生物质燃气净化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种生物质燃气净化方法及装置，它是将经热解气化后生物质燃气在一具有分气室、凝结室及弯管连通的悬浮分离室的单体净化装置内经分气、凝结、集气，悬浮分离。其处理工艺简单，能快速冷凝悬浮而去除焦油和灰尘，利用灰尘作为焦油和水的凝结核，加大焦油和灰尘的颗粒直径，利用物理悬浮的方法达到同时沉降除去杂质的目的，其焦油尘的去除率在９０％。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
生物质燃气净化方法及装置生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，属仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，并极有可能成为未来持续能源系统的重要组成部分。我国生物质资源十分丰富，其中仅农作物秸秆(包括稻草、玉米秸秆、高粱秸秆、甘蔗渣、棉杆等)产量每年可达6亿吨，如何充分利用这些资源，历来是一件大事，近年来，随着农村生活水平的提高，农村生活用生物质秸秆量的日渐减少，加之生物质能利用技术落后，使得大量的生物质秸秆过剩，有近三分之一的生物质秸秆被农民就地荒烧，不仅浪费资源，还污染环境。因此，研究开发将生物质转换为高品位气体燃料的高新技术，实现生物质能的高效洁净利用已成为目前农村能源与环境工程领域所急待解决的一项的课题。具“生物质气化工艺”，新能源，1995，17(4)，43-45及“沼气与木质气联合供气装置的研究”浙江农业大学学报，1993，19(1)34-37，介绍，生物质热解气化作为一种主要的生物质能转换技术，近年来得到较大的发展，各种生物质气化装置(炉)和生物质燃气发电机组的相继研制成功，把生物质能的高品位利用推到了一个较新的高度，同时，生物质固定床热解气化已发展到农村村级规模的集中供气和气化烘干等领域，而且以追求中热值为目标的流化床和循环流化气化装置的研究已取得初步成果，但是在热解气化系统的稳定运行，燃气中焦油脱除及净化等关键技术上还须进一步的研究和完善。生物质在热解气化过程中一部分挥发物转化成焦油，加上热裂解产生的碳黑，二者混在一起形成焦油尘，一般生物质燃气的焦油尘的含量为3-5g/Nm。这些焦油尘在常温下易凝结成液体，能对管道、灶具、气缸、燃气透平等造成堵塞、污染和腐蚀，因此焦油尘的净化是制约生物质热解气化技术商业化推广的主要因素，尽快研究开发生物质燃气的焦油脱除技术无疑对促进我国的农村能源建设事业的发展将是非常重要的。生物质燃气的主要成分为CO2、O2、CnHm、CO、H、CH4、N2等。生物质-->燃气所含的液态和固态呈极小的颗粒状，平均直径约为1μm，而粒小于0.1μm粒子具有和气体分子一样的行为，1-20μm的粒子随气体运动，往往被气体所携带的大于20μm的粒子有明显的沉降作用。焦油是气化过程中产生的一种混合物，并呈雾状进入燃气流。研究表明，焦油是一些小分子有机物的混合物，如：左旋葡聚糖、丙酮、苯酚及其衍生物、糠醛等，其含量随原料和气化条件的不同而有所不同，呈气态的焦油粒径要比生物质燃气粒径大的多，在气化炉出口处的生物质燃气温度在200℃左右，而焦油低于90℃时开始凝聚。由于生物质燃气中焦油的含量大，杂质的粒径小，生物质燃气的净化比较困难。目前国内外对生物质燃气焦油尘的净化有热裂解、催化裂解等化学方法和吸附、过滤、水洗等物理方法，所采用的技术主要有以下几种。1、湿式过滤技术：湿式过滤技术主要是用水洗的方法除去焦油，水洗的方法有喷淋、水冷旋分离器等。一般小型发电系统和居民供气系统都采用这种方式。这种过滤系统成本较低，操作简单。但焦油脱除效果较差，造成焦油对气缸、管道的污染、腐蚀与堵塞，影响正常运行，另一方面带焦油废水的排出不仅造成对环境的污染，而且大量的焦油随水排出而不能充分利用，也造成能源的浪费；2、干湿结合过滤技术：这种过滤系统一般是先对生物质燃气进行水冷却洗涤，再用吸附剂吸附焦油的方法，这种过滤系统复杂庞大，同时也存在焦油废水污染的问题，难以商业化和推广应用；3、干式过滤系统：这种过滤系统先旋风分离去除灰尘，然后再进行多级冷却吸附过滤。