一种秸秆捆烧烟气焦油去除及再利用方法与流程

本发明属于秸秆处理领域，具体涉及一种秸秆捆烧烟气焦油去除及再利用方法。

背景技术：

秸秆捆烧技术是一种较好的秸秆能源化利用方式，是将田间松散的秸秆经过捡拾打捆后再燃烧供热的技术过程。秸秆打捆后提高了能量密度，降低了收储运成本，同时捆装后的秸秆半气化燃烧大幅提高了燃烧效率和锅炉供热效率，具有较好的经济效益。

目前秸秆捆烧设备主要有两种，一种是间歇进料型的草捆锅炉燃烧系统，即将燃烧室内的秸秆燃料全部烧完后再重新进料燃烧的方式，间歇进料捆烧的特点是占地面积小，运行操作简捷方便，可直接人工进行装料、清灰等，通常用于小型建筑的供暖供热；另一种是连续式捆烧锅炉系统，可以实现燃烧过程中连续进料、连续清灰，维持燃烧室内一个稳定的燃烧状态，炉膛温度波动幅度较小，有利于智能化操作，适合大型建筑或集中供暖区域。

国外生物质秸秆打捆燃烧技术发展较为成熟的国家有丹麦、法国和比利时等。丹麦在20世纪70年代就已经开始了整捆秸秆的燃烧利用，由丹麦研发的连续式捆烧设备称为cigar式燃烧器，由于其燃烧方式跟点燃的雪茄很像，因此被称为cigar燃烧器，连续式燃烧过程可控性好，炉温稳定，有利于智能化操作，因此在国外得到了大范围的推广和应用，被认为是目前燃烧整捆秸秆最佳方式。

然而现有秸秆捆烧技术仍不成熟，尤其对于间歇式秸秆捆烧锅炉，由于其主要采用秸秆半气化配风工艺，以及装料过程中的炉温波动，易引起燃烧不充分，导致捆烧烟气中焦油含量过高等问题，排放过程中容易造成环境污染。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种秸秆捆烧烟气焦油去除及再利用方法，以解决烟气焦油含量高的问题。

本发明技术方案如下：一种秸秆捆烧烟气焦油去除及再利用方法，包括如下步骤：燃烧催化、油气分离、焦油雾化回燃、烟气控温、除尘，

所使用的设备包括燃烧催化系统、油气分离系统、烟气控温系统、焦油雾化回燃系统；具体步骤为，

a、燃烧催化：由主燃烧室、挥发分燃烧室、上催化装置、下催化装置构成燃烧催化系统，主燃烧室的一侧设有挥发分燃烧室，挥发分燃烧室炉腔侧面自上而下插有上催化装置和下催化装置；燃烧催化系统控制挥发分燃烧室温度为800-900℃；

b、油气分离：燃烧催化系统连接有油气分离系统，油气分离系统的下方连接有烟气控温系统和焦油雾化回燃系统，焦油雾化回燃系统与燃烧催化系统相连接，

c、烟气控温：电加热棒与烟气出口形成反馈调节，设定烟气出口温度为120℃-160℃；

d、焦油雾化回燃：储油罐收集的秸秆焦油增压后，通过焦油雾化喷嘴喷入燃烧催化系统的挥发分燃烧室，

e、除尘：捆烧烟气进入除尘器。

进一步的，催化剂选用白云石催化剂。

进一步的，油气分离时，设定管道三通处捆烧烟气温度为150℃，通过反馈调控变频电机转速，实现捆烧烟气降温调控，温度降低至150℃可以将烟气中的焦油由气相转为液相，随烟气流动至焦油雾化回燃系统，实现秸秆捆烧烟气中焦油的二次脱除

进一步的，所述焦油雾化回燃系统包括储油罐、高压油泵、焦油雾化喷嘴，挥发分燃烧室的底部设有焦油雾化喷嘴，焦油雾化喷嘴通过与高压油泵与储油罐相连；设置高压油泵的雾化压力为0.6-0.7mpa。

进一步的，除尘采用布袋除尘器连接引风系统，烟气控温系统和布袋除尘器相连，布袋除尘器顶部设有烟气排放口；引风系统与燃烧催化系统形成压力反馈调节，通过引风频率调节燃烧催化系统压力，设置挥发分燃烧室压力为-10pa至-20pa，防止催化装置阻挡烟气通过，保证燃烧催化系统的压力稳定。

本发明特点如下：

1、本发明通过炉内高温烟气的催化裂解实现焦油的一次去除，通过后端油气分离系统实现焦油的二次去除，采用化学裂解及物理冷凝的组合去除手段，实现焦油的去除和收集，再通过液相焦油的雾化回燃，实现彻底利用，实现秸秆捆烧烟气净化，达到烟气清洁排放保护生态环境的目的。

