一种生物质气化炉除焦油结构及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质气化炉除焦油结构及其应用方法。其中,包括气化炉除焦油装置、在气化炉除焦油装置一侧设有的旋风分离器、与旋风分离器连接的空气预热器、分别与空气预热器连接的罗茨鼓风机和滚筒干燥器，及一端与滚筒干燥器连接，另一端与气化炉除焦油装置连接的螺旋进料器。本发明专利技术具有高效和节能环保裂解去除生物质气化产生的焦油的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质气化炉除焦油结构及其应用方法
本专利技术属于生物质能利用
，特别涉及一种生物质气化炉除焦油结构及其应用方法。
技术介绍
随着能源紧缺、环境恶化问题日益加剧，各国政府高度重视新型清洁能源开发利用，生物质作为一种清洁可再生的绿色能源，具有良好的发展前景。生物质热解气化是一种高效率利用生物质资源的技术，其对于改善能源结构，减少温室气体排放，发展绿色低碳经济有着重要意义。近几年，气化技术取得长足发展，各工艺路线及设备被开发并应用于工程实例之中，但生物质热解气化反应是一个复合过程，其间不可避免的伴随有焦油产生，特别是燃气出口温度不高的上吸式固定床，粗燃气中焦油含量尤为明显；焦油是生物质气化
存在的焦点问题之一，一方面生物质气化燃气中的焦油在温度较低(一般认为是200℃以下)时会冷凝成粘稠液体状态，容易附着于管道、阀门和设备壁面上，与水、灰等结合形成堵塞和腐蚀，影响下游用气设备的稳定运行，且排出的焦油还容易造成环境污染；另一方面，焦油中大分子有机化合物所含能量约占气化粗燃气总能量5％-15％，如果该部分能量不能进行有效利用，将会降低气化炉产气效率。在生物质气化实际应用中，焦油处理方式主要有物理法和热化学法两类。物理法除焦油技术主要分为湿法除焦和干法除焦，湿法除焦主要有水洗法和水滤法，操作简单，成本低，但会产生大量含焦油废水，易造成二次污染；干法除焦主要采用机械力和过滤净化的方式，受限于焦油粘性大，并混有灰分和微小碳粒，沉积较为严重，滤料难处理，实际应用效果不佳；此外，新型的电捕焦法耗电量大，运行成本高，且对粗燃气氧含量控制要求非常高，工程实例中可靠性不高。热化学法除焦油技术主要有热裂解法与催化裂解法，旨在通过一定反应条件，使大分子焦油转化为小分子永久性可燃气体，可以在消除焦油危害的同时，有效利用焦油能量；热裂解法所需温度一般在1100℃以上，焦油转化率较高，但如此高温度一般较难获得，且装置设备难以承受。催化裂解法是借助催化剂活性，能大大降低裂解反应的温度要求，一般在750℃-900℃时焦油就能有较高转化率，因此，催化裂解除焦油法是一种可实施性强且行之有效的方法。催化裂解除焦油法在实际应用中，通常设置独立的催化裂解器，为满足反应所需温度，需另外添加热源，成本较高。然而气化炉内部反应温度一般设计在700℃-900℃，利用此热源对气化粗燃气所含的焦油进行催化裂解处理完全能满足要求。在现有类似技术中，已经存在有关利用气化炉内热源满足焦油催化裂解反应条件的报道，中国专利技术专利名称为：一种带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置，申请号为：201110398188.6，公开了一种气化炉内催化裂解除焦油的气化装置，该专利技术在气化炉内设计有粗燃气循环管路，并在管路中设置有催化剂层，利用炉内热源实现焦油催化裂解处理；中国专利技术专利名称为：一种具有焦油催化裂解结构的气化炉，申请号为：201110145364.5，同样也公开了一种气化炉内催化裂解除焦油的气化装置，该专利技术在气化炉内壁设置了含催化剂层的裂解器，该裂解器为四方框状环管结构，裂解器有部分裸露于炉膛内增强换热以保证裂解器内反应温度，拐角处设置有突出于炉体外的催化剂装填口便于添加更换催化剂；以上两种专利技术均涉及利用炉内的热源在气化炉内设置催化剂层来催化裂解焦油；但是仍然存在一些亟待解决的问题：首先，受炉内物料运行空间限制以及催化剂的装填与更换需要