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。
有时也在喷淋水中加一定的NaOH,成为稀碱溶液,对去除有机酸、焦油及其他有机物有较好的效果。
从目前技术来看,水洗法是一种非常有效的焦油去除方法,它能将焦油冷凝在气相产品中。
但值得注意的是这种方法会产生大量的废水,造成能源浪费。
而且把焦油从燃气里去除的过程中,燃气的热值减少,气化过程的整体效率降低。
焦油洗涤产生的废水包括大量的有机物不溶物、无机酸、NH3和金属等,因而不能随意排放,而起其后续处理过程非常繁琐,操作费用较高。
所以要使水洗除焦法得到更为广泛的应用,必须找到合适的废水处理方法。
3、电捕焦油法
电捕焦油器是利用高压电场使气体发生电离,焦油微粒绝大部分带上负电荷且沿电力线方向吸附于沉淀极的表面,放出电荷而成为中型的油粒,油雾粒子在极板表面不断凝聚,颗粒增大,最后成为油滴重力沿沉淀极表面流淌至设备底部,经排污口排出。
常用的有管式、套筒式和蜂窝式电捕焦油器。
此种方法除焦油效率高,基本达95%以上,有的可以达98-99%。
理论及技术成熟,但是设备价格昂贵,不利于普及。
二、热化学法
热化学法除焦油就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。
热化学法除焦油不仅能从根本上去除焦油,消除了焦油对设备的破坏和对环境污染的隐患,而且有效的回收了能量。
另外,焦油通过化学反应后大部分也转化成了同气化反应产生的气体相类似的无机气体和小分子烃化合物,增加了生物质的转化率,提高了原料的利用率。
热化学除焦法主要有热裂解法和催化裂解法两种。
1、热裂解法
热裂解法是在较高的温度水平下(1000℃~1200℃)使气体中的焦油发生深度裂化,较大分子的化合物通过断键脱氢、脱烷基以及其他一些自由基反应而转变为较小分子的化合物。
高温有利于焦油发生裂解和水蒸气转化反应,所以焦油含量随温度升高而减少。
升高温度在提高了焦油裂解的转化率的同时,还改变了裂解产物的组成。
这是由于温度升高,有利于焦油进行缩聚反应,使焦油转变成焦,在高温下,焦油结焦是焦油裂解的主要反应。
热裂解要想达到较高的效率需要很高的温度,这样,不仅对设备自身材质要求很高,而且要求有良好的保温设备。
在这样的条件下进行裂解需要很大的能耗,所以想通过单纯提高温度的方法来增强焦油裂解反应是不切实际的。
2、催化裂解法
焦油在裂解过程中需要很高的能量,所以单纯热裂解过程需要很高的温度。
催化裂解法利用催化剂来降低焦油转化所需活化能,使其能在较低的温度下进一步裂解。
在800℃~850℃,焦油裂解平均在40%左右;在900℃,焦油的裂解率也只有60%左右。
为达到同样的焦油转化率,采用特定催化剂的催化裂解反应比单纯热裂解反应所需温度大为降低。
催化裂解不仅降低了反应温度(700℃~900℃),还提高了焦油的转化效率,可达90%以上。
因此,催化裂解是一种非常具有潜力的焦油脱除方法。
催化裂解的核心是催化剂的选择,研究表明,与不用催化剂相比,使用后氢气产率与浓度能提高10%左右。
不管应用何种类型的反应器和何种反应条件,对催化剂的基本要求大体是一致的:
-必须有效脱除焦油
-应具有一定的抵抗因积碳或烧结而失活的能力
-应较容易的再生
-应具有足够的强度
-价格低廉
催化剂种类很多,常用的有镍基催化剂、煅烧白云石、菱镁矿、橄榄石和铁催化剂等,大致可分为三大类:碳酸盐催化剂、镍基催化剂和复合催化剂。
三、其他除焦法
1、臭氧氧化法
臭氧为已知最强的氧化剂之一,可以氧化大多数化合物。
有研究表明臭氧与含有不饱和碳碳键的有机物反应速率相当快,利用臭氧的强氧化性,打断焦油分子中不饱和碳碳键,从而将较大的焦油颗粒氧化生成分子量较小的小颗粒。
臭氧可以以空气中的氧气作为原料,很容易的由臭氧发生器制备。
需要注意以下两点:
