【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气化气净化系统和工艺。
技术介绍
1、生物质作为一种可再生的资源，在其能源化利用过程中，所排放的碳理论上等于生物质生长过程中通过光合作用固定的碳，从而实现碳中性循环。在所有生物质的利用方式中，生物质气化发电技术作为一种前沿技术，具有规模灵活、效率高、碳中性等优点。在解决农林废弃物减量化、资源化利用的同时，为农村地区、离网海岛等存在分布式能源需求的地区提供清洁电力。
2、从气化炉产出的粗燃气不可避免的带有较高含量的焦油、固体颗粒以及其他非预期组分，其中焦油(即所有沸点在苯以上的有机化合物)问题尤为突出。生物质结构具有较高的挥发分含量，通常在50％以上，这部分挥发分具有较弱的热稳定性，在热化学反应中率先析出，从而形成气相焦油。依据气化形式和原料的不同，通常焦油含量从每标准立方米数克至数十克不等。焦油中占比最大的成分为单酚类(主要为苯酚和愈创木酚)，其次是含量小一个数量级的多环芳烃(pah)。此类物质极易在输送管道中冷凝(350～400℃)，从而导致管路堵塞、阀门卡死、金属腐蚀、风机停转等一系列问题，导致系统停车。过高的焦油含量在内燃机中难以燃尽，形成炭黑等颗粒物，同时焦油中的萘组分会在内燃机进气口形成结晶，焦油同时也会对火花塞造成污染，引起点火困难等问题。
3、目前主流的燃气净化技术中，总体上可分为干法和湿法两大类。干法包括机械除尘、高温焦油裂解等措施，湿法主要为水洗。荷兰能源研究中心研发的olga(oil-based gaswasher)燃气净化系统以重质焦油的溶剂吸收为基础进行设计，采用
4、综上可知，现有技术中存在以下四方面的缺陷：第一，传统的湿法洗涤中会将焦油和飞灰同步脱除，然而焦油与飞灰接触可形成不易流动的凝胶，造成输送困难甚至是管路堵塞；而如果湿法喷淋采用水溶剂，则会进一步在洗涤后生成含碱废水，增加水处理成本；同时传统水法洗涤由于水和焦油组分本身在极性上存在巨大差异，难以达到相似相溶，因此对焦油的吸收效果，尤其是轻质焦油的脱除效果较差；第二，生物质气化产生的飞灰通常有一部分集中分布在直径较小(<10μm)的区段，这部分飞灰难以通过旋风分离等常规方法除去；第三，采用电捕焦油法脱除焦油需要提供额外的大功率电能；电捕焦油器中的电极存在易被污染的缺点，同时电极需要惰性气体保护，以避免系统漏风等因素导致的气化气氧含量上升所带来的爆炸隐患；第四，焦油高温裂解所需的温度通常需要1000℃以上，而常规气化气出口温度为600-800℃左右，需要额外提供高温气体以维持裂解所需的热量；虽然添加催化剂可降低焦油裂解所需的温度，然而会带来催化剂结焦失活、飞灰污染等问题。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术中焦油和飞灰的脱除效果较差等问题，提供一种气化气净化系统和工艺。该系统可将飞灰和焦油等进行有序脱除，避免交叉污染。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种气化气净化系统，其包括除尘单元和焦油洗涤单元；
4、所述除尘单元包括旋风除尘器、气化气换热器和过滤器；所述旋风除尘器设有气化炉气化气入口、除尘出灰口和除尘气化气出口；所述过滤器设有换热气化气入口、过滤出灰口和过滤气化气出口；
5、所述焦油洗涤单元设有气化气入口、洗涤剂入口、气化气出口和洗涤液出口；
6、所述除尘气化气出口与所述换热气化气入口通过第一连接管道连接，所述气化气换热器设于所述第一连接管道上；所述过滤气化气出口与所述气化气入口连接。
7、本专利技术中，所述旋风除尘器可设置为一级或二级。
8、本专利技术中，所述过滤器的滤芯可采用陶瓷滤芯或烧结金属滤芯。
9、本专利技术中，所述气化气换热器可采用高温导热油传热降温的形式，以防止冷热气体换热过程中气化气中焦油在快速冷却的过程中析出。
10、本专利技术中，所述过滤器还可设有滤芯反吹气入口。
11、本专利技术中，所述除尘单元还可包括螺旋出灰机，所述除尘气化气出口和所述过滤气化气出口与所述螺旋出灰机的入灰口相连。
12、本专利技术中，所述焦油洗涤单元可包括重质焦油吸收子单元和轻质焦油吸收子单元；所述重质焦油吸收子单元包括喷淋塔组，所述喷淋塔组设有过滤气化气入口、喷淋剂入口、喷淋液出口和喷淋气化气出口；所述轻质焦油吸收子单元包括吸收塔，所述吸收塔设有脱重气化气入口、脱轻气化气出口、吸收剂入口和吸收液出口；所述过滤气化气入口为所述焦油洗涤单元的气化气入口，与所述过滤气化气出口连接，所述喷淋气化气出口与所述脱重气化气入口连接，所述脱轻气化气出口为所述焦油洗涤单元的气化气出口。
13、其中，所述喷淋塔组可包括至少一个喷淋塔，例如两个串联的喷淋塔。所述喷淋塔可为空塔或泡罩塔。所述喷淋塔可设有2-5级喷淋层。每层喷淋层可设置3-12个喷嘴。所述喷淋塔的塔顶可设有除雾器避免喷淋剂从塔器中随气流被带出。所述重质焦油吸收子单元还可包括液液分离器，所述液液分离器设有喷淋液入口、再生喷淋剂出口和重质焦油出口，所述重质焦油出口位置低于所述再生喷淋剂出口，所述喷淋液出口与所述喷淋液入口连接，所述再生喷淋剂出口与所述喷淋剂入口连接。所述重质焦油吸收子单元还可包括气液分离器，所述气液分离器设有喷淋气化气入口、脱重气化气出口和出液口，所述喷淋气化气入口与所述喷淋气化气出口连接，所述脱重气化气出口与所述脱重气化气入口连接，所述出液口与所述喷淋液入口连接。
