CN209383721U - 燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统 - Google Patents

Abstract

燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，包括高温金属除尘子系统及通过连通管路与其连通的降温焦油冷凝收集子系统；所述高温金属除尘子系统包括高温金属除尘器、包裹在高温金属除尘器外侧的加热保温装置、连通在高温金属除尘器顶部的脉冲吹灰装置、连通在高温金属除尘器底部的粉尘收集器以及连通在脉冲吹灰装置和高温金属除尘器底部之间的粉尘松动风管；降温焦油冷凝收集子系统包括换热器及连通在换热器底部的焦油收集器。本实用新型不但解决生物质燃气无法长距离和高温运输的问题，而且净化燃气，收集清洁的生物质焦油，提高生物质焦油的利用价值。

Description

燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统

技术领域

本实用新型涉及生物燃气净化领域，特别是一种燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统。

背景技术

在生物质热气气化制造燃气应用中，焦油是生物质热解气化技术关注的问题之一，一方面300℃以下燃气中焦油是黏稠液体物质，焦油易附着于管道和设备壁面上，形成堵塞和腐蚀，影响下游用气设备的稳定运行，排出焦油还会造成环境污染。目前生物质热解及气化燃气通常采用350℃以上高温输送，或采用激冷法净化燃气收集焦油，然后常温输送。

在使用洁净冷燃气的生物质气化系统中，燃气净化设备是不可缺少的部分。离开气化炉的燃气温度为300～400℃或更高，燃气净化的同时还要将其冷却到常温以便于输送。热燃气中的水蒸气和焦油会随着温度下降凝结成液体，水的流动性很好，清除并不困难，而冷凝后焦油是黏稠液体，如果与灰尘混合，将形成难以清除的灰垢。因此在燃气降温过程中合理组织燃气净化工艺是很重要的，经常采用不同设备组成一个净化系统，分别清除焦油和不同颗粒直径的粉尘杂质。合理的流程是在较高温度下先脱除粉尘，然后逐步脱除焦油。CN103614167公开了一种生物质粗燃气高温除尘除焦一体化净化工艺，该工艺是把350～600℃生物质粗燃气通过装有改性陶瓷膜除尘管的高温除尘器时除尘、催化焦油裂解同步完成，并确保净化后燃气中粉尘含量和焦油含量均降至10mg/Nm³以下。缺点是生物质粗燃气从反应器出来后需把温度降至350～600℃之间，同时后期燃气中焦油量需时时检测，操作复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，要解决生物质燃气无法长距离和高温运输的问题，同时收集清洁的生物质焦油，提高生物质焦油的利用价值；也解决后期燃气中焦油量需时时检测，操作复杂的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，包括高温金属除尘子系统及通过连通管路与其连通的降温焦油冷凝收集子系统。

所述高温金属除尘子系统包括高温金属除尘器、包裹在高温金属除尘器外侧的加热保温装置、连通在高温金属除尘器顶部的脉冲吹灰装置、连通在高温金属除尘器底部的粉尘收集器以及连通在脉冲吹灰装置和高温金属除尘器底部之间的粉尘松动风管；所述脉冲吹灰装置包括加热气包、连通在加热气包和高温金属除尘器顶部之间的一组脉冲吹灰管路及设在脉冲吹灰管路上的电磁阀。

所述降温焦油冷凝收集子系统包括换热器及连通在换热器底部的焦油收集器。

所述高温金属除尘器的下部设有水平向的生物燃气进口、上部设有水平向的生物燃气出口。

所述高温金属除尘器的内部间隔设有金属滤袋。

所述加热保温装置包裹在高温金属除尘器的外表面中部。

所述高温金属除尘器的底面与粉尘收集器之间通过粉尘收集管路连通，所述粉尘收集管路上设有星型卸料阀。

所述加热气包内填充的吹灰介质为无氧气体，无氧气体通过加气管路与加热气包的顶部连通，加气管路上设有闸阀。

生物质热解气化燃气通过生物燃气进气管路与高温金属除尘器的生物燃气进口连通，所述生物燃气进气管路上设有蝶阀。

所述粉尘松动风管上设有球阀。

所述换热器的顶面开有换热器燃气进口、侧壁下部一侧开有换热器燃气出口、侧壁下部另一侧开有冷却介质进口、侧壁上部开有冷却介质出口。

换热器燃气进口与连通管路连通，换热器燃气出口与换热器排气管路连通、换热器排气管路上设有风机，冷却介质通过冷却介质流入管路与冷却介质进口连通、冷却介质流入管路上设有闸阀，冷却介质通过冷却介质流出管路与冷却介质出口连通、冷却介质流出管路上设有闸阀。

所述换热器的底面通过焦油管路与焦油收集器连通，焦油管路上设有闸阀。

所述换热器为列管式换热器、板式换热器或管式换热器。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：

利用加热保温装置把高温金属除尘器的壳体及金属滤袋加热到300℃以上，然后把生物质热解气化燃气引入高温金属除尘器，生物质热解气化燃气通过金属滤袋后实现粉尘与燃气分离，粉尘由于重力及脉冲吹灰装置作用落到高温金属除尘器底部，然后通过星型卸料阀进入粉尘收集器，燃气从高温金属除尘器的生物燃气出口通过连通管路进入换热器，300℃～800℃的高温燃气通过换热器温度降至100℃以下，同时在降温过程中燃气中的焦油及水析出，析出的焦油和水落入焦油收集器，燃气通过换热器燃气出口排出，从而做到净化燃气，收集清洁的生物质焦油，提高生物质焦油的利用价值。