，含催化剂的循环管路不能设计得过于复杂，导致循环管换热面积不足，焦油催化裂解所需温度难以保证；其次，管内空间狭小，催化剂装填量过大易导致燃气管路压损过大甚至堵塞，装填量过小又无法满足焦油与催化剂的接触时间，甚至发生短路现象，影响除焦油效果；再次，催化剂更换时需要停炉或者切换管路，影响除焦过程甚至气化装置的连续运行，特别是当催化剂装填量较少时，更换过程尤为频繁；还有，目前常规气化技术应用实例中，上吸式气化炉燃气出口温度基本处在400-500℃以下，炉内气化反应温度大多设计在700-900℃，由于燃气炉内循环管属于气体间壁式换热，管内外介质温度需要有100-200℃的温差，而焦油催化裂解反应温度至少750℃以上，因此，循环管需要有足够的换热面积以及较长的换热时间，很显然，以上两种专利技术都很难满足这些要求。另外，当炉内的温度发生波动时，催化裂解反应所需温度难予得到保证。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高效和节能环保催化裂解去除生物质气化产生的焦油的生物质气化炉除焦油结构及其应用方法。为实现上述目的，本专利技术提供的一种生物质气化炉除焦油结构，其中,包括气化炉除焦油装置、在气化炉除焦油装置一侧设有的旋风分离器、与旋风分离器连接的空气预热器、分别与空气预热器连接的罗茨鼓风机和滚筒干燥器，及一端与滚筒干燥器连接，另一端与气化炉除焦油装置连接的螺旋进料器。气化炉除焦油装置包括气化炉、在气化炉上设有与螺旋进料器连通的物料进口、在气化炉底部上设有的出渣口、在气化炉上设有的气化剂进口、在气化炉上设有与气化炉连通的粗燃气出口、在粗燃气出口上设有的高温燃气加压机、在气化炉一侧设有与高温燃气加压机连通的二次风喷嘴装置、在气化炉上设有缠绕于气化炉部分且与二次风喷嘴连接的螺旋盘管、在螺旋盘管上设有与二次风喷嘴装置连通的催化剂进料装置，及在催化剂进料装置一侧设有一端与旋风分离器连通，另一端给催化剂进料装置送料的斗式提升机。上述螺旋盘管的流道横截面为矩形，矩形长边为受热面。气化炉包括进料仓、在进料仓下方设有的气化室。气化剂进口设置于气化室上。粗燃气出口设置于进料仓上。二次风喷嘴装置包括一端与高温燃气加压机连通的粗燃气接口管、在粗燃气接口管另一端上连通的喇叭形混合管、在喇叭形混合管上设有的催化剂入口，及在粗燃气接口管上设有从外部插入粗燃气接口管内且延伸至喇叭形混合管内的进风喷嘴。螺旋盘管螺旋盘紧设置于气化室外侧壁面上。螺旋盘管上设置有与喇叭形混合管连通的盘管入口，及与旋风分离器连通的盘管出口。催化剂进料装置与催化剂入口连接。罗茨鼓风机输出的空气在空气预热器内进行热交换；所述的空气预热器分别与气化剂进口和进风喷嘴连通。由此，螺旋盘管螺旋盘紧于气化室外壁，条件是螺旋盘管具备足够长的换热行程，充分利用气化室反应热，保证螺旋盘管内焦油催化裂化反应所需温度条件。在一些实施方式中，进风喷嘴延伸至对应催化剂入口的下方。在一些实施方式中，催化剂进料装置包括与斗式提升机送料位置对应的催化剂料斗和在催化剂料斗上设有与催化剂入口连通的送料管，及在送料管上设有的喂料阀。在一些实施方式中，旋风分离器与斗式提升机之间设置有卸料阀。在一些实施方式中，气化室为锥形仓室；所述的物料进口设置于进料仓上；所述的出渣口设置于气化室底部。另一专利技术是提供一种生物质气化炉除焦油结构的应用方法，其中，具体如下：(1)将生物质物料从物料进口送入气化炉内燃烧；(2)与通入的气化剂在气化室内进行反应，产生含焦油的粗燃气，之后从粗燃气出口排出；此时的粗燃气温度为400-500℃；(3)经高温燃气加压机增压后进入螺旋盘管；(4)在粗燃气接口管上的进风喷嘴往粗燃气接口管内喷入二次热风，与从催化剂入口送入的催化剂，及粗燃气在喇叭形混合管内进行充分混合；此时的粗燃气被部分氧化反应，温度提升至500-600本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质气化炉除焦油结构，其特征在于,包括气化炉除焦油装置、在气化炉除焦油装置一侧设有的旋风分离器