CN207031378U - 一种撬装式生物质燃气净化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种撬装式生物质燃气净化系统，是由旋风分离器(1)、生物油喷淋塔(2)、一级吸附塔(3)、二级吸附塔(4)、离心泵(5)和撬座(6)组成。其中旋风分离器(1)上部设有燃气的进气口(a)，顶部设有燃气出气口(b)；生物油喷淋塔(2)下部设有燃气进口(c)，顶部设有燃气出口(d)，上部设有生物油进口(j)，底部设有生物油出口(i)；一级吸附塔(3)下部设有燃气进口(e)，顶部设有燃气出口(f)；二级吸附塔(4)下部设有燃气进口(g)，顶部设有燃气出口(h)，各设备间通过管线连接。本系统结构紧凑可整体撬装移动，能有效地脱除生物质气化产生的焦油，实现资源的循环利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种撬装式生物质燃气净化系统，尤其涉及一种利用生物质废弃物和生物质热化学转化副产物净化燃气的撬装系统，属于生物质能高效利用的领域。
背景技术
我国具有丰富的生物质能源，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，随着生物质气化技术的推广，在全国农村及乡镇建立分布式生物质气化站已成主要发展趋势。但生物质气化过程中不可避免地会产生焦油，其由数百种碳氢化合物组成，极易凝结堵塞设备，是生物质气化技术大规模工业化的主要障碍之一。目前我国气化站其对焦油处理大多数是利用物理原理进行粗处理，现有的焦油净化工艺有着许多不足之处，净化效果也不够理想，所以亟待开发一种高效低成本的焦油净化工艺，并能将焦油净化工艺和生物质气化工程实践结合起来。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，溶剂损失大，操作成本高。
生物质气化过程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，但其和焦油却有较好的相容性，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，进一步加工可成为活性炭，用于重金属污染吸附和水质净化等。合理利用生物质气化副产物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，溶剂损失大，脱除成本高，提供了一种满足生物质气化站燃气净化需求，不需要额外的吸收剂等原料，并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，降低燃气净化成本，便于撬装移动且安装工作量小的一种撬装式生物质燃气净化系统。
本实用新型的思路是粗燃气首先经过旋风分离器，脱除燃气中的灰尘杂质，然后进入生物油喷淋塔，脱除重质焦油和部分中质焦油，然后再进入一级吸附塔，使中质焦油得到进一步脱除，最后进入二级吸附塔，脱除轻质焦油，得到清洁的燃气。
本实用新型的技术方案为：一种撬装式生物质燃气净化系统，其特征在于：由旋风分离器1、生物油喷淋塔2、一级吸附塔3、二级吸附塔4、离心泵5和撬座6组成，所述旋风分离器1、生物油喷淋塔2、一级吸附塔3、二级吸附塔4和离心泵5均固定于撬座6上。其中旋风分离器1上部设有燃气的进气口a，顶部设有出气口b；生物油喷淋塔下部设有燃气进口c，顶部设有燃气出口d，上部设有生物油进口j，底部设有生物油出口i；一级吸附塔下部设有燃气进口e，顶部设有燃气出口f；二级吸附塔下部设有燃气进口g，顶部设有燃气出口h；喷淋塔下部生物油出口i连接离心泵进口，离心泵出口连接喷淋塔上部生物油出口j，旋风分离器燃气出口b连接生物油喷淋塔燃气进口c，生物油喷淋塔燃气出口d连接一级吸附塔燃气进口e，一级吸附塔燃气出口f连接二级吸附塔燃气进口g，本撬装式燃气净化系统可以在工厂内完成组装与调试，可整体撬装移动，运至现场后经固定螺栓等固定后即可投入使用。
