專利名稱：一種生物質(zhì)燃氣凈化的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及生物質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種生物質(zhì)燃氣多級凈化的 方法和裝置。
背景技術(shù)：
以農(nóng)業(yè)廢棄物為主的生物質(zhì)資源，分布分散，收集和運輸困難，不適合采
用大規(guī)模燃燒發(fā)電技術(shù)，而中等規(guī)模的生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)(400 6000kW)在 發(fā)展中國家具有獨特的優(yōu)勢，也具備進入市場競爭的條件。該技術(shù)可以相對集 中地大量處理農(nóng)業(yè)秸稈，將其轉(zhuǎn)化為電力供用戶或當?shù)仉娋W(wǎng)使用。 一方面，從 根本上解決農(nóng)業(yè)秸稈帶來的環(huán)保問題；另一方面，也為可再生能源替代日益短 缺的礦物能源提供了新的技術(shù)。
生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)采用循環(huán)流化床氣化爐，把生物質(zhì)廢棄物，包括木料、 秸稈、稻草、甘蔗渣等轉(zhuǎn)換為可燃氣體。這些可燃氣體經(jīng)過除塵除焦等燃氣凈 化工序后，再送到氣體內(nèi)燃機進行發(fā)電。為進一步提高系統(tǒng)效率，可利用氣化 系統(tǒng)和內(nèi)燃機產(chǎn)生的余熱，通過余熱鍋爐和蒸汽輪機實現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。生物 質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的大規(guī)模推廣利用，對環(huán)境保護以及社會的可持續(xù)發(fā)展有著重 要的意義，因此該技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。
生物質(zhì)燃氣凈化技術(shù)是指將生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的燃氣進行凈化的技術(shù)。它在 生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位。生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的燃氣是高溫的， 同時攜帶大量粉塵和焦油，發(fā)電機組對燃氣的要求是常溫且無雜質(zhì)，因此要求對 燃氣進行凈化、冷卻等處理。燃氣在冷卻過程中會伴隨有大量焦油的析出，燃 氣中的焦油對發(fā)動機的運行影響很大，需要處理干凈；同時由于燃氣是易燃易 爆的氣體，因此它與普通的氣體凈化技術(shù)有很大的差異，技術(shù)難度更大。凈化 效果的好壞直接影響發(fā)電機組的運行。
目前國內(nèi)生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)中燃氣凈化部分，大多采用兩個文丘里管和 兩個以上噴淋塔串聯(lián)組成的系統(tǒng)。申請?zhí)枮?8122264.1 、授權(quán)公告號為 CN1098911C的發(fā)明專利"生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化凈化系統(tǒng)"公開了一種多級燃 氣凈化系統(tǒng)，經(jīng)慣性分離器分離出來的燃氣送入旋風分離器，經(jīng)旋風分離器除塵處理后的燃氣送入文丘里管，燃氣在文丘里管內(nèi)經(jīng)冷卻和洗去部分焦油后送 入水洗塔，燃氣在水洗塔內(nèi)經(jīng)進一步冷去和除去焦油后由引風機送入儲氣罐。 文丘里管的主要功能是祛除燃氣中的灰塵，噴淋塔的主要功能是冷卻燃氣并祛 除燃氣中的焦油。從文丘里管和噴淋塔流出的含灰塵和焦油的污水，匯集到一 個大型的污水沉降池。污水在沉降池中自然冷卻，懸浮在水中的濕灰沉入池底， 漂浮在表面的焦油通過處理一部分被分解，然后回到系統(tǒng)中循環(huán)使用。該種工 藝凈化的燃氣雖能滿足內(nèi)燃機組的要求，但存在以下問題所需要的循環(huán)水量 大，污水處理困難；濕灰從池底打撈困難，勞動強度大；水池占地面積大，土 建投資成本高；焦油去除效率不高，敞開式的水池焦油味道較濃。為達到除焦 油的效果，有些大型裝置配備電捕焦油器，但電捕焦油器設備昂貴，投資大。 這些問題的存在使得生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)的進一步推廣應用受到限制。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種省去了灰水沉降池、 循環(huán)水量小、成本低、適合于大中型氣化發(fā)電系統(tǒng)的生物質(zhì)燃氣凈化的方法及 裝置。
