一种生物质热解炭化尾气净化装置的制作方法

本实用新型涉及一种生物质热解炭化尾气快速净化方法及其装置，特别涉及实验室研究用生物质热解炭化设备尾气处理，属于生物质热解技术领域。

背景技术：

生物质炭化是指将生物质转变为生物炭的过程中，是秸秆等农林有机废弃物资源化综合利用方式之一。所获得的生物炭具有改良土壤、提升肥效、固炭减排等功效，近年来受到广泛关注。目前实验室试验用炭主要采用小型炭化炉具(如管式炉)制备，存在的主要问题是生物质在炭化过程中会产生大量的有害尾气，主要成分包括悬浮颗粒物、VOCs，如不加妥善处理，直接排放，会对周边环境和人体健康造成严重威胁。

为解决生物质炭化过程中的尾气污染问题，目前常见的做法有两种。一是燃烧，包括直接燃烧和间接燃烧，直接燃烧是增加气体净化设备，去除水蒸汽，然后明火引燃，该方法的确定在于设备成本高，且受生物质原料种类影响而不稳定；间接燃烧在化炭化设备末端增加可燃气、电阻丝等引燃装置，尾气通过引燃装置被点燃，该方法的缺点在于需要增加额外能源投入，且安全隐患大。二是回收，通过吸附介质、冷凝器或电捕焦油器，实现尾气分级净化回收，存在的主要问题是需要增加大量的辅助设备，占地面积大，不适合实验室用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种轻简化、安全可靠的生物质热解炭化尾气净化装置，能够有效脱除生物质热解炭化尾气中的有害物质，同时能够实现炭化炉体密封，避免炭化炉冷却过程中发生液体或空气回流问题，减少辅助气体用量，实现炭化炉经济、安全、稳定运行。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种生物质热解炭化尾气净化装置，其特征在于：尾气净化装置包括过滤管、缓冲瓶、一次洗涤瓶、二次洗涤瓶，各元器件之间通过气管连接。所述各元器件连接顺序为过滤管、缓冲瓶、一次洗涤瓶、二次洗涤瓶等。

本实用新型提出的一种生物质热解炭化尾气净化装置的净化方法，包括以下步骤：

(1)工作时，将过滤管进气端与炭化炉出气端连接，过滤管、缓冲瓶、一次洗涤瓶、二次洗涤瓶依次通过气管连接；

(2)将物料装入炭化炉，启动炭化炉，通辅助气体，待物料温度升至100℃以上时，停止通辅助气体，此时炭化炉内原料开始逐步升温，产生大量的尾气；

(3)尾气经气管达到过滤管，过滤管对尾气中的大颗粒物、水汽以及部分VOCs进行吸附；

(4)经滤管过滤的气体通过气管进入缓冲瓶，气体在缓冲瓶内进一步冷凝，去除部分VOCs；

(5)经缓冲瓶过滤的气体通过气管进入一次洗涤瓶，经一次洗涤后脱除大部分VOCs和细小颗粒物；

(6)经一次洗涤瓶过滤的气体通过气管进入二次洗涤瓶，经二次洗涤后，尾气实现减量达标排放。

(7)炭化结束后，炭化炉腔体内部随着温度的降低会产生负压，此时，一、二次洗涤瓶中的液体会在负压作用下流入缓冲瓶，通过缓冲瓶维持热解炭化炉腔体内外压力平衡，同时由于液体的密封作用，隔绝外界空气与热解炭化炉腔体，维持腔体内部厌氧气氛。

本实用新型提出的生物质热解尾气净化装置，包括：

(1)热解炭化炉，用于使生物质原料发生热解炭化反应，热解炭化炉上排气口与过滤管的进气口相连。

(2)过滤管，过滤管用于对热解炭化尾气中的大颗粒物、水汽和部分VOCs进行脱除，过滤管由管道和过滤介质组成，过滤介质放置于过滤管内，过滤管可以为玻璃管或其它耐腐蚀管道；过滤介质可以为生物炭、木屑或其他吸附性材料，外部用纱布或其他透气性材质包裹。