、与旋风分离器连接的空气预热器、分别与空气预热器连接的罗茨鼓风机和滚筒干燥器，及一端与滚筒干燥器连接，另一端与气化炉除焦油装置连接的螺旋进料器；所述的气化炉除焦油装置包括气化炉、在气化炉上设有与螺旋进料器连通的物料进口、在气化炉底部上设有的出渣口、在气化炉上设有的气化剂进口、在气化炉上设有与气化炉连通的粗燃气出口、在粗燃气出口上设有的高温燃气加压机、在气化炉一侧设有与高温燃气加压机连通的二次风喷嘴装置、在气化炉上设有缠绕于气化炉部分且与二次风喷嘴连接的螺旋盘管、在螺旋盘管上设有与二次风喷嘴装置连通的催化剂进料装置，及在催化剂进料装置一侧设有一端与旋风分离器连通，另一端给催化剂进料装置送料的斗式提升机；所述的气化炉包括进料仓、在进料仓下方设有的气化室；所述的气化剂进口设置于气化室上；所述的粗燃气出口设置于进料仓上；所述的二次风喷嘴装置包括一端与高温燃气加压机连通的粗燃气接口管、在粗燃气接口管另一端上连通的喇叭形混合管、在喇叭形混合管上设有的催化剂入口，及在粗燃气接口管上设有从外部插入粗燃气接口管内且延伸至喇叭形混合管内的进风喷嘴；所述的螺旋盘管螺旋盘紧设置于气化室外侧壁面上；所述的螺旋盘管上设置有与喇叭形混合管连通的盘管入口，及与旋风分离器连通的盘管出口；所述的催化剂进料装置与催化剂入口连接；所述的罗茨鼓风机输出的空气在空气预热器内进行热交换；所述的空气预热器分别与气化剂进口和进风喷嘴连通。...

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化炉除焦油结构，其特征在于,包括气化炉除焦油装置、在气化炉除焦油装置一侧设有的旋风分离器、与旋风分离器连接的空气预热器、分别与空气预热器连接的罗茨鼓风机和滚筒干燥器，及一端与滚筒干燥器连接，另一端与气化炉除焦油装置连接的螺旋进料器；所述的气化炉除焦油装置包括气化炉、在气化炉上设有与螺旋进料器连通的物料进口、在气化炉底部上设有的出渣口、在气化炉上设有的气化剂进口、在气化炉上设有与气化炉连通的粗燃气出口、在粗燃气出口上设有的高温燃气加压机、在气化炉一侧设有与高温燃气加压机连通的二次风喷嘴装置、在气化炉上设有缠绕于气化炉部分且与二次风喷嘴连接的螺旋盘管、在螺旋盘管上设有与二次风喷嘴装置连通的催化剂进料装置，及在催化剂进料装置一侧设有一端与旋风分离器连通，另一端给催化剂进料装置送料的斗式提升机；所述的气化炉包括进料仓、在进料仓下方设有的气化室；所述的气化剂进口设置于气化室上；所述的粗燃气出口设置于进料仓上；所述的二次风喷嘴装置包括一端与高温燃气加压机连通的粗燃气接口管、在粗燃气接口管另一端上连通的喇叭形混合管、在喇叭形混合管上设有的催化剂入口，及在粗燃气接口管上设有从外部插入粗燃气接口管内且延伸至喇叭形混合管内的进风喷嘴；所述的螺旋盘管螺旋盘紧设置于气化室外侧壁面上；所述的螺旋盘管上设置有与喇叭形混合管连通的盘管入口，及与旋风分离器连通的盘管出口；所述的催化剂进料装置与催化剂入口连接；所述的罗茨鼓风机输出的空气在空气预热器内进行热交换；所述的空气预热器分别与气化剂进口和进风喷嘴连通。2.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉除焦油结构，其特征在于,所述的进风喷嘴延伸至对应催化剂入口的下方。3.根据权利要求2所述的一种生物质气化炉除焦油结构，其特征在于,所述的催化剂进料装置包括与斗式提升机送料位置对应的催化剂料斗和在催化剂料斗上设有与催化剂入口连通的送料管，及在送料管上设有的喂料阀。4.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉除焦油结构，其特征在于,所述的旋风分离器底部与斗式提升机之间设置有卸料阀。5.根据权利要求1所述的一种生物质气化炉除焦油...

【专利技术属性】
技术研发人员：林进猛，姜辉，胡洪，王源艺，蒋彪，
申请(专利权)人：广东国能中林实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44