CN205774364U - 一种利用热解副产物净化燃气的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用热解副产物净化燃气的系统，是由冷却塔(1)、吸附塔(2)和干燥塔(3)组成；其中冷却塔(1)下部设有第一燃气进口(a)、顶部设有第一燃气出口(d)、下部设有生物油出口(b)、上部设有生物油进口(c)；吸附塔(2)下部设有第二燃气进口(e)和顶部设有第二燃气出口(f)；干燥塔(3)下部设有第三燃气进口(g)和顶部设有第四燃气出口(h)；冷却塔(1)下部生物油出口(b)连接离心泵进口，离心泵出口连接冷却塔(1)上部生物油进口(c)，冷却塔(1)顶部第一燃气出口(d)连接吸附塔(2)下部第二燃气进口(e)，吸附塔(2)顶部第二燃气出口(f)连接干燥塔(3)下部第三燃气进口(g)。本系统既能净化焦油，也能独立脱除水汽和无机物，净化效果好，净化过程成本低，净化度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用热解副产物净化燃气的系统，尤其涉及一种利用生物油和生物炭等生物质热解副产物净化燃气的系统，属于生物质能高效利用领域。
背景技术
生物质气化是将生物质能进行高品位利用的一种转换技术。但气化过程中会产生焦油。焦油由数百种碳氢化合物组成，囊括了单环到五环的芳香烃。当温度降低到露点以下，焦油就会冷凝，堵塞管道，降低发动机效率，带来环境污染和能源浪费。因此，焦油成为生物质气化技术商业化的主要阻碍之一。
针对生物质燃气焦油脱除难题，荷兰能源中心开发了“OLGA”除焦方法，以溶剂吸收焦油为基础，将焦油和水分开脱除，焦油脱除率达到98％，同时节省因处理被酚类或其它水溶性焦油混合物污染的废水的成本。但是，这种方法采用外加溶剂和吸收剂脱除焦油，分离难度大，操作成本高。
生物质热化学转化中会产生液态和固态副产物，包括生物油和生物炭。生物油含水量和含氧量高，粘度低，如果作为燃料还需要经过复杂的处理过程，并且热值较低。生物炭应用于能源领域，可成为替代煤、石油和天然气的清洁能源；进一步加工成活性炭，可用于重金属污染吸附和水质净化等。合理利用生物油和生物炭能够促进生物质能源的高效利用，实现生物质热化学转化过程的绿色和低碳。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有焦油脱除系统吸收剂难以回收利用，脱除成本高等问题，将生物质热化学转化中产生的生物油和生物炭等副产物加以综合利用，发明了一种利用热解副产物净化燃气的系统，降低燃气净化的成本。
本实用新型的思路是粗燃气首先经过生物油冷却塔，脱除重焦油和部分轻焦油；然后进入生物炭吸附塔，轻焦油得到进一步脱除；最后进入干燥塔，脱除水汽和硫化氢等，得到清洁的燃气。
本实用新型的技术方案为：一种利用热解副产物净化燃气的系统，其特征在于：由冷却塔1、吸附塔2和干燥塔3组成；其中冷却塔1下部设有第一燃气进口a、顶部设有第一燃气出口d、下部设有生物油出口b、上部设有生物油进口c；吸附塔2下部设有第二燃气进口e和顶部设有第二燃气出口f；干燥塔3下部设有第三燃气进口g和顶部设有第四燃气出口h；设备之间采用管道连接，冷却塔1下部生物油出口b连接离心泵进口，离心泵出口连接冷却塔1上部生物油进口c，冷却塔1顶部第一燃气出口d连接吸附塔2下部第二燃气进口e，吸附塔2顶部第二燃气出口f连接干燥塔3下部第三燃气进口(g)。
粗燃气首先经过生物油冷却塔1，脱除重焦油和部分轻焦油；然后进入生物炭吸附塔2，轻焦油得到进一步脱除；最后进入干燥塔3，脱除水汽和硫化氢等。
优选冷却塔1的操作温度在80～100℃之间，塔内装载生物油A1，体积填充率为40％～60％；吸附塔2的温度设定在60～80℃之间，塔内装填生物炭A2，体积填充率为70％～90％；干燥塔3的温度设定在30～50℃之间，塔内装填粘土，体积填充率为70％～90％。
优选上述的粘土为高岭土、膨胀土、凹凸棒土或硅藻土中的至少一种，含有亲水表面和孔道。
本实用新型的燃气净化系统相对于国外参考文献，所使用的生物油及生物炭皆为生物质热解产生的副产物。实验所产生物油含水率达到30％～40％，热值8～12MJ/kg，所产生物炭比表面积30～35m2/g，具有2～50nm的孔隙。本系统增加了独立的粘土脱水塔，保证水和焦油分开脱除，节省了处理污染性干燥介质的成本。
上述的冷却塔1塔高500mm，塔径150mm，设置四个接口，第一燃气进口a、第一燃气出口d、生物油出口b、生物油进口c，塔内装填生物油A1，液面高度占塔总高40％～60％，第一燃气进口a和生物油出口b位于塔下部，生物油进口c位于塔上部，第一燃气出口d位于塔顶部，喷淋头5连接上部生物油进口，生物油温度设定在80～100℃之间。
所述的生物油A1是生物质热化学转化的副产物，其含水量高，粘度较低，喷淋效果好，气液接触面积大，其成分与焦油具有相容性，吸收焦油效果好。
