CN201343524Y - 一种生物质燃气净化的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物质燃气净化装置，包括文氏除灰塔，板式洗气塔，所述文氏除灰塔具有出气口及与该除灰塔连通的第一冷却水循环系统；所述板式洗气塔具有洗气塔进气口及与该板式洗气塔连通的第二冷却水循环系统、介质水循环系统；所述文氏除灰塔和板式洗气塔通过出气口和洗气塔进气口相互连通。本净化装置省去了污水沉降池，节约了成本和占地面积，除焦油的洗气塔采用板式洗气塔，设计合理，除焦油的效率大大提高；污水冷却采用间接冷却的方式，污水循环使用；工艺流程中污水大部分处于密闭状态，污水总量少，不会外泄；污水散发的异味机率大大降低，污水浓度高，处理相对容易。

Description

一种生物质燃气净化的装置

技术领域

本实用新型涉及生物质技术领域，尤其涉及到一种生物质燃气多级净化的方法和装置。

背景技术

以农业废弃物为主的生物质资源，分布分散，收集和运输困难，不适合采用大规模燃烧发电技术，而中等规模的生物质气化发电技术(400～6000kW)在发展中国家具有独特的优势，也具备进入市场竞争的条件。该技术可以相对集中地大量处理农业秸秆，将其转化为电力供用户或当地电网使用。一方面，从根本上解决农业秸秆带来的环保问题；另一方面，也为可再生能源替代日益短缺的矿物能源提供了新的技术。

生物质气化发电技术采用循环流化床气化炉，把生物质废弃物，包括木料、秸秆、稻草、甘蔗渣等转换为可燃气体。这些可燃气体经过除尘除焦等燃气净化工序后，再送到气体内燃机进行发电。为进一步提高系统效率，可利用气化系统和内燃机产生的余热，通过余热锅炉和蒸汽轮机实现联合循环发电。生物质气化发电技术的大规模推广利用，对环境保护以及社会的可持续发展有着重要的意义，因此该技术越来越受到人们的关注。

生物质燃气净化技术是指将生物质气化产生的燃气进行净化的技术。它在生物质气化发电系统中占据着重要的地位。生物质气化产生的燃气是高温的，同时携带大量粉尘和焦油，发电机组对燃气的要求是常温且无杂质，因此要求对燃气进行净化、冷却等处理。燃气在冷却过程中会伴随有大量焦油的析出，燃气中的焦油对发动机的运行影响很大，需要处理干净；同时由于燃气是易燃易爆的气体，因此它与普通的气体净化技术有很大的差异，技术难度更大。净化效果的好坏直接影响发电机组的运行。

目前国内生物质气化发电系统中燃气净化部分，大多采用两个文丘里管和两个以上喷淋塔串联组成的系统。申请号为98122264.1、授权公告号为CN1098911C的发明专利“生物质循环流化床气化净化系统”公开了一种多级燃气净化系统，经惯性分离器分离出来的燃气送入旋风分离器，经旋风分离器除尘处理后的燃气送入文丘里管，燃气在文丘里管内经冷却和洗去部分焦油后送入水洗塔，燃气在水洗塔内经进一步冷去和除去焦油后由引风机送入储气罐。文丘里管的主要功能是祛除燃气中的灰尘，喷淋塔的主要功能是冷却燃气并祛除燃气中的焦油。从文丘里管和喷淋塔流出的含灰尘和焦油的污水，汇集到一个大型的污水沉降池。污水在沉降池中自然冷却，悬浮在水中的湿灰沉入池底，漂浮在表面的焦油通过处理一部分被分解，然后回到系统中循环使用。该种工艺净化的燃气虽能满足内燃机组的要求，但存在以下问题：所需要的循环水量大，污水处理困难；湿灰从池底打捞困难，劳动强度大；水池占地面积大，土建投资成本高；焦油去除效率不高，敞开式的水池焦油味道较浓。为达到除焦油的效果，有些大型装置配备电捕焦油器，但电捕焦油器设备昂贵，投资大。这些问题的存在使得生物质气化发电技术的进一步推广应用受到限制。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种省去了灰水沉降池、循环水量小、成本低、适合于大中型气化发电系统的生物质燃气净化的方法及装置。

为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：一种生物质燃气净化装置，包括文氏除灰塔，板式洗气塔，所述文氏除灰塔具有出气口及与该除灰塔连通的第一冷却水循环系统；所述板式洗气塔具有洗气塔进气口及与该板式洗气塔连通的第二冷却水循环系统、介质水循环系统；所述文氏除灰塔和板式洗气塔通过出气口和洗气塔进气口相互连通。

