生物质气化中焦油及其危害
生物质焦油净化方法
焦油是一种有害成分，由于焦油易引起冷凝、形成浮质、聚合产生更复杂的结构，这会给过程设备、内燃机和汽轮机的运行带来很大问题。
然而，焦油最小的可允许限度很大程度依赖于过程的类型和终端用户的应用。
1Bui 等提到在内燃机中气体的焦油和灰尘的体积质量3 2 必须<10mg/m 。
Milne 等列出了各种终端设备的焦油的体积质量限制值。
因此，生物质燃料气体中焦油的脱除或分解是发电利用的最大障碍之一。
当前焦油脱除方法可分为机械方法、热裂解法、催化裂解法、部分氧化法和等离子体法，本文将对上述5 种方法进行分析。
1 机械方法机械方法包括湿式方法、干式方法、旋风除尘器和静电除尘器。
目的是捕捉产气中的颗粒物质，大量实验结果表明该方法还可有效脱除颗粒中携带的焦油。
1.1 湿式方法湿式方法又称为水洗法，分为喷淋法和吹泡法。
用水将可燃气中的部分焦油带走，加入少量的碱可以使净化效果有所提高。
Goldshmid 及Galvert 认为，水洗法捕捉焦油的机理主要是慢碰撞。
生物质气化系统中最常用的湿式净化设备是喷淋塔。
雾化喷嘴在塔内多排布置，燃气从下而上，经过一排排向下喷淋的液滴后除去其中的焦油、灰尘。
Sfairmand试验表明，液滴在500～1000 m时，除焦油效率最高。
Dinkelbach 报道在循环流化床气化炉中采用湿法洗刷器壳脱除60％的焦油。
然而，这些系统非常昂贵。
而且，机械方法只能从产气中脱除焦油，而焦油中的能量被浪费。
尤其是系统产生了大量的污水，引起了水的二次污染。
为了克服这一缺点，一些人尝试用油取代水去洗刷产气，但成本较高。
1.2 干式方法干式方法又称过滤法，采用多级过滤的净化方法，如在固定床下吸式生物质气化机组中采用的两级旋风除尘器除尘、一级管式冷却器和箱式过滤器净化系统。
将吸附性很强的材料（如活性炭）装在容器中，让可燃气穿过吸附材料，从而把可燃气的焦油过滤出来。
荷兰能源中心开发的“OLGA”（油基气体洗刷器），见图1。
生物质气化技术的应用案例分析
生物质气化技术的应用案例分析随着全球对可再生能源的需求不断增长，生物质气化技术作为一种具有潜力的能源转换方式，正逐渐受到广泛关注。
生物质气化是将生物质原料（如木材、农业废弃物、秸秆等）在高温和缺氧的条件下转化为可燃气体的过程。
这些可燃气体可以用于发电、供热、生产化学品等多个领域，为解决能源短缺和环境问题提供了可行的途径。
下面将通过几个具体的应用案例来深入分析生物质气化技术的实际应用效果和发展前景。
一、生物质气化在发电领域的应用在某偏远山区，由于地理位置的限制，接入传统电网的成本极高，且供电稳定性差。
为了解决当地居民的用电问题，采用了生物质气化发电技术。
当地丰富的林业废弃物和农作物秸秆成为了理想的生物质原料。
该项目建设了一座中型生物质气化发电厂，其工艺流程包括原料预处理、气化反应、气体净化和发电等环节。
首先，将收集来的生物质原料进行破碎和干燥处理，以提高气化效率。
然后，在气化炉中，生物质在高温下与有限的氧气发生反应，生成含有一氧化碳、氢气、甲烷等成分的合成气。
经过净化系统去除杂质和有害物质后，合成气被送入燃气轮机或内燃机进行发电。
通过这个项目，不仅为当地居民提供了稳定可靠的电力供应，还减少了对传统化石能源的依赖，降低了碳排放。
同时，利用当地的废弃物作为原料，还为农民增加了额外的收入，促进了当地经济的发展。
然而，在实际运行中也面临一些挑战。
例如，生物质原料的供应具有季节性，需要合理规划储存和采购；气化过程中产生的焦油会对设备造成腐蚀和堵塞，需要定期维护和清理；发电效率相对较低，需要进一步优化工艺和设备以提高能源转化效率。
