[发明专利]一种生物质燃气焦油组分去除方法

说明书

本发明涉及一种生物质燃气焦油组分去除方法，属于生物质能利用技术领域，主要包括以下步骤：步骤一，通过环形燃烧器向气化炉内均匀喷入流速基本相同的气化剂；步骤二，气化剂与气化炉内部分生物质燃气燃烧，通过扩散燃烧区为蓄热器提供热量形成稳定的高温温度场；步骤三，生物质燃气中的焦油组分在稳定的高温温度场内发生热裂解，达到出炉粗燃气焦油含量低于20mg/Nm3。本发明具有可在炉内形成稳定的高温温度场，使焦油组分裂解去除，既可以避免炉外燃气洗涤带来的二次污染，又可以充分利用焦油组分的能量的优点。

技术领域

本发明涉及一种生物质燃气焦油组分去除方法，属于生物质能利用技术领域，尤其适用于采用热裂解法脱除焦油的方法。

背景技术

生物质能是太阳能、风能、水能等可再生能源中唯一含有碳源、可以储存和运输的可再生能源。生物质能具有分布广、储量大、可再生等优点，高效开发利用生物质能源对保障国家能源安全、减少温室气体排放都具有重要作用和现实意义。

生物质气化过程中，生物质中的纤维素、半纤维素和木质素会热分解生成生物质焦油。生物质焦油是一种由芳香烃及其衍生物和多环芳烃组成的复杂化合物，可以分析到的组分就达100多种，还有很多成分难以确定。其中质量分数大于5%的大约有7种，分别是苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚。生物质焦油在200℃以下为液态，300℃以上呈气态，在高温下能分解成小分子永久性气体。焦油存在的主要问题包括：1、焦油占可燃气能量的5%～10%，在低温下难以与燃气一起被燃烧利用，浪费严重；2、焦油在低温下凝结成液体，易和水、碳粒等结合在一起，堵塞输气管道，卡住阀门，腐蚀金属；3、焦油难以完全燃烧，并产生碳黑等颗粒，对燃气设备损害严重；4、焦油及其燃烧后产生的产物对人体是有害的。由此可见，可燃气中的焦油具有相当大的危害性，是生物质气化应用的最大障碍，生物质焦油问题一直是国内外重点研究和解决的问题之一。

目前常见的焦油脱除方法可分为物理脱除法和热化学脱除法，其中物理脱除法采用较多的包括湿法（干湿法）和干法两大类。湿式除焦法也称为水洗法，是用水将可燃气中的部分焦油带走。该方法存在的缺点有：一、燃气中容易夹带液雾，不易将焦油捕集干净；二、只能在较低温度下使用，设备、液体回收及循环装置庞大，动力消耗较大；三、含有焦油的废液雾进行后续处理，难度大，成本高，易造成二次污染。干法除焦是为避免湿式净化带来的水污染问题而采用过滤技术净化燃气的方法，但是，在工程应用中净化效果不好，焦油沉积严重且粘附焦油的滤料难以处理。

热化学脱除法是使焦油在一定的反应条件下发生一系列的化学反应，使大分子的焦油转化成小分子的有用气体，提高生物质的转化率和利用率，主要包括热裂解法和催化裂解法。催化裂解法是指在一定的温度条件下，通过催化剂的作用，使燃气中的焦油分解成小分子的气体。焦油的催化裂解是一个复杂的反应过程，在现有工业应用中，催化裂解一般都需要增加独立的裂解反应系统，这样就大大增加了设备投资。热裂解法是指在高温下把焦油分解成小分子气体，热裂解法需要在800℃以上才能得到较高的转换效率，但是，在现有工业应用中，热裂解时难以形成稳定的高温温度场，焦油脱除效果不理想。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种生物质燃气焦油组分去除方法，可形成稳定的高温温度场，使燃气中的98%以上的焦油组分得以去除。

本发明的技术方案如下：一种生物质燃气焦油组分去除方法，主要包括以下步骤：

步骤一，通过环形燃烧器向气化炉内均匀喷入流速基本相同的气化剂；

步骤二，气化剂与气化炉内部分生物质燃气燃烧，通过扩散燃烧区为蓄热器提供热量形成稳定的高温温度场；

步骤三，生物质燃气中的焦油组分在稳定的高温温度场内发生热裂解，达到出炉粗燃气焦油含量低于20mg/Nm3。

本发明的技术方案还包括：所述气化剂为空气或富氧气体，所述扩散燃烧区内燃气的流动速度是0.1～0.4m/s。