粗燃气首先经过旋风分离器，脱除燃气中的灰尘杂质，然后进入生物油喷淋塔，脱除重质焦油和部分中质焦油，然后再进入一级吸附塔，使中质焦油得到进一步脱除，最后进入二级吸附塔，脱除轻质焦油。
本实用新型的生物质燃气净化系统相对于现有燃气净化工艺，所使用的生物质气化原料木屑不需要额外制备，所使用的生物油及生物炭皆为生物质气化过程产生的副产物。生物质气化所产生物油热值为15～20MJ/kg，所产生物炭比表面积30～35m2/g，具有>2nm的平均孔径。
上述的生物油喷淋冷却塔2设置四个接口，燃气进口、燃气出口、生物油进口和生物油出口，内设填料层，装填陶瓷拉西环A1，体积填充率为40％～60％，塔内下部装填有生物油A2，体积占比为30％～40％，燃气进口c位于喷淋塔的下部，生物油出口i位于喷淋塔的底部，燃气出口d位于喷淋塔的顶部，生物油进口j位于喷淋塔的上部，喷淋头连接上部生物油进口，生物油喷淋塔操作温度设定在200～300℃之间。
所述的填料瓷质拉西环A1其主要目的是增大喷淋效果。所述的生物油A2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。
上述的一级吸附塔3内设填料层，塔内填料为生物质气化原料木屑A3，体积填充率为70％～90％；塔身设置两个接口，燃气进口和燃气出口，燃气进口位于塔下部，燃气出口位于塔顶部，一级吸附塔操作温度设定在100～140℃之间。
所述的木屑A3是生物质热化学转化的原料，其具有多孔性，适用于吸附中质焦油。
上述的二级吸附塔4内设填料层，塔内填料为生物质气化副产物生物炭A4，体积填充率为70％～90％；塔身设置两个接口，燃气进口和燃气出口，燃气进口位于塔下部，燃气出口位于塔顶部，二级吸附塔操作温度设定在60～80℃之间。
所述的生物炭A4是生物质热化学转化的副产物，具有多孔性，比表面积较大，孔径丰富，适用于吸附轻质焦油。
有益效果：
(1)既能有效净化焦油，也能整体的撬装移动，灵活适用于各小中型生物质气化站。
(2)采用的生物质原料在完成吸附后可以回炉再利用，采用的生物油和生物炭是生物质气化的副产物，不需要额外的附加溶剂或材料，净化过程成本低。
(3)净化过程综合了旋风分离、喷淋冷却和吸附单元，生物质燃气焦油净化度高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图：其中1-旋风分离器；2-生物油喷淋塔；3-一级吸附塔；4-二级吸附塔；5-离心泵；6-撬座；A1-瓷质拉西环；A2-生物质原料木屑；A3-生物油；A4-生物炭；a-旋风分离器燃气进口；b-旋风分离器燃气出口；c-生物油喷淋塔燃气进口；d-生物油喷淋塔燃气出口；e-一级吸附塔燃气进口；f-一级吸附塔燃气出口；g-二级吸附塔燃气进口；h-二级吸附塔燃气出口；i-喷淋塔生物油出口；j-喷淋塔生物油进口。
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，利用撬装式生物质燃气净化系统，包括旋风分离器1、生物油喷淋塔2、一级吸附塔3、二级吸附塔4、离心泵5和撬座6，所述旋风分离器1、生物油喷淋塔2、一级吸附塔3、二级吸附塔4和离心泵5均固定于撬座6上。所述旋风分离器1上部设有燃气的进气口a，顶部设有燃气出气口b；生物油喷淋塔下部设有燃气进口c，顶部设有燃气出口d，上部设有生物油进口j，底部设有生物油出口；一级吸附塔下部设有燃气进口e，顶部设有燃气出口f；二级吸附塔下部设有燃气进口g，顶部设有燃气出口h；喷淋塔下部生物油出口i连接离心泵进口，离心泵出口连接喷淋塔上部生物油出口j，旋风分离器燃气出口b连接生物油喷淋塔燃气进口c，生物油喷淋塔燃气出口d连接一级吸附塔燃气进口e，一级吸附塔燃气出口f连接二级吸附塔燃气进口g。