CN209555166U - 一种高湿生物质气化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高湿生物质气化系统。该高湿生物质气化系统，包括气化炉、冷却洗涤塔、油水分离器、集油箱、燃烧器和烘干机，气化炉上设置有粗燃气出口，气化炉内的含焦油粗燃气从粗燃气出口通过粗燃气管路进入冷却洗涤塔，冷却洗涤塔通过循环冷却水实现冷却洗涤塔的间接冷却，冷却洗涤塔底部与油水分离器连通，冷却洗涤塔排出的焦油废液流入油水分离器内，焦油废液被分离成轻焦油、重焦油和中间水层，中间水层通过输水管路重新进入冷却洗涤塔对含焦油粗燃气进行洗涤净化，轻焦油和重焦油进入集油箱，均匀混合后喷入燃烧器与通入的洁净燃气一起燃烧。本实用新型回收焦油能量降低烘干能耗，同时解决了焦油污水的处理难题，简单有效，节能环保。

Description

一种高湿生物质气化系统

技术领域：

本实用新型属于生物质热化学转化技术领域，具体涉及一种高湿生物质气化系统。

背景技术：

生物质气化是将生物质燃料转变为含有氢气、一氧化碳和甲烷的燃气。通过生物质气化生产的燃气，可以用来集中供气、供热、发电、合成液体燃料或化学品等，具有广阔的发展应用前景。

秸秆和园林废弃物等生物质原料通常水分含量较高，在气化利用之前需要消耗大量的能量来烘干；另一方面，焦油问题是限制气化技术推广应用的瓶颈，焦油不仅严重影响燃气品质，也会对下游燃气贮存、输送和利用设备造成腐蚀和堵塞问题，影响系统运行和安全。常用的焦油脱除方法包括水洗、过滤、热裂解和催化裂解。水洗喷淋油简单有效，但会产生大量焦油废水；过滤法喷淋油效率较低、成本较高；热裂解一般在1000℃以上的高温下进行，对设备要求高，能耗很大；催化裂解降低了焦油裂解反应温度，并提高焦油转化效率，但催化剂积炭或烧结的问题难以解决。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种高湿生物质气化系统，回收焦油能量减少烘干能耗，同时解决焦油处理难的问题。

本实用新型的第一个目的是提供一种高湿生物质气化系统，包括气化炉、冷却洗涤塔、油水分离器、集油箱、燃烧器和烘干机，所述的气化炉上设置有粗燃气出口，气化炉内的含焦油粗燃气从粗燃气出口通过粗燃气管路进入冷却洗涤塔，所述的冷却洗涤塔通过循环冷却水间接冷却，所述的冷却洗涤塔底部与油水分离器连通，冷却洗涤塔排出的焦油废液流入油水分离器内，所述的焦油废液被分离成轻焦油、重焦油和中间水层，中间水层通过输水管路重新进入冷却洗涤塔对含焦油粗燃气进行洗涤净化，轻焦油和重焦油进入集油箱，均匀混合后喷入燃烧器与通入的洁净燃气一起燃烧，消除焦油的同时获得高温烟气，在烘干机内利用高温烟气对高湿生物质进行烘干，烘干后的生物质进入气化炉发生气化反应生成粗燃气。

冷却洗涤塔的作用是冷却并脱喷淋油，为了提高净化效果。油水分离器中，将中间水层的部分污水与轻焦油、重焦油一起排出至集油箱，使在冷却洗涤塔和油水分离器之间循环的污水总量保持不变，不用补给水。本实用新型根据烘干高湿生物质和加热集油箱所需热量，调节通往燃烧器的洁净燃气流量。

优选，所述的冷却洗涤塔管侧内设置有粗燃气和喷淋水，壳侧内设置有循环冷却水。

优选，所述的冷却洗涤塔上设置有粗燃气入口、洁净燃气出口、循环冷却水入口和循环冷却水出口，所述的粗燃气管路一端与粗燃气出口连通，另一端与冷却洗涤塔的粗燃气入口连通，所述的洁净燃气出口将冷却洗涤塔中的一部分洁净燃气输送至燃烧器，与集油箱内的轻焦油和重焦油均匀混合后一起燃烧，另一部分洁净燃气储存备用。

