山東潤(rùn)華環(huán)保秸稈氣化焦油裂解技術(shù)中產(chǎn)生藍(lán)火高熱值能源全程藍(lán)火

一、秸稈焦油的特性

  秸稈（即生物質(zhì)）氣化的目標(biāo)是得到盡可能多的可燃?xì)怏w產(chǎn)物，但在氣化中，焦炭和焦油都是不可避免的副產(chǎn)物。其中由于焦油在高溫時(shí)呈氣態(tài)，與可燃?xì)怏w*混合，而在低溫時(shí)（一般低于200℃）凝結(jié)為液態(tài)，所以其分離和處理更為困難，特別對(duì)于燃?xì)庑枰禍乩玫那闆r（如燃?xì)庥糜诩彝ァ?nèi)燃機(jī)發(fā)電、鍋爐燃燒時(shí)），問(wèn)題更加突出。 

   焦油的存在對(duì)氣化有多方面的不利影響，首先它降低了氣化效率，氣化中焦油產(chǎn)物的能量一般占總能量的5～15%，這部分能量是在低溫時(shí)難以與可燃?xì)怏w一道被利用，大部分被浪費(fèi)，其次焦油在低溫時(shí)凝結(jié)為液態(tài)，容易和水、焦炭等結(jié)合在一起，堵送氣管道，使氣化設(shè)備運(yùn)行發(fā)生困難。另外，凝結(jié)為細(xì)小液滴的焦油比氣體難以燃燼，在燃燒時(shí)容易產(chǎn)生炭黑等顆粒。對(duì)燃?xì)饫迷O(shè)備，如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、燃燒器等損害相當(dāng)嚴(yán)重，這就大大降低了氣化燃?xì)獾睦脙r(jià)值。所以針對(duì)氣化過(guò)程產(chǎn)生的焦油，采取辦法把它轉(zhuǎn)化為可燃?xì)?，既提高氣化效率，又降低燃?xì)庵薪褂偷暮?，提高可燃?xì)怏w的利用價(jià)值，對(duì)發(fā)展和推廣秸稈氣化發(fā)電、民用、工業(yè)使用技術(shù)具有決定性的意義。

二、焦油的特點(diǎn)

   在秸稈熱轉(zhuǎn)換中，焦油的數(shù)量主要決定于轉(zhuǎn)換溫度和氣相停留時(shí)間，與加熱速率也密切相關(guān)。對(duì)一般秸稈而言，在500℃左右時(shí)焦油產(chǎn)物多，高于或低于這一溫度焦油都相應(yīng)減少。而在同一溫度下，氣相停留時(shí)間越長(zhǎng)，意味著焦油裂解越充分。所以隨著氣相停留時(shí)間的增加，焦油產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)地減少（見(jiàn)圖2）。焦油的成份非常復(fù)雜，可以分析到的成份有100多種，另外還有很多成份難以確定，而主要成份不少于20種，大部分是苯的衍生物及多環(huán)芳烴，其中含量大于5%的大約有7種，它們是：benzene（苯），naphthalene（萘），toluene（甲苯），xylene（二甲苯），styrene（苯乙烯），phernol（酚）和indene（茚），其它成份含量一般都小于5%，而且在高溫下很多成份會(huì)被分解。所以隨著溫度的升高，焦油含量中成份的數(shù)量越來(lái)越少，因而在不同條件下（溫度、停留時(shí)間、加熱速率）焦油的數(shù)量和各種成份的含量都是變化的，任何分析結(jié)果只能針對(duì)于特定條件言。

   根據(jù)這些特點(diǎn)，我們應(yīng)在氣化過(guò)程中盡可能提高溫度和氣相停留時(shí)間，減少焦油的產(chǎn)量和種類(lèi)，以達(dá)到在氣化時(shí)控制焦油的產(chǎn)生，減少氣體凈化的難度.

三、秸稈焦油催化裂解

    焦油催化裂解的原理盡管在秸稈氣化過(guò)程中采取各種措施控制焦油的產(chǎn)生，但實(shí)際上氣體中焦油的含量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出應(yīng)用允許的程度，所以對(duì)氣體中的焦油進(jìn)行處理，是有效利用燃?xì)?的過(guò)程，其中焦油的催化裂解是有效、*的辦法。以往簡(jiǎn)單的水洗或過(guò)濾等辦法，只是把焦油從氣體中分離出來(lái)，然后作為廢物排放，既浪費(fèi)了焦油本身的能量，又會(huì)產(chǎn)生大量的污染。而焦油熱裂解卻可把焦油分解為氣體，與可燃?xì)庖黄鸨焕?。所以它既減少了焦油含量，又利用了焦油中的能量。但熱裂解需要很高的溫度（1000℃～1200℃），所以實(shí)現(xiàn)較困難。催化裂解利用催化劑的作用，把焦油裂解的溫度大大降低（約750℃～℃900），并提高裂解的效率，使焦油在很短時(shí)間內(nèi)裂解率達(dá)99%以上。