生物油喷淋塔上部装填瓷质拉西环A1，下部装填生物油A2，一级吸附塔装填生物质气化原料木屑A3，二级吸附塔装填生物炭A4。燃气流经旋风分离器，进行除尘，随后进入生物油喷淋塔，经生物油喷淋除去燃气中的重质焦油，随后依次经过一级吸附塔和二级吸附塔，在生物质原料木屑和生物质气化产物生物炭的作用下，去除燃气中的中质焦油和轻质焦油，从而达到较好的脱除效果。
实施例2
如实施例1中的撬装式生物质燃气净化系统，所用木屑、生物油和生物碳皆由一般的乔木制备，原料木屑在热解温度800℃条件下，无氧气化，生物油喷淋塔塔高1740mm，塔直径为400mm，上部填充瓷质拉西环，体积占比60％，下部填充生物油，体积占比30％，操作温度为230℃；一级吸附塔塔高1500mm，塔直径为377mm，塔内装填生物质原料木屑，木屑填充率为90％，操作温度为130℃；二级吸附塔塔高1200mm，塔直径为377mm，塔内填充生物炭，生物炭填充率为90％，操作温度为60℃。经过生物质燃气净化系统净化后，出口燃气焦油浓度为50mg/Nm3，生物质燃气焦油脱除率达到98.5％，燃气可直接应用，不会凝结腐蚀设备。
实施例3
如实施例1中的撬装式生物质燃气净化系统，所用木屑、生物油和生物碳皆由一般的乔木制备，原料木屑在热解温度800℃条件下，无氧气化，生物油喷淋塔塔高1740mm，塔直径为400mm，上部填充瓷质拉西环，体积占比50％，下部填充生物油，体积占比40％，操作温度为270℃；一级吸附塔塔高1500mm，塔直径为377mm，塔内装填生物质原料木屑，木屑填充率为70％，操作温度为100℃；二级吸附塔塔高1200mm，塔直径为377mm，塔内填充生物炭，生物炭填充率为80％，操作温度为80℃。经过生物质燃气净化系统净化后，出口燃气焦油浓度为55mg/Nm3，生物质燃气焦油脱除率达到98.3％，可直接应用，不会凝结腐蚀设备。
Claims (4)
1.一种撬装式生物质燃气净化系统，其特征是：由旋风分离器(1)、生物油喷淋塔(2)、一级吸附塔(3)、二级吸附塔(4)、离心泵(5)和撬座(6)组成，所述旋风分离器(1)、生物油喷淋塔(2)、一级吸附塔(3)、二级吸附塔(4)和离心泵(5)均固定于撬座(6)上，其中旋风分离器(1)上部设有燃气的进气口(a)，顶部设有燃气出气口(b)；生物油喷淋塔下部设有燃气进口(c)，顶部设有燃气出口(d)，上部设有生物油进口(j)，底部设有生物油出口(i)；一级吸附塔下部设有燃气进口(e)，顶部设有燃气出口(f)；二级吸附塔下部设有燃气进口(g)，顶部设有燃气出口(h)；喷淋塔下部生物油出口(i)连接离心泵进口，离心泵出口连接喷淋塔上部生物油出口(j)，旋风分离器燃气出口(b)连接生物油喷淋塔燃气进口(c)，生物油喷淋塔燃气出口(d)连接一级吸附塔燃气进口(e)，一级吸附塔燃气出口(f)连接二级吸附塔燃气进口(g)。
2.根据权利要求1所述的撬装式生物质燃气净化系统，其特征是：生物油喷淋塔分上下两部分，上部填充瓷质拉西环(A1)，填充体积占比为40％～60％，下部为生物油储液区，装填生物油(A2)，装填体积占比为30％～40％。
3.根据权利要求1所述的撬装式生物质燃气净化系统，其特征是：一级吸附塔塔内填充生物质气化原料木屑(A3)，体积填充率为70％～90％。
4.根据权利要求1所述的撬装式生物质燃气净化系统，其特征是：二级吸附塔塔内装填生物质气化产物生物炭(A4)，体积填充率为70％～90％。
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