畜牧與飼料科學(xué)Animal Husbandry and Feed Science2010,31(3):196-19生物質(zhì)氣化氣中焦油的處理方法鮑振博,劉五樂,靳登超,李書環(huán),李艷聰,楊仁杰(天津農(nóng)學(xué)院機(jī)電工程系,天津300384)摘要:生物質(zhì)氣化過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物——一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,論逑高溫?zé)峤夂痛呋呀饣瘜W(xué)轉(zhuǎn)化方法,比較不同焦油處理方法的優(yōu)、缺點(diǎn)及工程應(yīng)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(yùn)行的保證。關(guān)鍵詞:生物質(zhì);氣化;焦油中圖分類號(hào):S216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章順序編號(hào):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生物質(zhì)能具有豐富、廉價(jià)、可再生、清潔等特點(diǎn),隨著對(duì)已經(jīng)生成的焦油從氣相向冷凝相進(jìn)行轉(zhuǎn)移、脫離,進(jìn)而達(dá)2009年12月丹麥哥本哈根全球氣候變化會(huì)議的召開,地球到與氣化氣分離,實(shí)現(xiàn)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(zhǎng)、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CO2SO2NO,等氣體而引發(fā)的大氣煙塵、酸雨、全球111旋風(fēng)分離法:旋風(fēng)分離法是采用旋風(fēng)分離器來脫除變暖、臭氧層破壞等環(huán)境問題再次引發(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方向進(jìn)入旋風(fēng)分離物質(zhì)能的開發(fā)與應(yīng)用又一次引起人們的廣泛關(guān)注,而生物質(zhì)器而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)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(zhuǎn)換技術(shù),在氣化過程中焦油是器壁,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)物焦油在高溫下可以發(fā)生裂解,與氣化氣來。旋風(fēng)分離器的運(yùn)行條件是分離效果的重要影響因素,旋起呈氣體狀態(tài)但在低于200℃的情況下就開始凝結(jié)為液風(fēng)分離法一般用于捕集密度和粒徑大的顆粒,對(duì)于粒徑為體成為黑色黏稠油狀物影響氣化設(shè)備穩(wěn)定、安全運(yùn)行造成100μm左右的顆粒分離效率為60%-70%0。能量浪費(fèi)降低氣化效率;而且焦油成分中的多核芳香族在凈1.12濕式凈化法濕式凈化法又稱為水洗法,其凈化焦油的化及燃燒時(shí)對(duì)環(huán)境及人類健康構(gòu)成嚴(yán)重危害。對(duì)氣化氣中焦機(jī)理主要是慢碰撞用水將氣化氣中的部分焦油帶走。濕法除油釆取適宜的處理方法,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“。等設(shè)備。冷卻洗滌塔能將重質(zhì)焦油冷凝下來,液滴在5001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(jù)氣化氣焦油產(chǎn)生過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(zhuǎn)化方法。根據(jù)離心分離原理從氣流中除去煙霧液滴,能有效去除經(jīng)文L1物理凈化方法生物質(zhì)氣化焦油的物理轉(zhuǎn)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收稿日期:2010-0305是首先對(duì)氣化氣進(jìn)行冷卻使氣化氣中焦油微粒形成液體顆粒基金項(xiàng)目:天津農(nóng)學(xué)院科學(xué)發(fā)展基金資助項(xiàng)目(2007017然后利用高壓電場(chǎng),使氣化氣中液體顆粒帶負(fù)電,通過一個(gè)帶作者簡(jiǎn)介:鮑振博(1971—),男,講師,碩士,主要研究方向?yàn)闄C(jī)有正電荷的極性板,將帶負(fù)電荷的顆粒從氣化氣中除去。械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、農(nóng)村能源技術(shù)應(yīng)用、農(nóng)村環(huán)境污染處理1.13干式凈化法:干式凈化法又稱過濾法,其除焦油機(jī)理裝置。