一种生物质连续热解过程中高温除尘设备的制作方法

本实用新型属于生物质热解领域，具体涉及一种生物质连续热解过程中高温除尘设备。

背景技术：

我国作为一个传统农业大国，农作物秸秆稻壳等生物质资源丰富、种类繁多，据有关统计，仅玉米、水稻、小麦等大宗农作物秸秆的常年产量就已超过 9 亿吨。但由于其量大面广，利用成本高，资源密度低，仍有较大部分秸秆资源得不到充分利用。由于经济的发展，农户家庭已实现电气化，秸秆资源已经不再作为做饭取暖的燃料，大量的秸秆被直接付之一炬，此举不仅造成了资源浪费，而且造成严重的空气污染，部分区域直接影响了高速通行、航班起降。

生物质热解是秸秆资源化综合利用的重要的途径之一，其特有的转化速度快、效率高、适应面广的等特点，对于增加农民收入，减少空气污染，促进秸秆能源化利用具有重要的战略意义。

生物质通过热解气化所产的生物质燃气中含有大量的粉尘和焦油，如不对燃气进行除尘净化处理，燃气中的灰尘会同气体中的焦油分子进行吸附而后沉降在输气管道中，同时生物质燃气在日常生活炊事取暖时会堵塞炉灶喷头，同时燃气燃烧后会产生大量灰尘，污染环境，而现有的常用除尘设备在实际生物质热解气化工程应用中容易发生粉尘堵塞管道，造成系统不能连续运行，严重制约了生物质热解气化技术发展和应用。

现有生物质热解蒸汽除尘装置虽综合了旋风除尘器、颗粒层除尘器和金属网除尘器，然而旋风除尘器作为一级除尘设备，存在处理负荷过大的问题，在较大的处理量的情况下难以保证较好除尘效果，同时颗粒层除尘器随着除尘时间的增加，灰尘在颗粒层内逐渐累积，同时焦油二次裂解形成的焦油渣会堵塞颗粒内的空隙，增加系统压降，一段时间后必须拆卸更换，同时，金属网除尘器不能自动卸料，需根据情况卸料并更换金属网，如实际工业化应用后，随着处理的大幅增加，势必影响设备生产的可持续性，过多的部位的加热，在一定程度上增加了生产成本。

目前，现有的生物质热解气除尘装置很少做到兼顾除尘效果、生产成本等方面，普遍存在生产持续性差，实际应用过程中除尘效果不理性，容易造成输气管道及除尘设备的堵塞。生物质热解气具有成分复杂，焦油及灰尘含量高，生产过程中焦油易受温度影响发生冷凝等理化特性，只有全面综合掌握生物质的这些特点，才能真正克服高温热解气除尘这一业界难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种生物质连续热解过程中高温除尘设备，以解决生产中热解气热量散失严重，除尘效果低的问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种生物质连续热解过程中高温除尘设备，包括重力沉降室和旋风除尘器，还包括设在生物质热解气化炉端侧的出料端套筒，出料端套筒上端设有水蒸气喷入口，出料端套筒通过反吹过滤系统与重力沉降室相连，重力沉降室和旋风除尘器相连；反吹过滤系统包括反吹过滤滤筒和反吹管，出料端套筒的内部插有反吹过滤滤筒，反吹过滤滤筒通过输气管道与重力沉降室相连，反吹管设在输气管道内。

作为本实用新型的进一步改进，所述生物质在热解气化炉与出料端套筒通过动密封连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述出料端套筒上设有防爆阀。

作为本实用新型的进一步改进，所述水蒸气喷入口有两个，位于防爆阀的两侧，呈30°-60°倾斜安装。

作为本实用新型的进一步改进，所述反吹管的后部接有脉冲电磁阀，脉冲电磁阀连接有气包，气包上设有高压燃气接入口。

作为本实用新型的进一步改进，重力沉降室内部设有折流板，重力沉降室的外表面包裹有石棉保温层。

作为本实用新型的进一步改进，重力沉降室和旋风除尘器的下部均安装有料斗，料斗上设有自动排料阀。

本实用新型优点如下：

（1）充分考虑了保温对除尘的重要影响，考虑了温度变化引起的焦油冷凝造成的除尘设备堵塞，最大限度保证了气体除尘净化过程中工况环境的稳定，避免了生物质燃气中焦油的冷凝对除尘效果的影响。

（2）运用反吹金属过滤，反吹过滤滤筒不与热解炉及除尘设备直接连接，方便拆卸维修。

（3）引入水蒸气喷入系统，在实现降尘抑尘的同时，大幅增加了生物质燃气的产量。

附图说明

图1为一种生物质连续热解过程中高温除尘设备的结构示意图。

图2为一种生物质连续热解过程中高温除尘设备中反吹过滤滤筒的立体图。

图3为生物质热解气化炉出气端侧视图。

图中：1、生物质热解气化炉，2、防爆阀，3、水蒸气喷入口，4、反吹过滤滤筒，5、反吹管，6、重力沉降室，7、折流板，8、旋风除尘器，9、料斗，10、自动排料阀，11、脉冲电磁阀，12、高压燃气接入口，13、气包，14、输气管道，15、出料端套筒，16、热解气出口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

一种生物质连续热解过程中高温除尘设备，包括重力沉降室6和旋风除尘器8，还包括设在生物质热解气化炉1端侧的出料端套筒15，出料端套筒15上端设有水蒸气喷入口3，出料端套筒15通过反吹过滤系统与重力沉降室6相连，重力沉降室6和旋风除尘器8相连；反吹过滤系统包括反吹过滤滤筒4和反吹管5，出料端套筒15的内部插有反吹过滤滤筒4，反吹过滤滤筒4通过输气管道14与重力沉降室6相连，反吹管5设在输气管道14内。生物质在热解气化炉1与出料端套筒15通过动密封连接。出料端套筒15上设有防爆阀2。

