生物質(zhì)氣化氣中焦油的處理方法

畜牧與簡(jiǎn)料科學(xué)A nimal Husbandry and Feed Science2010,31 (3):196-197生物質(zhì)氣化氣中焦油的處理方法鮑振博,劉玉樂(lè ),靳登超,李書(shū)環(huán),李艷聰,楊仁杰(天津農學(xué)院機電工程系,天津300384)摘要:生物質(zhì)氣化過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物--焦油具有極大危害性。 分析生物質(zhì)氣化氣中焦油的旋風(fēng)分離、濕式凈化、干式凈化等物理凈化方法,論述高溫熱解和催化裂解化學(xué)轉化方法,比較不同焦油處理方法的優(yōu)、缺點(diǎn)及工程應用。氣化氣中焦油處理是否有效是生物質(zhì)氣化氣工程得以正常運行的保證。關(guān)鍵詞:生物質(zhì):氣化;焦油中國分類(lèi)號:S216文獻標識碼:A文章順序編號: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-jie(Department of Mechanic and Electronie Engineering, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China)Abstract:Tar, a by -product in gasifcation process, has a great harm. In this paper, physical methods to remove tar in biomassgasification gas such a cyclone-separation, wet cleaning and dry cleaning are analyzed. Chemical conversion methods such a high-temperature pyrolysis and catalytic cracking are also discussed. Their advanlages, disadvantages and application are compared.Treatment of tar in gasification gas is crucial for nomal operation of biomass gasification gas engineering.Key words :biomass; gasification; tar生物質(zhì)能具有豐富、廉價(jià)、可再生、清潔等特點(diǎn)，隨著(zhù)對已經(jīng)生成的焦油從氣相向冷凝相進(jìn)行轉移、脫離，進(jìn)而達2009年12丹麥哥本哈根全球氣候變化會(huì )議的召開(kāi)，地球到與氣化氣分離,實(shí)現減少氣化氣中焦油的目的,包括旋風(fēng)上礦物質(zhì)能源迅速消耗需求日益增長(cháng)、有限性及其使用中散分離濕式凈化、干式凈化等方法。發(fā)大量的CO2、SO2.NO,等氣體而引發(fā)的大氣煙塵、酸雨、全球1.1.1旋風(fēng)分離法:旋風(fēng)分離法是采用旋風(fēng)分離器來(lái)脫除變暖臭氧層破壞等環(huán)境問(wèn)題再次引發(fā)人們深層次的思考,生氣化氣中焦油，其原理是氣化氣沿切線(xiàn)方向進(jìn)人旋風(fēng)分離物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)與應用又- -次引起人們的廣泛關(guān)注，而生物質(zhì)器而產(chǎn)生旋轉運動(dòng)，液態(tài)焦油顆粒在離心力作用下被拋向氣化是一種常用的生物質(zhì)能轉換技術(shù)，在氣化過(guò)程中焦油是器壁,與器壁碰撞和摩擦而失去動(dòng)能,在重力作用下沉降下不可避免的副產(chǎn)物1叫)。