為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采取了以下的技術(shù)方案 一種生物質(zhì)燃氣凈 化裝置，包括文氏除灰塔，板式洗氣塔，所述文氏除灰塔具有出氣口及與該除 灰塔連通的第一冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；所述板式洗氣塔具有洗氣塔進氣口及與該板 式洗氣塔連通的第二冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、介質(zhì)水循環(huán)系統(tǒng)；所述文氏除灰塔和板 式洗氣塔通過出氣口和洗氣塔進氣口相互連通。
生物質(zhì)燃氣經(jīng)過相互連通的文氏除灰塔和板式洗氣塔， 一套裝置即可實現(xiàn) 燃氣的除灰和去焦油，與原有的噴淋塔相比，板式洗氣塔具有傳熱傳質(zhì)效率高， 循環(huán)水量小等特點，不僅省去了現(xiàn)有技術(shù)的污水沉降池，而且除焦油的效率大 大提高。
所述第一冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括設置在所述文氏除灰塔上的循環(huán)水入口、出 水口，該出水口與第一冷卻塔連通，并通過第一水箱連接到所述循環(huán)水入口。
所述第二冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括設置在所述板式洗氣塔上的冷卻水出口、冷 卻水入口，該冷卻水出口與第二冷卻塔連通，并通過第二水箱連接到所述冷卻 水入口 ；所述介質(zhì)水循環(huán)系統(tǒng)包括設置在所述板式洗氣塔上的介質(zhì)水進水口 、介質(zhì)水出水口，所述介質(zhì)水出水口通過水處理設備連接到所述介質(zhì)水進水口。
所述文氏除灰塔由擋板分隔成上下兩部分，上部分設置有相互串聯(lián)的、且 通過隔板隔離的第一文丘里管和第二文丘里管，在該第一文丘里管和第二文丘 里管的上端連通有進氣管道，該進氣管道的兩端分別設有出氣口、進氣口；在 所述第一文丘里管和第二文丘里管的中部連通有進水管道；還包括有下降管， 該下降管穿過所述擋板并連通所述文氏除灰塔的上下部分；所述出水口設置在 所述文氏除灰塔下部分上、靠近所述擋板的位置；在所述文氏除灰塔的下部還 設置有灰水分離室，該灰水分離室底端連接有排污管道。
在所述灰水分離室內(nèi)、沿所述下降管軸向套設有環(huán)型格柵。灰水由文氏除 灰塔中部的下降管落下后向灰水分離室四周流動，再沿環(huán)型格柵斜向上向中心 流動，流動方向改變、水平流動距離的增加、流動阻力的增加使得液體流動均 勻，這些都有利于提高灰水分離的效果，分離效率可提高1.5倍左右。
在所述下降管的下端開口處懸掛有導液椎體。通過設置導液錐體一方面可 改變灰水的流動方向，灰水再經(jīng)過環(huán)型格柵，實現(xiàn)灰與水的分離，另一方面當 灰水分離室內(nèi)累積的沉淀灰高度增加時，從下降管流出的灰水先通過導液椎體 從而降低對沉淀灰的沖擊，能防止灰再次泛起，影響灰水分離的效果。
在所述隔板底端連接有扣蓋，該扣蓋設置于所述下降管的上方，并與下降管 的上端開口保持有間隙。扣蓋懸在下降管上方，其與上端開口四周有距離，一 方面保證灰水在擋板上積滿后上升溢流進下降管，另一方面也具有水封的效果。
所述灰水分離室底部還設置有灰斗?；叶诽赜械牡箞A錐形設置，內(nèi)壁的傾 斜度較大，使得其中的沉淀灰能更順暢的從排污管道導出。
在所述文氏除灰塔上、灰斗的開口處設置有出灰閥。由于液位高度與出灰 閥有個落差，在液體靜壓的作用下，高濃度的灰水由出灰閥慢慢排出，這樣基 本實現(xiàn)了間斷排灰的功能。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點-
(1) 設置有灰水分離裝置的文氏除灰塔，濕灰可由塔底間斷排出，省去了 污水沉降池；
(2) 兩個文丘里管設計在同一容器里，結(jié)構(gòu)緊湊；