山東潤(rùn)華環(huán)保燃油燃?xì)夤?jié)能器設(shè)備

4%-12%
現(xiàn)有燃?xì)?、燃油鍋爐現(xiàn)狀及原因：
現(xiàn)狀：燃燒不充分（燃燒效率低）、煙氣排放中的一氧化碳含量高；
原因：燃料與空氣混合比例不合理、燃料噴嘴積碳、影響霧化效果及燃料本身的品質(zhì)；
解決問(wèn)題：
提升設(shè)備燃燒效率
降低煙氣中的一氧化碳的排放量
使用設(shè)備
燃油燃?xì)夤?jié)能器
優(yōu)點(diǎn)
燃油燃?xì)夤?jié)能器運(yùn)行步驟非常簡(jiǎn)單，不需人員或者儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控；燃?xì)馔ㄟ^(guò)設(shè)備時(shí)，由于沒(méi)有添加或取出任何物質(zhì)，僅僅改變?nèi)細(xì)獾奈锢硇再|(zhì)；
性?xún)r(jià)比高，投資回報(bào)率低于 3 個(gè)月，免除噴嘴的積碳清洗，延長(zhǎng)噴嘴的壽命；除一次性投資外沒(méi)有任何運(yùn)行費(fèi)用
核心部件 10 年保證，免除維修，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)
設(shè)備功能
節(jié)省燃料 4%-12%；降低一氧化碳（CO）排放量 25%-95%、氮氧化物（NOX）5-55%；
安裝位置：減壓閥后，

山東潤(rùn)換環(huán)保燃油燃?xì)夤?jié)能設(shè)備型號(hào)

降低NOX排量

5-50%

節(jié)能4%以上

降低CO排量

25-95%

降低HC

 排量

14-75%

改善噴嘴

 積碳

DLJNQ-節(jié)能器

№ 型號(hào) 連接尺寸 核心尺寸 通量（油） 通量（氣） 鍋爐蒸發(fā)量
1 DLJNQ-25 1/4” 0.75”×7.5”
2 DLJNQ-50 1/2” 1”×8.3”
3 DLJNQ-87/70 3/4” 1.5”×10” 70 87 1t
4 DLJNQ-130/105 1” 2”×12” 105 130 1.5t
5 DLJNQ-180/135 11/2” 3”×13” 135 180 2t
6 DLJNQ-260/204 2” 3.75”×15” 204 260 4t
7 DLJNQ-350/274 21/2” 4.5”×18” 274 350 5t
8 DLJNQ-520/425 3” 5”×25” 425 520 6t
9 DLJNQ-670/565 4” 6”×32 ” 560 670 8t
10 DLJNQ-870/710 5” 13”×37” 710 870 10t
11 DLJNQ-1050/840 6” 16”×40” 840 1050 12t
12 DLJNQ-1220/1000 8” 19”×42” 1000 1220 14t
13 DLJNQ-1400/1120 10” 21”×52” 1120 1400 16t
14 DLJNQ-1800/1400 12” 23”×54” 1400 1800 20t

    化學(xué)式描述裂解的轉(zhuǎn)化過(guò)程。但不管何種成份，裂解的產(chǎn)物與氣化氣體的成份相似，所以焦油裂解對(duì)氣化氣體質(zhì)量沒(méi)有明顯影響，只是數(shù)量有所增加。對(duì)大部分焦油成份來(lái)說(shuō)，水蒸汽在裂解過(guò)程中有關(guān)鍵的作用，因?yàn)樗芎湍承┙褂统煞莅l(fā)生反應(yīng)，生成CO和H2等氣體，既減少炭黑的產(chǎn)生，又提高可燃?xì)獾漠a(chǎn)量。例如，萘在催化裂解時(shí)，發(fā)生下述反應(yīng)：

        C10H8+10H2OÞ10CO+14H2

        C10H8+20H2OÞ10CO2+24H2

        C10H8+10H2OÞ2CO+4CO2+6H2+4CH4

    由此可知，水蒸汽非常有利于焦油裂解和可燃?xì)怏w的產(chǎn)生。氣化介質(zhì)為空氣時(shí)，產(chǎn)生低熱值燃?xì)?，熱值?MJ/Nm3-7MJ/Nm3，氫氣含量為8％～14％（體積），氣化介質(zhì)為水蒸氣時(shí)產(chǎn)生中熱值燃?xì)?，熱值?0MJ/Nm3～16MJ/Nm3，氫氣含量為30％～60％（體積）。