上述的吸附塔2塔高500mm，塔径150mm，内设填料层，塔身设置两个接口，第二燃气进口和第二燃气出口，第二燃气进口位于塔下部，第二燃气出口位于塔顶部，塔内填料为生物炭A2(＜24目)。
所述的生物炭A2是生物质热化学转化的副产物，具有多孔性，比表面积较大。
上述的干燥塔3塔高500mm，塔径150mm，内设填料层，塔身设置两个接口，第三燃气进口和第三燃气出口，第三燃气进口位于塔下部，第三燃气出口位于塔顶部，填料为粘土A3(3～6mm)。
所述的粘土A3是一种吸水粘土，具有多孔性、较低的浓度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性，能够吸附水分和有机物，成本低廉，便于大规模使用。
有益效果：
(1)既能净化焦油，也能独立脱除水汽和无机物，净化效果好；
(2)采用的生物油和生物炭是生物质热化学转化的副产物，粘土为天然采集得到，净化过程成本低；
(3)净化过程综合了激冷、吸收和吸附单元，融合了分级分段思路，净化度高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；其中1-冷却塔；2-吸附塔；3-干燥塔；4-离心泵；A1-生物油；A2-生物炭；A3-粘土。
具体实施方式
本实用新型可通过实施例进一步表述如下，但并不因此限制其适用范围。
实施例1
如图1所示，利用热解副产物净化燃气的系统，包括冷却塔1，吸附塔2，干燥塔3，离心泵4；所述的冷却塔1设有下部第一燃气进口a、顶部第一燃气出口d、上部生物油进口c、下部生物油出口b，冷却塔1内装载生物油A1；吸附塔设有下部第二燃气进口、顶部第二燃气出口，吸附塔内装填生物炭A2；干燥塔设有下部第三燃气进口、顶部第三燃气出口，干燥塔3内装填粘土A3；粗燃气通过塔1下部第一燃气进口a进入冷却塔，从塔1顶部第一燃气出口d离开，塔1顶部第一燃气出口d连接塔2下部第二燃气进口e，燃气流经塔2从塔顶第二燃气出口f离开，塔2顶部第二燃气出口f连接塔3下部第三燃气进口g，燃气流经塔3从塔顶第三燃气出口h离开；塔1生物油通过外加离心泵4循环，生物油从塔1下部生物油出口b离开塔1进入离心泵4，然后通过离心泵4回到塔1上部生物油进口c。
实施例2
如实施例1中的利用热解副产物净化燃气的系统，所用生物油和生物炭由雪松木制备，热解条件600℃，无氧，所产生物油含水率30％，热值12MJ，生物炭比表面积30m2/g，具有2～50nm的孔径，冷却塔操作温度为80℃，生物油填充率40％，吸附塔操作温度为60℃，生物炭填充率90％，干燥塔操作温度为30℃，填充率90％，干燥塔内填充硅藻土。粗燃气中焦油含量为50g/m3，净化后，出口燃气焦油浓度为0.6g/m3，焦油脱除率达到98％，可直接应用，不会凝结腐蚀设备。
实施例3
如实施例1中的利用热解副产物净化燃气的系统，所用生物油和生物炭由雪松木制备，热解条件600℃，无氧，所产生物油含水率40％，热值8MJ，生物炭比表面积35m2/g，具有2～50nm的孔径，冷却塔操作温度为100℃，生物油填充率60％，吸附塔操作温度为80℃，生物炭填充率70％，干燥塔操作温度为50℃，填充率70％，干燥塔内填充高岭土。粗燃气中焦油含量为50g/m3，净化后，出口燃气焦油浓度为0.7g/m3，焦油脱除率达到98％，可直接应用，不会凝结腐蚀设备。
Claims (5)
1.一种利用热解副产物净化燃气的系统，其特征是：由冷却塔(1)、吸附塔(2)和干燥塔(3)组成；其中冷却塔(1)下部设有第一燃气进口(a)、顶部设有第一燃气出口(d)、下部设有生物油出口(b)、上部设有生物油进口(c)；吸附塔(2)下部设有第二燃气进口(e)和顶部设有第二燃气出口(f)；干燥塔(3)下部设有第三燃气进口(g)和顶部设有第四燃气出口(h)；冷却塔(1)下部生物油出口(b)连接离心泵进口，离心泵出口连接冷却塔(1)上部生物油进口(c)，冷却塔(1)顶部第一燃气出口(d)连接吸附塔(2)下部第二燃气进口(e)，吸附塔(2)顶部第二燃气出口(f)连接干燥塔(3)下部第三燃气进口(g)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是：冷却塔(1)的操作温度在80～100℃之间，塔内装载生物油(A1)，体积填充率为40％～60％；吸附塔(2)的温度设定在60～80℃之间，塔内装填生物炭(A2)，体积填充率为70％～90％；干燥塔(3)的温度设定在30～50℃之间，塔内装填粘土，体积填充率为70％～90％。
3.根据权利要求1所述的利用热解副产物净化燃气的系统，其特征是：生物油含水率在30％～40％之间，热值为8～12MJ/kg。
4.根据权利要求1所述的利用热解副产物净化燃气的系统，其特征是：生物炭比表面积30～35m2/g，具有2～50nm的孔径。
5.根据权利要求1所述的利用热解副产物净化燃气的系统，其特征是：粘土为高岭土、膨胀土、凹凸棒土或硅藻土中的至少一种。
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