二、生物质气化在供热领域的应用在北方的一个城镇，冬季供暖是一个重要的民生问题。
为了减少对煤炭等传统能源的依赖，降低供暖成本和环境污染，引入了生物质气化供热系统。
该系统以周边农村的农作物秸秆为主要原料，通过生物质气化炉将其转化为可燃气体。
这些气体经过简单的净化处理后，直接送入供热锅炉燃烧产生热能，然后通过热力管网输送到居民家中。
生物质热解气化过程中的焦油处理技术
生物质热解气化过程中的焦油处理技术摘要：本报告分析了生物质热解、气化过程中焦油产生的原因，并介绍了焦油处理技术方法，包括物理、化学方法。
同时，结合工程项目实际，分析热解、气化过程中燃气进内燃机发电和燃气进锅炉、汽轮发电机组发电两种燃气利用方式对燃气中焦油含量的要求，找到满足厂家要求的焦油处理手段，并给出了焦油处理设备的造价。
前言生物质热解、气化过程中，焦油的产生无法避免。
焦油的存在对热解、气化系统影响较大，一是会降低热解、气化系统的效率，焦油产物的能量一般占总能量的5%-15%。
焦油在200℃以下呈液态，液态的焦油会与灰尘、水等结合在一起，堵塞管道和设备。
对燃气内燃发电机组、燃气轮机本体损伤相当大，且容易堵塞管路。
因此焦油的处理，关系到燃气利用设备运行的好坏。
1焦油处理的主要方法1.1物理除焦法物理除焦法无法将焦油完全去除，只是将焦油由气相转化为液相析出，进行收集外卖。
包括干法、湿法、电捕焦等多种方案。
其中干法是采用机械或者过滤的方法，依赖的是离心力，使焦油从燃气中分离出来，其工作温度较高，通常600℃左右。
常用设备包括旋风分离器，陶瓷过滤器，沙床等。
湿法常采用水洗法或者油洗法，通过降温的方式，让焦油中的各种组分逼近其凝固点，这样，能够使大量的焦油冷凝下来。
与水洗法相比，油洗法有其优势，油与油是相容的。
能够对重质焦油、轻质焦油均有较好的捕集作用。
无论水洗法、油洗法，均需设置泵，通常为一运一备，起到可靠的备用作用。
电捕焦，即采用电捕焦油器，利用电极的电晕作用，让燃气中的焦油在沉淀极处凝结。
电捕焦油器通常分为管式电捕焦油器和蜂窝式电捕焦油器。
电捕焦油器应用范围广，已在焦化厂、钢铁厂等各种场合得到了应用，起到了捕集粗燃气中焦油的作用。
1.2化学除焦法化学除焦法即采用催化剂，如白云石、Ni基催化剂等，将焦油转化成可利用的小分子。
其中最具代表性的催化剂是白云石。
化学方法虽然从根本上解决了焦油问题，但其存在催化剂失活、价格高昂等诸多问题，工程上的主流处理方案依然是物理除焦法。
生物质气化过程中脱除焦油的几种方法汇总
生物质气化过程中脱除焦油的几种方法汇总焦油是生物质热解气化过程中不可避免的副产物，它不仅严重影响燃气品质，也对下游燃气贮存、输送和燃烧设备带来腐蚀问题，同时燃气净化排放的废液也因焦油有严重的环境污染性。
因此，生物质气化过程中焦油的脱除是十分必要的。
焦油的脱除方法林林总总，但大致可分为两类：物理法和热化学法。
物理法虽然能有效除去焦油，但焦油只是经历了相转换并没有真正除去，如不能解决焦油的二次污染问题，环境污染不可避免；而热化学法不仅能将焦油从根本上除去，而且还能增加原料的转化率，对焦油的去除非常有效，是目前世界各国研究的热点。
一、物理法1、吸附法吸附法是用固体吸附剂吸附处理燃气中有害气体的一种方法，属于干法除焦油。
吸附剂应具备表面积大、容易吸附和脱附、来源容易、价格较低等特点。
常用的去除焦油吸附剂有粉碎的玉米芯、木屑、谷壳、陶瓷和金属过滤器等。
生物质吸附剂用过后可投入炉中做气化原料使用，防止二次污染。
但实践表明，吸附法除焦油效率较低，大量的焦油还保留在气相中，通过过滤器后也没有完全截留下来，远远不能达到要求，而且操作费用高、安放的设备一般体积较大，占地面积大。
