專利名稱：生物質干餾裂解燃氣凈化裝置的制作方法
技術領域：
生物質干餾裂解燃氣凈化裝置技術領域[0001]本實用新型屬于環(huán)境工程的能源再生技術領域，尤其是涉及一種對生物質經干餾裂解所產生的燃氣進行凈化處理的凈化裝置。
背景技術：
[0002]生物質能作為一種可再生能源，具有良好的發(fā)展前景。生物質熱裂解技術是生物質能回收利用的一種重要方式。它是在一定的熱力學條件下，通過提供有限氧或無氧的情況下，將組成生物質的碳氫化合物轉化為含一氧化碳、氫氣和甲烷等可燃氣體的過程。但由于目前生物質熱裂解產燃氣中焦油等雜質含量高，缺少有效處理方法，已成為該技術進一步推廣的主要障礙。[0003]對生物質焦油進行裂解就是在高溫或催化劑的作用下，將焦油裂解為低分子燃氣，不僅解決了焦油的危害問題，而且可以提高燃氣產量和熱值。生物質焦油的裂解，既提高了氣化效率，又提高了合成氣的利用價值，對發(fā)展和推廣生物質高品位利用技術具有決定性意義。[0004]秸稈燃氣中主要雜質是焦油、灰塵、硫化氫等?；覊m包括秸稈灰分及少量未完全氣化的秸稈，焦油是生物質中的揮發(fā)分熱解干餾時產生的大分子有機物，其中以玉米棒、花生殼為原料的秸稈燃氣中焦油含量較高。焦油及灰塵的危害主要是沉積在管道內，堵塞管道和燃具，使羅茨風機在冬季啟動困難，最終導致氣化機組不能正常運行。硫化氫能腐蝕管道和設備，且燃燒后生成二氧化硫，與水蒸汽混合容易腐蝕管道外表面和其他金屬用品，并對人體健康造成危害。對燃氣進行凈化，主要是滿足用戶使用和管道輸送的要求，減少對環(huán)境的污染，同時對脫除的雜質進行回收，實現綜合利用。[0005]目前生物質燃氣中的焦油、灰塵等雜質的凈化工藝方法主要有三種濕式凈化法、 干式凈化法、干濕結合凈化法。濕式法凈化法主要采用水洗的方法脫除焦油和灰塵，優(yōu)點是燃氣冷卻快，焦油脫除效率高、效果好，凈化設備造價低廉、操作簡便。缺點是，大量使用洗滌水，造成大量的水資源的浪費，特別是洗后的污水容易對環(huán)境造成二次污染。干濕結合凈化法，也受到水洗噴淋的限制，可在能承受的污水處理成本壓力的條件下使用。干式凈化法，避免了水洗造成的二次污染，安全可靠，能收集到相對較純的焦油，但同時存在除焦效率比較低，工藝流程長，造價高等缺點。發(fā)明內容[0006]為克服現有技術的缺陷，本實用新型提供一種生物質干餾裂解燃氣凈化裝置，根據生物質干餾裂解設備中對生物質原料進行熱解和裂解處理后產出的生物質燃氣中所含雜質的特性進行分級處理，用以有效去除燃氣中的焦油、粉塵等雜質，并避免濕式凈化法導致的水污染的問題。[0007]為實現此目的，本實用新型提供一種生物質干餾裂解燃氣凈化裝置，其特征在于， 該裝置包括旋風除塵器，通過燃氣輸送管道與生物質干餾裂解設備的燃氣出口連通，該生物質干餾裂解設備對生物質進行干餾裂解之后產生的生物質燃氣通過該燃氣輸送管道引入該旋風除塵器中進行除塵凈化，除去生物質燃氣中攜帶的部分顆粒狀雜質；催化器，與該旋風除塵器連通，該催化器中設置有用來對大分子焦油進行催化裂解的焦油催化劑，該催化器通過該焦油催化劑對由該旋風除塵器輸出的經除塵凈化后的生物質燃氣中的焦油進行催化裂解以將其轉化成可燃氣；冷卻器，與該催化器連通，對由該催化器輸出的經催化裂解后的生物質燃氣進行降溫處理，使其中的可凝性氣體冷凝分離；以及過濾器，與該冷卻器連通，該過濾器中包含用以吸附焦油的吸附填料，該過濾器通過該吸附填料吸附過濾由該冷卻器輸出的經冷卻后的生物質燃氣中剩余的未裂解的焦油。