(3) 除焦油的洗氣塔采用板式洗氣塔，設計合理，除焦油的效率大大提高；
(4) 污水冷卻采用間接冷卻的方式，污水循環(huán)使用；工藝流程中污水大部分處于密閉狀態(tài)，污水總量少，不會外泄；污水散發(fā)的異味機率大大降低，污 水濃度高，處理相對容易。


圖1為本實用新型整體裝置示意圖2為本實用新型文氏除灰塔結(jié)構(gòu)示意圖3為本實用新型板式洗氣塔結(jié)構(gòu)示意附圖標記說明1、第一文丘里管，2、第一文丘里管，3、進氣管道，31、 出氣口， 32、進氣口， 4、進水管道，42、循環(huán)水入口， 5、下降管，51、下端 開口， 52、上端開口， 6、隔板，7、扣蓋，8、擋板，9、灰水分離室，91、排 污管道，92、出灰閥，10、文氏除灰塔，11、環(huán)型格柵，12、開口， 13、出水 口， 14、導液椎體，15、灰斗，16、第一冷卻塔，17、第一水箱，18、第二冷 卻塔，19、第二水箱，20、板式洗氣塔，201、洗氣塔進氣口， 202、洗氣塔出 氣口， 203、冷卻水出口， 204、冷卻水入口， 205、介質(zhì)水進水口， 206、介質(zhì) 水出水口， 207、水處理設備，208、氣水分離器，209、孔板，210、集水箱， 211、水泵，212、管式換熱器，213、第二下降管，214、溢流堰。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型的內(nèi)容做進一步詳細說明。 實施例
請參閱圖1所示， 一種生物質(zhì)燃氣凈化裝置，包括文氏除灰塔10，板式洗 氣塔20，文氏除灰塔10具有進氣管道3，該進氣管道3兩端分別設有出氣口31 和進氣口 32，以及與該除灰塔10連通的第一冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；板式洗氣塔20 具有洗氣塔進氣口 201及與該板式洗氣塔20連通的第二冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、介質(zhì) 水循環(huán)系統(tǒng);文氏除灰塔10和板式洗氣塔20通過出氣口 31和洗氣塔進氣口 201 相互連通。第一冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括設置在文氏除灰塔10上的循環(huán)水入口 42、 出水口 13，該出水口 13與第一冷卻塔16連通，并通過第一水箱17連接到循環(huán) 水入口 42。第二冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括設置在板式洗氣塔20上的冷卻水出口 203、 冷卻水入口 204，該冷卻水出口 203與第二冷卻塔18連通，并通過第二水箱19 連接到冷卻水入口 204;介質(zhì)水循環(huán)系統(tǒng)包括設置在所述板式洗氣塔20上的介質(zhì)水進水口 205、介質(zhì)水出水口 206，介質(zhì)水出水口 206通過水處理設備207連 接到所述介質(zhì)水進水口 205。
文氏除灰塔IO由擋板8分隔成上下兩部分，上部分設置有相互串聯(lián)的、且 通過隔板6隔離的第一文丘里管1和第二文丘里管2，進氣管道3將第一文丘里 管1和第二文丘里管2的上端連通；在第一文丘里管1和第二文丘里管2的中 部連通有進水管道4;還包括有下降管5，該下降管5穿過擋板8并連通文氏除 灰塔10的上下部分；出水口 13設置在文氏除灰塔10下部分上、靠近所述擋板 8的位置；在文氏除灰塔10的下部還設置有灰水分離室9，該灰水分離室9底 端連接有排污管道91，灰水分離室9底部還設置有灰斗15，在文氏除灰塔10 上、灰斗15的開口處設置有出灰閥92。
進一步的，在灰水分離室9內(nèi)、沿下降管5軸向套設有環(huán)型格柵11;在下 降管5的下端開口 51處懸掛有導液椎體14;在隔板6底端連接有扣蓋7，該扣 蓋7設置于下降管5的上方，并與下降管5的上端開口 52保持有間隙。
生物質(zhì)燃氣和清洗水分別從文氏除灰塔10的進氣口 32和循環(huán)水入口 42進 入到文氏除灰塔10中的兩個文丘里管中，生物質(zhì)燃氣在兩個文丘里管中被除去 大量的灰塵，含灰的污水從兩個文丘里管的開口 12落下，并經(jīng)下降管5的上端 開口 52流過下降管5從下端開口 51流出到文氏除灰塔10的下部分；