生物质燃气经过相互连通的文氏除灰塔和板式洗气塔，一套装置即可实现燃气的除灰和去焦油，与原有的喷淋塔相比，板式洗气塔具有传热传质效率高，循环水量小等特点，不仅省去了现有技术的污水沉降池，而且除焦油的效率大大提高。

所述第一冷却水循环系统包括设置在所述文氏除灰塔上的循环水入口、出水口，该出水口与第一冷却塔连通，并通过第一水箱连接到所述循环水入口。

所述第二冷却水循环系统包括设置在所述板式洗气塔上的冷却水出口、冷却水入口，该冷却水出口与第二冷却塔连通，并通过第二水箱连接到所述冷却水入口；所述介质水循环系统包括设置在所述板式洗气塔上的介质水进水口、介质水出水口，所述介质水出水口通过水处理设备连接到所述介质水进水口。

所述文氏除灰塔由挡板分隔成上下两部分，上部分设置有相互串联的、且通过隔板隔离的第一文丘里管和第二文丘里管，在该第一文丘里管和第二文丘里管的上端连通有进气管道，该进气管道的两端分别设有出气口、进气口；在所述第一文丘里管和第二文丘里管的中部连通有进水管道；还包括有下降管，该下降管穿过所述挡板并连通所述文氏除灰塔的上下部分；所述出水口设置在所述文氏除灰塔下部分上、靠近所述挡板的位置；在所述文氏除灰塔的下部还设置有灰水分离室，该灰水分离室底端连接有排污管道。

在所述灰水分离室内、沿所述下降管轴向套设有环型格栅。灰水由文氏除灰塔中部的下降管落下后向灰水分离室四周流动，再沿环型格栅斜向上向中心流动，流动方向改变、水平流动距离的增加、流动阻力的增加使得液体流动均匀，这些都有利于提高灰水分离的效果，分离效率可提高1.5倍左右。

在所述下降管的下端开口处悬挂有导液椎体。通过设置导液锥体一方面可改变灰水的流动方向，灰水再经过环型格栅，实现灰与水的分离，另一方面当灰水分离室内累积的沉淀灰高度增加时，从下降管流出的灰水先通过导液椎体从而降低对沉淀灰的冲击，能防止灰再次泛起，影响灰水分离的效果。

在所述隔板底端连接有扣盖，该扣盖设置于所述下降管的上方，并与下降管的上端开口保持有间隙。扣盖悬在下降管上方，其与上端开口四周有距离，一方面保证灰水在挡板上积满后上升溢流进下降管，另一方面也具有水封的效果。

所述灰水分离室底部还设置有灰斗。灰斗特有的倒圆锥形设置，内壁的倾斜度较大，使得其中的沉淀灰能更顺畅的从排污管道导出。

在所述文氏除灰塔上、灰斗的开口处设置有出灰阀。由于液位高度与出灰阀有个落差，在液体静压的作用下，高浓度的灰水由出灰阀慢慢排出，这样基本实现了间断排灰的功能。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