(3)缓冲瓶，用于缓存一次洗涤瓶内的液体，冷凝尾气，去除部分VOCs，缓冲瓶由瓶体、密封塞和气管组成，瓶体可以是玻璃瓶或其他耐腐蚀容器，容积不小于平衡热解炭化炉内外压差所需的容积；密封塞可以为橡胶塞或其他耐腐蚀材料，用于密封瓶口，并提供气管固定平台；气管由进气管和出气管构成，安装在密封塞上，进气管长度短于出气管，进气管长度不得超过缓冲瓶平衡内外压差，瓶内液体所达到的最高液面。

(4)一次洗涤瓶，用于脱除大部分VOCs和细小颗粒物，一次洗涤瓶由瓶体、洗涤介质、密封塞和气管组成，瓶体要求同缓冲瓶；洗涤介质可以为碱液或其他能够有效脱除尾气中的VOCs和细小颗粒物的液体；密封塞同缓冲瓶；气管由进气管和出气管构成，安装在密封塞上，进气管不得高于瓶内液面高度，出气管不得低于瓶内液面高度。

(5)二次洗涤瓶，用于进一步脱除大部分VOCs和细小颗粒物，实现尾气达标排放，二次洗涤瓶由瓶体、洗涤介质、密封塞和气管组成，各部件要求同一次洗涤瓶。

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、尾气净化材料均为常用材料，易获得，成本低；

2、尾气净化装置结构简单、组装方便，容易操作；

3、尾气净化装置设有防空气回流装置，减少辅助气体用量，节省运行成本。

附图说明

以下结合附图来对本实用新型进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为本实用新型的过滤管结构示意图；

附图3为本实用新型的缓冲瓶结构示意图；

附图4为本实用新型的一次洗涤瓶结构示意图；

图中：1为炭化炉，2为过滤管，3为缓冲瓶，4为一次洗涤瓶，5为二次洗涤瓶。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，下面结合实施实例和附图对本实用新型做详细描述。

一种生物质热解炭化尾气净化装置，如图1所示，尾气净化装置包括过滤管2、缓冲瓶3、一次洗涤瓶4、二次洗涤瓶5，各元器件之间通过气管6连接。过滤管1由过滤管壳2-1和过滤介质2-2构成；缓冲瓶由瓶塞2-1、进气管3-2、出气管3-3、瓶体3-4构成；一次洗涤瓶由瓶塞4-1、进气管4-2、出气管4-3、瓶体4-4、洗涤液4-5组成。所述各元器件连接顺序为过滤管2、缓冲瓶3、一次洗涤瓶4、二次洗涤瓶5。

本实用新型提出的一种生物质热解炭化尾气净化装置的净化方法，包括以下步骤：

(1)工作时，将过滤管2进气端与炭化炉1出气端连接，过滤管2、缓冲瓶3、一次洗涤瓶4、二次洗涤瓶5依次通过气管6连接；

(2)将物料装入炭化炉，启动炭化炉，通辅助气体，待物料温度升至100℃以上时，停止通辅助气体，此时炭化炉内原料开始逐步升温，产生大量的尾气；

(3)尾气经气管达到过滤管2，过滤管2对尾气中的大颗粒物、水汽以及部分VOCs进行吸附；

(4)经过滤管2过滤的气体通过气管进入缓冲瓶3，气体在缓冲瓶3内进一步冷凝，同时去除部分VOCs；

(5)经缓冲瓶3过滤的气体通过气管进入一次洗涤瓶4，经一次洗涤后脱除大部分VOCs和细小颗粒物；

(6)经一次洗涤瓶4过滤的气体通过气管进入二次洗涤瓶5，经二次洗涤后，尾气实现减量达标排放。

(7)炭化结束后，炭化炉腔体内部随着温度的降低会产生负压，此时，一次洗涤瓶3、二次洗涤瓶4中的液体会在负压作用下流入缓冲瓶3，通过缓冲瓶3维持热解炭化炉1腔体内外压力平衡，同时由于液体的密封作用，隔绝外界空气与热解炭化炉腔体，维持腔体内部 厌氧气氛。

以上示意性的实施例对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限与此。所以，如果本领域的技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。