尽管固体吸附除焦法有种种缺点，但目前仍因其技术简单、操作简便广泛应用在农村或企业小型气化系统燃气的净化处理过程中。
2、水洗法水洗法是使水与焦油之间发生碰撞、拦截和凝聚，焦油随液滴降落下来的除焦方法，属于湿法除焦油，通常通过冷却/洗涤塔的喷淋装置实现。
冷却/洗涤塔通常是在旋风分离器后面的第一个湿洗单元。
在这里所有的重质焦油能够被完全冷凝下来。
但是一般意义上的焦油液滴和气态/液态烟雾却能被气流带走。
冷却/洗涤塔仅是表面上将冷凝下来的焦油除去了，液滴和烟雾还不能有效去除，所以在冷却塔的后面通常跟有文丘里洗涤塔。
文丘里洗涤塔根据压力突变的原理，可以将气态中较重物质除去。
采用冷却/洗涤塔与文丘里洗涤塔出口固体和焦油液滴的体积含量低于10mL/m³。
生物质气化技术生物质气化原理生物质气化是指将生物质原料(柴薪
生物质气化技术生物质气化原理生物质气化是指将生物质原料（柴薪、锯末、麦秆、稻草等）压制成型或简单破碎加工处理后，送入气化炉中，在欠氧的条件下进行气化裂解，从而得到的可燃气体，根据应用需要有时还要对产出气经行净化处理从而得到优质的产品气。
生物质气化原理是在一定的热力学条件下，借助于气化介质（空气、氧气或水蒸气等）的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原、重整反应，热解伴生的焦油进一步热裂化或催化裂化成为小分子碳氢化合物，获得CO、H2和CH4等气体。
由于生物质由纤维素、半纤维素、木质素、惰性灰等组成，含氧量和挥发份高，焦炭的活化性强，因此生物质与煤相比，具有更高的气化活性，更适合气化。
生物质气化主要包括气化反应、合成气催化变换和气体分离净化过程（直接燃用的不用分离净化）。
生物质气化反应原理如图2-1所示：生物质气化化学反应式（以空气为气化介质）：CH1.4O0.6+0.4O2+1.5N2=0.7CO+0.3CO2+0.6H2+0.1H2O+(1.5N2)生物质可燃气的优点1）生物质可燃气除具有生物质燃料的一般特点外，还具有以下优点：2）环保清洁型气体燃料；3）燃烧特性好，燃尽率高；4）含硫量极低，仅为燃料油的1/20左右，不用采取任何脱硫措施即可达到环保要求；5）含氮量极低，燃烧时不用采取任何脱硝措施即可达到环保要求；6）燃气含灰量低；7）“0”排放：生物质燃烧排放的CO2与其在生长过程中吸收的CO2相同，且替代了化石能源，减少了净排放，根据《京都议定书》机制，生物质燃料CO2为生态“0”排放。
生物质可燃气的热值、主要成分、燃烧产物1）生物质气体燃料的热值：一般为5～8MJ/m3；2）生物质气体燃料的成分：其主要可燃成份为CO、H2和CH4和一些C2H4高分子碳氢化合物及少量焦油；3）生物质气体燃料的燃烧产物：生物质气体燃料是一种可再生的环保清洁型能源，硫含量很低，主要燃烧产物为CO2、H2O、N2。
生物质气化副产物焦油热重分析
测 定方 法 ， 定馏程 时将温度 为 ２ ℃ 的原 焦 油 ５ ０ ｍ 测 ０ ０ ｇ放入 蒸 馏烧 瓶 中， 按规 定 速度 加热 ， 使之 沸腾 ， 气 经冷 凝后 收 集 于刻度 量筒 中 ， 蒸 记
下第 一滴 馏 出液从冷凝 管滴 入 量筒 时 的蒸 馏 温 度 ， 称为 初 馏点 ， 后 然 依 次记下 不 同温度段下 的馏 出量 。蒸 馏 完毕 后 烧瓶 中剩余 的物 质 称
的 燃 烧 特 性 参 数 。研 究 表 明 ， 油 具 有 良好 的燃 烧 性 能 ， 据 试 验 结 果 探 讨 了焦 油 资 源 化 利用 的途 径 ， 焦 根 为焦 油 的 综 合 利 用 提 供 了 重要 的科 学 参 考 依 据 。 关键词 ： 物质 ； 化 ； 生 气 焦油 ； 烧 动力 学 燃
