新能源生物制氣焦油列解器藍(lán)火秸稈氣化成套設(shè)備

濟(jì)寧潤華環(huán)生物制氣保秸稈氣化成套設(shè)備節(jié)能設(shè)備生物制氣工藝流程說明：含水分小于20%秸稈（生物質(zhì)可燃物）、通過喂料機(jī)送入下吸氣氣化爐，秸稈再爐內(nèi)進(jìn)行干燥、燃燒、裂解、氧化還原產(chǎn)出生物質(zhì)可燃?xì)怏w，氣體產(chǎn)出后在尾部風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入旋風(fēng)除塵器去除氣體中灰分，去除灰分后的氣體流進(jìn)高溫裂解器分解轉(zhuǎn)化焦油，焦油在高溫800-900度時(shí)通過裂解介質(zhì)作用分解轉(zhuǎn)化率達(dá)97.8以上。裂解后的氣體要進(jìn)行冷卻、脈沖除塵器在風(fēng)機(jī)作用下經(jīng)防火止回器進(jìn)入儲(chǔ)氣柜，恒壓氣體經(jīng)止回閥進(jìn)入燃燒器，燃燒產(chǎn)生熱能供工業(yè)生產(chǎn)使用。

下吸式秸稈氣化爐簡介

下吸氣生物質(zhì)氣化爐具有結(jié)構(gòu)簡單，易操作，產(chǎn)出氣體焦油含量低的優(yōu)點(diǎn)。生物質(zhì)氣化過程是一個(gè)復(fù)雜的熱化學(xué)反應(yīng)的過程。吹入的空氣與物料混合燃燒，這一區(qū)域稱為氧化區(qū)，溫度約為900-1200℃，產(chǎn)生的熱量用于支持熱解區(qū)裂解反應(yīng)和還原區(qū)還原反應(yīng)的進(jìn)行；氧化區(qū)的上部為熱解區(qū)溫度約為300-700℃，在這一區(qū)域生物質(zhì)中的揮發(fā)分（裂解氣、焦油以及水分）被分離出來；熱解區(qū)的上部為干燥區(qū)，秸稈在這一區(qū)域被預(yù)熱干燥；氧化區(qū)的下部為還原區(qū)，氧化區(qū)產(chǎn)生的CO2、炭和水蒸氣在這一區(qū)域進(jìn)行還原反應(yīng)，同時(shí)殘余的焦油在此區(qū)域發(fā)生裂解反應(yīng)，產(chǎn)生CO和H2為主的產(chǎn)出氣（生物質(zhì)氣體）這一區(qū)域的溫度700-900℃；來自熱解區(qū)富含焦油的氣體需經(jīng)過高溫氧化區(qū)和熾熱焦炭為主的還原區(qū)，其中的焦油在高溫下被裂解，從而使產(chǎn)出氣的焦油大為減少。

作為氣化劑的空氣從爐體側(cè)部空氣噴嘴吹入，產(chǎn)出氣的流動(dòng)方向與物料是一至，故下吸氣氣化爐也稱為順流氣化爐。

工藝流程

生物質(zhì)（秸稈）

控制柜

喂料機(jī)

厭氧氣化爐   空氣

除塵器

水蒸氣

裂解氣

冷卻泵   冷卻水池

木酸醋 冷卻器

引風(fēng)機(jī)

式火口  點(diǎn)火排煙氣出口

止回器

儲(chǔ)氣柜

恒壓供氣

止回閥

燃燒器

工業(yè)鍋爐

工藝流程說明：含水分小于20%秸稈（生物質(zhì)可燃物）、通過喂料機(jī)送入下吸氣氣化爐，秸稈再爐內(nèi)進(jìn)行干燥、燃燒、裂解、氧化還原產(chǎn)出生物質(zhì)可燃?xì)怏w，氣體產(chǎn)出后在尾部風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入旋風(fēng)除塵器去除氣體中灰分，去除灰分后的氣體流進(jìn)高溫裂解器分解轉(zhuǎn)化焦油，焦油在高溫800-900度時(shí)通過裂解介質(zhì)作用分解轉(zhuǎn)化率達(dá)97.8以上。裂解后的氣體要進(jìn)行冷卻、脈沖除塵器在風(fēng)機(jī)作用下經(jīng)防火止回器進(jìn)入儲(chǔ)氣柜，恒壓氣體經(jīng)止回閥進(jìn)入燃燒器，燃燒產(chǎn)生熱能供工業(yè)生產(chǎn)使用。

