一种用于生物质固定床气化炉制备燃气的处理工艺的制作方法

本发明涉及一种用于生物质固定床气化炉制备燃气的处理工艺。

背景技术：

生物质气化炉产生燃气的原料为农作物秸秆、林木废弃物等，这种燃气是一种绿色新能源，具有强大的生命力，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。

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。

中国专利申请201710010384.9公开了一种实现焦油自消化的生物质气化方法，将生物质原料在上吸式气化炉热解气化制备的含焦油燃气经间接冷凝后得到的含重焦油废水乳化后在上吸式气化炉上部与生物质原料进行混合，实现将焦油送回气化炉二次气化。

中国专利申请201310097658.4公开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。

上述技术方案的缺陷在于，焦油处理装置比较复杂，在炉体内部对燃气进行降温以实现焦油的析出，该过程需要较低的温度及较大的析出空间，否则无法保证燃气中焦油的析出；大部分析出的焦油再次混入燃气中，没有被气化、裂解，需要重复析出，效率低，燃气产出率下降。

因此，如何提供一种既能实现彻底去除焦油、又能在不降低产出效率的同时提高设备使用寿命、且不对环境造成污染的用于生物质固定床气化炉制备燃气的处理工艺，成为了业界需要解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于生物质固定床气化炉制备燃气的处理工艺，其可以很好的解决生物质气化炉制备燃气过程中产生的焦油无法处理的问题。

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制备燃气的处理工艺，其包括以下步骤：

s1、生物质原料在固定床气化炉中热解气化制备得到燃气：气化炉包括纵向设置的炉体、炉排，炉排设在炉体的底部，炉体上设有进料管道；

s2、对燃气进行净化除尘：将燃气通入气体净化装置进行净化处理，得到焦油和净化后的燃气；

s3、将气体净化装置中的焦油投入炉体中，进行再次反应。

本发明中，将气体净化装置中析出的焦油直接投回炉体的内部进行处理，直接利用炉体内部较高的温度将对焦油进行处理，大大降低了整个工艺过程污染源的排放，有利于降低生产成本，保证了产出的效率。

本发明中，气体净化装置中容纳有水，由于焦油的密度大于水的密度，会沉在水的底部，焦油不会立即凝结为固态，方便在管道中的输送。

根据本发明的另一种具体实施方式，步骤s3中，在气体净化装置和炉体的中间设有焦油循环管道，当气体净化装置中的焦油达到预定的量后，将焦油通过焦油循环管道投入炉体中。相应的，在焦油循环管道想对应的位置设有用于容纳焦油的腔体，当焦油达到预定的量后，投入到炉体中去，进行及时处理。

根据本发明的另一种具体实施方式，炉体上设有用于注入焦油的注入孔，注入孔设在炉体的顶部，注入孔低于进料管道的进料口，焦油循环管道一端连接气体净化装置，另一端连接注入孔。

根据本发明的另一种具体实施方式，步骤s3进一步包括步骤s31：将气体净化装置中的焦油和新添加的生物质原料进行预混：进料管道上设有进料阀，当进料阀打开时，生物质原料进入炉体内部，同时，将焦油通过注入孔投入到炉体中，与生物质原料混合，参与下一阶段的反应。本方案中，将焦油和原料同时投入的目的在于，使焦油和原料进行混合，这样方便焦油落入至炉体底部的位置，可直接参与反应，焦油的反应率高，焦油残杂少，避免了在投入焦油的过程中，部分焦油随着气态的燃气直接排出炉体外部，降低了焦油处理的效率，增加了其它设备的负荷，导致成本的增加。

根据本发明的另一种具体实施方式，步骤s3还包括步骤s32：对焦油循环管道进行清洗。焦油在较低的温度下容易凝结，粘在管道上，如果不及时清洗，很容易造成管道的堵塞，一旦反生堵塞很难清理。

根据本发明的另一种具体实施方式，步骤s32中，在焦油循环管道和气体净化装置之间设有清洗支路，气体净化装置中容纳水，清洗时，焦油循环管路与炉体的连接关闭，清洗支路与焦油循环管路连接，气体净化装置中的水被泵入焦油循环管路，通过清洗支路流回至气体净化装置。本方案中，气体净化装置中的水温度较高，可以将残留在管道内壁上的焦油及时进行冲洗，提高管道的使用寿命。本方案中的水也可采用其他热水来源，例如，清洗过炉排的水。