首先,要对臭氧与焦油成分反应的环境温度进行控制:焦油主要成分萘和菲的沸点分别为218℃和340℃,要防止焦油阻塞管道需在气态下将其去除,当温度达到270℃高温时,臭氧易转为氧气,达不到氧化去除的效果;
其次,要考虑去除对象的主要成分,生物质气化有效产物主要是H2和CO,臭氧的氧化性可能将主要产品CO氧化,而且臭氧分解后产生的氧气和H2和CO混合达到爆炸极限后可能引发爆炸。
2、静电旋风除焦油法
静电旋风除焦器是在“旋风加静电”的设想上,将结构简单、体积小、应用广泛的旋风除尘器改造成小型电收尘器。
它利用惯性力和静电力的作用提高收尘效率。
静电除尘器能将粉尘荷电的性质完全利用到除焦问题上来,以旋风除尘器外筒体作为集尘极,并在筒体内布置电极。
在对旋风除尘器结构不作根本性改动的前提下可显著改善其除尘性能。
其优点如下:
-除焦效率和电除尘器相仿,对于去除少量的焦油效果更为明显;
-静电旋风除尘器技术成熟,与前几种除焦方法相比,造价较低;
-静电旋风除尘器结构简单、占地面积小、维修方便且没有二次污染。
-静电旋风除尘器是集静电除尘器的高性能及旋风除尘器的结构简单、造价低廉为一身的新型设备。
以上就是脱除生物质气化过程中燃气焦油的几种常见方法,仅供参考!同时因以上除焦方法各有其优缺点,企业可根据具体的工艺状况和自身经济条件选择合适的除焦方法。
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。
焦油催化裂化
生物质气化裂解法处理焦油的方法解决焦油的3种方法,水洗,喷淋,生物质过滤。
水洗:且不说水洗会二次污染,参与过滤的生物质需经常更换,就说这套净化设施的成本,和需要二次动力就阻碍了户用秸杆汽化炉的发展。
有说用离心式引风机能解决二次动力,以便完成水洗,试问:80瓦以下的引风机能配套吗,说是80瓦,在负荷时100瓦也要多,况且单一水洗根本不能完全解决焦油问题,还要有旋风除尘,低温过滤,静电除焦等一系列方法。
所以该方法只适合大型集中供气系统。
高温裂解 :每个秸杆汽化炉都有4个反应层,干燥,裂解,还原,氧化〈燃烧〉。
为什么我们的汽化炉产的气不纯净,含大量的焦油,水呢?不是我们的炉子没有还原反应层,而是气体在还原层停留的时间太短,温度又太低,满足不了完全还原条件而已。
还原反应:在还原层已没有氧气的存在,在燃烧反应中生成的二氧化碳在这里同碳,水蒸汽发生还原反应,生成一氧化碳氢气这些可燃气体,还原层的主要产物为一氧化碳,氢气,这些热气体同燃烧层生成的部分热气体进入裂解层。
由于还原反应是吸热反应,在这里温度减低到700度左右。
由于水和碳的反应是可逆反应,温度低于700度时,水蒸汽与碳的反应速度极为缓慢,在400度时几乎没有反应发生,只有在800度开始,反映才会有明显增加。
热解过程包含许多复杂的反应,250度时的主要产物是co2,co,h2o,焦碳。
400度时又发生一些反应,生成co2,co,h2o,h2,ch4,焦碳,焦油。
温度继续生高到800度并有足够的停留时间时,出现二次反应,既:还原反应。
水和碳反应生成一氧化碳和氢气,焦油裂解为氢,甲烷,轻胫类可燃气体和碳。
温度升到1000度时,还原速度达到顶峰,只须1秒时间。
目前我们的秸杆汽化炉产的气不纯净,不易点燃,就是这个还原反应的条件达不到,二次污染不说,气的热值也不高,所以户用秸杆汽化炉要在结构上变化满足还原反应的条件,产的气就是永不冷凝的,纯净的热值高的可燃气体。
生物质气化中焦油的产生及处理方法