(1)设置有灰水分离装置的文氏除灰塔，湿灰可由塔底间断排出，省去了污水沉降池；

(2)两个文丘里管设计在同一容器里，结构紧凑；

(3)除焦油的洗气塔采用板式洗气塔，设计合理，除焦油的效率大大提高；

(4)污水冷却采用间接冷却的方式，污水循环使用；工艺流程中污水大部分处于密闭状态，污水总量少，不会外泄；污水散发的异味机率大大降低，污水浓度高，处理相对容易。

附图说明

图1为本实用新型整体装置示意图；

图2为本实用新型文氏除灰塔结构示意图；

图3为本实用新型板式洗气塔结构示意图；

附图标记说明：1、第一文丘里管，2、第一文丘里管，3、进气管道，31、出气口，32、进气口，4、进水管道，42、循环水入口，5、下降管，51、下端开口，52、上端开口，6、隔板，7、扣盖，8、挡板，9、灰水分离室，91、排污管道，92、出灰阀，10、文氏除灰塔，11、环型格栅，12、开口，13、出水口，14、导液椎体，15、灰斗，16、第一冷却塔，17、第一水箱，18、第二冷却塔，19、第二水箱，20、板式洗气塔，201、洗气塔进气口，202、洗气塔出气口，203、冷却水出口，204、冷却水入口，205、介质水进水口，206、介质水出水口，207、水处理设备，208、气水分离器，209、孔板，210、集水箱，211、水泵，212、管式换热器，213、第二下降管，214、溢流堰。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参阅图1所示，一种生物质燃气净化装置，包括文氏除灰塔10，板式洗气塔20，文氏除灰塔10具有进气管道3，该进气管道3两端分别设有出气口31和进气口32，以及与该除灰塔10连通的第一冷却水循环系统；板式洗气塔20具有洗气塔进气口201及与该板式洗气塔20连通的第二冷却水循环系统、介质水循环系统；文氏除灰塔10和板式洗气塔20通过出气口31和洗气塔进气口201相互连通。第一冷却水循环系统包括设置在文氏除灰塔10上的循环水入口42、出水口13，该出水口13与第一冷却塔16连通，并通过第一水箱17连接到循环水入口42。第二冷却水循环系统包括设置在板式洗气塔20上的冷却水出口203、冷却水入口204，该冷却水出口203与第二冷却塔18连通，并通过第二水箱19连接到冷却水入口204；介质水循环系统包括设置在所述板式洗气塔20上的介质水进水口205、介质水出水口206，介质水出水口206通过水处理设备207连接到所述介质水进水口205。

文氏除灰塔10由挡板8分隔成上下两部分，上部分设置有相互串联的、且通过隔板6隔离的第一文丘里管1和第二文丘里管2，进气管道3将第一文丘里管1和第二文丘里管2的上端连通；在第一文丘里管1和第二文丘里管2的中部连通有进水管道4；还包括有下降管5，该下降管5穿过挡板8并连通文氏除灰塔10的上下部分；出水口13设置在文氏除灰塔10下部分上、靠近所述挡板8的位置；在文氏除灰塔10的下部还设置有灰水分离室9，该灰水分离室9底端连接有排污管道91，灰水分离室9底部还设置有灰斗15，在文氏除灰塔10上、灰斗15的开口处设置有出灰阀92。

进一步的，在灰水分离室9内、沿下降管5轴向套设有环型格栅11；在下降管5的下端开口51处悬挂有导液椎体14；在隔板6底端连接有扣盖7，该扣盖7设置于下降管5的上方，并与下降管5的上端开口52保持有间隙。

生物质燃气和清洗水分别从文氏除灰塔10的进气口32和循环水入口42进入到文氏除灰塔10中的两个文丘里管中，生物质燃气在两个文丘里管中被除去大量的灰尘，含灰的污水从两个文丘里管的开口12落下，并经下降管5的上端开口52流过下降管5从下端开口51流出到文氏除灰塔10的下部分；

污水再由出水口13流出文氏除灰塔10，由于塔体直径较大，污水在缓缓向上的过程中，水中悬浮的灰尘大部分会沉入塔的底部，当塔的底部聚集了一部分灰以后，打开出灰阀92，由于出灰阀92与液面有高度差产生静压，因此高浓度的污水泥浆在静压的作用下缓缓排出，灰水分离室9底部的空间可存积相当量的湿灰。

经沉降后的污水，水中含灰量已经很少，流出文氏除灰塔10后进入第一冷却塔16中降温，冷却温度为60℃至45℃，降温后再回到文氏除灰塔10中，完成了水的循环；除灰塔内的燃气温度很高，不会有焦油析出，此时污水中不含焦油，只有悬浮的灰，因此不需要特殊处理，浮降后就可循环使用；

除尘后的燃气由文氏除灰塔10的出气口31通过洗气塔进气口201进入洗气塔20的上部，板式洗气塔20分上下两部分，上部为燃气净化部分，下部为污水冷却部分，其上部空间内层叠设置有多层孔板209，在连接上层孔板与下层孔板之间设置有水流通道的第二下降管213，为保持孔板上的液层高度，在孔板靠近下降管212处设置有可做挡板之用的溢流堰214，燃气进入板式洗气塔20后，经由孔板209上的小孔，穿过孔板上的液层逐级向上流动，在穿越液层过程中气液两相充分接触，完成传热传质(传热指热传递，传质指焦油冷却凝结后进入水中，与燃气分离)过程，燃气进入塔顶，塔顶装有气水分离器208，燃气脱水后流出板式洗气塔20；

作为燃气净化的介质水，经介质水进水口205进入板式洗气塔20内，经下降管213流到孔板209，因此在孔板上形成液层，再经溢流堰214流向下一级塔板，逐级向下，最后流入位于塔中部的集水箱210，介质水由于经过与燃气的充分混合而成为污水，污水流经塔板，在塔板上形成液层，并与燃气充分接触，污水温度升高，同时燃气中的焦油溶于水中，并被污水带走；集水箱210中的污水经水泵211加压后，进入位于板式洗气塔20下部的管式换热器212中，污水在管式换热器212中被冷却后(从介质水出水口206)进入水处理设备207，水处理设备207选用气浮式除油设备，由于污水中含焦油浓度较高，因此气浮设备的除焦油效果较好，处理后的污水含焦油的浓度可控制在一定的范围内，污水温度降低并回到板式洗气塔20内循环使用，分离的焦油收集后可做其他用途；

