CN101117589A - 一种生物质燃气焦油裂解方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种生物质燃气焦油裂解方法及装置，方法是将生物质制气炉具所产生的混合燃气通过导气管道输入到设在炉膛氧化高温去的裂解反应管，其中的焦油和水分经装在裂解反应管中的催化剂作用在裂解反应管内反应生成可燃气体。生物质燃气焦油裂解装置，是在生物质气化炉具的炉膛(1)氧化高温区(15)设置裂解反应管(2)，裂解反应管(2)的一端通过导气管(3)接通炉膛(1)上部的混合燃气出口(5)，裂解反应管(2)的出气口(11)端接通炉外。本发明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。
Description
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。
为补充生物质混合燃气中的水分，以利焦油和水分的裂解反应，在炉膛顶部的炉壁内侧设有环形密封水槽，混合燃气出口设置在密封水槽内。
本发明的工作原理是，生物质制气炉具炉膛内的生物质燃料生火后3-5分钟开始产生混合燃气，同时，炉膛高温氧化区的温度迅速上升。所产混合燃气经过导气管进入设在炉膛氧化高温区的装有催化剂的裂解反应管，混合燃气在高温下经催化剂作用，其中的焦油和水分发生裂解转化为可燃气体。焦油裂解的最终产物与燃气的成分相似，特别是焦油中的大部分成分与水发生反应(如焦油中的萘在催化裂解时发生下述反应：C10H8+10H2O＝10CO+14H2，C10H8+20H2O＝10CO2+24H2，C10H8+10H2O＝2CO+4CO2+6H2+4CH4)，生成CO和H2，既可减少炭黑的产生，又能提高可燃气体的产量。
本发明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，而不需要另外热源实现焦油裂解，焦油裂解充分，并无黑炭之类的物质产生，不存在二次污染，可提高所产燃气的质量。本发明的装置在使用时，只需在裂解反应管中加入木炭之类的廉价催化剂，操作简单，成本低廉。
附图说明
图1为本发明的生物质燃气焦油裂解装置在制气炉中的安装示意图；
图2为本发明A-A截面图。
图中，1-炉膛，2-裂解反应管，3-导气管，4-密封水槽，5-混合燃气出口，6-出气管，7、8-活动盖，9-吸热片，10-进气口，11-出气口，12-裂解催化剂，13-为进风口，14-为加料盖，15-氧化高温区。
具体实施方式
如图1、图2所示，在炉膛1下部的氧化高温区15设有裂解反应管2，裂解反应管2的外表面设有吸热片9，裂解反应管2的横截面为竖向扁形。裂解反应管2的进气口10通过导气管3与混合燃气出口5连通，导气管3设在炉壁内侧，在炉膛1顶部外侧设有环形密封水槽4，混合燃气出口5设在密封水槽4内。裂解反应管2的进气口10和出气口11分别设在裂解反应管2两端的侧部，出气口11设有燃气出气管6伸出炉外。裂解反应管2的出气口11一端稍向上倾斜，裂解反应管2的两端端头分别设有活动盖7、8，打开活动盖7、8可放入木炭等催化剂12和除去反应后的残渣。图1中，14为加料盖，13为进风口。
如图2所示，在炉膛氧化高温区设置三个裂解反应管2。
使用过程中，首先在裂解反应管2内放入木炭，木炭的粒度为0.5～5cm。炉膛1内的生物质燃料从炉膛下部生火后，经过一段时间后开始产生混合燃气，并使氧化燃烧管的温度上升到700-900℃。混合燃气中除含有可燃气体外，还含有焦油和水分，在经过炉膛1顶部的密封水槽4的过程中进一步补充水分。混合燃气从密封水槽4中的混合燃气出口5经导气管3进入裂解反应管2，混合燃气中的焦油和水分在裂解反应管2内在催化剂木炭的作用下发生裂解，生成CO和H2之类的可燃气体，从裂解反应管2的出气管6导出。
Claims (10)
1.一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。
2.根据权利要求1所述的生物质燃气焦油裂解方法，其特征在于，焦油裂解催化剂为木炭。
3.根据权利要求1或2所述的生物质燃气焦油裂解方法，其特征在于，所述焦油裂解催化剂的粒度为0.5～5cm。
4.一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(1)氧化高温区(15)设置裂解反应管(2)，裂解反应管(2)的一端通过导气管(3)接通炉膛(1)上部的混合燃气出口(5)，裂解反应管(2)的出气口(11)端接通炉外。
5.根据权利要求4所述的生物质燃气焦油裂解装置，其特征在于，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。
6.根据权利要求4所述的生物质燃气焦油裂解装置，其特征在于，所述裂解反应管(2)的外表面设有吸热片(9)。
7.根据权利要求4所述的生物质燃气焦油裂解装置，其特征在于，所述裂解反应管(2)可以在炉堂氧化高温区(12)设置多个。
8.根据权利要求4所述的生物质燃气焦油裂解装置，其特征在于，所述裂解反应管(2)的横截面为竖向扁形。
9.根据权利要求4所述的生物质燃气焦油裂解装置，其特征在于，所述裂解反应管(2)的两端分别设有活动盖(7)、(8)，裂解反应管的进气口(10)和出气口(11)设于裂解反应管(2)两端的侧部。
10.根据权利要求4所述的生物质燃气焦油裂解装置，其特征在于，在炉膛(1)顶部设有环形密封水槽(4)，混合燃气出口(5)设置在密封水槽(4)内。
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| CNA2007100349351A CN101117589A (zh) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | 一种生物质燃气焦油裂解方法及装置 |
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Publications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102250649A (zh) * | 2011-06-01 | 2011-11-23 | 东莞市百大新能源有限公司 | 一种具有焦油催化裂解结构的气化炉 |
| CN102250645A (zh) * | 2010-05-19 | 2011-11-23 | 酒泉市绿炬能源科技开发有限责任公司 | 一种户用生物质制气炉除焦装置 |
| CN104152161A (zh) * | 2014-08-18 | 2014-11-19 | 苏州新协力环保科技有限公司 | 一种风冷式生物质催化热解反应方法 |
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2007
- 2007-05-17 CN CNA2007100349351A patent/CN101117589A/zh active Pending
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