污水再由出水口 13流出文氏除灰塔10，由于塔體直徑較大，污水在緩緩向 上的過程中，水中懸浮的灰塵大部分會沉入塔的底部，當塔的底部聚集了一部 分灰以后，打開出灰閥92，由于出灰閥92與液面有高度差產(chǎn)生靜壓，因此高濃 度的污水泥漿在靜壓的作用下緩緩排出，灰水分離室9底部的空間可存積相當 量的濕灰。
經(jīng)沉降后的污水，水中含灰量已經(jīng)很少，流出文氏除灰塔10后進入第一冷 卻塔16中降溫，冷卻溫度為60'C至45'C，降溫后再回到文氏除灰塔IO中，完 成了水的循環(huán)；除灰塔內(nèi)的燃氣溫度很高，不會有焦油析出，此時污水中不含 焦油，只有懸浮的灰，因此不需要特殊處理，浮降后就可循環(huán)使用；
除塵后的燃氣由文氏除灰塔10的出氣口 31通過洗氣塔進氣口 201進入洗 氣塔20的上部，板式洗氣塔20分上下兩部分，上部為燃氣凈化部分，下部為 污水冷卻部分，其上部空間內(nèi)層疊設置有多層孔板209，在連接上層孔板與下層 孔板之間設置有水流通道的第二下降管213，為保持孔板上的液層高度，在孔板靠近下降管212處設置有可做擋板之用的溢流堰214，燃氣進入板式洗氣塔20 后，經(jīng)由孔板209上的小孔，穿過孔板上的液層逐級向上流動，在穿越液層過 程中氣液兩相充分接觸，完成傳熱傳質(zhì)(傳熱指熱傳遞，傳質(zhì)指焦油冷卻凝結(jié) 后進入水中，與燃氣分離)過程，燃氣進入塔頂，塔頂裝有氣水分離器208，燃 氣脫水后流出板式洗氣塔20;
作為燃氣凈化的介質(zhì)水，經(jīng)介質(zhì)水進水口 205進入板式洗氣塔20內(nèi)，經(jīng)下 降管213流到孔板209，因此在孔板上形成液層，再經(jīng)溢流堰214流向下一級塔 板，逐級向下，最后流入位于塔中部的集水箱210，介質(zhì)水由于經(jīng)過與燃氣的充 分混合而成為污水，污水流經(jīng)塔板，在塔板上形成液層，并與燃氣充分接觸， 污水溫度升高，同時燃氣中的焦油溶于水中，并被污水帶走；集水箱210中的 污水經(jīng)水泵211加壓后，進入位于板式洗氣塔20下部的管式換熱器212中，污 水在管式換熱器212中被冷卻后(從介質(zhì)水出水口 206)進入水處理設備207， 水處理設備207選用氣浮式除油設備，由于污水中含焦油濃度較高，因此氣浮 設備的除焦油效果較好，處理后的污水含焦油的濃度可控制在一定的范圍內(nèi)， 污水溫度降低并回到板式洗氣塔20內(nèi)循環(huán)使用，分離的焦油收集后可做其他用 途；
管式換熱器212中的冷卻水經(jīng)過冷卻水入口 204、冷卻水出口 203、第二水 箱209、第二冷卻塔18構(gòu)成一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，最后冷卻水回到板式洗氣塔 20中。
冷卻水與污水(也就是混合了燃氣焦油的介質(zhì)水)在管式換熱器212中換 熱，由于介質(zhì)水混合了燃氣因此帶有了一定的溫度，換熱后，冷卻水被加熱， 污水被冷卻后進入水處理207，再由介質(zhì)水進水口 205回到板式洗氣塔20。
上述污水換熱冷卻的目的有以下兩點-
1、 介質(zhì)水與燃氣混合的目的， 一方面是除去燃氣中的焦油等雜質(zhì)，另一方 面是為了將燃氣的熱交換出來，從而達到降低燃氣溫度的目的，因為介質(zhì)水是 循環(huán)使用，為了保證到達降低燃氣溫度的效果，所以需要將混合后的介質(zhì)污水 換熱冷卻；
2、 污水需要經(jīng)過污水處理設備處理后循環(huán)使用，因為溫度過高對污水處理 效果有影響，所以要將混合后的介質(zhì)污水換熱冷卻再進入到污水處理設備中。
冷卻水和介質(zhì)水均采用潔凈的自來水。上列詳細說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用 以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更， 均應包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求1、一種生物質(zhì)燃氣凈化裝置，其特征在于包括文氏除灰塔(10)，板式洗氣塔(20)，所述文氏除灰塔(10)具有出氣口(31)及與該除灰塔(10)連通的第一冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；所述板式洗氣塔(20)具有洗氣塔進氣口(201)及與該板式洗氣塔(20)連通的第二冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、介質(zhì)水循環(huán)系統(tǒng)；所述文氏除灰塔(10)和板式洗氣塔(20)通過出氣口(31)和洗氣塔進氣口(201)相互連通。