焦油在高溫下可以發(fā)生裂解,與氣化氣來(lái)。旋風(fēng)分離器的運行條件是分離效果的重要影響因素,旋一起呈氣體狀態(tài),但在低于200 C的情況下,就開(kāi)始凝結為液風(fēng)分離法一般用于捕集密度和粒徑大的顆粒，對于粒徑為體,成為黑色黏稠油狀物影響氣化設備穩定、安全運行,造成100 μm左右的顆粒分離效率為60%-70%7。能量浪費,降低氣化效率;而且焦油成分中的多核芳香族在凈1.1.2濕式凈 化法:濕式凈化法又稱(chēng)為水洗法,其凈化焦油的化及燃燒時(shí)對環(huán)境及人類(lèi)健康構成嚴重危害。對氣化氣中焦機理主要是慢碰撞,用水將氣化氣中的部分焦油帶走。濕法除油采取適宜的處理方法,降低焦油在氣化氣中的組分,提高氣焦主要用冷卻洗滌塔、文丘里洗滌塔、除霧器、濕靜電除塵器化氣質(zhì)量,是生物質(zhì)氣化技術(shù)的一個(gè)重要研究課題的。等設備。冷卻洗滌塔能將重質(zhì)焦油冷凝下來(lái),液滴在500~1生物質(zhì)氣化焦油的處理方法1000μm時(shí),除焦油效率最高。文丘里洗滌塔通常連接在冷卻依據氣化氣焦油產(chǎn)生過(guò)程中采取不同焦油處理方法，洗滌塔的后面,可以將氣化氣中較重焦油物質(zhì)除去。除霧器是分為物理凈化方法和化學(xué)轉化方法。根據離心分離原理從氣流中除去煙霧液滴，能有效去除經(jīng)文1.1物理凈化方法生物質(zhì)氣化焦 油的物理轉化方法是丘里洗滌塔處理后氣化氣中的焦油和水。濕靜電除塵器的原理是首先對氣化氣進(jìn)行冷卻,使氣化氣中焦油微粒形成液體顆粒，收稿日期:2010-03-05基金項目:天津農學(xué)院科學(xué)發(fā)展基金資助項目(2007017)。然后利用高壓電場(chǎng)，使氣化氣中液體顆粒帶負電,通過(guò)一個(gè)帶作者簡(jiǎn)介:鮑振博(1971- -).男,講師,碩士,主要研究方向為機有正電荷的極性板,將帶負電荷的顆粒從氣化氣中除去閣。械結構設計.、農村能源技術(shù)應用、農村環(huán)境污染處理1.1.3干式凈化法:干式凈化法又稱(chēng)過(guò)濾法,其除焦油機理裝置。是將吸附性強的材料(如活性炭等)裝在容器中,當氣化氣2.4掌握適宜的訓練密度和強度 每次訓練時(shí)， 要根據仔欲與探求欲;增強仔犬體能和提高仔犬膽量。在仔犬隨后的犬生理機能的能力變化規律以及氣候、場(chǎng)地、器材等因素，訓練中 ,能大大增加幼犬的訓練合格率,提高犬的綜合能力。合理安排仔犬進(jìn)行訓練。生理負荷曲線(xiàn)一般是從逐步上升參考文獻:到相對平穩,然后逐步下降。因此,要從簡(jiǎn)單到復雜、從易到[1]單大卵兒童感覺(jué)統合訓練在幼兒體育中的應用[J].山東難、循序漸進(jìn)地組織訓練。注意高低結合、動(dòng)靜結合。訓練結體育學(xué)院學(xué)報2000, 16(1):25-27.[2]陳文德,呂衛真.學(xué)習困難兒童指導手冊:感覺(jué)統合積極療束時(shí)要讓犬保持一定的體力。法[M].北京:中國少年兒童出版社. 1996.3小結通過(guò)感覺(jué)統合訓練，能大大地提高仔犬與人的親和關(guān)[3]劉文.警犬學(xué)[M]北京:警官教育出版社, 1992.[4] 劉文.警犬技術(shù)[M].北京:中國人民公安大學(xué)出版社，系以及犬興奮性;提高仔犬視.