下吸氣氣化爐簡介

秸稈氣化焦油裂解技術(shù)

一、秸稈焦油的特性

秸稈（即生物質(zhì)）氣化的目標(biāo)是得到盡可能多的可燃?xì)怏w產(chǎn)物，但在氣化中，焦炭和焦油都是不可避免的副產(chǎn)物。其中由于焦油在高溫時(shí)呈氣態(tài)，與可燃?xì)怏w完全混合，而在低溫時(shí)（一般低于200℃）凝結(jié)為液態(tài)，所以其分離和處理更為困難，特別對(duì)于燃?xì)庑枰禍乩玫那闆r（如燃?xì)庥糜诩彝?、?nèi)燃機(jī)發(fā)電、鍋爐燃燒時(shí)），問題更加突出。

焦油的存在對(duì)氣化有多方面的不利影響，首先它降低了氣化效率，氣化中焦油產(chǎn)物的能量一般占總能量的5～15%，這部分能量是在低溫時(shí)難以與可燃?xì)怏w一道被利用，大部分被浪費(fèi)，其次焦油在低溫時(shí)凝結(jié)為液態(tài)，容易和水、焦炭等結(jié)合在一起，堵送氣管道，使氣化設(shè)備運(yùn)行發(fā)生困難。另外，凝結(jié)為細(xì)小液滴的焦油比氣體難以燃燼，在燃燒時(shí)容易產(chǎn)生炭黑等顆粒。對(duì)燃?xì)饫迷O(shè)備，如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、燃燒器等損害相當(dāng)嚴(yán)重，這就大大降低了氣化燃?xì)獾睦脙r(jià)值。所以針對(duì)氣化過程產(chǎn)生的焦油，采取辦法把它轉(zhuǎn)化為可燃?xì)猓忍岣邭饣?，又降低燃?xì)庵薪褂偷暮?，提高可燃?xì)怏w的利用價(jià)值，對(duì)發(fā)展和推廣秸稈氣化發(fā)電、民用、工業(yè)使用技術(shù)具有決定性的意義。

二、焦油的特點(diǎn)

在秸稈熱轉(zhuǎn)換中，焦油的數(shù)量主要決定于轉(zhuǎn)換溫度和氣相停留時(shí)間，與加熱速率也密切相關(guān)。對(duì)一般秸稈而言，在500℃左右時(shí)焦油產(chǎn)物最多，高于或低于這一溫度焦油都相應(yīng)減少。而在同一溫度下，氣相停留時(shí)間越長，意味著焦油裂解越充分。所以隨著氣相停留時(shí)間的增加，焦油產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)地減少（見圖2）。焦油的成份非常復(fù)雜，可以分析到的成份有100多種，另外還有很多成份難以確定，而主要成份不少于20種，大部分是苯的衍生物及多環(huán)芳烴，其中含量大于5%的大約有7種，它們是：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%，而且在高溫下很多成份會(huì)被分解。所以隨著溫度的升高，焦油含量中成份的數(shù)量越來越少，因而在不同條件下（溫度、停留時(shí)間、加熱速率）焦油的數(shù)量和各種成份的含量都是變化的，任何分析結(jié)果只能針對(duì)于特定條件言。

根據(jù)這些特點(diǎn)，我們應(yīng)在氣化過程中盡可能提高溫度和氣相停留時(shí)間，減少焦油的產(chǎn)量和種類，以達(dá)到在氣化時(shí)控制焦油的產(chǎn)生，減少氣體凈化的難度.