14、其中，所述吸收塔可为填料塔。所述填料塔中的填料可采用多段式填料。所述填料塔中的填料可采用抗堵塞的规整几何结构填料。所述轻质焦油吸收子单元还可包括闪蒸罐组，所述闪蒸罐组设有吸收液入口、再生吸收剂出口和轻质焦油出口，所述吸收液入口与所述吸收液出口通过第二连接管路连接，所述再生吸收剂出口与所述吸收剂入口通过第三连接管路连接。所述闪蒸罐组包括至少一个闪蒸罐，例如三个串联的闪蒸罐。所述第二连接管路上设有吸收液换热器。所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气化气净化系统，其特征在于，其包括除尘单元和焦油洗涤单元；
2.根据权利要求1所述的气化气净化系统，其特征在于，所述旋风除尘器(1)设置为一级或二级；
3.根据权利要求1所述的气化气净化系统，其特征在于，所述焦油洗涤单元包括重质焦油吸收子单元和轻质焦油吸收子单元；
4.根据权利要求3所述的气化气净化系统，其特征在于，所述喷淋塔组包括至少一个喷淋塔，例如两个串联的喷淋塔；所述喷淋塔较佳地为空塔或泡罩塔；所述喷淋塔较佳地设有2-5级喷淋层；每层喷淋层较佳地设置3-12个喷嘴；所述喷淋塔的塔顶较佳地设有除雾器；所述重质焦油吸收子单元较佳地还包括液液分离器(8)，所述液液分离器(8)设有喷淋液入口、再生喷淋剂出口和重质焦油出口，所述重质焦油出口位置低于所述再生喷淋剂出口，所述喷淋液出口与所述喷淋液入口连接，所述再生喷淋剂出口与所述喷淋剂入口连接；所述重质焦油吸收子单元较佳地还包括气液分离器(7)，所述气液分离器(7)设有喷淋气化气入口、脱重气化气出口和出液口，所述喷淋气化气入口与所述喷淋气化气出口连接，所述脱重气化气出口与所述脱重气化气入口连接
5.根据权利要求1所述的气化气净化系统，其特征在于，所述气化气出口与干燥设备(17)连接；所述干燥设备(17)较佳地采用间壁式冷却设备或主动式旋风分离设备。
6.一种气化气净化方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中任一项所述的气化气净化系统，其包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的气化气净化方法，其特征在于，步骤S1中，所述气化炉出口气化气(a)包括CO、CO2、H2、CH4、N2、O2和H2O；
8.根据权利要求6所述的气化气净化方法，其特征在于，所述焦油洗涤单元包括重质焦油吸收子单元和轻质焦油吸收子单元，所述重质焦油吸收子单元包括喷淋塔组，所述轻质焦油吸收子单元包括吸收塔(9)，步骤S2为：所述除尘后气化气(c)经所述喷淋塔组喷淋后，再经所述吸收塔(9)吸收，得到轻质焦油脱除后气化气(g)。
9.根据权利要求8所述的气化气净化方法，其特征在于，所述喷淋塔组使用的喷淋剂密度低于重质焦油，例如水、高碳溶剂或生物柴油；所述喷淋塔组中各个喷淋塔较佳地采用相同的喷淋剂；
10.根据权利要求6所述的气化气净化方法，其特征在于，所述气化气出口与干燥设备(17)连接，所述气化气净化方法还包括步骤S3、所述轻质焦油脱除后气化气(g)经所述干燥设备(17)干燥后，得到净化后气化气(q)；所述净化后气化气(q)的温度较佳地为40℃及其以下，例如为30℃及其以下。
...【技术特征摘要】
1.一种气化气净化系统，其特征在于，其包括除尘单元和焦油洗涤单元；
2.根据权利要求1所述的气化气净化系统，其特征在于，所述旋风除尘器(1)设置为一级或二级；
3.根据权利要求1所述的气化气净化系统，其特征在于，所述焦油洗涤单元包括重质焦油吸收子单元和轻质焦油吸收子单元；
4.根据权利要求3所述的气化气净化系统，其特征在于，所述喷淋塔组包括至少一个喷淋塔，例如两个串联的喷淋塔；所述喷淋塔较佳地为空塔或泡罩塔；所述喷淋塔较佳地设有2-5级喷淋层；每层喷淋层较佳地设置3-12个喷嘴；所述喷淋塔的塔顶较佳地设有除雾器；所述重质焦油吸收子单元较佳地还包括液液分离器(8)，所述液液分离器(8)设有喷淋液入口、再生喷淋剂出口和重质焦油出口，所述重质焦油出口位置低于所述再生喷淋剂出口，所述喷淋液出口与所述喷淋液入口连接，所述再生喷淋剂出口与所述喷淋剂入口连接；所述重质焦油吸收子单元较佳地还包括气液分离器(7)，所述气液分离器(7)设有喷淋气化气入口、脱重气化气出口和出液口，所述喷淋气化气入口与所述喷淋气化气出口连接，所述脱重气化气出口与所述脱重气化气入口连接，所述出液口与所述喷淋液入口连接；
5.根据权利要求1所述的气化气净化系统，其特征在于，所述气化气出口与干燥设备(17)连接；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：茹斌，郭泗勇，曾志伟，戴贡鑫，李琪琪，孙立，宛政，张亮，吴树桐，裘鹏程，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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