本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)燃?xì)饨褂徒M分去除裝置，屬于生物質(zhì)能利用
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其適用于采用熱裂解法脫除焦油的裝置。
背景技術(shù)：
：生物質(zhì)能是太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等可再生能源中唯一含有碳源、可以儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)目稍偕茉?。生物質(zhì)能具有分布廣、儲(chǔ)量大、可再生等優(yōu)點(diǎn)，高效開發(fā)利用生物質(zhì)能源對(duì)保障國(guó)家能源安全、減少溫室氣體排放都具有重要作用和現(xiàn)實(shí)意義。生物質(zhì)氣化過程中，生物質(zhì)中的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素會(huì)熱分解生成生物質(zhì)焦油。生物質(zhì)焦油是一種由芳香烴及其衍生物和多環(huán)芳烴組成的復(fù)雜化合物，可以分析到的組分就達(dá)100多種，還有很多成分難以確定。其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5%的大約有7種，分別是苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚。生物質(zhì)焦油在200℃以下為液態(tài)，300℃以上呈氣態(tài)，在高溫下能分解成小分子永久性氣體。焦油存在的主要問題包括：1、焦油占可燃?xì)饽芰康?%～10%，在低溫下難以與燃?xì)庖黄鸨蝗紵茫速M(fèi)嚴(yán)重；2、焦油在低溫下凝結(jié)成液體，易和水、碳粒等結(jié)合在一起，堵塞輸氣管道，卡住閥門，腐蝕金屬；3、焦油難以完全燃燒，并產(chǎn)生碳黑等顆粒，對(duì)燃?xì)庠O(shè)備損害嚴(yán)重；4、焦油及其燃燒后產(chǎn)生的產(chǎn)物對(duì)人體是有害的。由此可見，可燃?xì)庵械慕褂途哂邢喈?dāng)大的危害性，是生物質(zhì)氣化應(yīng)用的最大障礙，生物質(zhì)焦油問題一直是國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究和解決的問題之一。目前常見的焦油脫除方法可分為物理脫除法和熱化學(xué)脫除法，其中物理脫除法采用較多的包括濕法（干濕法）和干法兩大類。濕式除焦法也稱為水洗法，是用水將可燃?xì)庵械牟糠纸褂蛶ё?。該方法存在的缺點(diǎn)有：一、燃?xì)庵腥菀讑A帶液霧，不易將焦油捕集干凈；二、只能在較低溫度下使用，設(shè)備、液體回收及循環(huán)裝置龐大，動(dòng)力消耗較大；三、含有焦油的廢液霧進(jìn)行后續(xù)處理，難度大，成本高，易造成二次污染。干法除焦是為避免濕式凈化帶來(lái)的水污染問題而采用過濾技術(shù)凈化燃?xì)獾姆椒?，但是，在工程?yīng)用中凈化效果不好，焦油沉積嚴(yán)重且粘附焦油的濾料難以處理。熱化學(xué)脫除法是使焦油在一定的反應(yīng)條件下發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，使大分子的焦油轉(zhuǎn)化成小分子的有用氣體，提高生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和利用率，主要包括熱裂解法和催化裂解法。催化裂解法是指在一定的溫度條件下，通過催化劑的作用，使燃?xì)庵械慕褂头纸獬尚》肿拥臍怏w。焦油的催化裂解是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過程，在現(xiàn)有工業(yè)應(yīng)用中，催化裂解一般都需要增加獨(dú)立的裂解反應(yīng)系統(tǒng)，這樣就大大增加了設(shè)備投資。熱裂解法是指在高溫下把焦油分解成小分子氣體，熱裂解法需要在800℃以上才能得到較高的轉(zhuǎn)換效率，但是，在現(xiàn)有工業(yè)應(yīng)用中，熱裂解時(shí)難以形成穩(wěn)定的高溫溫度場(chǎng)，焦油脫除效果不理想。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決以上技術(shù)上的不足，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)燃?xì)饨褂徒M分去除裝置，可形成穩(wěn)定的高溫溫度場(chǎng)，使燃?xì)庵械?8%以上的焦油組分得以去除。