[发明专利]生物质合成气冷却、洗涤工艺及系统

说明书

技术领域

本发明涉及新能源领域中生物质能的利用，具体地指一种生物质合成气冷却、洗涤工艺及系统。

背景技术

随着化石燃料的逐渐枯竭，生物质可再生清洁能源的开发利用受到普遍关注，并处于快速发展之中。生物质制气、制油是新能源开发领域的重要研究课题。

同煤制气一样，生物质制气也须经历冷却、洗涤的净化过程。现阶段，有关生物质气化方法的研究较多，并取得了大量成果，但是关于生物质合成气冷却、洗涤方面的研究较少，多沿用传统煤制气冷却、洗涤的老办法。

煤制气冷却不外乎炉内、炉外或内外组合的方式。

炉内水冷时，气化炉结构复杂，炉体尺寸大，壁面易挂渣，水侧易结垢，存在爆管或穿孔漏水的隐患；炉内气冷时，用气量大，且混合气的体积增大较多，进而增大了后续设备的尺寸，主流程及循环煤制气流程电耗高。

炉外完全水激冷的方式，能够直接将合成气的温度降至200～300℃，但完全水激冷方式仅适于特定的化工合成用，有较大的局限性。

采用辐射式余热锅炉来冷却高温合成气，要求该余热锅炉有较大的凝渣受热面，并需配备特别的清灰装置，会增加设备投资。

煤制气除尘、除焦的方法也有很多，如沉降、过滤、旋风除尘、电除尘、水洗或文丘里除尘等。不同的方式，除尘效果和阻力消耗差别也较大。

同样地，不同的原料及气化工艺，合成气的特性也不尽相同，要达到先进的净化指标和经济指标，应采用有针对性的工艺方法和系统配置。而传统煤制气的处理方法，其系统复杂、流程长、能耗高、效率低、稳定性和经济性差，对于生物质合成气的净化处理，并不实用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种生物质合成气冷却、洗涤工艺及系统，其工艺流畅、系统简捷，而能耗低、效率高。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种生物质合成气冷却、洗涤工艺，是针对温度为1000～1100℃、粉尘含量小于20g/Nm³、焦油含量小于3g/Nm³的生物质合成气的处理工艺，它包括如下步骤：

1)将合成气送入激冷塔激冷凝渣；

2)将激冷凝渣后的合成气送入余热锅炉进行余热回收利用，并使合成气中的重质焦油凝结；

3)经余热锅炉后的合成气送入洗涤冷却塔进行除尘、降温；

4)经洗涤冷却塔除尘、降温后的合成气送入电除尘器进行深度除尘、除焦油。

上述技术方案的所述步骤1)中，经激冷塔激冷后的合成气温度为780～820℃。

上述技术方案的所述步骤1)中，合成气通过水冷烟道装置进行初步冷却后送入激冷塔。

上述技术方案的所述步骤2)中，余热回收利用分为高温段和低温段两段进行；高温段采用水管式余热锅炉，出口合成气温度控制在400～450℃；低温段采用热管式余热锅炉，出口合成气温度控制在200℃以下。

进一步地，所述高温段的余热蒸汽压力为1.6MPa以上；所述低温段的余热蒸汽压力为0.5～1.6MPa。

更进一步地，所述步骤1)中，激冷塔采用水冷式激冷塔，合成气通过水冷烟道装置进行初步冷却后送入水冷式激冷塔；所述水冷烟道装置和水冷式激冷塔回收的余热送入热管式余热锅炉，进行汽水分离后，水循环使用。

上述技术方案的所述步骤3)中，洗涤冷却塔将合成气降温至40～45℃。

本发明提供的一种生物质合成气冷却、洗涤系统，包括与高温热解生物质气化炉相连的激冷塔，激冷塔依次通过合成气管道连接余热锅炉、洗涤冷却塔和电除尘器。

上述技术方案中，所述高温热解生物质气化炉与激冷塔通过水冷烟道装置连接。

进一步地，所述水冷烟道装置包括水冷烟道及其受热管；水冷烟道由进口水冷烟道、上弯头水冷烟道、直水冷烟道、下弯头水冷烟道和出口水冷烟道顺次密封连接构成；受热管周向排列，相邻的受热管之间通过钢板条无缝连接构成环形水冷壁，环形水冷壁内腔构成上述的各段烟道。

更进一步地，所述的进口水冷烟道由进口环形集箱、进口环形水冷壁构成，其中进口环形水冷壁与所述上弯头水冷烟道连通；进口环形集箱上设有冷却介质进口管，用于导入冷却介质，进口环形集箱还设有多个接管，接管与所述受热管连通；所述出口水冷烟道与进口水冷烟道结构相同；所述水冷烟道的内侧管壁上设有60～80mm厚的耐火层。

上述技术方案中，所述激冷塔为水冷式激冷塔。