[发明专利]生物质导电炭强制放电脱除气化焦油方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物质气化焦油脱除技术领域，尤其涉及一种生物质导电炭强制放电脱除气化焦油方法及其装置。

背景技术

生物质是典型的可再生资源，其来源广泛，储量丰富，我国每年可用作能源的生物质约可折合6.5亿吨标准煤，相当于2008年全国能源消费总量的23%。生物质的能源化途径主要分为热化学转化和生化转化两大类，其中，热化学转化主要分为直接燃烧、热解制油和气化制气三个方向。生物质气化是以空气、氧气、水蒸气及其混合物等为气化介质，在高温下将生物质转化为气化气（主要含H₂、CO、CH₄等）的热化学反应过程，其主要目的是获得能量密度较高、便于储存和输送的可燃气体，以便高效利用。

生物质气化气的品质决定了其利用方式和潜在价值，气化气品质包含两个关键参数：热值和焦油含量。就气化气热值而言，空气气化的一般为4000-6000 kJ/ Nm³，空气与水蒸气混合气化的一般在12000 kJ/ Nm³左右，水蒸气、氧气或者其混合物气化的通常大于18000 kJ/Nm³。就气化气焦油含量来说，上吸式气化炉一般在100g/Nm³数量级，流化床气化炉在10g/Nm³数量级，下吸式气化炉在1g/Nm³数量级。一般而言，气化气焦油含量至少要低于500mg/Nm³才能有效地大规模利用，否则，很容易出现管道堵塞、设备腐蚀等问题。如果进行更高品位的资源化利用，如用作内燃机或燃气轮机的燃料，焦油含量则需小于100mg/Nm³；如用作化工原料，焦油含量则需小于50 mg/Nm³；如用作碳酸盐燃料电池的燃料，焦油含量必须小于10 mg/Nm³。由此可见，高效彻底地脱除气化焦油是生物质气化技术大规模高品位利用的关键问题之一。

生物质气化焦油的脱除方法，目前主要有以下几种：（1）湿法（水洗法），该方法简单易行，但脱除效果有限（25-70%），显热损失严重，水污染问题突出。（2）干法（过滤法），利用吸附性较强的活性炭、玉米芯等过滤脱除焦油，常用作净化系统的最后一级，该方法在使用初期效果很好，但随着焦油沉积，净化效果急剧恶化，必须及时更换过滤材料；另外，当重质焦油含量较高时，吸附材料再生较为困难，常常直接烧掉，甚至有时必须作为危险废物处理。（3）电捕集法，利用高压电场将气体电离并使焦油微粒带上负电荷，定向运动至阳极板后凝聚脱除，由于电离状态下焦油微粒形成量有限，该方法一般仅用于焦油含量较高的场合（>30g/Nm³），焦油脱除率40%-80%。（4）热裂化法，在1100-1300℃的高温下，将焦油裂化成小分子的气体，该方法虽可将焦油含量降低到10 mg/Nm³以下（其中PAHs含量 < 1 mg/Nm³），但能耗过大，热值损失严重。（5）催化裂化法，一般运行在700-900℃，可直接在气化炉内加入催化剂，也可在下游专设催化裂化反应器，能够在不影响气化气热值的前提下催化裂解焦油，应用前景很好，但普遍还存在气化气中重质焦油含量增高的问题。

发明内容

本发明目的在于针对现有生物质气化气焦油含量高，影响气化气资源化品位的问题，提供一种生物质导电炭强制放电脱除气化焦油方法及其装置。

生物质导电炭强制放电脱除气化焦油方法是：采用具有良好孔隙特性和导电特性的生物质导电炭，吸附脱除气化气中的焦油，获得低焦油含量的气化气；吸附了气化焦油的生物质导电炭两端加上直流电压，使得生物质导电炭颗粒的接触点位置存在着大电流的集中和发散，利用振动发生装置促使生物质导电炭间歇性振动，生物质导电炭颗粒突然分离时，接触点处的电压急剧增加，产生强电场，放出脉冲式的高压电弧，产生大量活性粒子，促使生物质导电炭中吸附的焦油瞬间裂解，裂解产生的气体作为气化气被抽入气化气入口，在此过程中生物质导电炭得到活化并可循环使用。

所述的生物质导电炭的电阻率为0.01～1Ω·cm，比表面积为400～900 m²/g，密度为1.5～2.0。