一種生物質熱解氣噴淋淨化分離系統的製作方法

2023-05-24 02:23:41

本發明涉及一種生物質熱解氣噴淋淨化分離系統，屬於生物質炭化及其能源化應用技術領域。

背景技術：

目前，作為規模化利用生物質資源的有效途徑，生物質乾餾技術越來越受到社會的重視。現有的生物質乾餾技術一般包括熱解爐、冷卻器、氣液分離器、焦油吸附器和氣櫃。但生物質生產出的熱解氣中常含有大量雜質，如焦油、木醋液、粉塵、水分等，這不僅減少燃燒時產生的熱量，而且會造成事故。

專利cn2698791y公開了一種生物質乾餾炭化裝置，包括乾餾爐、重焦油分離器、冷卻器、氣液分離器、焦油吸附器和氣櫃，在乾餾爐與冷卻器之間的進氣管上裝有防止回氣的水封裝置，該水封裝置由裝有水的密閉罐體、罐體上端的進氣管和出氣管及密閉罐體下端的排水管組成，在焦油吸附器內設有隔板，在焦油吸附器上面有進氣口、進料口和出氣口。雖然該實用新型通過裝有防止回氣的水封裝置可防止空氣進入乾餾爐內引起事故，但產生的焦油、炭粉粘合在一起，在水封罐體內逐漸聚集，而堵塞管道，冷卻器同樣存在焦油聚集粘合一定粉塵堵塞管道。

cn102206497a公開了無氧熱解淨化工藝，包括氣體產生步驟、焦油分離步驟與氣液分離步驟，還包括綜合分離步驟與過濾儲氣步驟，氣體產生步驟乾餾釜只能間歇生產，另外從乾餾釜出來的高溫秸稈氣中的焦油是以氣相存在，不需要霧化，可以直接進入冷卻分離器，噴淋鹼液中和後容易結垢，生物質氣含有焦油也容易使燃燒器噴嘴結焦。間歇式生產，從升溫、燃氣製備再到焦炭的冷卻需要經歷較長的運行時間，受熱不均勻，熱量從爐壁傳到爐中心需要經歷很長時間，生物質原料受熱不均勻，熱解成度不一導致炭品質不一，燃氣品質不高，生物質熱解過程中回產生大量的一氧化碳，給燃氣使用者帶來潛在的安全風險，產生的木醋液和焦油不能進行有效處理，勢必會形成液體產物對農村地區的汙染。諸如以上的不足，固定床乾餾技術難以進一步推動生物質能產業的發展。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種生物質熱解氣噴淋淨化分離系統，可將生物質中熱解氣含有的細小機械雜質、焦油、和木醋液分離出來，進而獲得清潔的生物質氣，同時得到木醋液，用來噴淋生物質炭，也可以製成木醋液葉面肥。

為解決上述技術問題，本發明提供一種生物質熱解氣噴淋淨化分離系統，其特徵是，包括至少兩級串聯的噴淋塔，每一級噴淋塔與相對應的沉降罐、冷卻塔形成一個循環，所述的沉降罐分別與木醋液儲罐、焦油儲罐相連接；最後一級噴淋塔依次相連接氣液分離塔、風機、液封罐和緩衝罐，所述的氣液分離塔、液封罐、緩衝罐分別與所述的木醋液儲罐相連接。

進一步地，所述的沉降罐內部通過擋板和整流擋板將罐體分隔成左、中、右三個腔室，所述的擋板下端與罐體緊密連接，所述的擋板上端與罐體之間留有空隙，所述整流擋板的上、下兩端均與罐體緊密連接，所述的整流擋板設置整流段，木醋液通過整流段進入右腔室。

進一步地，所述的中腔室上部設有收集包。

進一步地，所述的左腔室和中腔室內設有反衝管，所述的反衝管與反衝洗泵相連接。

進一步地，所述的沉降罐底部設有數個排汙口。

進一步地，所述的噴淋塔最後一級上部設置捕霧器，所述的捕霧器為平行捕霧板，所述的平行捕霧板上部設置噴頭。

進一步地，所述的氣液分離塔在熱解氣進口設有分流器，所述的氣液分離塔在熱解氣出口處設有除霧器。

進一步地，所述的緩衝罐在熱解氣進口設有分流器，所述的緩衝罐在熱解氣出口處設有網墊除霧器。

本發明所達到的有益效果：在噴淋塔中，熱解氣中的木醋液溶於水，焦油由氣相變成液相，粉塵也被噴淋液噴淋從氣相中分離出來，噴淋液在沉降罐中沉降分離，得到木醋液、焦油，少量的機械雜質和焦油在沉降罐上部收集包收集，儲存到焦油罐，沉入罐底的炭粉及重焦油通過沉降罐內設置的反衝管衝刷排出罐外、收集、再利用，噴淋液攜帶的少量氣體，通過收集包收集，經換熱器由助燃風機輸送至炭化爐燃燒，整個系統密閉。沉降罐淨化後的木醋液冷卻處理後循環噴淋熱解氣；本發明還特意增設了液封，使前後氣體自然聯通的通道切斷，避免發生意外時空氣進入炭化爐，緩衝罐設置了除霧裝置，提高了生物質氣體的純度。