[0008]根據本實用新型的實施例，該旋風除塵器包括兩組共四級旋風分離器，其中第一組包括一級旋風分離器和與之連通的二級旋風分離器，第二組包括三級旋風分離器和與之連通的四級旋風分離器，且該二級旋風分離器與該三級旋風分離器連通，用來引入所述生物質燃氣的進氣口設置在該一級旋風分離器的一側，用來輸出經除塵凈化后的生物質燃料的出氣口設置在該四級旋風分離器的上部。[0009]根據本實用新型的實施例，所述四級旋風分離器的每一個所述四級旋風分離器的每一個分別包括外筒，垂直設置并具有頂部開口和底部開口 ；排氣管，設置在該外筒內的上部中央位置并向外引出；錐形筒，設置在該外筒內的中段并具有其直徑基本等于該頂部開口的上部開口和直徑較小的下部開口 ；以及進氣管，設置在該外筒上部并沿該外筒的側壁切向插入，其中從該生物質干餾裂解設備輸出的生物質燃氣沿該進氣管進入該外筒中， 生物質燃氣的氣流呈渦流狀沿著該外筒的側壁向下流動，繼而沿著該錐形筒的錐形側壁向下流動，直至抵達該錐形筒底部，所述氣流中包含的炭粉和灰塵借助于離心力向該錐形側壁移動，并在氣流和重力作用下沿該錐形側壁向下分離沉降，分離沉降后的氣流隨后呈渦流狀反向流動至該外筒上部并從該排氣管排出，以進入下級旋風分離器或該催化器。[0010]根據本實用新型的實施例，該旋風除塵器的下部設置有收集從該旋風除塵器分離出的炭粉及灰塵的炭斗，該炭斗與該旋風除塵器的各級旋風分離器的底部連通。[0011]根據本實用新型的實施例，所述焦油催化劑為，堿金屬、鎳基催化劑或貴金屬催化劑，該催化器的工作溫度為700°c -900°c。[0012]根據本實用新型的實施例，該冷卻器為列管式換熱器，其中包含有用來對裂解后的生物質燃氣進行熱交換的冷凝水。[0013]根據本實用新型的實施例，所述吸附填料為，鋸末、秸稈粉末或鐵屑。[0014]根據本實用新型的實施例，該生物質干餾裂解設備的用來排出燃燒室中的煙氣的煙氣輸出管在該旋風除塵器的四級旋風分離器之間穿過，并分別貼近所述四級旋風分離器的每一個。[0015]根據本實用新型的實施例，該煙氣輸出管從該旋風除塵器穿出后連接到蒸汽發(fā)生器，該蒸汽發(fā)生器以該煙氣輸出管中煙氣的余熱為該生物質干餾裂解設備的生物質熱裂解反應提供水蒸汽。[0016]本實用新型采用干式凈化法對干餾裂解設備產出的燃氣進行凈化，根據生物質燃氣中所含雜質的特性進行分級處理，能夠高效去除生物質經干餾裂解產出的燃氣中焦油等雜質的含量，保證生物質燃氣達到國家相關燃氣質量標準要求，避免了濕式凈化法容易產生水污染的問題。


[0017]圖1為本實用新型的生物質干餾裂解燃氣凈化裝置的配置示意圖[0018]圖2為圖1所示生物質干餾裂解燃氣凈化裝置的俯視圖[0019]圖3a為旋風除塵器的其中一級旋風分離器的側剖視圖[0020]圖北為圖3a所示旋風分離器的沿A-A線的圖橫剖視圖[0021]其中的附圖標記說明如下[0022]1、旋風除塵器；11、一級旋風分離器；12、二級旋風分離器；13、三級旋風分離器； 14、四級旋風分離器；2、催化器；3、冷卻器；4、過濾器；5、蒸汽發(fā)生器；6、煙氣輸出管；7、炭斗。
具體實施方式
[0023]