基 金项 目 ： 家 高新 技 术 发展 计 划 ８ ３项 目 （０ ３ Ａ １０ ２） 国 ６ ２０ Ａ ５ ４ １
４ 石 棉 网 ；． 馏 烧 瓶 ；． 凝 管 ； ． ５蒸 ６冷
７ 水银 温 度 汁 ； ． 集 瓶 ． ８收
图 １ 焦 油 馏 程 测定 原 理 图
作 者 简 介 ： 素 兰 （９ ｌ ， ， 南 新 安 人 ， 王 １７ 一）女 河 副教 授 ， 工学 博 士 ， 事 废弃 物 资 源 化 利 用 技 术 教 学与 科 研 工 作 从
。因此 ， 净化 后焦
油的处 理 以及资源 化利用 问题也 是 完善 生 物 质气 化 系统 所应 考 虑 的 问题 …。本 文对 焦 油进 行馏 程 及 差热 试验研 究 和分 析 ， 而找 到一 种 能够适应 我 国 目前生 物质 气化 系统要 求 且符 合农 村 实 际情况 的 从 焦 油净 化 的方 法 ， 著且 提 出对 焦油进 行适 当处 理和 资源化 利用 的途径 ， 以促 进我 国的生物质 气化技术 的
生物质气化技术的环境影响评估
生物质气化技术的环境影响评估随着全球对能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视，生物质气化技术作为一种具有潜力的可再生能源利用方式，逐渐受到广泛关注。
生物质气化是指将生物质原料在一定的温度和压力条件下，通过化学反应转化为可燃气体的过程。
这些可燃气体可以用于发电、供热、生产化学品等领域，具有广泛的应用前景。
然而，如同任何一种能源技术一样，生物质气化技术在带来诸多好处的同时，也不可避免地对环境产生一定的影响。
因此，对其进行全面、客观的环境影响评估至关重要。
一、生物质气化技术的原理及过程生物质气化技术的基本原理是在缺氧或有限氧气供应的条件下，生物质原料（如木材、农作物秸秆、林业废弃物等）发生热解和气化反应，生成主要由一氧化碳、氢气、甲烷等组成的混合气体，同时还会产生少量的焦油、灰分等副产物。
具体的气化过程通常包括干燥、热解、氧化和还原四个阶段。
在干燥阶段，生物质原料中的水分被蒸发；热解阶段，生物质大分子分解为小分子挥发物和固体炭；氧化阶段，部分生物质和挥发物与氧气反应，释放出热量；还原阶段，未完全反应的物质进一步发生反应，生成可燃气体。
二、生物质气化技术对环境的积极影响1、减少温室气体排放生物质作为一种可再生资源，其在生长过程中吸收二氧化碳。
通过气化利用生物质能源，可以在一定程度上替代传统的化石能源，从而减少温室气体的净排放。
与煤炭、石油等化石燃料相比，生物质气化产生的二氧化碳排放量相对较低，有助于缓解全球气候变化的压力。
2、有效利用废弃物农作物秸秆、林业废弃物等生物质如果不加以合理利用，往往会被随意丢弃或焚烧，不仅造成资源浪费，还会对环境产生污染。
生物质气化技术为这些废弃物提供了一个有效的处理和利用途径，实现了资源的循环利用，减少了废弃物对环境的不良影响。
3、降低能源依赖通过发展生物质气化技术，可以增加能源供应的多样性，减少对传统化石能源的依赖，提高能源安全。
这对于一些能源资源相对匮乏的地区具有重要意义。
生物质气化过程中焦油的生成
关键词 ：生物质；气化；焦油；炉型；运行 条件
中 图分类号 ：Ｘ ８ ７ 文献标志码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ —６ ９２ １）６０ ０ —５ ０ ２１３ （０ ００ ・０ １０
Ｐｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ｏ ａ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅＰ ｏ ｅ ｓｏ ｏ ｓ ｓｆｃ ｔ ｎ ｏ ｕ ｔ ｆＴ ｒ ｄ ｒ ｎ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆ ｏ Ｂｉ ｍａ ｓＧａ ｉ ａ ｉ ｉ ｏ ＺＨＡＮＧ ｉ ｈ ，Ｌ Ｒｕ — ｉ ＵＯ ｎ — ａ ，ＬＩ Ｃｈ ｎ ｙ ａ ，Ｙ１ Ｒｅ － ａ ，ＣＡＯ ａ ｇ ｚ Ｙｏ ｇ ｈ ｏ Ｕ ｕ — ｕ ｎ Ｎ ｎ ｈ ｏ ｙ ｎ
Байду номын сангаас
（ｃ ｏ ｌ ｆ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓ ａ ｇ ａ Ｊ ｏｏｇＵｎｖｒｉ ，Ｓ ａｇ ａ ２０ ４ ，Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ ｈ ｎｃ ｇｎ ｅ ｎ ， ｈｎ ｈ ｉｉ ｔｎ ｉｅｓｙ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ０ ｈｎ ） ｏ Ｍｅ ａＥ ｉ ａ ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｒ ｓ ｎ ｒ ， ｓ ｌ ｆｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｎｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ａ ｄｃ ａ ｓｆ ａｉ ｎｏ ｔ ｒ ｕ ｎ ｉ ｍａ ｓ ａ ｉ ｃ ｔ ｎｐ ｃ ｓ ｒ ｕ ｓｒ ｃ ： ｎｐ ｅ ｅ ｔ ｗｏ ｋ ｒ ｕ ｔ ｏ ｉ ｖ ｓｉ ｔ ｓｏ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ｌ ｓ ｉ ｃ ｔ ｆ ａ ｒ ｇ ｂ ｏ ｓ ｓｆ ａｉ ｒ ｅ ｓ ｅ ｓ ｍｍａ ｉ ｅ ． ｅ ｓ ｇ ０ ｏ ｉ ｏ ｄｉ ｇ ｉ ｏ ｏ ｗｅ ｒｚ ｄ Ｔ ｅｑ ａ ｔ ｙ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｏ ｒ ｒ ｄ ｃ ｄ ｂ ｉｆ ｒｎ ｐ ｓｏ ａ ｉ ｅ ｒ ｏ ａ ｄ ｎ ｈ ｆｅ ｔ ｏ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｘ ｇ ｎ ｗｅｅ ｈ ｕ ｎ ｉ ｎ ｏ ｏ ｉｉ ｆ ａ ｏ ｕ ｅ ｙ ｄ ｆｅ ｔ ｙ ｅ ｆｇ ｓｆ ｒｗｅ ｃ ｍｐ ｒ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｆ ｃｓ ｆ ｅ ｅａ ｕ ａ ｄ ｏ ｙ ｅ ｒ ｔ ｏ ｔ ｐ ｅ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔ ｅ ｇ ｉ ｅ ｓ ｌ ｈ ｌｓ ｉ ｃ ｔ ｎ ｏ ｔ ｒ ｓｐ ｉ ａｙ ｅ ｏ ｄ ｒ ｎ ｒｉｒ ｏ ｏ ｅ ｔ ｄ ｌ ｃ ｅ ｔ ｄａ ｄａ ｐ ｉｄ ｏ ｉ ｅ ｎ ｐ ｓｏ ａｎ ｄａ １ ｗｅ ．Ｔ ｅｃ ａ ｓｆ ａｉ ｆ ａ ｒ ｉ ｏ ａ ｍ ｒ ，ｓ ｃ ｎ ａ ｙ ａ ｄ ｔ ｔａ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓｉ ｗｉｅ ｙａ ｃ ｐ ｅ ｎ ｐ ｌ ．Ｆ ｒ ｆ ｒ ｔ ｙ ｅ ｆ ｅ ｙ ｓ ｅ ｄ ｆｅ ｔ
