生物质气化气中焦油的处理方法

畜牧与饲料科学Animal Husbandry and Feed Science2010,31(3):196-19生物质气化气中焦油的处理方法鲍振博,刘五乐,靳登超,李书环,李艳聪,杨仁杰(天津农学院机电工程系,天津300384)摘要:生物质气化过程中产生的副产物——一焦油具有极大危害性。分析生物质气化气中焦油的旋风分离、湿式净化、干式净化等物理净化方法,论逑高温热解和催化裂解化学转化方法,比较不同焦油处理方法的优、缺点及工程应用。气化气中焦油处理是否有效是生物质气化气工程得以正常运行的保证。关键词:生物质;气化;焦油中图分类号:S216文献标识码:A文章顺序编号:1672-5190(2010)03-0196-02Treatment of Tar in Biomass Gasification GasBAO Zhen-bo, LIU Yu-le, JIN Deng-chao, LI Shu-huan, LI Yan-cong, YANG Ren-jieDepartment of Mechanic and Electronic Engineering. Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China)Abstract: Tar, a by-product in gasification process, has a great harm. In this paper, physical methods to remove tar in biomassgasification gas such as cyclone-separation, wet cleaning and dry cleaning are analyzed. Chemical conversion methods such as hightemperature pyrolysis and catalytic cracking are also discussed. Their advantages, disadvantages and application are comparedTreatment of tar in gasification gas is crucial for normal operation of biomass gasification gas engineering.Key words: biomass; gasification; ta生物质能具有丰富、廉价、可再生、清洁等特点,随着对已经生成的焦油从气相向冷凝相进行转移、脱离,进而达2009年12月丹麦哥本哈根全球气候变化会议的召开,地球到与气化气分离,实现减少气化气中焦油的目的,包括旋风上矿物质能源迅速消耗、需求日益增长、有限性及其使用中散分离、湿式净化、干式净化等方法。发大量的CO2SO2NO,等气体而引发的大气烟尘、酸雨、全球111旋风分离法:旋风分离法是采用旋风分离器来脱除变暖、臭氧层破坏等环境问题再次引发人们深层次的思考生气化气中焦油,其原理是气化气沿切线方向进入旋风分离物质能的开发与应用又一次引起人们的广泛关注,而生物质器而产生旋转运动,液态焦油颗粒在离心力作用下被抛向气化是一种常用的生物质能转换技术,在气化过程中焦油是器壁,与器壁碰撞和摩擦而失去动能,在重力作用下沉降下不可避免的副产物焦油在高温下可以发生裂解,与气化气来。旋风分离器的运行条件是分离效果的重要影响因素,旋起呈气体状态但在低于200℃的情况下就开始凝结为液风分离法一般用于捕集密度和粒径大的颗粒,对于粒径为体成为黑色黏稠油状物影响气化设备稳定、安全运行造成100μm左右的颗粒分离效率为60%-70%0。能量浪费降低气化效率;而且焦油成分中的多核芳香族在净1.12湿式净化法湿式净化法又称为水洗法,其净化焦油的化及燃烧时对环境及人类健康构成严重危害。