[实用新型]一种生物质气化炉除焦油结构

说明书

技术领域

本实用新型属于生物质能利用技术领域，特别涉及一种生物质气化炉除焦油结构。

背景技术

随着能源紧缺、环境恶化问题日益加剧，各国政府高度重视新型清洁能源开发利用，生物质作为一种清洁可再生的绿色能源，具有良好的发展前景。生物质热解气化是一种高效率利用生物质资源的技术，其对于改善能源结构，减少温室气体排放，发展绿色低碳经济有着重要意义。近几年，气化技术取得长足发展，各工艺路线及设备被开发并应用于工程实例之中，但生物质热解气化反应是一个复合过程，其间不可避免的伴随有焦油产生，特别是燃气出口温度不高的上吸式固定床，粗燃气中焦油含量尤为明显；焦油是生物质气化技术领域存在的焦点问题之一，一方面生物质气化燃气中的焦油在温度较低(一般认为是200℃以下)时会冷凝成粘稠液体状态，容易附着于管道、阀门和设备壁面上，与水、灰等结合形成堵塞和腐蚀，影响下游用气设备的稳定运行，且排出的焦油还容易造成环境污染；另一方面，焦油中大分子有机化合物所含能量约占气化粗燃气总能量5％-15％，如果该部分能量不能进行有效利用，将会降低气化炉产气效率。在生物质气化实际应用中，焦油处理方式主要有物理法和热化学法两类。物理法除焦油技术主要分为湿法除焦和干法除焦，湿法除焦主要有水洗法和水滤法，操作简单，成本低，但会产生大量含焦油废水，易造成二次污染；干法除焦主要采用机械力和过滤净化的方式，受限于焦油粘性大，并混有灰分和微小碳粒，沉积较为严重，滤料难处理，实际应用效果不佳；此外，新型的电捕焦法耗电量大，运行成本高，且对粗燃气氧含量控制要求非常高，工程实例中可靠性不高。热化学法除焦油技术主要有热裂解法与催化裂解法，旨在通过一定反应条件，使大分子焦油转化为小分子永久 性可燃气体，可以在消除焦油危害的同时，有效利用焦油能量；热裂解法所需温度一般在1100℃以上，焦油转化率较高，但如此高温度一般较难获得，且装置设备难以承受。催化裂解法是借助催化剂活性，能大大降低裂解反应的温度要求，一般在750℃-900℃时焦油就能有较高转化率，因此，催化裂解除焦油法是一种可实施性强且行之有效的方法。催化裂解除焦油法在实际应用中，通常设置独立的催化裂解器，为满足反应所需温度，需另外添加热源，成本较高。然而气化炉内部反应温度一般设计在700℃-900℃，利用此热源对气化粗燃气所含的焦油进行催化裂解处理完全能满足要求。在现有类似技术中，已经存在有关利用气化炉内热源满足焦油催化裂解反应条件的报道，中国实用新型专利名称为：一种带内循环焦油催化裂解的生物质气化装置，申请号为：201110398188.6，公开了一种气化炉内催化裂解除焦油的气化装置，该实用新型在气化炉内设计有粗燃气循环管路，并在管路中设置有催化剂层，利用炉内热源实现焦油催化裂解处理；中国实用新型专利名称为：一种具有焦油催化裂解结构的气化炉，申请号为：201110145364.5，同样也公开了一种气化炉内催化裂解除焦油的气化装置，该实用新型在气化炉内壁设置了含催化剂层的裂解器，该裂解器为四方框状环管结构，裂解器有部分裸露于炉膛内增强换热以保证裂解器内反应温度，拐角处设置有突出于炉体外的催化剂装填口便于添加更换催化剂；

以上两种实用新型均涉及利用炉内的热源在气化炉内设置催化剂层来催化裂解焦油；但是仍然存在一些亟待解决的问题：首先，受炉内物料运行空间限制以及催化剂的装填与更换需要，含催化剂的循环管路不能设计得过于复杂，导致循环管换热面积不足，焦油催化裂解所需温度难以保证；其次，管内空间狭小，催化剂装填量过大易导致燃气管路压损过大甚至堵塞，装填量过小又无法满足焦油与催化剂的接触时间，甚至发生短路现象，影响除焦油效果；再次，催化剂更换时需要停炉或者切换管路，影响除焦过程甚至气化装置的连续运行，特别是当催化剂装填量较少时，更换过程尤为频繁；还有，目前常规气化技术应用实例中，上吸式气化炉燃气出口温度基本处在400-500℃以下，炉内气化反应温度大多设计在 700-900℃，由于燃气炉内循环管属于气体间壁式换热，管内外介质温度需要有100-200℃的温差，而焦油催化裂解反应温度至少750℃以上，因此，循环管需要有足够的换热面积以及较长的换热时间，很显然，以上两种实用新型都很难满足这些要求。另外，当炉内的温度发生波动时，催化裂解反应所需温度难予得到保证。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种高效和节能环保催化裂解去除生物质气化产生的焦油的生物质气化炉除焦油结构。