三、秸稈焦油催化裂解

焦油催化裂解的原理盡管在秸稈氣化過程中采取各種措施控制焦油的產(chǎn)生，但實(shí)際上氣體中焦油的含量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出應(yīng)用允許的程度，所以對(duì)氣體中的焦油進(jìn)行處理，是有效利用燃?xì)獗夭豢缮俚倪^程，其中焦油的催化裂解是最有效、最先進(jìn)的辦法。以往簡單的水洗或過濾等辦法，只是把焦油從氣體中分離出來，然后作為廢物排放，既浪費(fèi)了焦油本身的能量，又會(huì)產(chǎn)生大量的污染。而焦油熱裂解卻可把焦油分解為永久性氣體，與可燃?xì)庖黄鸨焕谩Ｋ运葴p少了焦油含量，又利用了焦油中的能量。但熱裂解需要很高的溫度（1000℃～1200℃），所以實(shí)現(xiàn)較困難。催化裂解利用催化劑的作用，把焦油裂解的溫度大大降低（約750℃～℃900），并提高裂解的效率，使焦油在很短時(shí)間內(nèi)裂解率達(dá)99%以上。

化學(xué)式描述裂解的轉(zhuǎn)化過程。但不管何種成份，裂解的最終產(chǎn)物與氣化氣體的成份相似，所以焦油裂解對(duì)氣化氣體質(zhì)量沒有明顯影響，只是數(shù)量有所增加。對(duì)大部分焦油成份來說，水蒸汽在裂解過程中有關(guān)鍵的作用，因?yàn)樗芎湍承┙褂统煞莅l(fā)生反應(yīng)，生成CO和H2等氣體，既減少炭黑的產(chǎn)生，又提高可燃?xì)獾漠a(chǎn)量。例如，萘在催化裂解時(shí)，發(fā)生下述反應(yīng)：

C10H8+10H2OT10CO+14H2

C10H8+20H2OT10CO2+24H2

C10H8+10H2OT2CO+4CO2+6H2+4CH4

由此可知，水蒸汽非常有利于焦油裂解和可燃?xì)怏w的產(chǎn)生。氣化介質(zhì)為空氣時(shí)，產(chǎn)生低熱值燃?xì)?，熱值?MJ/Nm3-7MJ/Nm3，氫氣含量為8％～14％（體積），氣化介質(zhì)為水蒸氣時(shí)產(chǎn)生中熱值燃?xì)?，熱值?0MJ/Nm3～16MJ/Nm3，氫氣含量為30％～60％（體積）。

四、催化劑的特點(diǎn)及選擇

秸稈焦油催化裂解原理與石油的催化裂解相似，所以關(guān)于催化劑的選用可從石油工業(yè)中得到啟發(fā)。但由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有實(shí)際意義。所以人們除利用石油工業(yè)的催化劑外，還大量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白云石等天然產(chǎn)物。大量的實(shí)驗(yàn)表明，很多材料對(duì)焦油裂解都有催化作用，其中效果較好又有應(yīng)用前景的典型材料主要有三種，即木炭、白云石、鎳基催化劑，它們的主要性能列于表中。典型催化劑的主要特點(diǎn)

名稱反應(yīng)溫度接觸時(shí)間轉(zhuǎn)化效率特 點(diǎn)

鎳基

催化劑750℃～1.0s97 %(1) 反應(yīng)溫度低，轉(zhuǎn)換效果好[4]

(2) 材料較貴，成本較高

木炭800℃

900℃～0.5s

～0.5s91 %

99.5%(1) 木炭為氣化自身產(chǎn)物，成 本低

(2) 隨著反應(yīng)進(jìn)行，木炭本身減少

白云石*800℃

～0.5s95 %

99.8 % 轉(zhuǎn)換效率高，材料分布廣泛，

成本低