2、本发明通过智能控温系统保证秸秆捆烧烟气进入布袋除尘器时的温度稳定性，防止除尘过程中水蒸气由气相转为液相，解决了由于烟气温度不稳定而造成布袋除尘器阻塞等问题。

3、本发明采用化学催化的方式，在高温条件下降热解焦油裂解成小分子气体，焦油去除率更高，可以生成更多可燃性小分子气体。

4、本发明的秸秆捆烧为有氧或者缺氧燃烧，产生的焦油为轻质油，分子量小，易于通过裂解去除。

5、本发明可以有效减少捆烧烟气中的焦油问题，焦油去除率可达90%以上，防止排放过程中焦油在烟气中冷凝污染土地及水资源。

附图说明

图1为一种秸秆捆烧烟气焦油去除及再利用方法所使用设备的结构示意图；

图2为一种秸秆捆烧烟气焦油去除及再利用系统中烟气控温系统的结构示意图。

附图标记含义如下：1-燃烧催化系统，2-油气分离系统，3-烟气控温系统，4-布袋除尘器，5-引风系统，6-焦油雾化回燃系统，101-主燃烧室，102-挥发分燃烧室，103-上催化装置，104-下催化装置，105-抽拉把手，201-高温烟气出口，202-热风出口，203-冷风进口，204-列管换热器，205-管道三通，206-二次配风口，207-变频电机，30-本体，301-烟气入口，302-保温层，303-电加热棒，304-烟气出口，501-烟气排放口，601-储油罐，602-高压油泵，603-焦油雾化喷嘴。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的具体结构和工作过程进一步的描述。

本发明方法所使用的设备包括燃烧催化系统1、油气分离系统2、烟气控温系统3、布袋除尘器4、引风系统5、焦油雾化回燃系统6。燃烧催化系统1通过高温烟气出口与油气分离系统2相连接，油气分离系统2通过下方的管道三通205与烟气控温系统3和焦油雾化回燃系统6相连接，焦油雾化回燃系统6通过高压油泵与燃烧催化系统1相连接，烟气控温系统3、布袋除尘器4以及引风系统5依据烟气流动方向依次连接。

所述燃烧催化系统1包括主燃烧室101、挥发分燃烧室102、上催化装置103、下催化装置104、抽拉把手105。上催化装置和下催化装置安装于挥发分燃烧室炉腔内，相对安装距离不低于30cm。

上催化装置和下催化装置与挥发分燃烧室的安装方式均为插入式安装，通过抽拉把手可以将催化装置拉出并更换失活的催化剂。

焦油雾化回燃系统主要由储油罐601、高压油泵602和焦油雾化喷嘴603组成，高压油泵将储油罐收集的秸秆焦油增压后，通过焦油雾化喷嘴喷入挥发分燃烧室，实现焦油的雾化燃烧以及能量循环利用。

布袋除尘器4连接引风系统5，布袋除尘器4顶部设有烟气排放口501。

实施例1

上催化装置内铺设1层催化剂，下催化装置铺设2层催化剂，催化剂均选用白云石催化剂。通过催化燃烧系统控制挥发分燃烧室温度为800-900℃，达到较好的焦油催化裂解效果，实现秸秆捆烧烟气中焦油的一次脱除，焦油脱除率约为60-70%。通过后端冷凝除剩余焦油的脱除率大概为80-90%。

油气分离系统冷风进口处的风量通过变频电机205调整，设定管道三通处捆烧烟气温度为150℃，通过反馈调控变频电机转速，实现捆烧烟气降温调控，温度降低至150℃可以将烟气中的焦油由气相转为液相，随烟气流动至焦油雾化回燃系统，实现秸秆捆烧烟气中焦油的二次脱除。在该温度条件下，烟气中的水蒸气仍未气相，随烟气流动至烟气控温系统。

设置高压油泵的雾化压力为0.6-0.7mpa。

列管换热器204管内走的是高温烟气，管外走的是冷风。冷风进口处的空气通过与高温烟气换热后，温度提升，然后通过二次配风口通入至挥发分燃烧室，为挥发分燃烧提供氧气，实现配风预热，防止降低挥发分燃烧内炉温。

烟气控温：电加热棒与烟气出口形成反馈调节，设定烟气出口温度为120℃-160℃。如果烟气入口处温度高于120℃，则加热棒不启动；如果烟气入口处温度过低，通过电热棒将其加热至120℃，保证捆烧烟气进入布袋除尘器时烟气温度稳定，防止布袋除尘器堵塞，达到较好的除尘效果。

引风系统5与燃烧催化系统1形成压力反馈调节，通过引风频率调节燃烧催化系统压力，设置挥发分燃烧室压力为-10pa至-20pa之间，防止催化装置阻挡烟气通过，保证燃烧催化系统的压力稳定。

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