根据本发明的另一种具体实施方式，步骤s11中，炉排包括灰盆、炉蓖，炉蓖包括若干炉排片，若干炉排片依次相连、且从下到上半径依次减小；炉蓖的内部设有进水管道，炉蓖的顶部设有出水管道，灰盆与进水管道之间设有第一水管。本方案中，冷却水从进水通道流入，经出水通道流出，流出的冷却水通过炉排片的表面，对炉排片进行冷却，并对炉排片进行冲洗，灰渣在冷却水的作用下，不会在炉蓖上残留、聚结，从而解决传统炉排结渣的问题。

根据本发明的另一种具体实施方式，步骤s1还包括步骤s11：对炉排进行循环水冷：冷却水从进水管道流入，经炉蓖顶部的出水管道流出，依次流经每一的炉排片，再流至灰盆中，通过第一水管将灰盆中的冷却水再次循环至进水管道中。本方案中，炉排上设有循环水路，将从炉蓖上流至灰盆中的水循环至进水管重复使用，节约了资源，相应的，可在循环水路上设置过滤网，过滤水中的杂质。

根据本发明的另一种具体实施方式，气体净化装置包括箱体、隔板，箱体的底部容纳水，箱体的底部设有排出孔；隔板竖直设置于箱体内部，隔板与箱体的底部之间有空隙，隔板将箱体的内部隔成u形气体通道。

根据本发明的另一种具体实施方式，步骤s2中，燃气经过u形气体通道，燃气的温度降低，其内包含的焦油成分凝结在隔板或箱体的内壁上，同时捕捉燃气中携带的灰尘，积累到一定程度后，在自重的作用下，落至箱体底部的水中，并从排出孔中排出。

本发明中，用于清洗焦油循环管道的水也可采用其他热水来源，例如，清洗过炉排的水。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

1、直接对生物质气化系统产生的焦油进行处理，从而降低成本，提高生产效率，降低环境的污染；

2、冷却水直接与炉蓖接触直接冷却，不通过其它结构进行热交换，其冷却面积大，冷却效果好，从而实现对炉蓖的降温。

3、在对炉蓖进行冷却的过程中，实现了对炉蓖表面的清洗，及时将残留在炉蓖表面的灰渣进行冲洗，解决了因为炉排结渣带来的停机清理或者炉排冷却效果差、出风不畅导致的炉排烧穿等问题。

4、焦油析出效率高，且结构简单，使用方便。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的一种实现用于生物质固定床气化炉制备燃气的处理工艺的系统结构示意图；

图2是图1中，炉排的整体结构示意图；

图3是炉排的主视图；

图4是图3中，a—a截面视图；

图5是图1中，气体净化装置的结构示意图；

图6是图3中，旋转叶片的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种用于生物质固定床气化炉制备燃气的处理工艺，其包括：

s1、生物质原料在固定床气化炉中热解气化制备得到燃气，并在制备燃气过程中，对炉排进行循环水冷。

s2、对燃气进行净化除尘：燃气从u形气体通道的一端进入，燃气的温度降低，其内包含的焦油成分凝结在隔板或箱体的内壁上，同时捕捉燃气中携带的灰尘，焦油积累到一定程度后，在自重的作用下，落至箱体底部的水中，并从排出孔中排出；净化后的燃气从u形气体通道的另一端排出。

s3、将气体净化装置中的焦油通过焦油循环管道投入炉体中，进行再次反应：将焦油和新添加的生物质原料在炉体中进行预混，混合后的焦油和原料同时反应；焦油注入炉体中后，用热水对焦油循环管道进行清洗。

实现本实施例处理工艺的系统，其包括：如图1-6所示，其包括：气化炉1、炉排2、气体净化装置3、焦油循环管路4。

其中，如图1所示，气化炉1包括炉体11、进料管道12，进料管道12上端设有进料机构13；炉体11上设有进料口111、出气口112、注入口113，进料口111设在炉体11顶部靠近中央的位置，进料管道12对应进料口111设在炉体11的上方，出气口112设在炉体11顶部靠近边缘的位置，注入口113设在炉体11侧壁上，且低于进料口111。