生物质气化中焦油的产生及处理方法陈晓娟【摘要】21世纪以来,全球的经济和工业都取得了巨大的成就,然而化石能源的枯竭及其造成的环境污染也成了当下最需要解决的问题,在此背景下生物质气化技术作为环保型再生能源受到了广泛的关注而得到飞速发展但是生物质气化技术在复杂的气化过程中会产生焦油等副产品.而且这类副产品存在较大的危害性.因此,本文从生物质气化焦油的发生过程入手,分析了不同类型的焦油处理方法,希望能够借此来为生物质气化的发展和运用提供了一定的帮助.【期刊名称】《资源节约与环保》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】1页(P46)【关键词】生物质气化;焦油;处理【作者】陈晓娟【作者单位】湖北省武汉市洪山区华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院湖北武汉 430074【正文语种】中文在2009年底于丹麦哥本哈根召开的全球气候变化会议上,重点讨论了全球化石能源消耗迅速和储备有限性问题、能源需求增长问题以及使用产生大量CO2、SO2、NOx污染气体从而诱发的烟尘、酸雨、全球变暖、臭氧层破坏等环境问题。
生物质能是一种非常环保、价值丰富的再生能源,可替代石化能源,其开发与应用也引发了人们的热议和关注。
但是,这种生物质气化的转换技术却无法避免在气化过程中产生一种叫焦油的副产物,这种物质最终会引发设备运行异常、高功率运行以及气化效率低等问题;除此之外,焦油本身作为一种混合物,其中含有多核芳香族会对人类的生存环境和健康造成严重的危害。
生物质能通过直接燃烧仅能够转换10%左右,而通过热化学转化则可以产生燃料、化学原料以及生物质,是一种非常高效的方式。
虽然生物质气化的目标在于尽可能产生最大限度的可燃性气体,但仍然无法避免在气化过程中产生副产物,也就是焦油。
生物质气化过程中的主要气体有氢气、氮气、水蒸气以及一氧化碳和甲烷,另外还有产生部分有机和无机颗粒,而其中有机物便包括小分子碳氢化合物和大分子多核芳香族碳氢化合物,后者即为焦油。
秸秆气化焦油裂解技术
秸秆气化焦油裂解技术一、秸秆焦油的特性秸秆(即生物质)气化的目标是得到尽可能多的可燃气体产物,但在气化中,焦炭和焦油都是不可避免的副产物。
其中由于焦油在高温时呈气态,与可燃气体完全混合,而在低温时(一般低于200℃)凝结为液态,所以其分离和处理更为困难,特别对于燃气需要降温利用的情况(如燃气用于家庭或内燃机发电时),问题更加突出。
焦油的存在对气化有多方面的不利影响,首先它降低了气化效率,气化中焦油产物的能量一般占总能量的5~15%,这部分能量是在低温时难以与可燃气体一道被利用,大部分被浪费,其次焦油在低温时凝结为液态,容易和水、焦炭等结合在一起,堵送气管道,使气化设备运行发生困难。
另外,凝结为细小液滴的焦油比气体难以燃烬,在燃烧时容易产生炭黑等颗粒。
对燃气利用设备,如内燃机、燃气轮机等损害相当严重,这就大大降低了气化燃气的利用价值。
所以针对气化过程产生的焦油,采取办法把它转化为可燃气,既提高气化效率,又降低燃气中焦油的含量,提高可燃气体的利用价值,对发展和推广秸秆气化发电技术具有决定性的意义。
焦油的特点在秸秆热转换中,焦油的数量主要决定于转换温度和气相停留时间,与加热速率也密切相关。
对一般秸秆而言,在500℃左右时焦油产物最多,高于或低于这一温度焦油都相应减少(见图1)。
而在同一温度下,气相停留时间越长,意味着焦油裂解越充分。
所以随着气相停留时间的增加,焦油产量会相应地减少(见图2)。
焦油的成份非常复杂,可以分析到的成份有100多种,另外还有很多成份难以确定,而主要成份不少于20种,大部分是苯的衍生物及多环芳烃,其中含量大于5%的大约有7种,它们是:benzene(苯),naphthalene(萘),toluene(甲苯),xylene(二甲苯),styrene(苯乙烯),phernol(酚)和indene(茚),其它成份含量一般都小于5%,而且在高温下很多成份会被分解。
所以随着温度的升高,焦油含量中成份的数量越来越少(见图3),因而在不同条件下(温度、停留时间、加热速率)焦油的数量和各种成份的含量都是变化的,任何分析结果只能针对于特定条件言。
如何解决生物质气化炉的结焦和焦油问题?