聽(tīng)、嗅覺(jué)功能;提高仔犬銜取2002.C第3期鮑振博等:生物質(zhì)氣化氣中熊油的處理方法197表1焦油處理方法優(yōu)、缺點(diǎn)及工程應用情況焦油 處理方法，優(yōu)點(diǎn)工程應用旋風(fēng)分離設備簡(jiǎn)單，操作方便,成本氣化氣流速 要求嚴格,只有對粒徑較大的用于中、 小型氣化設備氣化氣低廉焦油顆粒(100 um)有效的初級凈化勿液體回收及循環(huán)設備龐大:焦油廢水造成采用多級濕法聯(lián)合除焦油，是目理濕式凈化結構簡(jiǎn)單,操作方便,成本二次環(huán)境污染 ;大械焦油不能利用,造成前國內氣化工程采用較多的方能源損失;焦油粒子直徑要求嚴格,氣化爭效率降低法,多用于氣化氣的初級凈化無(wú)二次污染:分離凈化效果氣化氣流速不能過(guò)高、 焦油沉積嚴重、黏采取多級過(guò)濾， 與其他凈化裝干式凈化高且穩定 ,對0.1~1.0μm微附焦 油的濾料難以處理;存在- -定的能源置聯(lián)合使用， 用于氣化氣終極粒有效捕集損失處理高溫熱解.充分利用焦油所含能量,提熱解溫 度(100-1 200 C)高,對氣化設備有發(fā)展潛力的焦油脫除方法，工程中加人水蒸氣進(jìn)行氧化降高氣化效率;無(wú)二次污染材料制造要求較高學(xué)低焦油轉降低裂解溫度(750-900C),催化劑的使用增加氣化氣成本;催化劑的目 前最有效、最先進(jìn)的方法,在比催化裂解提高氣化效率,充分利用焦添加溫度控制嚴格,氣化工藝要求高大、中型氣化爐中逐漸被采用油所含能量,無(wú)二次污染穿過(guò)吸附材料.或者穿過(guò)裝有濾紙或陶瓷芯的過(guò)濾器時(shí),依常運行的保證。目前,我國已經(jīng)建有500多處生物質(zhì)氣化氣靠慣性碰撞、攔截擴散以及靜電力、重力等作用,使懸浮于工程,對焦油處理多采用物理凈化方法,采取旋風(fēng)分離、濕流體中的焦油顆粒沉積于多孔體表面或容納于多孔體中,式凈化、干式凈化等復合處理.但是由于凈化工藝粗放式管將氣化氣中的焦油過(guò)濾出來(lái)19409。理,凈化效果不是很好。針對目前國內氣化氣工程現狀,優(yōu)1.2 生物質(zhì)氣化焦油的化學(xué)轉化方法 焦油化學(xué)轉化是化改善焦油的物理凈化方法是暫時(shí)之計，對焦油化學(xué)轉化在氣化過(guò)程中，,在高溫、加入催化劑等工藝條件下,使氣化方法進(jìn)行經(jīng)濟、有效工程實(shí)踐探索是生物質(zhì)氣化繼續發(fā)展氣中焦油再次發(fā)生轉化化學(xué)反應，達到減少氣化氣中焦油的長(cháng)遠對策。的目的,包括化學(xué)高溫熱解轉化和化學(xué)催化裂解轉化。參考文獻:1.2.1化學(xué)高溫熱解轉化:化學(xué)高溫熱解轉化是在1000~[1] 于樹(shù)峰.生物質(zhì)能的開(kāi)發(fā)與利用[J].化學(xué)工業(yè),2008.261 200 C溫度下，有時(shí)加入水蒸氣和其他一些氧化性物質(zhì),(12):5.使焦油中C.H,等較大分子化合物通過(guò)斷鍵脫氫脫烷基等進(jìn)[2]背穩根,段紅.我國生物質(zhì)能資源及其利用技術(shù)現狀[J].安徽農業(yè)科學(xué),2008.36( 14):6001-6003.行裂解,干轉化積炭和蒸氣轉化等反應.發(fā)生深度裂化而轉[3] 章會(huì )，陳秋波，鄧燔.我國生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)的研究和分析變?yōu)镃_H,CO .H2.CH4等較小氣態(tài)分子和焦炭等其他產(chǎn)物叫。[J].現代農業(yè)科技.2007(12):172-174. 176.1.2.2化學(xué)催化裂解轉化:化學(xué)催化裂解轉化是在化學(xué)高[4] 劉貞先,伊曉路,孫立.等,中國生物質(zhì)廢弁物利用現狀分溫熱解轉化基礎上進(jìn)行的一種焦油化學(xué)轉化方法,其機理析[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2007 ,32(2):104 -106.