本实用新型通过连通管路将高温金属除尘子系统和降温焦油冷凝收集子系统连通为一个整体，把高温金属过滤技术与焦油的低温液化原理结合在一起，实现生物质燃气中的粉尘在焦油成气态状态下分离出来，然后高温无尘生物质燃气经过换热器降温至100℃以下，达到焦油完全冷凝液化回收，从而解决生物质燃气无法长距离和高温运输的问题，也提高了生物质焦油的收集与利用价值。

现有的高温金属除尘器内的滤袋为陶瓷滤袋，适用燃气温度为300-600℃，本实用新型中滤袋为金属滤袋，提高了高温金属除尘器的适用温度范围，适用于温度在800℃以下的燃气，从而提高了整个系统的应用范围。

本实用新型可广泛应用于燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统中。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

附图标记：1—高温金属除尘器、2—加热保温装置、3—加热气包、4—粉尘收集器、5—粉尘松动风管、6—换热器、7—焦油收集器、8—金属滤袋、9—连通管路、10—粉尘收集管路、11—星型卸料阀、12—脉冲吹灰管路、13—电磁阀、14—加气管路、15—生物燃气进气管路、16—风机、17—焦油管路、18—换热器排气管路、19—冷却介质流入管路、20—冷却介质流出管路。

具体实施方式

参见图1所示，一种燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，包括高温金属除尘子系统及通过连通管路9与其连通的降温焦油冷凝收集子系统；所述高温金属除尘子系统包括高温金属除尘器1、包裹在高温金属除尘器1外侧的加热保温装置2、连通在高温金属除尘器1顶部的脉冲吹灰装置、连通在高温金属除尘器1底部的粉尘收集器4以及连通在脉冲吹灰装置和高温金属除尘器1底部之间的粉尘松动风管5；所述脉冲吹灰装置包括加热气包3、连通在加热气包3和高温金属除尘器1顶部之间的一组脉冲吹灰管路12及设在脉冲吹灰管路12上的电磁阀13；所述降温焦油冷凝收集子系统包括换热器6及连通在换热器6底部的焦油收集器7。所述加热保温装置除可包裹在高温金属除尘器外侧外，也可通过管路与高温金属除尘器1连通；加热保温装置的加热方式为电加热、导热油加热或高温燃气加热；设在脉冲吹灰管路12上的电磁阀13为直角式电磁阀。

所述高温金属除尘器1上部呈柱筒形、下部呈锥筒形；所述高温金属除尘器1的下部设有水平向的生物燃气进口、上部设有水平向的生物燃气出口；所述高温金属除尘器1的内部间隔设有金属滤袋8；金属滤袋8由金属间化合物多孔材料制成，具体为Ti-Al金属间化合物多孔材料、Fe-Al金属间化合物多孔材料或Ni-Al金属间化合物多孔材料；金属滤袋8为柔性膜滤袋、半刚性膜滤袋或刚性膜滤袋，其中刚性膜滤袋的适用温度为450℃～800℃，半刚性膜滤袋的适用温度为250℃～450℃；金属滤袋8能实现高温800℃以下的高精度气固分离，过滤精度≤0.1μm；金属滤袋8具有低过滤阻力、高气体通量且耐氧化腐蚀的特点；所述加热保温装置2包裹在高温金属除尘器1的外表面中部；所述高温金属除尘器1的底面与粉尘收集器4之间通过粉尘收集管路10连通，所述粉尘收集管路10上设有星型卸料阀11和插板阀；所述加热气包3内填充的吹灰介质为无氧气体，无氧气体通过加气管路14与加热气包3的顶部连通，加气管路14上设有闸阀和减压阀；本实施例中吹灰介质具体为压缩氮气或压缩洁净燃气；生物质热解气化燃气通过生物燃气进气管路15与高温金属除尘器1的生物燃气进口连通，所述生物燃气进气管路15上设有蝶阀；所述粉尘松动风管5上设有球阀。

所述换热器6的顶面开有换热器燃气进口、侧壁下部一侧开有换热器燃气出口、侧壁下部另一侧开有冷却介质进口、侧壁上部开有冷却介质出口；换热器燃气进口与连通管路9连通，换热器燃气出口与换热器排气管路18连通、换热器排气管路18上设有风机16，冷却介质通过冷却介质流入管路19与冷却介质进口连通、冷却介质流入管路19上设有闸阀，冷却介质通过冷却介质流出管路20与冷却介质出口连通、冷却介质流出管路20上设有闸阀；所述换热器6的底面通过焦油管路17与焦油收集器7连通，焦油管路17上设有闸阀；所述换热器6为列管式换热器、板式换热器或管式换热器。