管式换热器212中的冷却水经过冷却水入口204、冷却水出口203、第二水箱209、第二冷却塔18构成一个冷却水循环系统，最后冷却水回到板式洗气塔20中。

冷却水与污水(也就是混合了燃气焦油的介质水)在管式换热器212中换热，由于介质水混合了燃气因此带有了一定的温度，换热后，冷却水被加热，污水被冷却后进入水处理207，再由介质水进水口205回到板式洗气塔20。

上述污水换热冷却的目的有以下两点：

1、介质水与燃气混合的目的，一方面是除去燃气中的焦油等杂质，另一方面是为了将燃气的热交换出来，从而达到降低燃气温度的目的，因为介质水是循环使用，为了保证到达降低燃气温度的效果，所以需要将混合后的介质污水换热冷却；

2、污水需要经过污水处理设备处理后循环使用，因为温度过高对污水处理效果有影响，所以要将混合后的介质污水换热冷却再进入到污水处理设备中。

冷却水和介质水均采用洁净的自来水。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (9)

1、一种生物质燃气净化装置，其特征在于：包括文氏除灰塔(10)，板式洗气塔(20)，所述文氏除灰塔(10)具有出气口(31)及与该除灰塔(10)连通的第一冷却水循环系统；所述板式洗气塔(20)具有洗气塔进气口(201)及与该板式洗气塔(20)连通的第二冷却水循环系统、介质水循环系统；所述文氏除灰塔(10)和板式洗气塔(20)通过出气口(31)和洗气塔进气口(201)相互连通。

2、如权利要求1所述的生物质燃气净化装置，其特征在于：所述第一冷却水循环系统包括设置在所述文氏除灰塔(10)上的循环水入口(42)、出水口(13)，该出水口(13)与第一冷却塔(16)连通，并通过第一水箱(17)连接到所述循环水入口(42)。

3、如权利要求2所述的生物质燃气净化装置，其特征在于：所述第二冷却水循环系统包括设置在所述板式洗气塔(20)上的冷却水出口(203)、冷却水入口(204)，该冷却水出口(203)与第二冷却塔(18)连通，并通过第二水箱(19)连接到所述冷却水入口(204)；所述介质水循环系统包括设置在所述板式洗气塔(20)上的介质水进水口(205)、介质水出水口(206)，所述介质水出水口(206)通过水处理设备(207)连接到所述介质水进水口(205)。

4、如权利要求3所述的生物质燃气净化装置，其特征在于：所述文氏除灰塔(10)由挡板(8)分隔成上下两部分，上部分设置有相互串联的、且通过隔板(6)隔离的第一文丘里管(1)和第二文丘里管(2)，在该第一文丘里管(1)和第二文丘里管(2)的上端连通有进气管道(3)，该进气管道(3)的两端分别设有出气口(31)、进气口(32)；在所述第一文丘里管(1)和第二文丘里管(2)的中部连通有进水管道(4)；还包括有下降管(5)，该下降管(5)穿过所述挡板(8)并连通所述文氏除灰塔(10)的上下部分；所述出水口(13)设置在所述文氏除灰塔(10)下部分上、靠近所述挡板(8)的位置；在所述文氏除灰塔(10)的下部还设置有灰水分离室(9)，该灰水分离室(9)底端连接有排污管道(91)。

5、如权利要求4所述的生物质燃气净化装置，其特征在于：在所述灰水分离室(9)内、沿所述下降管(5)轴向套设有环型格栅(11)。

6、如权利要求5所述的生物质燃气净化装置，其特征在于：在所述下降管(5)的下端开口(51)处悬挂有导液椎体(14)。

7、如权利要求6所述的生物质燃气净化装置，其特征在于：在所述隔板(6)底端连接有扣盖(7)，该扣盖(7)设置于所述下降管(5)的上方，并与下降管(5)的上端开口(52)保持有间隙。

8、如权利要求1到7中任一所述的生物质燃气净化装置，其特征在于：所述灰水分离室(9)底部还设置有灰斗(15)。

9、如权利要求8所述的生物质燃气净化装置，其特征在于：在所述文氏除灰塔(10)上、灰斗(15)的开口处设置有出灰阀(92)。

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