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種生物質(zhì)燃?xì)饨褂徒M分去除裝置，包括環(huán)形燃燒器和蓄熱器，所述環(huán)形燃燒器位于蓄熱器的下方，環(huán)形燃燒器與蓄熱器之間形成有擴(kuò)散燃燒區(qū)，所述環(huán)形燃燒器包括殼體，所述殼體上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口連接有漸縮形空腔。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括：所述殼體包括內(nèi)壁和外壁，所述內(nèi)壁和外壁偏心設(shè)置，所述漸縮形空腔位于內(nèi)壁和外壁之間。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括：所述內(nèi)壁和外壁之間的偏心距e與氣化爐的爐徑d之間的關(guān)系是e=kd，當(dāng)爐徑d<800mm時(shí)，k取值是0.05；當(dāng)爐徑d的范圍是800≤d＜1500mm時(shí)，k取值是0.08；當(dāng)爐徑d的范圍是1500≤d＜2500mm時(shí)，k取值是0.12；當(dāng)爐徑d的范圍是2500≤d＜4000mm時(shí)，k取值是0.15。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括：所述出風(fēng)口連接有上出風(fēng)管和下出風(fēng)管，所述上出風(fēng)管朝上傾斜設(shè)置，下出風(fēng)管朝下傾斜設(shè)置，所述下出風(fēng)管和上出風(fēng)管均設(shè)有閥門。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括：所述上出風(fēng)管沿殼體頂端間隔設(shè)置，所述下出風(fēng)管沿殼體底端間隔設(shè)置。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括：所述蓄熱器由耐火磚自下向上砌筑形成，同一水平面內(nèi)相鄰耐火磚之間留有通過空隙，所述通過空隙在高度方向上交錯(cuò)布置。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括：所述蓄熱器包括外蓄熱層和內(nèi)蓄熱層，蓄熱器的工作溫度800～1200℃，所述蓄熱器內(nèi)燃?xì)馔Ａ魰r(shí)間為0.5～2s。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括：所述蓄熱器的高度是600～1000mm，所述環(huán)形燃燒器的高度是100～300mm，所述擴(kuò)散燃燒區(qū)的高度是400～600mm。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括：所述蓄熱器的高度是800mm，環(huán)形燃燒器的高度是200mm，擴(kuò)散燃燒區(qū)的高度是500mm，所述殼體由耐高溫鋼板制成。本發(fā)明的技術(shù)方案還包括：所述環(huán)形燃燒器和蓄熱器安裝在氣化爐內(nèi)部，所述環(huán)形燃燒器和蓄熱器與氣化爐的爐體同軸。本發(fā)明的有益效果是：經(jīng)研究分析得知，裂解裝置中氣化劑與燃?xì)獾娜紵闆r對(duì)于形成的焦油裂解溫度場(chǎng)具有較大影響，尤其是裂解裝置內(nèi)部溫度的均勻程度，對(duì)于燃?xì)庵懈魈幗褂褪欠衲軌蛲瑫r(shí)裂解完全具有較大影響。為此，設(shè)計(jì)了環(huán)形燃燒器，即能夠在徑向上（也就是裂解裝置的燃燒空間內(nèi)）提供多個(gè)氣化劑出口，并且，可確保位于不同位置的多個(gè)出口的氣化劑流速相同。工作時(shí)，氣化劑由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入環(huán)形燃燒器中，之后通過漸進(jìn)縮小的環(huán)形空間在環(huán)形燃燒器不同位置的出風(fēng)口噴出，由于環(huán)形燃燒器中漸縮形空間的存在，可對(duì)環(huán)形燃燒器內(nèi)氣化劑的流速進(jìn)行干擾和調(diào)整，使設(shè)置在環(huán)形燃燒器的各個(gè)位置上出風(fēng)口的氣化劑流速相同，進(jìn)而形成分布均勻的燃?xì)馀c氣化劑混合物；之后引射較少部分的高焦油含量的燃?xì)?