是將吸附性強(qiáng)的材料(如活性炭等)裝在容器中,當(dāng)氣化氣24掌握適宜的訓(xùn)練密度和強(qiáng)度每次訓(xùn)練時(shí),要根據(jù)仔欲與探求欲;增強(qiáng)仔犬體能和提高仔犬膽量。在仔犬隨后的犬生理機(jī)能的能力變化規(guī)律以及氣候、場(chǎng)地、器材等因素,訓(xùn)練中,能大大增加幼犬的訓(xùn)練合格率,提高犬的綜合能力。合理安排仔犬進(jìn)行訓(xùn)練。生理負(fù)荷曲線一般是從逐步上升參考文獻(xiàn):到相對(duì)平穩(wěn)然后逐步下降。因此要從簡(jiǎn)單到復(fù)雜從易到[1中國(guó)煤化工體育中的應(yīng)用[].山東難、循序漸進(jìn)地組織訓(xùn)練。注意高低結(jié)合、動(dòng)靜結(jié)合。訓(xùn)練結(jié)束時(shí)要讓犬保持一定的體力CNMHG手冊(cè):感覺統(tǒng)合積極療少平兒里履杠,199[3]劉文警犬學(xué)[M]北京:警官教育出版社,1992通過感覺統(tǒng)合訓(xùn)練,能大大地提高仔犬與人的親和關(guān)4]劉文警犬技術(shù)[M]北京:中國(guó)人民公安大學(xué)出版社系以及犬興奮性;提高仔犬視、聽、嗅覺功能;提高仔犬銜取2002第3期鮑振博等:生物質(zhì)氣化氣中焦油的處理方法197表1焦油處理方法優(yōu)、缺點(diǎn)及工程應(yīng)用情況焦油處理方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)程應(yīng)用旋風(fēng)分離設(shè)備簡(jiǎn)單操作方便,成本氣化氣流速要求嚴(yán)格只有對(duì)粒徑較大的用于中、小型氣化設(shè)備氣化氣低廉焦油顆粒(10Oμm)有效的初級(jí)凈化液體問收及循環(huán)設(shè)備龐大;焦油廢水造成理濕式凈化結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作方便,成本二次環(huán)境污染;大焦油不能利用,造戰(zhàn)用多級(jí)濕法聯(lián)合除焦油,是前國(guó)內(nèi)氣化工程采用較多的方凈能源損失;焦油粒子直徑要求嚴(yán)格氣化法,多用于氣化氣的初級(jí)凈化效率降低二次污染;分離凈化效果氣化氣流速不能過高、焦油沉積嚴(yán)重、黏采取多級(jí)過濾,與其他凈化裝干式凈化高且穩(wěn)定,對(duì)0.1~10μm微附焦油的濾料難以處理;存在一定的能源置聯(lián)合使用,用于氣化氣終極粒有效捕集損失處理學(xué)高溫?zé)峤獬浞掷媒褂退芰?提熱解溫度(100120℃)高,對(duì)氣化設(shè)備有發(fā)展?jié)摿Φ慕褂兔摮椒ɑ邭饣?無二次污染材料制造要求較高工程中加入水蒸氣進(jìn)行氧化降低焦油轉(zhuǎn)降低裂解溫度(750900℃),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,在化催化裂解提高氣化效率,充分利用添加溫度控制嚴(yán)格氣化工藝要求高油所含能量,無二次污染大、中型氣化爐中逐漸被采用穿過吸附材料或者穿過裝有濾紙或陶瓷芯的過濾器時(shí),依常運(yùn)行的保證。目前,我國(guó)已經(jīng)建有500多處生物質(zhì)氣化氣靠慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散以及靜電力、重力等作用,使懸浮于工程,對(duì)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(fù)合處理,但是由于凈化工藝粗放式管將氣化氣中的焦油過濾出來9。理凈化效果不是很好。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)氣化氣工程現(xiàn)狀,優(yōu)12生物質(zhì)氣化焦油的化學(xué)轉(zhuǎn)化方法焦油化學(xué)轉(zhuǎn)化是化改善焦油的物理凈化方法是暫時(shí)之計(jì),對(duì)焦油化學(xué)轉(zhuǎn)化在氣化過程中,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(jì)、有效工程實(shí)踐探索是生物質(zhì)氣化繼續(xù)發(fā)展氣中焦油再次發(fā)生轉(zhuǎn)化化學(xué)反應(yīng),達(dá)到減少氣化氣中焦油的長(zhǎng)遠(yuǎn)對(duì)策。的目的,包括化學(xué)高溫?zé)峤廪D(zhuǎn)化和化學(xué)催化裂解轉(zhuǎn)化。參考文獻(xiàn):121化學(xué)高溫?zé)峤廪D(zhuǎn)化:化學(xué)高溫?zé)峤廪D(zhuǎn)化是在100~[1]于樹峰生物質(zhì)能的開發(fā)與利用[化學(xué)工業(yè),200261200℃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CH等較大分子化合物通過斷鍵脫氫脫烷基等進(jìn)2曹穩(wěn)根段紅我國(guó)生物質(zhì)能資源及其利用技術(shù)現(xiàn)狀[J安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(14):6001-6003.