如何解决生物质气化炉的结焦和焦油问题?使用生物质气化炉,会产生结焦和焦油吗?结焦是锅炉运行中最头疼的问题,特别是燃烧煤炭和生物质颗粒,一旦锅炉内炉膛或是受热面结焦,则烟风阻力产生变化,锅炉传热受影响,送风引风受影响,直接造成燃烧不完全,锅炉出力受影响,环保指标也恶化。
结焦的主要因素是原料的灰分,灰分的主要因素是灰熔点。
因此,燃煤锅炉需要重点检测入炉原料煤的灰熔点,并指导操作人员要控制炉温不超过灰熔点。
由于煤的灰熔点一般在1200℃以上,因此燃煤锅炉通常炉温控制在1200℃左右,避免在灰熔点以上运行。
作为生物质原料,其灰熔点则低很多,通常不高于850℃。
一些业主并不是太了解,在使用生物质颗粒时,有时要增加负荷,拼命的加大风量,提高炉膛温度,结果适得其反,锅炉受热面结满了焦渣,炉况恶化,产量反而上不了,原料燃烧不完全,成本反而上升。
对于配套气化炉的锅炉,则完全不必担心锅炉的结焦问题,因为进入锅炉的燃料,完全是燃气,完全无灰分,就不存在灰熔化结焦的问题,与燃用天然气完全一样。
在采取生物质燃气运用于原天然气锅炉上(火管锅炉),其使用效果跟使用天然气一样,效率及出力都与原锅炉设计值一样,炉管也不会出现积灰堵管问题,运行半年多,不需要清灰处理。
气化炉作为气-渣分离装置,灰分在气化炉内高温热解过程中,结焦问题是需要解决的。
由于灰熔点低的问题,常规的气化炉只能控制气化温度,只能开展中低温气化,也是为了避免炉内结焦。
一旦超温就会结焦,就会影响气化效率和速度。
结焦不可怕,但不能让焦块结成大尺寸焦块,否则排焦块就十分困难,同时影响气化生产。
小尺寸焦块则不会影响气化和排渣。
当前采用的气化炉可以将融熔的焦块撕碎成为易排出的小尺寸焦块,从而保证排渣顺畅,气化布风不影响气化生产。
虽然,市面上看到的气化炉外观都相似,不管是立式还是卧式,大家都会先入为主的觉得这是哪哪家的炉子。
其实,虽然是外观相似,但内部结构则完全不同。
我们设计的气化炉排出的灰渣细小且残炭少,焦块小。
生物质气化中焦油特性及其处理
生物质气化中焦油特性及其处理高正伟;武震;陈王琦;康天山【摘要】The elimination of tar in biomass gasification processes plays a significant role in improving the efficiency of the gasification system, and the management itself will pose a great effect on the final commercialization.With the condensation of tar, it will not only erode reactors, but also affect the subsequent reaction process.So it is indispensable to handle with the tar through the gasification processes.The influencing factors to the output of the tar in the gasification processes were summarized, such as temperature, stagnation time and catalyst, the measures of tar elimination in the industrial production were elaborate.%生物质气化过程中产生的焦油问题对整个气化系统的效率以及最终商业化发展有着重要的作用,焦油的危害在于其冷凝之后对反应设备有较大的腐蚀性而且对后续的反应也有影响。
因此,生物质气化过程中去除焦油十分必要。
本文综述了气化过程中温度、停滞时间、催化剂种类等因素对生物质气化过程中焦油产量的影响,并且详细介绍与对比了现实工业生产中去除焦油的几种常用方法。
生物质气化中焦油的产生及处理方法
生物质气化中焦油的产生及处理方法鲍振博;靳登超;刘玉乐;郭俊旺【摘要】生物质气化是一种常用的生物质能转换途径,气化过程中不可避免地产生的副产物焦油具有极大的危害性.为此,从生物质气化技术原理、装置及流程入手,论述了气化过程中焦油的产生、特点、影响因素及危害性;分析生物质气化气中焦油的旋风分离、湿式净化和干式净化等物理净化方法,比较高温热解和催化裂解化学转化方法;指出不同焦油处理方法的优缺点及工程应用.如何控制与优化气化过程、采取合适的焦油脱除技术,已成为生物质气化技术的一个重要研究方向.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2011(033)008【总页数】5页(P172-176)【关键词】生物质;气化;焦油【作者】鲍振博;靳登超;刘玉乐;郭俊旺【作者单位】天津中日农村环境·资源合作研究中心,天津300084;天津农学院,天津300084;天津中日农村环境·资源合作研究中心,天津300084;天津农学院,天津300084;天津中日农村环境·资源合作研究中心,天津300084;天津农学院,天津300084;天津中日农村环境·资源合作研究中心,天津300084;天津农学院,天津300084【正文语种】中文【中图分类】S216.20 引言随着2009年12月丹麦哥本哈根全球气候变化会议、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等气体而导致大气烟尘、酸雨、全球变暖以及臭氧层破坏等环境问题,引发人们深层次思考,寻求高效、清洁能源利用再次成为世界关注焦点。