，在環(huán)形燃燒器和蓄熱器之間的擴(kuò)散燃燒區(qū)內(nèi)形成穩(wěn)定的燃燒，產(chǎn)生的煙氣與爐內(nèi)燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入蓄熱器，在蓄熱器形成高溫溫度場(chǎng)作用下，燃?xì)庵械?8%以上的焦油組分得以去除，焦油組分裂解成為小分子不可凝可燃?xì)?，焦油含量低?0mg/nm3的燃?xì)馀懦鰻t外。附圖說明圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明環(huán)形燃燒器的主視示意圖。圖3是本發(fā)明環(huán)形燃燒器的俯視示意圖。圖4是本發(fā)明蓄熱器的主視示意圖。圖5是本發(fā)明蓄熱器的俯視示意圖。圖6是本發(fā)明的安裝示意圖。圖中：1、環(huán)形燃燒器，11、進(jìn)風(fēng)口，12、上出風(fēng)管，13、下出風(fēng)管，14、殼體，15、漸縮形空腔，2、擴(kuò)散燃燒區(qū)，3、蓄熱器，31、耐火磚，32、外蓄熱層，33、內(nèi)蓄熱層，34、熱解筒，10、裂解裝置，100、氣化爐，101、原料進(jìn)口，102、出炭口，103、爐排，104、氣化劑進(jìn)口，105、燃?xì)獬隹?。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的一種生物質(zhì)燃?xì)饨褂徒M分去除裝置，主要用于采用熱裂解法脫除焦油的裝置，通過環(huán)形燃燒器和蓄熱器組成的裝置來(lái)形成穩(wěn)定的高溫溫度場(chǎng)，使焦油組分裂解去除，既可以避免爐外燃?xì)庀礈鞄?lái)的二次污染，又可以充分利用焦油組分的能量。如圖1至圖5所示，本發(fā)明的生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂徒M分去除裝置，包括環(huán)形燃燒器1和蓄熱器3，并且從低到高布置，即環(huán)形燃燒器1位于蓄熱器3的下方。環(huán)形燃燒器1與蓄熱器3之間形成有擴(kuò)散燃燒區(qū)2，多數(shù)情況下，擴(kuò)散燃燒區(qū)2的高度設(shè)計(jì)在400～600mm，以保證燃?xì)獗３衷?.1～0.4m/s的流動(dòng)速度下，充分將送入的氧氣燃燒完全，維持反應(yīng)強(qiáng)度。例如，可設(shè)計(jì)擴(kuò)散燃燒區(qū)2的高度是500mm，即環(huán)形燃燒器1頂部與蓄熱器3底部高度方向間隔高度為500mm。如圖6所示，當(dāng)本發(fā)明的焦油裂解裝置10安裝在氣化爐100的爐體內(nèi)部時(shí)，可將環(huán)形燃燒器1固定在氣化爐內(nèi)壁面，并且，使環(huán)形燃燒器1與氣化爐體同軸。環(huán)形燃燒器1設(shè)計(jì)成包括殼體14，該殼體14由耐高溫鋼板材料制成，殼體14上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口11和出風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口11連接有漸縮形空腔15。具體地，環(huán)形燃燒器1的高度設(shè)計(jì)在100～300mm，以保證環(huán)形燃燒器1上下層風(fēng)室與標(biāo)準(zhǔn)尺寸送風(fēng)管道緊密對(duì)接。環(huán)形燃燒器1的殼體14包括偏心設(shè)置的內(nèi)壁和外壁，即環(huán)形燃燒器1由偏心設(shè)置的外圓和內(nèi)圓構(gòu)成，其中，外圓與氣化爐體同軸，環(huán)形燃燒器1的截面可以是矩形的風(fēng)管，或者設(shè)計(jì)成圓形或包含弧線段，本實(shí)施例中選用矩形，具有現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝方便的優(yōu)點(diǎn)。環(huán)形燃燒器1的頂端和底端分別均布有10～30個(gè)上出風(fēng)管12和下出風(fēng)管13。其中，頂端的上出風(fēng)管12傾斜朝上，底端的下出風(fēng)管13傾斜朝下，向上傾斜設(shè)置的上出風(fēng)管屬于正常燃燒狀態(tài)供風(fēng)，向上使部分燃?xì)庠跀U(kuò)散燃燒區(qū)內(nèi)燃燒，傾斜使供風(fēng)形成旋流燃燒更充分；向下傾斜設(shè)置的下出風(fēng)管是為了不正常燃燒時(shí)或在初期點(diǎn)火用，燃燒器下方即是料層，向下的供風(fēng)管可以引燃料層的物料形成明火，以使擴(kuò)散燃燒區(qū)的氣體引燃。