水蒸气喷入口3有两个，位于防爆阀2的左右两侧，呈30°-60°倾斜安装。

反吹过滤滤筒4呈锥台形，末端焊接钢制法兰垫片，在反吹过滤滤筒的外表面包覆有金属滤网，反吹过滤滤筒后端法兰处前后设有耐高温密封垫片,通过螺栓固定在热解气出口16与后端管道连接处。反吹过滤滤筒4上的金属滤网的网目大小可根据实际需要选择。

安装时，生物质在热解气化炉1与出料端套筒15通过动密封连接，出料端套筒15上设有防爆阀2，在防爆阀2两侧左右各30°-60°安装有水蒸气喷入口3，水蒸气喷口3通过管道与水蒸气发生器连接，水蒸气发生器产生的过热水蒸气通过水蒸气喷入口3进入出料端套筒15内部，在参与化学反应的同时抑制粉尘的产生。反吹过滤滤筒4伸入出料端套筒内部。

输气管道14上开有圆孔，反吹管5经该孔进入管道内部，并对接触不进行堆焊处理，反吹管后部接有脉冲电磁阀11，脉冲电磁阀11与气包13连接，气包上设有高压燃气接入口12，高压燃气接入口与气体压缩机连接，实际生产中脉冲电磁阀的开启间隔视具体情况调整。后续管道与重力沉降室6相连，重力沉降室内部设有折流板7，在其外部装置表面包裹有石棉保温层，下部安装有料斗9，通过料斗上的自动排料阀10的开启与关闭实现灰尘的自动排出。

在重力沉降室6后端连接有高温的旋风除尘器8，在旋风除尘器上设有加热电阻，并通过包裹石棉保温层进行保温，生产中通过加热电阻将旋风除尘器加热至400℃，以防止生物质燃气中焦油的冷凝.在旋风除尘器的下端安装有料斗9，通过自动排料阀10实现排灰的自动化，旋风除尘器排出的净化后燃气进入后续的除焦油工艺。在整个净化除尘中，连接各个设备之间的管道外部均包裹有石棉保温层。

实际生产应用过程中，热解气化炉1产生的热解气，首先在出料端套筒15内与喷入的过热水蒸气进行混合，此时，出料端套筒温度高达650-700℃，热解气中掺杂的微细炭粒在高温下与水蒸气发生化学反应：C+H2O=CO+H2，另一方面，水蒸气会吸附炭粒，在重力作用下发生沉降，对热解气进行初步净化除尘。初步净化除尘后的热解气经过反吹过滤滤筒4过滤进入热解气输出管道，在此过程中，热解气中的大颗粒灰尘会在过滤网上形成颗粒过滤层并随着时间的进行过滤层厚度逐渐变厚，进一步加强过滤作用，当达到脉冲电磁阀11设定时间后，电磁阀11开启，高压燃气经反吹管5喷入反吹过滤滤筒内，在反吹气流的作用下颗粒过滤层脱落，进行排灰。过滤净化后的热解气通过管道进入重力沉降室6，运动的气流碰撞折流板7改变运动方向，在重力和惯性力的综合作用下使粉尘颗粒发生沉降进入料斗内，当料斗内粉尘积累到料斗上的上料位计处，自动排料阀开启进行排料，当粉尘外排至下料位处时，自动排料阀关闭。经过重力沉降室净化除尘后的热解气沿切向进入旋风除尘器8内，在离心力的作用下使气体和粉尘颗粒发生分离，净化后的热解气经排气管进入后续处理工艺，分离的粉尘进入料斗9，料斗9内粉尘的排出过程与重力沉降室的排料相同。

实施例1

农业部规划设计研究院前南峪生物质热解炭气联产示范工程，装置额定处理量500KG/h果木树枝，工程前期运用工程中现有技术，采用沉降罐作为一级除尘，旋风除尘器作为二级除尘装置，由于在生产中热解气热量散失严重，气体温度降低严重，热解气出口16的温度为650-700℃，沉降罐内气体温度为430℃左右，旋风除尘器气体温度下降至280℃左右。温度下降后的热解气中生物质焦油冷凝夹杂灰尘形成在沉降罐和旋风除尘器中形成挂壁，降低两者的除尘效果，严重时冷凝的焦油和灰尘在旋风除尘器中沉降以致其完全失去除尘效果。在装置试生产期间，每小时350KG处理量情况下可连续运行3h，停机检查发现管道堵塞严重，后续水洗工艺得到的焦油中灰尘含量较高，焦油黏度增大，流动性差。整改之后，运用本实用新型中的除尘装置，增加水蒸气喷入系统及反吹过滤系统。利用水蒸气发生器产生过热水蒸气经水蒸气喷入口持续喷入热解炉出料端，水蒸气温度为200℃，喷入量为8KG/h；滤筒滤网孔径为40目，反喷吹气体为压缩的生物质燃气，脉冲电磁阀设定时间为60s。改沉降罐为本实用新型中所述的重力沉降室及旋风除尘器，增加的保温层使重力沉降室工况温度维持在500-600℃，加热系统将旋风除尘器加热至400℃。采用本实用新型中除尘装置后的热解系统在处理量同为350KG情况下可持续运行48h以上，且运行状态良好，拆卸管道检查，整体装置系统无堵塞趋势，无焦油及灰尘挂壁现象发生。经检测所得燃气中焦油与灰尘含量为2.4mg/m³，优于国家标准10mg/m³，燃气单位热值在降低5%的情况下产量提升可达20%，气体总体质量明显提升；所得生物质焦油黏度明显减低，流动性增强，生物质热解炭产率基本维持不变。经实践证明本实用新型中所述装置有良好的除尘效果。