四、催化劑的特點(diǎn)及選擇

秸稈焦油催化裂解原理與石油的催化裂解相似，所以關(guān)于催化劑的選用可從石油工業(yè)中得到啟發(fā)。但由于焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有實(shí)際意義。所以人們除利用石油工業(yè)的催化劑外，還大量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白云石等天然產(chǎn)物。大量的實(shí)驗(yàn)表明，很多材料對(duì)焦油裂解都有催化作用，其中效果較好又有應(yīng)用前景的典型材料主要有三種，即木炭、白云石、鎳基催化劑，它們的主要性能列于表中。典型催化劑的主要特點(diǎn)     

*白云石的主要成份為CaCO₃和MgCO₃，不同地方出產(chǎn)的白云石成份略有不同。

  從上面三種典型催化結(jié)果比較可知，鎳基催化劑的效果很好，在750℃時(shí)即有很高的裂解率，而其他材料在750℃裂解的效果還不理想，但由于鎳基催化劑較昂貴，成本較高，一般秸稈氣化技術(shù)難以應(yīng)用，所以只能在氣體需要精制或合成汽油的工藝中使用。木炭的催化作用實(shí)際上在下吸式氣化爐中即有明顯的效果，但由于木炭在裂解焦油的同時(shí)參與反應(yīng)，所以消耗很大（在1000℃時(shí)達(dá)0.1kg/Nm³）,對(duì)大型秸稈氣化來(lái)說(shuō)木炭作催化劑不現(xiàn)實(shí)，但木炭的催化作用對(duì)氣化爐的設(shè)計(jì)及小型氣化爐有一定的指導(dǎo)意義，因?yàn)槟咎靠蓞⑴c化學(xué)反應(yīng)，與水蒸汽反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，并能與燃?xì)庵猩傻亩趸挤磻?yīng)生成一氧化碳，二者都是可燃?xì)怏w，這樣終能大大增加燃?xì)獾臒嶂怠?/span>

化學(xué)反應(yīng)式： C+H₂O（水蒸汽）=CO+H₂     C+CO₂=2CO

白云石（dolomite）是目前為止研究得多和成功的催化劑，雖然各地白云石的成份略有變化，但都有催化效果，一般當(dāng)白云石中CaCO₃ / MgCO₃在1～1.5時(shí)效果較好。白云石作為焦油裂解催化劑的主要優(yōu)點(diǎn)是催化效率高，成本低，所以具有很好的實(shí)用價(jià)值。

五、焦油催化裂解的工藝條件
   焦油催化裂解除要求合適的催化劑外，還必須有嚴(yán)格的工藝條件。和其他催化過(guò)程一樣，影響催化效果重要因素有溫度和接觸時(shí)間，所以其工藝條件也是根據(jù)這方面的要求來(lái)確定的。下面以白云石為例，分析這些工藝條件的特點(diǎn)

   溫度：

   任何催化過(guò)程必須在合適的溫度下才能進(jìn)行，白云石對(duì)焦油的裂解在800℃以上即有很高的裂解率，而在900℃左右即可得到理想的效果，這一溫度和秸稈氣化的溫度相近，所以比較容易實(shí)現(xiàn)，這也是白云石被廣泛使用的主要原因之一。

  接觸時(shí)間：

  焦油和催化劑的接觸時(shí)間是決定催化效果的另一重要因素。由于接觸時(shí)間又是由氣相停留時(shí)間和催化劑的比表面積決定的，所以氣相停留時(shí)間和白云石和顆粒大小成為催化裂解的重要工藝條件。在同一條件下，氣相停留時(shí)間越長(zhǎng)，裂解效果越好。
   對(duì)于不同的接觸方式，氣相停留時(shí)間的要求不同，例如，在800℃時(shí)，對(duì)dp»5mm的固定床，氣相停留時(shí)間一般要求在0.5s左右，而對(duì)于dp»1.5mm的流化床，氣相停留時(shí)間僅需0.1～0.25s即可。同樣的白云石的直徑越小，催化效果越好，但顆粒直徑太小，對(duì)固定床來(lái)說(shuō)，阻力太大，而對(duì)流化床來(lái)說(shuō)飛灰損失太嚴(yán)重，所以白云石的直徑有一合適范圍，一般dp為2.0～7.0mm為好。

我公司精心研制的豎流多管焦油裂解器滿(mǎn)足了裂解工藝中的一切要求，介質(zhì)白云石，通過(guò)使用驗(yàn)證達(dá)到脫焦油效率99%以上。