生物质气化炉 执行标准
生物质气化炉执行标准【实用版】目录1.生物质气化炉的概述2.生物质气化炉的执行标准3.生物质气化炉的优势4.生物质气化炉的缺点5.生物质气化炉的未来发展趋势正文一、生物质气化炉的概述生物质气化炉是一种将生物质能转化为气态燃料的装置，具有环保、节能等优点。
其主要工作原理是将生物质原料在缺氧或低氧环境下进行高温热解，生成气体燃料，该燃料可用于炊事、取暖、淋浴等生活领域，也可用于发电、生产蒸汽等工业用途。
二、生物质气化炉的执行标准在我国，生物质气化炉的执行标准主要依据《生物质气化炉技术条件》和《生物质能源设备技术规范》等相关行业标准进行生产和检测。
这些标准规定了生物质气化炉的性能指标、安全性能、环保要求等内容，以确保产品的质量和使用安全。
三、生物质气化炉的优势1.原材料丰富：生物质气化炉的原材料主要为农林废弃物、生物质残渣等可再生资源，来源广泛且成本低廉。
2.清洁环保：生物质气化炉在生产过程中无污染排放，生成的气体燃料可替代传统化石能源，减少二氧化碳等温室气体的排放。
3.节能高效：生物质气化炉的热效率较高，能够有效利用生物质能源，节约传统能源。
4.应用广泛：生物质气化炉可用于生活和工业领域的多个方面，如炊事、取暖、发电等。
四、生物质气化炉的缺点1.原料要求高：生物质气化炉要求原料为粉碎的细料，粗料产气量很小或不产气，因此对原料的粉碎处理要求较高。
2.异味大：生物质气化炉在生产过程中可能产生异味，且有焦油等物质，容易堵塞管道，清理困难。
3.耗能：生物质气化炉在生产过程中需要消耗一定的风机能耗。
4.点火时烟大呛人：生物质气化炉在点火时，烟气较大，容易呛人。
五、生物质气化炉的未来发展趋势随着我国对环保和节能的重视，生物质气化炉在未来有着广阔的发展前景。
其技术将不断优化和改进，提高热效率和降低成本，以满足市场需求。
第1页共1页。
生物质热解气化过程中的焦油处理技术
生物质热解气化过程中的焦油处理技术生物质热解气化是一种将生物质转化为高能价值气体和液体燃料的技术。
在这个过程中，焦油的生成是不可避免的。
焦油主要是指在生物质热解气化过程中，生物质的非挥发性组分在高温条件下发生裂解、聚合和重排而形成的黏稠物质。
焦油的产生对气化设备的正常运行和产气质量有着重要的影响。
因此，对焦油的有效处理是生物质热解气化技术的关键。
目前，焦油的处理技术主要包括两种方法：物理处理和化学处理。
物理处理主要是通过对焦油进行过滤、冷凝和净化等操作，将其中的悬浮固体和润湿物质去除，得到较为纯净的焦油。
其中，过滤和冷凝是常用的物理处理方式。
通过过滤，可以将焦油中的悬浮固体去除，以增加焦油的净化程度。
冷凝则是通过控制焦油的温度，使其在冷却的过程中发生凝固，并与气体分离。
这种方式具有简单、易操作的特点，但存在能耗高、处理效率低等问题。
化学处理是通过利用化学反应将焦油中的有害物质转化为无害物质，从而实现焦油的净化。
化学处理的方法有很多种，如氧化、加氢和酸碱处理等。
其中，氧化是常用的化学处理方法之一、氧化处理可以通过加入氧化剂，如过氧化氢或二氧化氯等，使焦油中的有机物氧化反应发生，并将其转化为低分子量有机物或二氧化碳和水等无害物质。
此外，加氢处理也是一种有效的焦油处理方法。
通过加入适量的氢气，可以使焦油中的分子发生加氢反应，并将有害物质转化为无害的烃类物质。
酸碱处理是另一种常用的化学处理方法。
通过加入酸碱物质，可以使焦油中的有害物质发生酸碱中和反应，生成无害的盐类物质。
这种方法操作简单，处理效果较好。
除了物理和化学处理方法，还可以采用热解设备改进和优化的方式来减少焦油的生成。
例如，在热解设备中增加催化剂，可以促使焦油的裂解反应，减少焦油的生成。