应用所述的燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统的净化方法，步骤为：

步骤一，温度在800℃以下的生物质热解气化燃气进入高温金属除尘器1除粉尘之前，先用加热保温装置2将高温金属除尘器1的壳体及金属滤袋加热，使其温度稳定在300℃以上，使生物质热解气化燃气中的焦油成气态，实现气、固分离。

步骤二，生物质热解气化燃气由生物燃气进口进入高温金属除尘器1底部并向上流动，在高温金属除尘器1运行过程中，通过脉冲吹灰装置利用300℃以上的压缩氮气吹扫金属滤袋内部，从而清除金属滤袋8外部粉尘，以减少生物质热解气化燃气的流通阻力，通过金属滤袋8使得粉尘与生物质热解气化燃气分离，分离出来的粉尘一部分落入高温金属除尘器底部，排灰时300℃以上高温氮气或无氧气体由粉尘松动风管进入高温金属除尘器底部破除粉尘搭桥，粉尘通过星型卸料阀落入粉尘收集器实现密封连续排灰，另一部分留在金属滤袋上，金属滤袋上的粉尘达到一定程度后增大过滤阻力，通过脉冲吹灰器装置清除金属滤袋上的灰尘，使高温金属除尘器在过滤阻力不变的情况下持续运行，除粉尘后生物质热解气化燃气由生物燃气出口流出。

步骤三，通过高温金属尘器1除尘后的生物质热解气化燃气进入换热器6，换热器降温至100℃以下，生物质热解气化燃气通过换热器降温、冷凝降低水分并收集焦油通过除尘后高温生物质燃气含尘量小于5mg/Nm³，生物质燃气在换热器中的流速7 m/s ～20m/s。

步骤四，生物质热解气化燃气温度在300℃以下焦油开始冷凝液化析出，燃气中粉尘含量相对于焦油较少，焦油成液态， 100℃以下水蒸气开始液化，在重力作用下，液化后的焦油和水沿换热器6的换热面壁流下，洁净的生物质热解气化燃气从换热器侧壁排出，落入焦油收集器7内，完成生物质热解气化燃气的净化。

Claims (9)

1.燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，其特征在于：包括高温金属除尘子系统及通过连通管路（9）与其连通的降温焦油冷凝收集子系统；

所述高温金属除尘子系统包括高温金属除尘器（1）、包裹在高温金属除尘器（1）外侧的加热保温装置（2）、连通在高温金属除尘器（1）顶部的脉冲吹灰装置、连通在高温金属除尘器（1）底部的粉尘收集器（4）以及连通在脉冲吹灰装置和高温金属除尘器（1）底部之间的粉尘松动风管（5）；所述脉冲吹灰装置包括加热气包（3）、连通在加热气包（3）和高温金属除尘器（1）顶部之间的一组脉冲吹灰管路（12）及设在脉冲吹灰管路（12）上的电磁阀（13）；

所述降温焦油冷凝收集子系统包括换热器（6）及连通在换热器（6）底部的焦油收集器（7）。

2.根据权利要求1所述的燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，其特征在于：所述高温金属除尘器（1）的下部设有水平向的生物燃气进口、上部设有水平向的生物燃气出口；

所述高温金属除尘器（1）的内部间隔设有金属滤袋（8）；

所述加热保温装置（2）包裹在高温金属除尘器（1）的外表面中部。

3.根据权利要求1所述的燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，其特征在于：所述换热器（6）的顶面开有换热器燃气进口、侧壁下部一侧开有换热器燃气出口、侧壁下部另一侧开有冷却介质进口、侧壁上部开有冷却介质出口；

换热器燃气进口与连通管路（9）连通，换热器燃气出口与换热器排气管路（18）连通、换热器排气管路（18）上设有风机（16），冷却介质通过冷却介质流入管路（19）与冷却介质进口连通、冷却介质流入管路（19）上设有闸阀，冷却介质通过冷却介质流出管路（20）与冷却介质出口连通、冷却介质流出管路（20）上设有闸阀。

4.根据权利要求3所述的燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，其特征在于：所述换热器（6）的底面通过焦油管路（17）与焦油收集器（7）连通，焦油管路（17）上设有闸阀。

5.根据权利要求4所述的燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，其特征在于：所述换热器（6）为列管式换热器、板式换热器或管式换热器。

6.根据权利要求2所述的燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，其特征在于：所述高温金属除尘器（1）的底面与粉尘收集器（4）之间通过粉尘收集管路（10）连通，所述粉尘收集管路（10）上设有星型卸料阀（11）。

7.根据权利要求1所述的燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，其特征在于：所述加热气包（3）内填充的吹灰介质为无氧气体，无氧气体通过加气管路（14）与加热气包（3）的顶部连通，加气管路（14）上设有闸阀。

8.根据权利要求1所述的燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，其特征在于：生物质热解气化燃气通过生物燃气进气管路（15）与高温金属除尘器（1）的生物燃气进口连通，所述生物燃气进气管路（15）上设有蝶阀。

9.根据权利要求1所述的燃气高温除尘及冷凝收集焦油一体的净化系统，其特征在于：所述粉尘松动风管（5）上设有球阀。