本發(fā)明公開(kāi)了一種介質(zhì)阻擋放電等離子體部分氧化粗燃?xì)庵薪褂偷姆椒?，通過(guò)向含焦油的燃?xì)庵屑尤胍欢縊subgt;2/subgt;，采用介質(zhì)阻擋放電等離子體活化Osubgt;2/subgt;產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的活性物質(zhì)，該活性物質(zhì)與焦油分子發(fā)生部分氧化反應(yīng)，將焦油分子轉(zhuǎn)化為CO和Hsubgt;2/subgt;，同時(shí)抑制液相與固相產(chǎn)物的生成，在高效轉(zhuǎn)化焦油的同時(shí)回收焦油分子的能量，提高能量利用效率的同時(shí)凈化燃?xì)狻?/p>

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及生物質(zhì)氣化粗燃?xì)鈨艋I(lǐng)域，具體涉及一種介質(zhì)阻擋放電等離子體部分氧化粗燃?xì)庵薪褂偷姆椒ā?/p>

背景技術(shù)：

由生物質(zhì)氣化制得的粗燃?xì)?，其每?biāo)方氣體含有幾克到幾十克左右的焦油，后者是多種可冷凝烴類物質(zhì)組成的復(fù)雜混合物，包括單環(huán)到五環(huán)的芳香族化合物、含氧烴類物質(zhì)和復(fù)雜的多環(huán)芳烴。高溫下焦油呈氣態(tài)，但在燃?xì)鉁囟鹊陀谄渎饵c(diǎn)時(shí)會(huì)冷凝成粘稠液體，堵塞腐蝕管路、閥門等下游設(shè)備，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；粗燃?xì)鈨?nèi)焦油含量受反應(yīng)器型式及操作參數(shù)影響，其所含能量可占生物質(zhì)總能量的5-15％，低溫時(shí)這部分能量無(wú)法直接隨燃?xì)庖黄鸨焕茫斐赡芰坷速M(fèi)。因此現(xiàn)階段迫切需要一種高效環(huán)保的焦油脫除技術(shù)。

當(dāng)前的焦油脫除技術(shù)可分為物理脫除法、熱化學(xué)法和氣體放電等離子體法。

物理脫除法采用物理手段，如水洗、過(guò)濾、旋風(fēng)分離等方法，將焦油由氣相轉(zhuǎn)移到冷凝相中，從而除掉燃?xì)庵械慕褂?。該方法技術(shù)成熟、操作方便，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣，但無(wú)法回收焦油能量，還會(huì)導(dǎo)致二次污染。熱裂解法通過(guò)焦油在高溫下發(fā)生熱化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成氣體產(chǎn)物從而脫除焦油。該方法需要高溫(1100℃)條件來(lái)滿足脫除效果，能耗高。催化裂解法通過(guò)引入催化劑降低焦油裂解的所需溫度，可在較低能耗下將焦油轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物，同時(shí)還可調(diào)節(jié)燃?xì)獬煞直壤潜容^理想的焦油脫除方法。但該方法反應(yīng)溫度依舊較高(700℃)，易導(dǎo)致催化劑燒結(jié)；此外，焦油裂解催化劑易積碳失活。

等離子體根據(jù)熱平衡狀態(tài)可分為熱平衡等離子體和非熱平衡等離子體。其中非熱平衡等離子體又叫低溫等離子體。低溫等離子體的產(chǎn)生方法主要有電子束照射法和氣體放電法。氣體放電法是通過(guò)施加強(qiáng)電場(chǎng)來(lái)?yè)舸怏w產(chǎn)生放電，同時(shí)獲得高能電子，電子的溫度可達(dá)1～20eV，而氣體分子與離子的溫度接近環(huán)境溫度。放電產(chǎn)生的高能電子是化學(xué)反應(yīng)的根源，電子與背景氣體分子發(fā)生非彈性碰撞產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的氣體分子、自由基及離子，這些活性粒子再進(jìn)一步與污染物分子反應(yīng)，從而脫除污染物。氣體放電根據(jù)不同的放電形式可分為脈沖電暈放電、滑動(dòng)弧放電、介質(zhì)阻擋放電等。研究人員將低溫等離子體技術(shù)應(yīng)用于焦油的水蒸氣重整和CO₂重整，發(fā)現(xiàn)該方法可有效實(shí)現(xiàn)焦油轉(zhuǎn)化，但存在能量效率低的問(wèn)題。進(jìn)一步的，將低溫等離子體與催化劑耦合可提升轉(zhuǎn)化效率，提高能量效率，但催化劑的存在導(dǎo)致高反應(yīng)溫度(催化劑適宜溫度)和低反應(yīng)穩(wěn)定性(催化劑因積碳、中毒等失活)兩個(gè)問(wèn)題。

因此，現(xiàn)有技術(shù)有待改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種介質(zhì)阻擋放電等離子體部分氧化粗燃?xì)庵薪褂偷姆椒ǎㄟ^(guò)向含焦油的燃?xì)庵屑尤胍欢縊₂，采用介質(zhì)阻擋放電等離子體活化O₂產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的活性物質(zhì)，該活性物質(zhì)與焦油分子發(fā)生部分氧化反應(yīng)，將焦油分子轉(zhuǎn)化為CO和H₂，同時(shí)抑制液相與固相產(chǎn)物的生成，在高效轉(zhuǎn)化焦油的同時(shí)回收焦油分子的能量，提高能量利用效率的同時(shí)凈化燃?xì)狻?/p>

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種介質(zhì)阻擋放電等離子體部分氧化粗燃?xì)庵薪褂偷姆椒?，該方法包括如下步驟：生物質(zhì)氣化制得的粗燃?xì)饨?jīng)除塵后與O₂在氣體混合器內(nèi)充分混合后進(jìn)入等離子體反應(yīng)器；控制O₂與焦油的質(zhì)量比為1.4～1.7；在等離子體反應(yīng)器中，焦油、氧氣和燃?xì)庠诘入x子體活化作用下在200-450℃優(yōu)選為300-350℃發(fā)生部分氧化反應(yīng)，將焦油分子轉(zhuǎn)化為CO和H₂可燃?xì)怏w，實(shí)現(xiàn)凈化燃?xì)狻?/p>