具體地，在下出風(fēng)管13和上出風(fēng)管12均設(shè)有控制其打開和關(guān)閉的閥門。具體設(shè)計(jì)時(shí)，環(huán)形燃燒器1的內(nèi)圓和外圓的偏心距e與氣化爐100的爐徑d存在比例關(guān)系，具體參照表1：表1--基于爐徑范圍的偏心距選取表工作時(shí)，環(huán)形燃燒器1進(jìn)風(fēng)口與爐外供風(fēng)裝置相連接，氣化劑由爐外通過環(huán)形燃燒器1的頂、底端的上、下出風(fēng)管噴入爐內(nèi)，環(huán)形燃燒器1內(nèi)部的環(huán)形空間自近爐外進(jìn)風(fēng)口處至遠(yuǎn)爐外進(jìn)風(fēng)口處漸進(jìn)縮小，即殼體14內(nèi)部形成漸縮形空腔15，以保證其頂、底端的各個(gè)出風(fēng)管處的氣化劑噴入爐內(nèi)的流速基本相同，利于形成穩(wěn)定的燃燒火焰。并且，將燃燒器設(shè)計(jì)成環(huán)形，并在環(huán)形燃燒器上不同位置設(shè)計(jì)多個(gè)出風(fēng)口，利于在爐內(nèi)各處噴入均勻的氣化劑，以在爐內(nèi)空間快速形成分布均勻的氣化劑與燃?xì)饣旌衔?，利于形成穩(wěn)定的溫度場(chǎng)。如圖6所示，當(dāng)本發(fā)明的焦油裂解裝置10安裝在氣化爐100的爐體內(nèi)部時(shí)，將蓄熱器3固定在氣化爐內(nèi)壁面，并且，使蓄熱器3與氣化爐體同軸。該蓄熱器3由蓄熱性能良好的耐火磚31自下向上砌筑而成，砌筑時(shí)，同一水平面內(nèi)相鄰耐火磚31之間留有通過空隙，并且，該通過空隙在高度方向上交錯(cuò)布置，以增大燃?xì)馀c蓄熱器的接觸面積，提高焦油裂解效果。蓄熱器3的高度設(shè)計(jì)在600～1000mm，工作溫度在800～1200℃，實(shí)踐證明當(dāng)溫度場(chǎng)溫度大于800℃時(shí)，燃?xì)庵械慕褂烷_始大量地快速分解，但當(dāng)溫度場(chǎng)溫度超過1200℃時(shí)，又會(huì)燃燒掉過多的燃?xì)饬?，使燃?xì)鉄嶂涤兴陆?。且在該溫度范圍?nèi)下，燃?xì)馔Ａ?.5～2s即可裂解燃?xì)庵?8%以上的焦油組分，形成焦油含量低于20mg/nm3的生物質(zhì)燃?xì)馀懦鰻t外。不同溫度工況與停留時(shí)間對(duì)生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂秃康挠绊懸姳?所示。表2--不同溫度工況與停留時(shí)間對(duì)生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂秃康挠绊懥硗?，將燃?xì)馔Ａ魰r(shí)間設(shè)計(jì)在0.5～2s的好處在，燃?xì)馔Ａ魰r(shí)間低于0.5s，焦油裂解不夠充分；高于2s則剩余微量焦油組分難于進(jìn)一步裂解，且會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過于龐大。具體地，蓄熱器3包括外蓄熱層32和內(nèi)蓄熱層33，蓄熱保溫效果好。工作時(shí)，將生物質(zhì)原料從氣化爐100的原料進(jìn)口101加入，經(jīng)過熱解筒34向下落，并與從氣化劑進(jìn)口104加入的氣化劑燃燒發(fā)生熱解反應(yīng)，熱解完成后，從出炭口102排出炭，帶有焦油的燃?xì)庀蛏舷冉?jīng)過裂解裝置將焦油去除，最后燃?xì)鈴娜細(xì)獬隹?05排出。在對(duì)焦油進(jìn)行裂解時(shí)，氣化劑噴入爐內(nèi)后，可引射較少部分的氣化爐內(nèi)高焦油含量的燃?xì)?，在環(huán)形燃燒器1和蓄熱器3之間的空間形成擴(kuò)散燃燒區(qū)2，產(chǎn)生的煙氣與爐內(nèi)燃?xì)饣旌虾筮M(jìn)入蓄熱器3，在蓄熱器3形成的高溫溫度場(chǎng)作用下，燃?xì)庵械?8%以上的焦油組分得以去除，焦油組分裂解成為小分子不可凝可燃?xì)猓褂秃康陀?0mg/nm3的燃?xì)馀懦鰻t外。與其他不采用本發(fā)明裝置的氣化爐生產(chǎn)的燃?xì)庵薪褂秃康膶?duì)比見表3：表3--不同生物質(zhì)氣化裝置產(chǎn)生燃?xì)庵薪褂秃繉?duì)比序號(hào)爐型焦油含量（mg/nm3）備注1上吸式氣化爐2102下吸式氣化爐1063采用本發(fā)明裝置氣化爐18以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12