另外，调整热解设备的温度和气体流速等条件，也可以对焦油的生成进行调控。
综上所述，焦油处理是生物质热解气化技术中至关重要的环节。
物理处理和化学处理是常用的焦油处理方法，通过过滤、冷凝、氧化、加氢和酸碱处理等操作，可以有效地将焦油中的有害物质转化为无害物质。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生物质气化中焦油及其危害
随着2009年12月丹麦哥本哈根全球气候变化会议和2010年10月中国天津联合国气候变化会议的召开，地球上矿物质能源的迅速消耗、需求日益增长、有限性及其使用中散发大量CO2、SOX、NOX等气体而引发大气烟尘、酸雨、全球变暖、臭氧层破坏等环境问题引发人们深层次思考，寻求高效、清洁能源再次成为世界关注的焦点。
生物质能具有资源丰富、廉价、可再生、清洁等特点，它的开发与应用又一次引起广泛关注，而生物质气化是一种常用生物质能转换技术。
1生物质气化技术
1.1生物质气化技术的原理生物质气化是一种将固体燃料变成气体燃料的热化学处理技术，在气化反应器中进行干燥、热解、燃烧和还原等反应，生成含有CO、H2、CH4、CnHm 等可燃气体，可用于炊事、锅炉、采暖、内燃机、燃气轮机等动力装置。
气化炉是常用的气化反应器，分为固定床气化炉和流化床气化炉2类，固定床气化炉分为下吸式、上吸式、横吸式和开心式。
下吸式气化炉如图1所示:经粉碎及初级除尘的固体生物质从气化炉的上端进入炉体，在外界空气及水蒸气控制供给的条件下，生物质首先在干燥区被干燥；随着物料下移，温度不断升高，当温度升高到200℃以上时，在热解区开始发生热解，生成固体焦炭和包括CO、CO2、H2、CH4、焦油、木醋酸和热解水等气体挥发分；高温热解气体产物和焦炭在氧化区与O2发生燃烧反应；氧化区生成的高温气体与高温炭层在还原区发生非均相的还原反应，生成含有CH4、CnHm等成分的气化气体。
其中氧化燃烧区放出大量的热量，并为干燥、热解及还原3个吸热的物理化学过程提供热量。
1.2生物质气化技术装置及流程生物质气化一般包括生物质原料供给装置、气化反应器、净化装置、燃烧装置。
如图2所示，包括生物质原料粉碎、初级除尘、生物质原料输送、次级除尘、空气及水蒸气进给、气化反应器、3级除尘、焦油等颗粒物质收集与清除、气体储存等工艺流程，最后经输气管道到燃烧器得以实现能源的转化使用。
2生物质气化焦油
生物质气化的目标是得到尽可能多的可燃性气体，但在气化过程中焦油是不可避免的副产物。
生物质气化产生的焦油分为1次焦油、2次焦油、3次焦油等，具有成分复杂、性质可变、影响因素综合、危害性大等特性。
2.1生物质气化焦油的产生焦油生成于气化过程中的热解阶段，当生物质被加热到200℃以上时，组成生物质的纤维素、木质素、半纤维素等成分的分子键将会发生断裂，发生明显热分解，产生CO、CO2、H2O、CH4等小的气态分子，而较大的分子为焦炭、木醋酸、焦油等，此时的焦油称为1次焦油(初级焦油)，其主要成分为左旋葡聚糖，其经验分子式为C5H8O2，被认为是由纤维素C(C6H10O5)在急骤热解过程中失去CO2和H2O形成的，反应过程如式1所示:
干燥的生物质固体+热量→焦碳+CO+CO2+H2O+CH4+C2H4+木醋酸+焦油(1)
1次焦油一般都是原始生物质原料结构中的一些片断，在气化温度条件下，1次焦油并不稳定，会进一步分解反应(包括裂化反应、重整反应和聚合反应等)成为2级焦油，如果温度进一步升高，一部分焦油还会向3级焦油转化。
在生物质气化技术中一般把500℃作为操作的典型温度，在500℃左右产生的焦油产物最多，高于或低于这一温度时焦油都相应减少。
