[发明专利]一种生物质热解气二次高温裂解与余热回用系统

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源技术领域，具体涉及一种生物质热解气净化处理系统，尤其是可实现生物质热解气二次高温裂解和余热梯级回用，适用于生物质热解气炭联产实验或生产系统。

背景技术

我国具有丰富的农作物秸秆资源和森林资源，据统计农作物年产量每年6亿吨左右，约折合3亿吨标准煤，林业剩余物约1.5亿吨。近年来，随着农业经济的不断发展，农民生活用能中高品位的商品能源需求逐渐增加。大量废弃的秸秆在田间地头焚烧，不仅浪费大量的生物质能源，而且对环境造成了严重污染。生物质热解气炭联产技术，指生物质原料在绝氧或低氧环境中加热升温引起分子内部分解形成生物炭、生物油和生物质燃气的过程，属生物质热化学转化技术。生物炭具有良好微观结构和理化特性，可生产炭基肥、土壤改良剂和缓释肥等；生物质燃气可替代化石能源，满足农村炊事和供热需求。目前，生物质热解气炭联产技术已成为世界前沿热点研究之一。

生物质热解气中含有一定量的灰尘和焦油，目前其净化方法主要包括旋风分离除尘、水洗、填料式过滤、热裂解和催化裂解等。专利CN2281833Y利用填料式过滤器清除焦油；CN1260377A利用物理悬浮沉降分离来脱除燃气中的焦油；CN 2372044Y采用水洗和填料式过滤组合净化焦油；CN1258712A采用旋风分离器、文丘里管和水洗塔组成燃气净化系统；CN102925221A通过喷淋式洗涤和高压静电组合捕焦方式。

目前最常用的方法是水洗技术，洗涤水中含有大量焦油不仅造成了二次污染，也造成能量和资源浪费。填料式过滤容易出现填料堵塞，而且覆盖表面的焦油难以清理。另外，采取催化裂解或高温裂解可降低燃气中的焦油含量，但催化裂解技术中催化剂使用寿命与成本是重要的制约因素，高温裂解需要较多能源使热解气升温，余热如不能有效利用会造成较大的能量浪费。

发明内容

为了克服现有生物质热解气净化技术造成二次污染、催化剂容易积碳失活和中毒，以及高温裂解系统能量损失大等缺点，本发明公开了一种生物质热解气二次高温裂解与余热回用系统，它将生物质热解气净化除尘、二次高温裂解、余热梯级回用相结合，使可燃气得以完全净化，同时有效回收利用裂解气中的热量。

本发明为达到这一目的所采取的系统方案是：一种生物质热解气二次高温裂解与余热回用系统，包括热解气净化除尘、燃气预热、二次高温裂解和余热梯级回用工序组成，二次高温裂解工序是该系统的核心，余热梯级回用包括两级换热系统，可实现余热的高效利用，其特征在于包括步骤：

a、净化除尘，生物质热解后产生的高温热解气首先进行除尘净化，除去热解气中夹带的炭粉及其他固态杂质；

b、燃气预热，对生物质热解产生的热解气进行预热，以使热解气到达高温裂解系统后能够快速达到需要的裂解温度；

c、二次高温裂解，气固分离后的热解气在二次高温裂解装置中快速升温至1100～1200℃，在催化剂的作用下，以高温裂解为主、催化裂解为辅除去热解气中的木焦油；

d、余热梯级回用，通过换热系统，将裂解后高温燃气中的热量回收，并应用于热解气与空气的预热，提高系统热能利用率。

所述一种生物质热解气二次高温裂解与余热回用系统，对生物质热解气采用耐高温陶瓷过滤与高压静电场两级组合除尘方式，除去热解气中夹带固态杂质，高压静电场电压一般在8万伏左右。

所述的一种生物质热解气二次高温裂解与余热回用系统，在步骤b之前还包括一次换热，采用列管式换热器收集和利用高温裂解气的余热，该工序实现了高温裂解气余热的一次回用和生物质热解气的初级预热，可将热解气预热至650～800℃。

所述的一种生物质热解气二次高温裂解与余热回用系统，一次预热器与二次预热串接，分别用于热解气与空气的预热，达到了能量梯级高效利用的目的，预热后的空气在工业生产中可直接通入锅炉进风口。

所述的一种生物质热解气二次高温裂解与余热回用系统，热解气的高温裂解在二次高温裂解炉内完成，二次高温裂解炉是该系统的核心，采用高温裂解为主、催化裂解为辅的除焦工艺净化生物质热解气。