2、 如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)燃氣凈化裝置，其特征在于所述第一冷卻水循 環(huán)系統(tǒng)包括設置在所述文氏除灰塔(10)上的循環(huán)水入口 (42)、出水口 (13)， 該出水口 (13)與第一冷卻塔(16)連通，并通過第一水箱(17)連接到所述 循環(huán)水入口 (42)。
3、 如權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)燃氣凈化裝置，其特征在于所述第二冷卻水循 環(huán)系統(tǒng)包括設置在所述板式洗氣塔(20)上的冷卻水出口 (203)、冷卻水入 口 (204)，該冷卻水出口 (203)與第二冷卻塔(18)連通，并通過第二水 箱(19)連接到所述冷卻水入口 (204);所述介質(zhì)水循環(huán)系統(tǒng)包括設置在所述 板式洗氣塔(20)上的介質(zhì)水進水口 (205)、介質(zhì)水出水口 (206)，所述介 質(zhì)水出水口 (206)通過水處理設備(207).連接到所述介質(zhì)水進水口 (205)。
4、 如權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)燃氣凈化裝置，其特征在于所述文氏除灰塔 (10)由擋板(8)分隔成上下兩部分，上部分設置有相互串聯(lián)的、且通過隔 板(6)隔離的第一文丘里管(1)和第二文丘里管(2)，在該第一文丘里管(1)和第二文丘里管(2)的上端連通有進氣管道(3)，該進氣管道(3) 的兩端分別設有出氣口 (31)、進氣口 (32);在所述第一文丘里管(1)和 第二文丘里管(2)的中部連通有進水管道(4);還包括有下降管(5)，該 下降管(5)穿過所述擋板(8)并連通所述文氏除灰塔(10)的上下部分； 所述出水口 (13)設置在所述文氏除灰塔(10)下部分上、靠近所述擋板(8)的位置；在所述文氏除灰塔(10)的下部還設置有灰水分離室(9)， 該灰水分離室(9)底端連接有排污管道(91)。
5、 如權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)燃氣凈化裝置，其特征在于在所述灰水分 離室(9)內(nèi)、沿所述下降管(5)軸向套設有環(huán)型格柵(11)。
6、 如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)燃氣凈化裝置，其特征在于在所述下降管(5) 的下端開口 (51)處懸掛有導液椎體(14)。
7、 如權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)燃氣凈化裝置，其特征在于在所述隔板(6)底端連接有扣蓋(7)，該扣蓋(7)設置于所述下降管(5)的上方，并與下降 管(5)的上端開口 (52)保持有間隙。
8、 如權(quán)利要求1到7中任一所述的生物質(zhì)燃氣凈化裝置，其特征在于所述灰水分離室(9)底部還設置有灰斗(15)。
9、 如權(quán)利要求8所述的生物質(zhì)燃氣凈化裝置，其特征在于在所述文氏除灰塔 (10)上、灰斗(15)的開口處設置有出灰閥(92)。
專利摘要本實用新型公開了一種生物質(zhì)燃氣凈化裝置，包括文氏除灰塔，板式洗氣塔，所述文氏除灰塔具有出氣口及與該除灰塔連通的第一冷卻水循環(huán)系統(tǒng)；所述板式洗氣塔具有洗氣塔進氣口及與該板式洗氣塔連通的第二冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、介質(zhì)水循環(huán)系統(tǒng)；所述文氏除灰塔和板式洗氣塔通過出氣口和洗氣塔進氣口相互連通。本凈化裝置省去了污水沉降池，節(jié)約了成本和占地面積，除焦油的洗氣塔采用板式洗氣塔，設計合理，除焦油的效率大大提高；污水冷卻采用間接冷卻的方式，污水循環(huán)使用；工藝流程中污水大部分處于密閉狀態(tài)，污水總量少，不會外泄；污水散發(fā)的異味機率大大降低，污水濃度高，處理相對容易。
文檔編號B01D50/00GK201343524SQ20082020285
公開日2009年11月11日 申請日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者吳創(chuàng)之, 曾中華, 潘賢齊, 蔡建渝, 陰秀麗, 馬隆龍 申請人:中國科學院廣州能源研究所