生物质能具有丰富、廉价、可再生和清洁等特点,它的开发与应用又一次引起广泛关注。
生物质气化是一种常用的生物质能转换技术[1],是一种将生物质变成CO,H2,CH4和CnHm等气体燃料的热化学处理技术,在气化过程中焦油是不可避免的副产物。
生物质燃气热解气吸附脱除焦油
生物质燃气热解气吸附脱除焦油关键词:生物质燃气;生物质热解气;除焦油;焦油净化;吸附脱除焦油;焦油烟气脱除工艺生物质资源是绿色的可再生资源,经过适当的热化学或生物化学过程,可转化为生物质燃气,或进一步深加工获得化学品,为社会提供基础化工原料或能源。
生物质热化学转化过程是在高温(或辅助催化剂)条件下,生物质原料经过干燥、热分解、氧化和还原阶段,大分子经历断裂和重组,转化为小分子燃料油或燃气的过程。
目前,该技术已成为生物质资源利用的主要方式之一,而气化是该技术的主要形式。
但是,该技术在气化过程的稳定性、气化过程的经济性及后续产品使用过程的安全性上尚存在一些关键障碍,没有取得大规模推广应用。
在生物质原料热化学转化过程中,伴随着气态产物的出现,会产生焦油大分子。
焦油常温下是一种黑褐色黏稠液体,其成分非常复杂。
焦油的主要成分不少于20种,大部分是苯的衍生物及多环芳烃,其中含量大于5%的有萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯和酚等。
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。
焦油的存在阻碍生物质气化技术大规模应用的主要问题如下:①焦油在低温下凝结成液体,易和水、碳粒等粉尘结合为粘稠物,堵塞输气管道和阀门,腐蚀金属,影响系统运行和安全;②焦油难以完全燃烧,并产生碳黑等颗粒,对用于发电的燃气设备(如内燃机、燃气轮机等)的叶轮损害严重;③焦油及其燃烧后产生的毒气会污染环境;④焦油占可燃气能量的5%~10%,在后续使用过程难以与燃气一起被利用,会降低热化学转化过程效率。
由此可见,可燃气中的焦油具有相当大的危害性,是生物质气化过程应用的主要障碍之一,必须对其进行有效处理。
生物质燃气焦油处理方法主要包括物理法、热化学方法和等离子除焦法等。
物理除焦方法包括湿法和干法两大类。
湿式除焦法主要为水洗法,是用水将可燃气中的部分焦油冷却为液体,被水冲洗带走,该方法主要缺点是燃气中易夹带焦油雾滴,而且会带来洗焦废水的二次污染问题;干式除焦法即采用过滤技术净化燃气,可避免对水体和土壤的二次污染,但是在工程应用中,去除焦油的效果不理想,系统设备复杂,运行寿命短,常与其它除焦方法联用。
生物质气化技术及焦油净化方法
生物质气化技术及焦油净化方法王武林【摘要】生物质气化供气是农村利用生物质能源的主要途径.与生物质集中供气技术相比,户用的单独供气技术更适合于经济相对落后和居住较分散的农村用户.为此,分析对比了目前生物质气化装置为降低燃气焦油含量而常用的热裂解、催化裂解、湿法与干法等可用技术的特点与应用条件,提出了催化裂解方法较具发展前景.采用生物质气化与焦油裂解一体化的气化装置,并配置具有降温、除尘和焦油分离回收等多种功能的高效净化装置,是适合小型气化装置特点的处理焦油的有效技术.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2010(032)004【总页数】4页(P182-185)【关键词】生物质;气化;焦油;净化【作者】王武林【作者单位】扬州工业职业技术学院,科技处,江苏,扬州,225127【正文语种】中文【中图分类】S2160 引言生物质气化是生物质能源利用的主要技术途径,是通过热化学反应将固态生物质转换为气体燃料的过程。
生物质由于能量密度相对较低,挥发分高,发热值仅相当于煤的1/3~1/2,且各种生物质理化性质差异又较大,气化应用具有一定技术难度。
我国生物质气化技术的应用主要集中在两个方面,即生物质气化供气和生物质气化发电[1]。
其利用生物质的前提都是使生物质先在气化炉内进行气化反应生成可燃气,故气化炉是生物质气化系统的核心设备。
本文在对两种生物质供气系统的性能、特点及适用范围进行分析的基础上,针对制约生物质气化供气技术推广的主要瓶颈问题—粗燃气中焦油净化的可用技术进行研究,以提出适合小型气化装置特点的处理焦油的技术方案。
1 生物质集中供气与单独供气系统性能比较1.1 生物质集中供气系统特点分析生物质能源在农村的应用前景主要是推广生物质气化供气技术,使气化炉产生的生物质燃气供给相应配套设备,为居民提供炊事用气。
目前,生物质气化供气主要分为集中供气和单独供气两种类型。
生物质气化集中供气近几年得到迅速发展。
它是在农村的一个村或组建立一个生物质气化站,并将生物质燃气用储气柜储存,通过输气管网向居民集中提供生活用燃气。