优选，所述的输水管路上设置有冷却器，所述的中间水层经过冷却器冷却之后再进入冷却洗涤塔雾化喷淋。

优选，所述的油水分离器设置有协助轻焦油分离的气浮发生装置。油水分离器设置有气浮发生装置的作用是将轻焦油分离至上层。

高湿生物质气化的方法，包括如下步骤：

(1)从气化炉出口的粗燃气进入冷却洗涤塔，获得洁净燃气；

(2)冷却洗涤塔排出的焦油污水进入油水分离器，油水分离器将焦油污水分离成上层的轻焦油、下层的重焦油和中间水层，中间水层重新进入冷却洗涤塔对粗燃气进行喷淋净化，形成粗燃气净化循环，轻焦油和重焦油进入集油箱；通过加热、搅拌和/或添加乳化剂，使集油箱内的轻焦油和重焦油均匀混合并保持良好流动性；

(3)将集油箱内的轻焦油和重焦油均匀混合后喷入燃烧器，与通入的洁净燃气一起燃烧，消除焦油的同时获得高温烟气，利用高温烟气对高湿生物质进行烘干，烘干后的生物质进入气化炉发生气化反应生成粗燃气。

利用步骤(3)的烘干尾气对步骤(2)所述的集油箱进行加热。

本实用新型的有益效果是：本实用新型将焦油喷入燃烧器与通入的洁净燃气一起燃烧，完成焦油污水处理的同时获得高温烟气，利用高温烟气烘干高湿生物质原料，回收焦油能量降低烘干能耗，同时解决了焦油污水的处理难题，简单有效，节能环保。

附图说明：

图1是本实用新型高湿生物质气化系统实施例1的示意图；

附图标记说明：1、气化炉；2、粗燃气；3、冷却洗涤塔；4、循环冷却水；5、洁净燃气；6、焦油污水；7、油水分离器；8、轻焦油；9、中间水层；10、重焦油；11、集油箱；12、燃烧器；13、烘干机；14、高湿生物质；15、烘干尾气；16、干生物质；17、气化介质。

具体实施方式：

以下实施例是对本实用新型的进一步说明，而不是对本实用新型的限制。

除特别说明，本实用新型中提到的设备和材料均为市售。

实施例1：

如图1所示，一种高湿生物质气化系统，包括气化炉1、冷却洗涤塔3、油水分离器7、集油箱11、燃烧器12和烘干机13，气化炉1上设置有粗燃气出口，气化炉1内的含焦油粗燃气2从粗燃气出口通过粗燃气管路进入冷却洗涤塔3，冷却洗涤塔3管侧为粗燃气和喷淋水，壳侧为循环冷却水，冷却洗涤塔3上设置有粗燃气入口、洁净燃气出口、循环冷却水入口和循环冷却水出口，粗燃气管路一端与粗燃气出口连通，另一端与冷却洗涤塔的粗燃气入口连通，洁净燃气出口将冷却洗涤塔中的一部分洁净燃气输送至燃烧器，与集油箱11内的轻焦油8和重焦油10均匀混合后一起燃烧，另一部分洁净燃气储存备用。在本实施例中，油水分离器7设置有协助轻焦油8分离的气浮发生装置(图未示)。冷却洗涤塔3管侧内设置有粗燃气和喷淋水，壳侧内设置有循环冷却水。

冷却洗涤塔3通过循环冷却水间接冷却，冷却洗涤塔3底部与油水分离器7连通，冷却洗涤塔3排出的焦油废液流入油水分离器7内，焦油废液被分离成轻焦油8、重焦油10和中间水层9，中间水层9通过输水管路重新进入冷却洗涤塔3对含焦油粗燃气进行洗涤净化，轻焦油8和重焦油10进入集油箱11，均匀混合后喷入燃烧器12与通入的洁净燃气5一起燃烧，消除焦油的同时获得高温烟气，在烘干机13内利用高温烟气对高湿生物质14进行烘干，烘干后的生物质进入气化炉1发生气化反应生成粗燃气2。输水管路上设置有冷却器，中间水层9经过冷却器冷却之后再进入冷却洗涤塔3雾化喷淋。冷却洗涤塔3可以设置为若干个冷却洗涤塔3依次连接，经过冷却洗涤塔3的粗燃气净化为洁净燃气，根据实际情况确定冷却洗涤塔3的数量。在本实施例中，冷却洗涤塔3为1个。

