高的)低温干馏煤气，两段式秸杆气化炉的中部气化段反应生成的发生炉煤气为上部生物质的干馏提供热源；
具体过程是：原料入炉后在气化炉的上段进行低温干馏反应生成热值较高的低温干馏煤气，气化段反应生成的发生炉煤气为上部原料的干馏提供热源：由于气化段与干馏段界限不明显，热半焦状态的原料落入气化段气化，保证了炉内温度稳定，气化均匀，再者炉内的进料与除灰相对保持平衡，热分解在循环渐进中进行，从而保证了干馏煤气的质量。
(4)旋风除尘：将两段式秸杆气化炉中反应生成的含尘煤气送入旋风除尘器中，除去尘粒；
具体过程是：含尘煤气从气化炉出口3以较高的速度(一般4-10m/s)沿外圆筒的切线方向进入旋风除尘器，气体进入除尘器后由直线运动变为圆周运动，并向上、向下流动，向上的气流被顶盖阻挡返回，向下的气流在内外圆筒间的筒体部分和锥体部位，作自上而下的螺旋线运动(外旋流)。含尘气体在旋转过程中产生很大的离心力，将密度大于气体的尘粒，甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触后便失去惯性力而靠入口速度的动能和向下的重力沿壁面下落，与气体离开，经锥体排入集灰箱内。旋转下降的外旋流气流在圆锥部分运动时随圆锥形的收缩而向除尘器中心靠扰，当气流达到锥体下端某一位置时，便以同样的旋转方向从旋风除尘器中部，形成一股由下转向上的螺旋线运动(内旋流)，并经内圆筒向除尘器外部排出。
(5)冷却净化：除去尘粒后的煤气送入竖管冷却塔中，在竖管冷却塔内经循环冷却水喷淋冷却；
具体过程是：自除尘器出口排出的煤气经由竖管冷却器底部进气口进入到冷却塔内，冷却塔上部装有喷淋水咀，冷却水来自循环水池，由离心式水泵将循环水供给冷却塔顶部，煤气由底部进口进入到塔内与循环水相向而行，此时煤气的流速在1.5-5m/s。煤气中的粉尘被循环水带至循环水池内，煤气中的焦油由旋风除尘器出口排出时的形式为雾状，煤气温度也在140℃左右，在塔内与循环冷却水相向而行时，高温下的雾化焦油马上凝结成细小球状颗粒，而与其他粉尘一样被带到循环水池内，冷却后的煤气温度为30℃-40℃，由竖管冷却塔的上部出口排出。
(6)高压静电捕焦：高压静电捕焦器中通有高压直流电、在正负两极间维持一个足以使气体与杂质分离的静电场；将冷却后的煤气送入高压静电捕焦中，经过高压静电捕焦的整流板使气体分布均匀，再进入高压静电捕焦的极间，煤气中的焦油气泡、粉尘、沉积在集焦极上，使煤气净化；
具体过程是：高压静电捕焦器的负高压静电由供电装置供给。将电网的交流电(380V或220V)接入到升压变压器，变为捕焦器所需的高压电，高压静电捕焦器中电压为29.5-60kv，经过硅整流器将高压交流电变为高压直流电，用导线将高压直流电经过负高压电极22线进入到捕焦器内。从竖管冷却塔出口排出的煤气，经进气口20进入到捕焦器内，此时进口的气流速度在4-10m/s，经过整流板19，使气体分布均匀，此时气体以0.5-2m/s的速度进入到集焦极16内。此时电捕焦器的负极上通以高压直流电在正负两极间维持一个足以使气体与杂质分离的静电场。煤气在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电并在电场力的作用下，使带电尘颗粒向极性相反的电极运动，在运动过程中将煤气中的焦油气泡、粉尘、沉积在集焦极上，并慢慢向下流动，从而将焦油、粉尘从气体中分离出来，电捕焦器的净化效率在98％以上，被净化后的气体焦油含量在10mg/m3以下。净化后的气体自出气口14排出；
(7)洗涤净化：将净化后的煤气送入洗涤塔中，经循环水喷淋洗涤；
具体过程是：洗涤塔是一个筒体，内部是用木板做的格子，木格间距25-40mm，木格高度约占总高的
Figure A20051002151300141
上部有循环水喷头及出气口，下部有进气口，底部是循环水出口。净化后的气体自下部的进气口进入到塔内，与上部喷淋下的水相间逆行，气体在木格内上行，充分的与循环水接触，将残留在气体中的焦油及粉尘洗净，气体流速在0.5-3m/s，供水量8-12m3/H，净化后的干净气体由上部的出气口排出。
(8)脱水：将洗涤后的带液气体送入离心式气水分离器经离心分离，即制得煤气产品。
具体过程是：带液气体进入分离器后，首先进行一级分离，经旋流发生器产生离心力，将液滴甩向器壁并在器壁处积聚，液滴在重力作用和气体向下运动的带动下，流入一级储液室，然后气体沿环形空间向上流，进入螺道进行一级分离。气体经螺道产生高速旋流，将剩余的液珠有效脱除。分离出来的液珠在器壁处积聚并下流至二级储液室，液体中夹带的微量气体经文丘里一伯努利管咀，返回气体出口管。一级、二级储液室水经管道排到循环水池中。经分离器脱掉煤气中约99％的水份的煤气自分离器中部出口排出分离器。
脱水后制得的煤气产品送入煤气罐储存，使用时经输配系统送往用户，同现有技术，略。
采用本发明，生物质原料在两段式气化炉内停留时间长(1小时以上)，产气最大，气体热值高，煤气质量稳定。
本发明利用两段式气化炉和电捕焦技术将生物质气化分解生成热值高、焦油含量低的干馏煤气，其主要技术性能指标如下：
生成的煤气热值：10.34-16MJ/m3
气体产率           1.2m3/kg
气化效率           74％
生产强度           600-1800m3/h
杂质含量           15mg/m3
秸杆利用率         90％
供气规模           6000-15000户/套
本发明不限于上述实施例，本发明内容中所述均可实施，并具有所述良好效果。