2.2生物质气化焦油的特点及影响因素
2.2.1焦油成分复杂性。
焦油含有成千上百种不同类型、性质的化合物，其中主要是多核芳香族成分，大部分是苯的衍生物，有苯、萘、甲苯、二甲苯、酚等，目前可分析出的成分有100多种。
2.2.2焦油成分、性质可变性。
在不同气化工艺条件下，焦油产量及成分的含量都是变化的；焦油在高温下可以发生裂解，与气化气一起呈气体状态，但在低于200℃的情况下，就开始凝结为液体；当热解气化温度在600℃以上，1次焦油进行再次分解产生2次焦油，2次焦油的黏度比1次焦油大得多，其成分也比1次焦油复杂；各种不同生物质产生的焦油在燃烧热、黏度、密度、酸碱性等方面也都存在很大差异。
Elliott提出焦油的形成有如下的变化路径:混合的含氧物(400℃)→酚乙醚(500℃)→烷基酚类(600℃)→异环醚(700℃)→多环芳烃(PAH，800℃)→更大的PAH(900℃)。
2.2.3焦油影响因素的综合性。
焦油产量和组成是生物质
原料(种类、大小、湿度)、气化条件(温度、压力、停留时间)、气化反应器(类型、结构、运营状况)、添加剂(种类、添加量、添加方式)等因素综合作用的结果，对生物质气化焦油的分析要依据具体工况条件。
采用0.3s气相停留时间，利用分子束质谱(MBMS)对不同气化温度下焦油中3级焦油的分布情况进行分析，1次焦油主要是左旋葡萄糖、羟基乙醛、糠醛等纤维素裂解产物、半纤维素裂解产物和木质素裂解产物甲氧基酚等，2次焦油主要是酚类和烯烃类，3次焦油主要为芳香类物质的甲基衍生物(如甲基苊、甲基萘、甲苯和茚等)和浓缩的无取代基的PAH物质(如苯、萘、苊、蒽、芘、菲等)。
2.3生物质气化焦油的危害性生物质气化炉出来的气化气中焦油尘为10~200g/m3(城市燃气中焦油和灰尘含量标准GB/T12208-1990规定焦油含量要小于10mg/m3)，焦油含量过高导致能量浪费、气化效率降低、气化设备腐蚀、输气管道堵塞、危害燃气设备、污染环境，对气化设备长期稳定运行产生影响。
2.3.1能量浪费，降低气化效率。
在气化气中的1次焦油、2次焦油等产物的能量一般占生物质总能量的5%~15%，当温度降到200以下时，这部分焦油的能量难于与气化气一起被利用。
2.3.2焦油影响气化设备的稳定、安全运行。
随着气化气温度降低而形成的焦油雾含有大量直径小于1m的液滴，对燃气管道和用气设备产生腐蚀；液态焦油易与水、焦炭、灰尘等粘结、冷凝而形成黏稠的液体物质，附着于管道及燃气设备的壁面上，严重时将造成管道堵塞。
2.3.3焦油对燃气设备易造成危害。
焦油在高温时呈气态，与气化气能完全混合，而在低温时(<200℃)凝结为细小液滴的焦油不易燃尽，燃烧时容易产生炭黑等颗粒，对气化气燃烧设备(如内燃机、燃气轮机等)损害严重，影响安全运行，降低了气化气的利用价值。
2.3.4焦油成分中的有毒物质对人类健康及环境构成威胁。
焦油成分中含量很高的一些PAH物质具有较高毒性；凝结为细小液滴的焦油不完全燃烧会引起PAH和焦炭的产生，PAH 具有致癌的危险性；对焦油净化处理时产生的焦油废水中含有酚及酚类化合物、苯系物、杂环、芳香族化合物等有机物，COD浓度一般为2000mg/L，可达5000~10000mg/L，散发出强烈的刺激性气味，对环境造成污染，危害人体健康。
3结语
目前全国已建设500多个生物质气化集中供气工程，在生物质气化技术推广中，焦油的转化、脱除已成为制约生物质气化技术发展的瓶颈。
如何控制与优化气化工艺过程，使焦油在气化过程中尽可能热解转化为气化气，同时采取适宜的焦油净化方法，降低和减少焦油在气化气中的组分，提高气化气质量和气化效率，成为生物质气化技术的一个重要研究方向。