生物质燃气含焦油废气处理装置

生物质燃气含焦油废气处理装置

专利申请号201920548378.3

专利申请号202020741197.5

生物质气化气中焦油含量高成为制约生物质气化技术商业化发展的决定性因素之一。在对生物质热解气化过程中焦油的生成及其影响因素进行分析的基础上，采取优化炉内结构与炉外气体干式焦油吸附装置净化工艺净化相结合的方法来脱除气体中的焦油，该生物质气化机组所得到的可燃气具有燃气热值高、焦油含量低、操作简单、安全可靠的特点。

关键词：布袋除尘器；焦油吸附捕集器 ；生物质燃气；生物质燃气二次除焦油；焦油净化；生物质燃气除焦油；生物质热解气除焦油

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。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。

鉴于以上原因，盐城市海韵环境工程技术有限公司通过其他碳素企业沥青烟气焦粉吸附及焦化行业中焦粉吸附系统启发，通过，在烟气中喷入活性炭粉或氢氧化钙粉作吸附剂来吸附烟气中的焦油和VOC等成分。吸附法是废气与多孔性固体接触，使其在污染物吸附在固体表面而从气流在分离出来，吸附作用可发生在不同界面上，气体或污染物在固体（吸附剂）表面被吸附的过程是一种自发性过程。对于吸附剂及其被吸附物来说，被吸附物质的量随着表面增大而增加。活性炭粉或氢氧化钙粉本身就是非常良好的吸附剂。吸附剂一般满足以下要求：（1）比表面积及孔隙率大；（2）吸附能力强；（3）选择性好；（4）颗粒均匀，有较好的机械强度、化学稳定性和热稳定性好；（5）制作简单，价格便宜；

当烟气含水量大于：15％～30％  含油率大于 4％～10％(重量百分比), 可通过料仓采用200目左右的消石灰粉作为吸附剂，吸附烟气中的水分及焦油。氧化钙粉料从料仓内排出后经给料装置后，通过给料控制装置调节输送氧化钙量大小，再在压缩空气的作用下经过气动溜槽均匀输送到油水预除尘装置中；氧化钙粉料在油水预除尘装置中，成为飘浮状，与反向进入的高流速烟气充分混合接触、反应、表面吸附，去除烟气中的水蒸气,有害物废油等。含有害物质烟气在油水预除尘装置中经过氢氧化钙吸附后，含吸附物的氢氧化钙、烟尘颗粒及烟气进入油水预除尘旋风焦油烟气吸附捕集器装置系统进行气固分离过滤，过滤净化后的烟气经引风机直接进入塑烧板除尘器（或布袋除尘器），避免油和水分对塑烧板（或布袋）的损害。本油水预除尘旋风焦油烟气吸附捕集器装置除尘效率达80-85%。

二、烟气收尘工艺线路

2.1工艺流程

排烟除尘系统区域烟气----主管道---旋风焦油烟气吸附捕集器装置-----新增风机----塑烧板除尘器（或布袋除尘器）----风机------烟囱。盐城市海韵环境工程技术有限公司研发的含焦油烟气吸附布袋除尘器获国家两项实用新型专利和一项发明专利。针对烟气尘源含油、含火星造成粉尘粘附性增大易沾粘钢板特性，含尘气体首先进入油水预除尘装置进行干式除尘，当含尘气体进入箱体时， 在油水预除尘装置内设置碰撞板将大部分较大颗粒经及带有粘性粉尘加以捕抓，这为第一道干式除尘，经过第一道干式除尘的含尘气体再进入钢丝球过滤层，利用钢丝球将比表面积扩大，进行进一步粉尘碰撞，接触收集，将大部分污染源收集，在钢丝球过滤层设置清堵空气炮用于阻止粉尘的积聚, 让其吸附在钢丝球过滤层上的物质脱落便于清理过滤层，让其脱落的物质掉落到灰斗上，便于集中处理。在油水预除尘装置设置保养维修门，定期清除碰撞板沾附之粉尘和更换钢丝球，即可维持装置正常运转。

技术原理；烟气中含焦油废气除尘系统吸附装置，确保实现除尘系统安全稳定运行目标。为了实现上述目的，本装置包括焦油吸附塔、布袋除尘器、吸附剂粉仓计量输送装置、罗茨风机、循环泵输送系统、物料流化器、脉冲喷吹系统和智能操作系统。所述的焦油吸附塔设置于布袋除尘器前方，用于焦油烟气中大颗粒物与细微粉尘的分离，焦油吸附塔内部设置有多层焦油吸附板，焦油吸附板由金属滤网制成C型或U型档板，新加入的吸附剂与烟气携带的焦油物料在焦油吸附板形成激烈湍动的大比表面物料床层，来吸附焦油，且吸附了焦油的物料，在高湍动的环境下，聚集凝并形成较粗颗粒，焦油被吸附剂有效地包裹；所述的脉冲喷吹系统设置于焦油吸附塔顶部，用于将焦油吸附板上粗颗粒喷吹落入灰斗内，以防止焦油吸附板金属微孔过滤网板堵塞；所述物料流化器设置于焦油吸附塔底部的灰斗内，对灰斗内的吸附剂粉进行流化处理；所述的吸附剂粉仓计量输送装置包括缓冲小仓，缓冲小仓下部设有传感器称重装置，缓冲小仓下方依次连接有星型给料器、喷射泵，喷射泵一端连接罗茨风机，另一端连接吸附剂喷淋管；所述吸附剂喷淋管设置于焦油吸附塔内对应多层焦油吸附板，用于将吸附用的吸附剂均匀散布于焦油吸附塔内部以及焦油吸附板上；在焦油吸附塔的灰斗出口设置有循环泵送设备，流化后的吸附剂粉在气力作用下重新输送至焦油吸附塔上方进行喷淋，如此循环，直至流化后的吸附剂粉再无吸附功能为止，主要通过洗涤次数及阻力值来判定流化后吸附剂粉的吸附能力。无吸附功能吸附剂粉副产物外排至灰库储存。

本装置中吸附剂优选地氧化钙粉、氢氧化钙粉作吸附剂钙基吸附剂,表面积为≥22m2/g。

本装置中吸附剂优选地各种具有很高孔隙率和比面积较大的粉末材料(煅后焦粉、焦炭粉、活性炭、白云石粉等) 作为吸附剂来吸附净化焦油烟气。