[發明專利]一種生物質燃氣焦油組分去除方法

有效

• 申請號: 201710161035.7
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106995729B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 張衛杰;關海濱;姜建國;孫榮峰;許敏;范曉旭;楊立國
• 申請（專利權）人: 山東省科學院能源研究所
• 主分類號: C10J3/84
• 分類號: C10J3/84;C10K1/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 林秋蘭

本發明涉及一種生物質燃氣焦油組分去除方法，屬于生物質能利用技術領域，主要包括以下步驟：步驟一，通過環形燃燒器向氣化爐內均勻噴入流速基本相同的氣化劑；步驟二，氣化劑與氣化爐內部分生物質燃氣燃燒，通過擴散燃燒區為蓄熱器提供熱量形成穩定的高溫溫度場；步驟三，生物質燃氣中的焦油組分在穩定的高溫溫度場內發生熱裂解，達到出爐粗燃氣焦油含量低于20mg/Nm3。本發明具有可在爐內形成穩定的高溫溫度場，使焦油組分裂解去除，既可以避免爐外燃氣洗滌帶來的二次污染，又可以充分利用焦油組分的能量的優點。

技術領域

本發明涉及一種生物質燃氣焦油組分去除方法，屬于生物質能利用技術領域，尤其適用于采用熱裂解法脫除焦油的方法。

背景技術

生物質能是太陽能、風能、水能等可再生能源中唯一含有碳源、可以儲存和運輸的可再生能源。生物質能具有分布廣、儲量大、可再生等優點，高效開發利用生物質能源對保障國家能源安全、減少溫室氣體排放都具有重要作用和現實意義。

生物質氣化過程中，生物質中的纖維素、半纖維素和木質素會熱分解生成生物質焦油。生物質焦油是一種由芳香烴及其衍生物和多環芳烴組成的復雜化合物，可以分析到的組分就達100多種，還有很多成分難以確定。其中質量分數大于5%的大約有7種，分別是苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚。生物質焦油在200℃以下為液態，300℃以上呈氣態，在高溫下能分解成小分子永久性氣體。焦油存在的主要問題包括：1、焦油占可燃氣能量的5%～10%，在低溫下難以與燃氣一起被燃燒利用，浪費嚴重；2、焦油在低溫下凝結成液體，易和水、碳粒等結合在一起，堵塞輸氣管道，卡住閥門，腐蝕金屬；3、焦油難以完全燃燒，并產生碳黑等顆粒，對燃氣設備損害嚴重；4、焦油及其燃燒后產生的產物對人體是有害的。由此可見，可燃氣中的焦油具有相當大的危害性，是生物質氣化應用的最大障礙，生物質焦油問題一直是國內外重點研究和解決的問題之一。

目前常見的焦油脫除方法可分為物理脫除法和熱化學脫除法，其中物理脫除法采用較多的包括濕法（干濕法）和干法兩大類。濕式除焦法也稱為水洗法，是用水將可燃氣中的部分焦油帶走。該方法存在的缺點有：一、燃氣中容易夾帶液霧，不易將焦油捕集干凈；二、只能在較低溫度下使用，設備、液體回收及循環裝置龐大，動力消耗較大；三、含有焦油的廢液霧進行后續處理，難度大，成本高，易造成二次污染。干法除焦是為避免濕式凈化帶來的水污染問題而采用過濾技術凈化燃氣的方法，但是，在工程應用中凈化效果不好，焦油沉積嚴重且粘附焦油的濾料難以處理。

熱化學脫除法是使焦油在一定的反應條件下發生一系列的化學反應，使大分子的焦油轉化成小分子的有用氣體，提高生物質的轉化率和利用率，主要包括熱裂解法和催化裂解法。催化裂解法是指在一定的溫度條件下，通過催化劑的作用，使燃氣中的焦油分解成小分子的氣體。焦油的催化裂解是一個復雜的反應過程，在現有工業應用中，催化裂解一般都需要增加獨立的裂解反應系統，這樣就大大增加了設備投資。熱裂解法是指在高溫下把焦油分解成小分子氣體，熱裂解法需要在800℃以上才能得到較高的轉換效率，但是，在現有工業應用中，熱裂解時難以形成穩定的高溫溫度場，焦油脫除效果不理想。

發明內容

為解決以上技術上的不足，本發明提供了一種生物質燃氣焦油組分去除方法，可形成穩定的高溫溫度場，使燃氣中的98%以上的焦油組分得以去除。

本發明的技術方案如下：一種生物質燃氣焦油組分去除方法，主要包括以下步驟：

步驟一，通過環形燃燒器向氣化爐內均勻噴入流速基本相同的氣化劑；

步驟二，氣化劑與氣化爐內部分生物質燃氣燃燒，通過擴散燃燒區為蓄熱器提供熱量形成穩定的高溫溫度場；

步驟三，生物質燃氣中的焦油組分在穩定的高溫溫度場內發生熱裂解，達到出爐粗燃氣焦油含量低于20mg/Nm3。

本發明的技術方案還包括：所述氣化劑為空氣或富氧氣體，所述擴散燃燒區內燃氣的流動速度是0.1～0.4m/s。