行裂解、干轉(zhuǎn)化積炭和蒸氣轉(zhuǎn)化等反應(yīng),發(fā)生深度裂化而轉(zhuǎn)[3]章蕓陳秋波鄧我國(guó)生物質(zhì)能源開發(fā)的研究和分析變?yōu)镃_H、CO、H2、CH等較小氣態(tài)分子和焦炭等其他產(chǎn)物。[J]現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2007(12):172-174,176122化學(xué)催化裂解轉(zhuǎn)化:化學(xué)催化裂解轉(zhuǎn)化是在化學(xué)高4]劉貞先,伊?xí)月?孫立,等中國(guó)生物質(zhì)廢年物利用現(xiàn)狀分溫?zé)峤廪D(zhuǎn)化基礎(chǔ)上進(jìn)行的一種焦油化學(xué)轉(zhuǎn)化方法,其機(jī)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?zé)峤廪D(zhuǎn)化中加入催化劑,降低熱解轉(zhuǎn)化[5]張長(zhǎng)森,張瑞芹生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂偷拇呋D(zhuǎn)化脫除研究所需要的活化能,使得焦油在750~900℃溫度下進(jìn)行裂化[J]安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(2):874876.[6]王素蘭,宋宏杰,張全國(guó)生物質(zhì)氣化副產(chǎn)物(焦油)資源重整及縮合等反應(yīng)進(jìn)行熱解轉(zhuǎn)化。焦油催化裂解與反應(yīng)溫化利用的經(jīng)濟(jì)效益分析[]安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(9):度、催化劑種類及形態(tài)尺寸、床高、接觸時(shí)間等密切相關(guān)。27222焦油處理方法優(yōu)、缺點(diǎn)及工程應(yīng)用7]何伯翠秸稈熱解氣化氣中焦油生成機(jī)理及除焦方法[]皖西學(xué)院學(xué)報(bào),2002,18(4):4648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,蔣劍春生物質(zhì)氣化過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(yīng)用。在焦油化學(xué)轉(zhuǎn)化方面,由于[J].生物質(zhì)化學(xué)工程,006,40(2):31-35氣化氣焦油的產(chǎn)生受生物質(zhì)原料(種類、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(zhuǎn)化方法條件(加熱速率、溫度、壓力、停留時(shí)間)、氣化反應(yīng)器(類型[J煤氣與熱力,2004,24(3):122-126.結(jié)構(gòu)、運(yùn)營(yíng)狀況)催化劑(種類添加量、添加方式)等綜合10】張存蘭.不同吸附劑對(duì)生物質(zhì)氣化焦油去除效果的影響[J]安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(18):8663-8665因素影響,國(guó)內(nèi)一些科研工作者在不同生物質(zhì)原料對(duì)焦(1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(yīng)溫度、改進(jìn)氣化反應(yīng)器催化劑北電力大學(xué),2007的種類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(jié)論:提高熱解轉(zhuǎn)化中氣化溫度、增加停留時(shí)華北電力大學(xué),2008間采取合適的空氣當(dāng)量系數(shù)增加反應(yīng)器的高度等均利于[13]陳漢平楊海平李斌等生物質(zhì)流化床氣化焦油析出特性的研究[J]燃燒化學(xué)學(xué)報(bào),200,37(4):433-437焦油化學(xué)轉(zhuǎn)化;石灰石鎳基催化劑、木炭等是有效的催化[14]中國(guó)煤化工處理生物質(zhì)熱解焦油劑,減小催化劑粒徑有助于焦油裂解轉(zhuǎn)化面。焦油化學(xué)處學(xué)版,2009,49(2):253理利用技術(shù),有待在氣化工程中進(jìn)一步應(yīng)用。焦油處理方法CNMHG優(yōu)缺點(diǎn)及工程應(yīng)用情況如表1所示。[15]周志軍,賴開忠,周俊虎,等氣化過程中焦油催化裂解的影響因素研究[J]熱力發(fā)電,2005(11):26-29.[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氣化氣焦油處理是否有效是生物質(zhì)氣化氣工程得以正安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(7):2032-2034