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細描述。[0024]圖1示出本實用新型的生物質干餾裂解燃氣凈化裝置的配置示意圖。該生物質干餾裂解燃氣凈化裝置包括旋風除塵器1，與生物質干餾裂解設備的燃氣出口相連通，該生物質干餾裂解設備對生物質進行干餾裂解之后產生的生物質燃氣通過該燃氣輸送管道引入該旋風除塵器1中進行除塵凈化，除去生物質燃氣中攜帶的炭粉、灰塵等大部分顆粒狀雜質；催化器2，與該旋風除塵器1連通，該催化器2中設置有用來對大分子焦油進行催化裂解的焦油催化劑，該催化器2通過該焦油催化劑對由該旋風除塵器1輸出的經除塵凈化后的生物質燃氣中未裂解的大分子焦油進行催化裂解以生成可燃氣；冷卻器3，與該催化器2連通，對由該催化器2輸出的經催化裂解后的生物質燃氣進行降溫處理，使其中的可凝性氣體冷凝分離；以及過濾器4，與該冷卻器3連通，該過濾器4中包含用以吸附焦油的吸附填料，該過濾器4通過該吸附填料吸附過濾由該冷卻器3輸出的經冷卻后的生物質燃氣中攜帶的少量的未裂解的焦油。[0025]如圖2所示，該旋風除塵器1包括兩組共四級旋風分離器，第一組包括一級旋風分離器11和與之連通的二級旋風分離器12，第二組包括三級旋風分離器13和與之連通的四級旋風分離器14，且該二級旋風分離器12與該三級旋風分離器13連通，用來引入所述生物質燃氣的進氣口設置在該一級旋風分離器11的一側，用來輸出經除塵凈化后的生物質燃料的出氣口設置在該四級旋風分離器14的上部。[0026]該旋風除塵器1的下部設置有炭斗7，該炭斗7與該旋風除塵器的各級旋風分離器的底部連通，用來收集從該旋風除塵器1分離出的炭粉及灰塵等顆粒狀雜質。[0027]如圖3a和圖北所示，所述四級旋風分離器的每一個分別包括外筒，垂直設置并具有頂部開口和底部開口 ；排氣管，設置在該外筒內的上部中央位置并向外引出；錐形筒， 設置在該外筒內的中段并具有其直徑基本等于該頂部開口的上部開口和直徑較小的下部開口 ；以及進氣管，設置在該外筒上部并沿該外筒的側壁切向插入，其中從該生物質干餾裂解設備輸出的生物質燃氣沿該進氣管進入該外筒中，生物質燃氣的氣流呈渦流狀沿著該外筒的側壁向下流動，繼而沿著該錐形筒的錐形側壁向下流動，直至抵達該錐形筒底部，所述氣流中包含的炭粉和灰塵借助于離心力向該錐形側壁移動，并在氣流和重力作用下沿該錐形側壁向下分離沉降，最終落入炭斗7而達到分離的目的。在將炭粉和灰塵分離沉降后，氣流隨后呈渦流狀反向(即向上)流動至該外筒上部并從該排氣管排出，以進入下級旋風分離器或該催化器2。氣流向上流動是因為在本實用新型的凈化裝置后面設有羅茨風機用來保證整個凈化裝置內具有負壓，同時能夠向儲氣裝置內送氣，這樣氣體會在凈化裝置內順利流動。[0028]具體而言，針對旋風除塵器1的四級旋風分離器結構，含塵氣流首先由旋風分離器的一級旋風分離器11的外筒側壁切向進入其中，繞該旋風分離器11的外筒內壁作旋轉運動，塵降粒借助于離心力向外壁移動并到達壁面，在氣流和重力作用下沿側壁逐漸向下分離沉降，分離沉降后的氣流在該一級旋風分離器11的上部中央從排氣管排出并進入二級旋風分離器12，重復此處理并依次進入下一級旋風分離器，直至從四級旋風分離器14的中央排氣管排出而進入催化器2。[0029]該催化器2內填充的焦油催化劑是顆粒狀催化劑，例如為，堿金屬、鎳基催化劑或貴金屬催化劑，用于對生物質燃氣中攜帶的大分子焦油進行催化裂解，該催化器2的工作溫度例如為700°C -900°C。[0030]該冷卻器3為列管式換熱器，流經列管的冷凝水與流經殼程的裂解后生物質燃氣進行熱交換，降低生物質燃氣的溫度以便于下一級處理。[0031]該過濾器4中的所述吸附填料例如為鋸末、秸稈粉末或鐵屑。