是在焦油化學(xué)高溫熱解轉化中加入催化劑,降低熱解轉化[5]張長(cháng)森,張瑞芹.生物質(zhì)燃氣中焦油的催化轉化脫除研究[J].安徽農業(yè)科學(xué).2010.38<2):874-876.所需要的活化能,使得焦油在750-900C溫度下進(jìn)行裂化、[6]王素蘭,宋宏杰 ,張全國生物質(zhì)氣化副產(chǎn)物(焦油)資源重整及縮合等反應進(jìn)行熱解轉化。焦油催化裂解與反應溫化利用的經(jīng)濟效益分析[J].安徽農業(yè)科學(xué),2007 ,35(9):度.催化劑種類(lèi)及形態(tài)尺寸、床高、接觸時(shí)間等密切相關(guān)凹。2722- 2723.2焦油處理方法優(yōu)、缺點(diǎn)及工程 應用[7]何伯翠.稍稈熱解氣化氣中焦油生成機理及除焦方法[J].皖西學(xué)院學(xué)報,2002.18(4):46 48.焦油物理凈化方法由于簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn),在氣化[8]孫云娟,蔣釗春.生物質(zhì)氣化過(guò)程中焦油的去除方法綜述氣技術(shù)發(fā)展初期得以廣泛應用。在焦油化學(xué)轉化方面,由于[J]生物質(zhì)化學(xué)工程,2006, 40(2):31-35.氣化氣焦油的產(chǎn)生受生物質(zhì)原料(種類(lèi)、大小、濕度)、氣化[9]楊海平,米鐵,陳漢平等生物質(zhì)氣化中焦油的轉化方法條件(加熱速率、溫度.壓力、停留時(shí)間)、氣化反應器(類(lèi)型、[].煤氣與熱力,2004,24(3);122-126.結構、運營(yíng)狀況)、催化劑(種類(lèi).添加量添加方式)等綜合[10}張存蘭.不同吸附劑對生物質(zhì)氣化焦油去除效果的影響[J].安徽農業(yè)科學(xué),2009.37<18>:8663- 8665.因素影響"，國內一些科研工作者在不同生物質(zhì)原料對焦[11]韋杰生物質(zhì)氣化氣中焦油的催化裂解研究[D]北京:華油產(chǎn)生影響、提升氣化反應溫度改進(jìn)氣化反應器.催化劑北電力大學(xué),2007.的種類(lèi)及尺寸大小等方面進(jìn)行一定的理論與實(shí)踐探索,得[12]劉曉偉生物質(zhì)氣化焦油脫除方法及優(yōu)化研究[D]北京:出一些科學(xué)結論:提高熱解轉化中氣化溫度、增加停留時(shí)[13]陳漢平,楊海平.李斌，等生物質(zhì)流化床氣化焦油析出特華北電力大學(xué),2008.間、采取合適的空氣當量系數、增加反應器的高度等均利于性的研究[J]燃燒化學(xué)學(xué)報,2009 ,37(4):433- 437.焦油化學(xué)轉化;石灰石,鎳基催化劑.木炭等是有效的催化14]李永玲,吳占松.催化裂化條件對處理生物質(zhì)熱解焦油的劑,減小催化劑粒徑有助于焦油裂解轉化1316]。焦油化學(xué)處影響[J].清華大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2009 ,49(2):253-理利用技術(shù),有待在氣化工程中進(jìn)-步應用。焦油處理方法[15]周志軍,賴(lài)開(kāi)忠.周俊虎,等氣化過(guò)程中焦油催化裂解的256.優(yōu)、缺點(diǎn)及工程應用情況如表1所示。影響因素研究[J].熱力發(fā)電200511):26-29.3結論氣化氣焦油處理是否有效是生物質(zhì)氣化氣工程得以正[16]王素蘭生物質(zhì)氣化副產(chǎn)物焦油及其餾分的熱重分析[J].安徽農業(yè)科學(xué),2007 ,35(7): 2032- -2034.