如图2-4所示，炉排2设在炉体11的底部，炉排2为塔式水冷炉排，其包括旋转式炉排座21、炉蓖22、送风系统23、水冷系统24、水封结构25。

其中，旋转式炉排座21包括台座211和灰盆212，台座211设在灰盆212内。

炉蓖22，其设置在台座211上，炉蓖22包括三个炉排片221，三个炉排片221依次相连的、且从下到上半径依次减小，每一炉排片221上均设有多个出风口222；炉排片221包括锥形面223和设置在锥形面223内部的排风板224；其中，排风板224为环形结构，排风板224的底部略高于锥形面223的底部，出风口222设置在排风板224上，且出风口222的位置高于锥形面223的底部。

送风系统23，包括进风管231，进风管231自下而上穿过灰盆212和台座211，并与出风口222连通，助燃风从进气管231进入炉体11中。

水冷系统24，包括进水通道241、出水通道242，进水通道241、出水通道242为一体化固定结构，进水通道241连接出水通道242，出水通道242设置在炉蓖22的顶部，其转动连接炉蓖22。进水通道241与进风管231为套管结构，进水通道241设置于进风管231之内。

第一水管(图中未示)，第一水管上设有循环泵，第一水管连接进水通道；冷却水在对炉排片表面进行冷却后，流至灰盆处，通过第一水管将水抽出，经过过滤网将混于水中的颗粒物进行过滤，然后流至外部的水箱中进行换热，经过换热后的水继续循环至进水通道中，对炉排片进行冷却降温。

出水通道242为开口向下的锥形面，冷却水从出水通道242中流出后，均匀分散至炉排片221上，对炉排片221进行冷却。

水封结构225设置在进风管231与台座211之间，台座211为旋转式结构，进风管231为固定设置，通过设置水封结构225，实现炉排座221在旋转过程中与进风管231之间密封的稳定性。

灰刀(图中未示)，灰刀设置在灰盆中，其中，灰刀相对于气化炉炉体固定设置，在灰盆旋转过程中，经过灰刀的作用，沉积在灰盆212中的灰渣沿着灰刀的方向被挤出灰盆212，实现热解过程中产生的灰渣的自动清理过程。

气体净化装置3，其包括箱体31、隔板32、u形气体通道33、沉降槽34、旋转叶片35、排出孔36。

如图5-6所示，箱体31为立式筒状，箱体31的顶部设有燃气进口311和燃气出口312，燃气进口311和燃气出口312相对设置；箱体31的底部容纳有水。

隔板32，其竖直设置于箱体31内部，隔板32包括固定端321、自由端322，固定端321设置于箱体31的顶部靠近中央的位置，自由端322位于水面的上方。

u形气体通道33，其通过隔板32将箱体31的内部分割而成，包括上行通道331、下行通道332，上行通道331、下行通道332分布在隔板32的两侧；燃气进口311设在下行通道332的顶端，燃气出口312设在上行通道331的顶端。

沉降槽34，其设在箱体31的底部靠近边缘的位置，沉降槽34的底部低于箱体31的底部。

旋转叶片35，用于加速焦油及其混合物排出，该旋转叶片35竖直设置，其上设有驱动电机351及传动轴352。

排出孔36，其设在沉降槽34中，在排出孔36处设有阀门。

本实施例中，生物质燃气经过u形气体通道时，生物质燃气的温度降低，其内包含的焦油成分凝结在隔板或箱体的内壁上，同时捕捉生物质燃气中携带的灰尘，积累到一定程度后，在自重的作用下，落至箱体底部的水中，并从排出孔中排出。

焦油循环管路4，用于将箱体中析出的焦油添加至炉体中，其上设有螺杆泵。焦油循环管路在使用后，需要进行清洗，直接使用箱体中的水冲入该焦油循环管路，对管道进行清洗，清洗后的水可以直接排出或者通过清洗支管(图中未示)连接回箱体内部，进行循环利用。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。