[0032]根據本實用新型的一個實施例，從該生物質干餾裂解設備的燃燒室排出的煙氣經由煙氣輸出管6在該旋風除塵器1的四級旋風分離器之間穿過，并分別貼近所述四級旋風分離器的每一個。[0033]該煙氣輸出管6從該旋風除塵器1穿出后連接到蒸汽發(fā)生器5，該蒸汽發(fā)生器5以該煙氣輸出管6中煙氣的余熱為該生物質干餾裂解設備的生物質熱裂解反應提供水蒸汽。[0034]下面結合圖2對本實用新型的生物質干餾裂解燃氣凈化裝置的工作流程進行描述。[0035]如圖2所示，由生物質干餾裂解設備產出的氣化產物(生物質燃氣)由旋風除塵器1的一級旋風分離器11的進氣管進入，完成一級除塵后進入二級旋風分離器12，然后依次進入三級旋風分離器13和四級旋風分離器14，最后，完成四級除塵之后的燃氣進入催化器2以進行催化裂解反應。[0036]同時，在四級旋風分離器11-14之間有煙氣輸出管6貼身穿過，為這些旋風分離器提供熱量，防止生物質燃氣中的焦油因溫度降低而在旋風分離器中冷凝。煙氣輸出管6在穿過旋風分離器后連接至蒸汽發(fā)生器5，利用煙氣的余熱為生物質干餾裂解設備的生物質熱裂解反應提供水蒸汽。[0037]生物質燃氣由旋風除塵器1進入后面的催化器2，催化器2內裝有焦油催化劑，用以催化裂解生物質燃氣中的大分子焦油。在催化器2內，前期熱裂解產生的大分子產物焦油被催化為小分子氣體產物，轉化率為90% -97%。[0038]然后，生物質燃氣由催化器2進入冷卻器3，在冷卻器3內生物質燃氣被降溫，在此過程中，生物質燃料中的水蒸汽及大部分低沸點有機物等物質冷凝，生物質燃氣因此而被提純。[0039]最后，生物質燃氣由冷卻器3進入過濾器4，在過濾器4內填充有吸附填料，用于吸附除去生物質燃氣內殘留的未除去的大分子焦油，經過過濾器4處理后，生物質燃氣中焦油的含量基本達到國家燃氣標準。[0040] 本實用新型采用干式凈化法對干餾裂解設備產出的燃氣進行凈化，且根據生物質燃氣中所含雜質的特性進行分級處理，能夠高效去除生物質經干餾裂解產出的燃氣中焦油等雜質的含量，保證生物質燃氣達到國家相關燃氣質量標準要求，避免了濕式凈化法容易產生水污染的問題。
權利要求1.一種生物質干餾裂解燃氣凈化裝置，其特征在于，該裝置包括旋風除塵器(1)，通過燃氣輸送管道與生物質干餾裂解設備的燃氣出口連通，該生物質干餾裂解設備對生物質進行干餾裂解之后產生的生物質燃氣通過該燃氣輸送管道引入該旋風除塵器(1)中進行除塵凈化，除去生物質燃氣中攜帶的部分顆粒狀雜質；催化器(2)，與該旋風除塵器(1)連通，該催化器O)中設置有用來對大分子焦油進行催化裂解的焦油催化劑，該催化器( 通過該焦油催化劑對由該旋風除塵器(1)輸出的經除塵凈化后的生物質燃氣中的焦油進行催化裂解以將其轉化成可燃氣；冷卻器(3)，與該催化器( 連通，對由該催化器( 輸出的經催化裂解后的生物質燃氣進行降溫處理，使其中的可凝性氣體冷凝分離；以及過濾器G)，與該冷卻器(3)連通，該過濾器(4)中包含用以吸附焦油的吸附填料，該過濾器(4)通過該吸附填料吸附過濾由該冷卻器C3)輸出的經冷卻后的生物質燃氣中剩余的未裂解的焦油。
2.根據權利要求1所述的生物質干餾裂解燃氣凈化裝置，其特征在于，該旋風除塵器 (1)包括兩組共四級旋風分離器，其中第一組包括一級旋風分離器(11)和與之連通的二級旋風分離器(12)，第二組包括三級旋風分離器(1 和與之連通的四級旋風分離器(14)，且該二級旋風分離器(1 與該三級旋風分離器(1 連通，用來引入所述生物質燃氣的進氣口設置在該一級旋風分離器(11)的一側，用來輸出經除塵凈化后的生物質燃料的出氣口設置在該四級旋風分離器(14)的上部。
