[发明专利]一种生物质燃气焦油裂解方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种焦油处理的方法，尤其是一种生物质燃气中的焦油处理方法。本发明还提供一种生物质燃气中的焦油处理装置。

背景技术

生物质燃气是利用植物燃料通过制气炉，在密闭缺氧条件下，采用干镏热解及热化学氧化法后产生的一种可燃性气体，这种气体是一种混合燃气，也是一种清洁能源，主要含一氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、丙烷等，广泛用于炊事、取暖、淋浴以及工业用能。近年来，由于能源问题的日益突出，生物质可再生能源的开发愈来愈引起人们的重视，国家已将生物质能源列入中长期重大开发项目。仅中国专利公开的有关生物质制气炉具就有几百种，市场上也出现了很多种生物质制气装置。但是，长期以来，由于生物质燃气中的焦油难以处理，生物质炉具的推广受到严重制约。生物质气化焦油催化裂解装置的研发被列为国家《可再生能源产业发展指导目录》。

生物质焦油，亦称木焦油，呈黑色或黑褐色、粘稠状，是生物质燃气的副产物。焦油在高温时显气体与燃气混合，而在200℃以内时凝结为液态。

焦油的存在(据有关资料报道，焦油的能量一般占燃气总量的5-15％)对生物质燃气的利用不利，它不仅降低生物质气化效益，而且会造成能源浪费。在生物质气化炉应用过程中，焦油随燃气从导气管输送到净化器，净化器再通过管道输送到燃气灶，在这期间焦油由热逐步变冷时凝结为液体，并与水和碳等元素结合在一起，导致气化炉堵塞输气管道。正因为此，生物质气化炉具未能得到广泛推广。

为了解决生物质混合燃气中的焦油问题，人们展开了很多研究，取得了一定效果。现有生物质混合燃气中的焦油分离和裂解主要采用下列方法和技术：

1、焦油分离技术

①水洗法：水洗法一般有两种方法，第一种方法是将燃气用水喷雾法，第二是将混合燃气通过管道放进水里，靠压力把混合燃气冲破水面而达到燃气净化，但存在污水排放带来二次污染。

②吸呼法：就是利用净化器中填吸呼物来吸收燃气中的焦油和水分。这种效果不佳，原因是需要不断更换填料，但被更换的填料会造成二次污染。

③离心分离法：这种方法需用动力，采用离心原理脱除焦油，但这种方法仍然存在能源浪费和二次污染。

④反冲法：这种方法是目前最普遍、最通用，也是最简单的一种方法，主要利用燃气的反冲作用与碰撞原理达到脱净粉尘和焦油的目的，其效果极差。

2、高温裂解技术

在目前气化炉行业中还没有人去应用此技术，只有在实验室应用，实验室应用需要补充其他能源才能达到高温裂解条件和效果，无实际应用价值。

总的来说，现有生物质混合燃气中的焦油处理方法，均存在焦油分离和裂解效果差，技术复杂，存在二次污染和成本高等缺陷，特别不适应于户用生物质制气炉具的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质焦油的处理方法及其装置，其利用生物质本身在转化燃气过程中产生的热能，并配合催化剂裂解燃气中的焦油和水份，使生物质混合燃气中的焦油和水份转化为可燃气体，操作简单，不存在二次污染，成本低廉。

为达到上述目的，本发明的实施方案为：一种生物质燃气焦油裂解方法，其特征在于，在生物质制气炉具的氧化高温区设置裂解反应管，裂解反应管内放入裂解催化剂，将生物质制气炉具所产生的生物质混合燃气通过导气管道不断输入到设在该生物质制气炉具氧化高温区内的裂解反应管，生物质混合燃气中的焦油和水分经催化剂作用在裂解反应管内反应生成可燃气体，与生物质燃气一起从裂解反应管的一端导出。所述焦油裂解催化剂为如木炭、白云石、石灰石、镍基催化剂中的一种或多种。

所述焦油裂解催化剂最好为木炭。

所述焦油裂解催化剂木炭或白云石的粒度为0.5～5cm。

本发明提供的一种生物质燃气焦油裂解装置，其特征在于，在生物质气化炉具的炉堂氧化高温区设置裂解反应管，裂解反应管的一端通过导气管接通炉膛上部的混合燃气出口，裂解反应管的出气口端接通炉外。所述裂解反应管横向或出气管口一端向上倾斜设置于炉堂下部，由导热耐温管制成。所述导气管设置在炉壁内侧。

为提高自热催化裂解温度，所述裂解反应管的外表面设有吸热片。

为增加裂解反应管的受热面积和延长生物质混合燃气在裂解反应管中的停留时间，所述裂解反应管可以在炉堂氧化高温区设置多个。

为增大裂解反应管内的催化剂的受热面，所述裂解反应管的横截面为竖向扁形。

为便于催化剂的装入和除渣，所述裂解反应管的两端分别设有活动盖，裂解反应管的进气口和出气口设于裂解反应管两端的侧部。