Claims (9)

1、一种生物质热解气化、净化方法，包括：
(1)将生物质粉碎；
其特征是还包括下列步骤：
(2)入炉气化：将生物质间歇加料于两段式秸杆气化发生炉中，将气化剂空气、空气—水蒸汽或水蒸汽—氧气送至两段式秸杆气化发生炉中的中部气化段内，两者在800-1000℃进行热解反应生成发生炉煤气；
(3)生成干馏煤气：生物质入炉后在两段式秸杆气化炉的上段进行低温干馏反应生成(热值较高的)低温干馏煤气，两段式秸杆气化炉中部气化段反应生成的发生炉煤气为上部生物质的干馏提供热源；
(4)旋风除尘：将两段式秸杆气化炉中反应生成的含尘煤气送入旋风除尘器中，除去尘粒；
(5)冷却净化：除去尘粒后的煤气送入竖管冷却塔中，在竖管冷却塔内经循环冷却水喷淋冷却；
(6)高压静电捕焦：高压静电捕焦器中通有高压直流电、在正负两极间维持一个足以使气体与杂质分离的静电场；将冷却后的煤气送入高压静电捕焦中，经过高压静电捕焦的整流板使气体分布均匀，再进入高压静电捕焦的集焦极内，煤气中的焦油气泡、粉尘沉积在电极上，使煤气净化；
(7)洗涤净化：将净化后的煤气送入洗涤塔中，经循环水喷淋洗涤；
(8)脱水：将洗涤后的带液气体送入离心式气水分离器经离心分离，即制得煤气产品。
2、按权利要求1所述的生物质热解气化、净化方法，其特征是所述步骤(1)与步骤(2)之间还有下列步骤：将粉碎后的生物质经颗料压制机挤压成型为颗粒。
3、按权利要求2所述的生物质热解气化、净化方法，其特征是：所述挤压成型的颗粒为直径3-50mm、长4-80mm的圆柱体或相似形状，或边长为4-80mm的长方体、正方体或相似形状。
4、按权利要求1或2所述的生物质热解气化、净化方法，其特征是：所述生物质是麦草、稻草、玉米秸杆、油菜秸杆、芦苇、藤条、竹子、草本类或其它含纤维素物料中的一种或多种的混合物。
5、按权利要求1或2所述的生物质热解气化、净化方法，其特征是：所述含尘煤气送入旋风除尘器中的速度为4-10m/s。
6、按权利要求1或2所述的生物质热解气化、净化方法，其特征是：所述煤气送入冷却塔中的煤气速度为1.5-5m/s，冷却后的煤气温度为30℃-40℃。
7、按权利要求1或2所述的生物质热解气化、净化方法，其特征是：所述煤气在捕焦器内以4-10m/s的速度整流板，以0.5-2m/s的速度进入到集焦极内。
8、按权利要求1或2所述的生物质热解气化、净化方法，其特征是：所述煤气在洗涤塔中的气体流速为0.5-3m/s，喷淋循环水的供水量为8-12m3/H。
9、按权利要求1或2所述的生物质热解气化、净化方法，其特征是：所述高压电捕焦器的高压直流电电压为29.5-60kv。
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GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: MIANYANG TONGMEI ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: WANG HUAFENG

Effective date: 20110613

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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 621900 ROOM 502, UNIT 1, BUILDING 6, AREA 5 OF SCIENCE CITY, MIANYANG CITY,SICHUAN PROVINCE TO: 621000 ROOM A3, 12/F, WENZHU BUILDING, WENZHU STREET, FUCHENG DISTRICT, MIANYANG CITY, SICHUAN PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20110613

Address after: 621000 Mianyang province Sichuan city Fucheng District Street science science building 12 building A3 room

Patentee after: Mianyang Tongmei Energy Technology Co., Ltd.

Address before: 621900 room 1, unit 6, building 502, 5 District, Science City, Sichuan, Mianyang

Patentee before: Wang Huafeng

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Addressee: Mianyang Tongmei Energy Technology Co., Ltd.

Document name: Notification to Pay the Fees

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Granted publication date: 20070905

Termination date: 20140824

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