附圖說明

圖1是本發明生物質熱解氣噴淋淨化分離系統的結構示意圖；

圖2是本發明沉降罐的結構示意圖。

圖中各主要附圖標記的含義為：

1.一級噴淋塔；1-1.噴頭；2.一級冷卻塔；3.二級噴淋塔；3-1.捕霧器；4.二級冷卻塔；5.氣液分離塔；5-1.除霧器；5-2.分流器；6.風機；7.液封罐；8.緩衝罐；8-1.網墊除霧器；8-2.分流器；9.一級沉降罐；9-1.罐體；9-2.輕焦油、浮渣排放口；9-3.收集包；9-4.整流擋板；9-5.反衝管；9-6.擋板；9-7.人孔；9-8.排汙口；9-9.反衝洗泵；10.二級沉降罐；11.木醋液儲罐；12.焦油儲罐。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。

如圖1所示，一種生物質熱解氣噴淋淨化分離系統，包括噴淋淨化系統和氣液分離系統兩個部分。噴淋淨化系統包括依次相連接的一級噴淋塔1、一級沉降罐9、一級冷卻塔2、一級噴淋塔1、二級噴淋塔3、二級沉降罐10、二級冷卻塔4、二級噴淋塔3，所述的一級沉降罐9和二級沉降罐10相連接後分別與木醋液儲罐11、焦油儲罐12相連接。

工作原理：熱解氣進入一級噴淋塔1，一級噴淋塔1的噴淋液進入一級沉降罐9，沉降分離出焦油浮渣、木醋液、沉渣，木醋液經過一級冷卻塔2冷卻降溫後進入一級噴淋塔1噴淋熱解氣，經過一級噴淋淨化的熱解氣從下部側面進入二級噴淋塔3，二級噴淋塔3上部設置捕霧板3-1，首選平行板式捕霧板，氣相中固體顆粒、焦油進一步脫出，捕霧器3-1上面的噴頭定期噴淋衝洗捕霧器3-1，二級噴淋液進入二級沉降罐10，沉降分離出的木醋液經過二級冷卻塔4冷卻後進入二級噴淋塔3噴淋熱解氣，一級沉降罐9和二級沉降罐10分離出浮渣和焦油儲存到焦油儲罐12，沉渣和重焦油經過反衝系統反衝由沉降罐的排汙口排出、收集、再利用。噴淋塔噴淋攜帶到沉降罐的少量氣體由沉降罐的收集包上的管線經經換熱器由助燃風機輸送至炭化爐燃燒或直接火炬燒掉火炬燒掉。一級沉降罐9達到一定濃度後輸送到木醋液儲罐11，二級沉降罐10中的木醋液輸送到一級沉降罐9，二級沉降罐10補充新鮮水。

如圖1所示，氣液分離系統包括依次相連接的氣液分離塔5、風機6、液封罐7和緩衝罐8，二級噴淋塔3與所述的氣液分離塔5相連接，所述的氣液分離塔5、液封罐7、緩衝罐8分別與所述的木醋液儲罐11相連接。所述的氣液分離塔5在熱解氣進口設有分流器5-2，在熱解氣出口處設有除霧器5-1。所述的緩衝罐8在熱解氣進口設有分流器8-2，在熱解氣出口處設有網墊除霧器8-1。

工作原理：經過噴淋後的熱解氣進入氣液分離塔5，所述的氣液分離塔5在熱解氣進口設置分流器5-2，經入口分流器5-2使氣液得到初步分離。木醋液流入氣液分離塔5的集液部分。經入口分流器5-2的氣體向上流向氣體出口，氣體中所攜帶的細小液滴經除霧器5-1時進一步凝結成大液滴而沉降到氣液分離塔5的集液部分。氣液分離塔5分離後的熱解氣經過風機6進入液封罐7，從液封罐7出來的氣體，進入緩衝罐8，緩衝罐8設置的分流器8-2和網墊除霧器8-1的作用與氣液分離塔5設置的分流器5-2、除霧器5-1的作用相同。經緩衝罐8得到淨化的熱解氣儲存在儲氣櫃自用或其他民用。氣液分離塔5、液封罐7、緩衝罐8中的木醋液經過泵輸送到木醋液儲罐11，儲存的木醋液用來噴淋生物質炭，也可以製成木醋液葉面肥。

如圖2所示為沉降罐的結構示意圖。沉降罐內部通過擋板9-6和整流擋板9-4將罐體分隔成左、中、右三個腔室，所述的擋板9-6下端與罐體緊密連接，所述的擋板9-6上端與罐體之間留有空隙，所述整流擋板9-4的上、下兩端均與罐體緊密連接，所述的整流擋板9-4設有整流段，木醋液通過整流段平穩流入右腔室。所述的中腔室上部設有收集包9-3；所述的左腔室和中腔室內設有反衝管9-5，所述的反衝管9-5與反衝洗泵9-9相連接；所述的沉降罐底部設有數個排汙口9-8。

工作原理：來自噴淋塔的噴淋液進入沉降罐由擋板9-6隔離的左腔室，大的炭顆粒、重焦油沉降下來，輕焦油和浮渣則通過擋板9-6上端的空隙進入中腔室上部的收集包9-3內，由收集包9-3的排放口排放到收集儲罐，噴淋液攜帶的少量氣體通過收集包9-3上部管線經換熱器由助燃風機輸送至炭化爐燃燒，木醋液在中腔室進一步沉降分離，通過整流擋板9-4上的整流段進入右腔室，木醋液由右腔室進入冷卻塔冷卻後進入噴淋塔噴淋熱解氣，富餘的木醋液儲存到木醋液儲罐11，左腔室、中腔室設置反衝管9-5，右腔室木醋液經過反衝洗泵9-9加壓後，反衝管9-5的噴頭衝刷沉積物，由排汙口9-8排出沉降罐，並收集處理。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。