3.根據權利要求2所述的生物質干餾裂解燃氣凈化裝置，其特征在于，所述四級旋風分離器的每一個分別包括外筒，垂直設置并具有頂部開口和底部開口 ；排氣管，設置在該外筒內的上部中央位置并向外引出；錐形筒，設置在該外筒內的中段并具有其直徑基本等于該頂部開口的上部開口和直徑較小的下部開口 ；以及進氣管，設置在該外筒上部并沿該外筒的側壁切向插入，其中從該生物質干餾裂解設備輸出的生物質燃氣沿該進氣管進入該外筒中，生物質燃氣的氣流呈渦流狀沿著該外筒的側壁向下流動，繼而沿著該錐形筒的錐形側壁向下流動，直至抵達該錐形筒底部，所述氣流中包含的炭粉和灰塵借助于離心力向該錐形側壁移動，并在氣流和重力作用下沿該錐形側壁向下分離沉降，分離沉降后的氣流隨后呈渦流狀反向流動至該外筒上部并從該排氣管排出，以進入下級旋風分離器或該催化器(2)。
4.根據權利要求2所述的生物質干餾裂解燃氣凈化裝置，其特征在于，該旋風除塵器(1)的下部設置有收集從該旋風除塵器(1)分離出的炭粉及灰塵的炭斗 (7)，該炭斗(7)與該旋風除塵器(1)的各級旋風分離器的底部連通。
5.根據權利要求1所述的生物質干餾裂解燃氣凈化裝置，其特征在于，所述焦油催化劑為堿金屬、鎳基催化劑或貴金屬催化劑，該催化器O)的工作溫度為700°C-90(TC。
6.根據權利要求1所述的生物質干餾裂解燃氣凈化裝置，其特征在于，該冷卻器(3)為列管式換熱器，其中包含有用來對裂解后的生物質燃氣進行熱交換的冷凝水。
7.根據權利要求1所述的生物質干餾裂解燃氣凈化裝置，其特征在于，所述吸附填料為鋸末、秸稈粉末或鐵屑。
8.根據權利要求2至4的任意一項所述的生物質催化裂解燃氣凈化裝置，其特征在于， 該生物質干餾裂解設備的用來排出燃燒室中的煙氣的煙氣輸出管(6)在該旋風除塵器(1) 的四級旋風分離器之間穿過，并分別貼近所述四級旋風分離器的每一個。
9.根據權利要求8所述的生物質催化裂解燃氣凈化裝置，其特征在于，該煙氣輸出管 (6)從該旋風除塵器(1)穿出后連接到蒸汽發(fā)生器(5)，該蒸汽發(fā)生器(5)以該煙氣輸出管 (6)中煙氣的余熱為該生物質干餾裂解設備的生物質熱裂解反應提供水蒸汽。
專利摘要一種生物質干餾裂解燃氣凈化裝置，包括旋風除塵器，對生物質干餾裂解設備輸出的生物質燃氣進行除塵凈化；催化器，與該旋風除塵器連通，對除塵凈化后的生物質燃氣中的焦油進行催化裂解以將其轉化成可燃氣；冷卻器，與該催化器連通，對催化裂解后的生物質燃氣進行降溫處理；以及過濾器，與該冷卻器連通，對經冷卻后的生物質燃氣中剩余的未裂解的焦油進行吸附過濾。本實用新型采用干式凈化法對干餾裂解設備產出的燃氣進行凈化，且根據生物質燃氣中所含雜質的特性進行分級處理，能夠高效去除生物質經干餾裂解產出的燃氣中的焦油、粉塵等雜質，保證生物質燃氣達到國家相關燃氣質量標準要求，避免了濕式凈化法容易產生水污染的問題。
文檔編號C10B53/02GK202279806SQ20112038635
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權日2011年10月12日
發(fā)明者徐冬利, 畢凱道, 趙洪葉, 魏曉明 申請人:武漢聯(lián)合創(chuàng)業(yè)可再生能源有限公司