对气化气中焦机理主要是慢碰撞用水将气化气中的部分焦油带走。湿法除油釆取适宜的处理方法,降低焦油在气化气中的组分提高气焦主要用冷却洗涤塔、文丘里洗涤塔、除雾器、湿静电除尘器化气质量是生物质气化技术的一个重要研究课题“。等设备。冷却洗涤塔能将重质焦油冷凝下来,液滴在5001生物质气化焦油的处理方法1000μm时,除焦油效率最高。文丘里洗涤塔通常连接在冷却依据气化气焦油产生过程中采取不同焦油处理方法,洗涤塔的后面,可以将气化气中较重焦油物质除去。除雾器是分为物理净化方法和化学转化方法。根据离心分离原理从气流中除去烟雾液滴,能有效去除经文L1物理净化方法生物质气化焦油的物理转化方法是丘里洗涤塔处理后气化气中的焦油和水。湿静电除尘器的原理收稿日期:2010-0305是首先对气化气进行冷却使气化气中焦油微粒形成液体颗粒基金项目:天津农学院科学发展基金资助项目(2007017然后利用高压电场,使气化气中液体颗粒带负电,通过一个带作者简介:鲍振博(1971—),男,讲师,硕士,主要研究方向为机有正电荷的极性板,将带负电荷的颗粒从气化气中除去。械结构设计、农村能源技术应用、农村环境污染处理1.13干式净化法:干式净化法又称过滤法,其除焦油机理装置。是将吸附性强的材料(如活性炭等)装在容器中,当气化气24掌握适宜的训练密度和强度每次训练时,要根据仔欲与探求欲;增强仔犬体能和提高仔犬胆量。在仔犬随后的犬生理机能的能力变化规律以及气候、场地、器材等因素,训练中,能大大增加幼犬的训练合格率,提高犬的综合能力。合理安排仔犬进行训练。生理负荷曲线一般是从逐步上升参考文献:到相对平稳然后逐步下降。因此要从简单到复杂从易到[1中国煤化工体育中的应用[].山东难、循序渐进地组织训练。注意高低结合、动静结合。训练结束时要让犬保持一定的体力CNMHG手册:感觉统合积极疗少平儿里履杠,199[3]刘文警犬学[M]北京:警官教育出版社,1992通过感觉统合训练,能大大地提高仔犬与人的亲和关4]刘文警犬技术[M]北京:中国人民公安大学出版社系以及犬兴奋性;提高仔犬视、听、嗅觉功能;提高仔犬衔取2002第3期鲍振博等:生物质气化气中焦油的处理方法197表1焦油处理方法优、缺点及工程应用情况焦油处理方法优点缺点程应用旋风分离设备简单操作方便,成本气化气流速要求严格只有对粒径较大的用于中、小型气化设备气化气低廉焦油颗粒(10Oμm)有效的初级净化液体问收及循环设备庞大;焦油废水造成理湿式净化结构简单操作方便,成本二次环境污染;大焦油不能利用,造战用多级湿法联合除焦油,是前国内气化工程采用较多的方净能源损失;焦油粒子直径要求严格气化法,多用于气化气的初级净化效率降低二次污染;分离净化效果气化气流速不能过高、焦油沉积严重、黏采取多级过滤,与其他净化装干式净化高且稳定,对0.1~10μm微附焦油的滤料难以处理;存在一定的能源置联合使用,用于气化气终极粒有效捕集损失处理学高温热解充分利用焦油所含能量,提热解温度(100120℃)高,对气化设备有发展潜力的焦油脱除方法化高气化效率;无二次污染材料制造要求较高工程中加入水蒸气进行氧化降低焦油转降低裂解温度(750900℃),催化剂的使用增加气化气成本;催化剂的目前最有效最先进的方法,在化催化裂解提高气化效率,充分利用添加温度控制严格气化工艺要求高油所含能量,无二次污染大、中型气化炉中逐渐被采用穿过吸附材料或者穿过装有滤纸或陶瓷芯的过滤器时,依常运行的保证。目前,我国已经建有500多处生物质气化气靠惯性碰撞、拦截、扩散以及静电力、重力等作用,使悬浮于工程,对焦油处理多采用物理净化方法,采取旋风分离、湿流体中的焦油颗粒沉积于多孔体表面或容纳于多孔体中,式净化、干式净化等复合处理,但是由于净化工艺粗放式管将气化气中的焦油过滤出来9。理净化效果不是很好。