这是目前生物质秸秆气化集中供气主要采用的方法，这种方法解决了水的污染问题，但系统庞大复杂，成本较高，而且去除率较低，影响设备的使用寿命；4、热裂解过滤技术：该技术的原理是将生物质燃气与空气混合后，再进入灼热的木炭中，焦油在木炭表面燃烧而生成二氧化碳，二氧化碳因接触灼热的木碳外层又被转化成一氧化碳从而达到去除焦油的目的，这种滤清系统目前尚处于研究探索阶段，技术本身所存在的一些问题还无法解决；5、催化裂解过滤技术；催化裂解是用催化剂如白云石在气化炉内对焦油进行催化裂解，减少焦油的产生，这种方法既能大大降低焦油含量，又能把焦油重新裂解为-->燃气以达到回收利用的目的，但其技术难度较高、工艺设备复杂，运行成本较高，能力损失严重，技术经济不合理，无法在我国家村推广应用。本专利技术的目的是提供一种工艺、设备简单、除焦油灰尘速度快，去除率高，成本低的生物质燃气净化方法。本专利技术的另一个目的是提供一种结构简单合理、投资低除焦油灰尘速度快、去除率高的生物质燃气净化装置。本专利技术技术方案是以下述方式实现的：一种生物质燃气净化方法，它是将经热解气化后生物质燃气进行净化处理，其处理步骤是经分气室分气、凝结室凝结、集气室集气，悬浮分离室分离，其中凝结室冷凝温度为50℃-60℃，悬浮分离室温度降至20℃-40℃。本生物质燃气净化装置包括上部的凝结室、下部的悬浮分离室，两室通过弯管连通，凝结室上与分气室连通，凝结室内装有热交换凝结器，悬浮分离室外围有冷却夹层，悬浮分离室的出气口穿过凝结室中间与出气口连通。凝结室下方连通有集气室，集气室出气口与弯管上口连通，弯管下口与悬浮分离室连通，悬浮分离室出气口穿过集气室和凝结室中间与出气口连通。悬浮分离室上部是一园柱体、下部是一园锥体。悬浮分离室下方有出灰口。整个装置由一支架(10)支承。集气室一侧有一出灰口。本专利技术的专利技术点在于气体先在凝结器中温度降至50-60℃，此时有一部分水和焦油凝结成小颗粒液体，经过集气室集气可有一部分水和焦油尘沉集，但大部分水和焦油尘随气体进入悬浮分离室，在悬浮分离室内，气体继续冷凝到20-40℃，在此温度下几乎全部的焦油和水都凝结成液体和灰尘混在一起进入悬浮分离室分离。本专利技术的积极效果是：1、制备工艺简单，利用悬浮分离可以进行快速冷凝悬浮净化工艺除去焦油和灰尘，利用灰尘作为焦油和水的凝结核，加大焦油和灰尘的颗粒直径，利用物理悬浮的方法达到同时沉降除去杂质的目的，其焦油尘的去除率在90％2、按照此工艺的净化装置为一个单体设备，既缩小了设备面积，又提-->高了焦油等杂质的去除率，大大减少了生物质燃气集中供气的投资，并延长了设备的使用年限。下面结合附图对本专利技术作进一步说明图1为本专利技术装置的结构示意图。图2为图1中沿A-A的截面结构示意图。由图1、图2可以看出，本专利技术是将经热解气化的生物质燃气进行净化处理，其处理步骤是经分气室2分气、凝结器4凝结气体温度降至为50℃，经过集气室6有一小部分水和焦油尘集后从出灰口7清除，大部分水和焦油尘随气体进入悬浮分离室8，此时的气体继续冷凝到30℃，几乎全部的焦油和水都凝结成液体和灰尘混在一起进行悬浮分离。由图1、图2可以看出，本生物质燃气净化装置包括上部的凝结室4、下部的悬浮分离室8，两室通过弯管15连通，凝结室4上与分气室2连通，凝结室4内装有热交换凝结器13、悬浮分离室8上部是一园柱体、下部是一园堆体，外围有水冷夹层9，凝结室4下方连通有集气室6，集气室6出气口5与弯管15上口连通，弯管15下口与悬浮分离室8连通；悬浮分离室(8)的出气口穿过集气室和凝结室中间与出气口(12)连通，悬浮分离室8下方有出灰口17；整个装置由一支架(10)支承；凝结室4内的凝结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质燃气净化方法，它是将经热解气化后生物质燃气进行净化处理，其特征在于处理步骤是经分气室分气、凝结室凝结、集气室集气，悬浮分离室冷却分离，凝结温度为５０－６０℃，冷却温度为２０－４０℃。

【技术特征摘要】
1、一种生物质燃气净化方法，它是将经热解气化后生物质燃气进行净化处理，其特征在于处理步骤是经分气室分气、凝结室凝结、集气室集气，悬浮分离室冷却分离，凝结温度为50-60℃，冷却温度为20-40℃。2、根据权利要求1所述的生物质燃气净化装置，包括上部的凝结室(4)、下部的悬浮分离室(8)，其特征在于两室通过弯管(15)连通，凝结室(4)上与分气室(2)连通，凝结室(4)内装有热交换凝结器(13)，悬浮分离室(8)外围有水冷夹层(9)，悬浮分离室(8)出气口穿过凝结室(4)中间与出口(12)连通。3、根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全国，刘圣勇，杨群发，孔书轩，赵廷林，周雪花，王月勇，杨世关，徐桂转，
申请(专利权)人：张全国，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]