其中，在本实施例中，气化炉1为上吸式固定床气化炉，对原料含水量要求较低，有利于系统稳定运行。

一种高湿生物质气化方法，包括以下步骤：

(1)从气化炉1出口的粗燃气2进入冷却洗涤塔3，洗涤脱除焦油，且被循环冷却水4间接冷却，获得洁净燃气5；

(2)冷却洗涤塔3排出的焦油污水6进入油水分离器7，油水分离器7将焦油污水分离成上层的轻焦油8、中间水层9和下层的重焦油10，中间水层9重新进入冷却洗涤塔3对粗燃气2进行喷淋净化，形成循环，上层的轻焦油8和下层的重焦油10进入集油箱11；

(3)轻焦油8和重焦油10在集油箱11混合、搅匀、乳化后喷入燃烧器12与通入的洁净燃气5一起燃烧，消喷淋油污水的同时获得高温烟气，利用高温烟气在烘干机13内对高湿生物质14进行烘干，烘干尾气15用于加热集油箱11，将焦油混合物温度维持在80℃左右，使轻焦油和重焦油的混合均匀并获得良好的流动性，干生物质16进入气化炉1与气化介质17发生反应生成粗燃气2。

步骤(2)中可以通过加热、搅拌和/或添加乳化剂，使集油箱11内的轻焦油8和重焦油10均匀混合并保持良好流动性，在本实施例中通过搅拌，使集油箱11内的轻焦油8和重焦油10均匀混合并保持良好流动性。

步骤(2)调节喷入燃烧器13的焦油污水量，使油水分离器7中的焦油污水量保持不变，不用补给水。步骤(3)根据烘干高湿生物质14烘干和加热集油箱11所需热量，调节通往燃烧器13的洁净燃气5流量。

其中，粗燃气2的焦油含量取决于气化炉类型和运行状况，一般为0.1-100g/m³，焦油热值约40MJ/kg，轻焦油8和重焦油10所含能量占干生物质14能量的比例可高达20％左右。

对比例1：

与实施例1相同，不同之处在于：利用气化获得的燃气对高湿生物质原料进行烘干，焦油废液通过下游的氧化消解、生化处理等常规手段进行处理，初始投资大、运行成本高，且损失了全部的焦油能量。

实施例1与对比例1比较，实施例1回收了焦油能量，气化效率提升可高达20％左右，且工艺和系统简单，解决了焦油污水处理难题，大幅降低了成本。

以上对本实用新型提供的高湿生物质气化系统进行了详细的介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术方案及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高湿生物质气化系统，其特征在于，包括气化炉、冷却洗涤塔、油水分离器、集油箱、燃烧器和烘干机，所述的气化炉上设置有粗燃气出口，气化炉内的含焦油粗燃气从粗燃气出口通过粗燃气管路进入冷却洗涤塔，所述的冷却洗涤塔通过循环冷却水实现冷却洗涤塔的间接冷却，所述的冷却洗涤塔底部与油水分离器连通，冷却洗涤塔排出的焦油废液流入油水分离器内，所述的焦油废液被分离成轻焦油、重焦油和中间水层，中间水层通过输水管路重新进入冷却洗涤塔对含焦油粗燃气进行洗涤净化，轻焦油和重焦油进入集油箱，均匀混合后喷入燃烧器与通入的洁净燃气一起燃烧，消除焦油的同时获得高温烟气，在烘干机内利用高温烟气对高湿生物质进行烘干，烘干后的生物质进入气化炉发生气化反应生成粗燃气。

2.根据权利要求1所述的高湿生物质气化系统，其特征在于：所述的冷却洗涤塔管侧设置有粗燃气和喷淋水，壳侧设置有循环冷却水。

3.根据权利要求1所述的高湿生物质气化系统，其特征在于：所述的冷却洗涤塔上设置有粗燃气入口、洁净燃气出口、循环冷却水入口和循环冷却水出口，所述的粗燃气管路一端与粗燃气出口连通，另一端与冷却洗涤塔的粗燃气入口连通，所述的洁净燃气出口将冷却洗涤塔中的一部分洁净燃气输送至燃烧器，与集油箱内的轻焦油和重焦油均匀混合后一起燃烧，另一部分洁净燃气储存备用。

4.根据权利要求1所述的高湿生物质气化系统，其特征在于：所述的输水管路上设置有冷却器，所述的中间水层经过冷却器冷却之后再进入冷却洗涤塔雾化喷淋。

5.根据权利要求1所述的高湿生物质气化系统，其特征在于，所述的油水分离器设置有协助轻焦油分离的气浮发生装置。