针对目前国内气化气工程现状,优12生物质气化焦油的化学转化方法焦油化学转化是化改善焦油的物理净化方法是暂时之计,对焦油化学转化在气化过程中,在高温、加入催化剂等工艺条件下,使气化方法进行经济、有效工程实践探索是生物质气化继续发展气中焦油再次发生转化化学反应,达到减少气化气中焦油的长远对策。的目的,包括化学高温热解转化和化学催化裂解转化。参考文献:121化学高温热解转化:化学高温热解转化是在100~[1]于树峰生物质能的开发与利用[化学工业,200261200℃温度下,有时加入水蒸气和其他一些氧化性物质,(12):5使焦油中CH等较大分子化合物通过断键脱氢脱烷基等进2曹稳根段红我国生物质能资源及其利用技术现状[J安徽农业科学,2008,36(14):6001-6003.行裂解、干转化积炭和蒸气转化等反应,发生深度裂化而转[3]章芸陈秋波邓我国生物质能源开发的研究和分析变为C_H、CO、H2、CH等较小气态分子和焦炭等其他产物。[J]现代农业科技,2007(12):172-174,176122化学催化裂解转化:化学催化裂解转化是在化学高4]刘贞先,伊晓路,孙立,等中国生物质废年物利用现状分温热解转化基础上进行的一种焦油化学转化方法,其机理析[J]环境科学与管理,2007,32(2):104-106.是在焦油化学高温热解转化中加入催化剂,降低热解转化[5]张长森,张瑞芹生物质燃气中焦油的催化转化脱除研究所需要的活化能,使得焦油在750~900℃温度下进行裂化[J]安徽农业科学,2010,38(2):874876.[6]王素兰,宋宏杰,张全国生物质气化副产物(焦油)资源重整及缩合等反应进行热解转化。焦油催化裂解与反应温化利用的经济效益分析[]安徽农业科学,2007,35(9):度、催化剂种类及形态尺寸、床高、接触时间等密切相关。27222焦油处理方法优、缺点及工程应用7]何伯翠秸秆热解气化气中焦油生成机理及除焦方法[]皖西学院学报,2002,18(4):4648焦油物理净化方法由于简单操作方便等优点在气化[8孙云娟,蒋剑春生物质气化过程中焦油的去除方法综述气技术发展初期得以广泛应用。在焦油化学转化方面,由于[J].生物质化学工程,006,40(2):31-35气化气焦油的产生受生物质原料(种类、大小、湿度)气化[9]杨海平,米铁陈汉平,等生物质气化中焦油的转化方法条件(加热速率、温度、压力、停留时间)、气化反应器(类型[J煤气与热力,2004,24(3):122-126.结构、运营状况)催化剂(种类添加量、添加方式)等综合10】张存兰.不同吸附剂对生物质气化焦油去除效果的影响[J]安徽农业科学,2009,37(18):8663-8665因素影响,国内一些科研工作者在不同生物质原料对焦(1韦杰生物质气化气中焦油的催化裂解研究[D北京:华油产生影响、提升气化反应温度、改进气化反应器催化剂北电力大学,2007的种类及尺寸大小等方面进行一定的理论与实践探索,得12]刘晓伟生物质气化焦油脱除方法及优化研究[D]北京:出一些科学结论:提高热解转化中气化温度、增加停留时华北电力大学,2008间采取合适的空气当量系数增加反应器的高度等均利于[13]陈汉平杨海平李斌等生物质流化床气化焦油析出特性的研究[J]燃烧化学学报,200,37(4):433-437焦油化学转化;石灰石镍基催化剂、木炭等是有效的催化[14]中国煤化工处理生物质热解焦油剂,减小催化剂粒径有助于焦油裂解转化面。焦油化学处学版,2009,49(2):253理利用技术,有待在气化工程中进一步应用。焦油处理方法CNMHG优缺点及工程应用情况如表1所示。[15]周志军,赖开忠,周俊虎,等气化过程中焦油催化裂解的影响因素研究[J]热力发电,2005(11):26-29.[16]王素兰生物质气化副产物焦油及其馏分的热重分析[J气化气焦油处理是否有效是生物质气化气工程得以正安徽农业科学,2007,35(7):2032-2034