[发明专利]一种用于生物质固定床气化炉的自除焦油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生物质固定床气化炉的自除焦油的方法。

背景技术

生物质是十分重要的可再生能源，具有可再生性、低污染性和广泛分布性等特点。利用生物质作为替代能源，对低碳减排，减少“温室效应”和改善大气酸雨环境具有十分重要的意义。生物质气化系统就是利用生物质在气化炉中密闭缺氧燃烧，通过干馏热解及热化学氧化后产生可燃气体。

固定床气化炉是生物质气化系统的重要类型。固定床气化炉中，燃料在炉内以堆积的状态存在，以层燃的方式完成气化过程。固定床气化炉因为燃料热解时间较长，压料较多，所以燃气中焦油含量较高，加上所产燃气温度较低，导致焦油极易析出，从而堵塞燃气管道。

目前生物质气化炉系统多采用外部除焦油如水洗等，或者通过增加二、三次风来提高生物质燃气温度来解决或缓解焦油问题。

例如，中国专利申请201010251310.2公开了一种规模化固定床生物质气化发电生产工艺及成套设备，其由四个部分组成:(1)原料预处理部分，主要包括原料收集、烘干和成型系统；(2)生物质气化部分，主要为大型生物质固定床气化炉及其相关配套设施；(3)气体净化部分，主要包括除灰、除焦油、脱硫、脱氯等设备；(4)燃气发电部分，深度净化后的燃气主要利用内燃机中燃烧发电。

中国专利申请201110385439.7公开了一种焦油分级收集的固定床生物质气化工艺及设备，设置与气化炉相连的高温过滤除尘器，在高温过滤除尘器的出气口串连多个焦油收集器，经气化风入口管向气化炉的顶部或底部通入气化风流，将气化炉中含有焦油的高温混合气体排出，在保持温度的条件下，经第一导气管进入高温过滤除尘器进行高温除尘，之后经第二导气管进入串连的多个焦油收集器分段处理，得到不同成份的焦油。根据燃气中焦油成分的馏段不同，利用冷却方式分级收集燃气中的焦油，再根据收集到的成分的不同进行有效的利用。

上述技术方案中，采用外部除焦油，通过外部水洗析出的焦油与水一起排入环境中，造成对循环水的污染和工作环境的恶化，并且对外部环境造成严重的污染。

而通过增加二、三次风提高燃气温度，实际上是以牺牲燃气的热值为代价的，并且提高燃气温度对燃气管道及后续设备的要求也大大提高，成本也将随之增加，并且伴随管路延长，不可避免的出现燃气降温，一旦降温，就会产生焦油。

这两种技术都是在牺牲环境、投资成本（设备的使用寿命）或产出效率的前提下解决焦油问题的，都有非常明显的缺陷。

因此，如何提供一种既能实现较好的除焦油效果、又能在不降低产出效率及设备使用寿命、且不对环境造成污染的用于生物质固定床气化炉的自除焦油的方法，成为了业界需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种用于生物质固定床气化炉的自除焦油的方法，其既能实现较好的除焦油效果，又能不降低产出效率及设备使用寿命，且不对环境造成污染，还能满足工业化应用的需要。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于生物质固定床气化炉的自除焦油的方法，其中，气化炉的下段产生生物质燃气，在气化炉的上段设置燃气通道，并对燃气通道内的空间进行冷却降温，在气化炉的下段所产生燃气自下而上通过该燃气通道的时候，燃气的温度降低，从而使燃气内的焦油析出。

本发明中，冷媒可为各种合适的流体材料，考虑到成本及便于实施的因素，其优选为水。

根据本发明另一具体实施方式，在气化炉内设置冷媒通路；冷媒通路的进口和出口均位于气化炉的壳体上，冷媒通路的一段位于燃气通道之内，冷媒在冷媒通路里通过的过程中，对燃气通道进行降温，进而使燃气内的焦油析出。

根据本发明另一具体实施方式，冷媒通路包括入口段、列管段、出口段；列管段位于燃气通道内，其包括若干条冷却管，每条冷却管均包括下行通路与上行通路；燃气内的焦油析出后凝结于冷却管上。

根据本发明另一具体实施方式，冷却管包括细管和粗管，粗管套在细管之外，细管两端开口，粗管底端封闭、顶端开口，粗管与细管在底端连通；细管为下行通路，粗管为上行通路。

根据本发明另一具体实施方式，气化炉内的冷媒离开气化炉之后，进行冷却，然后重新进入气化炉，实现冷媒的循环利用。

根据本发明另一具体实施方式，在气化炉的上段设置至少两个燃气通道，每个燃气通道均对应设有冷媒通路；当某一燃气通道被焦油堵塞严重，则排除其冷媒通路内的绝大部分冷媒，在没有冷媒冷却的情况下，该燃气通道内的焦油会被较高温度的燃气加热，进而融化并流下到料堆上，从而实现冷媒通路的自清理。