一種生物質燃氣用氣液分離塔的制作方法

本實用新型涉及生物質垃圾熱轉化能源化利用技術領域，特別是一種生物質燃氣用氣液分離塔。

背景技術：

生物質資源屬于可再生資源，理想條件下可實現碳資源的循環利用。生物質資源經過適當的熱化學或生物化學過程，轉化為生物質燃氣，或進一步深加工獲得化學品，為社會提供基礎化工原料或能源。

目前用于生物質燃氣中凈化系統中，大多關注的是可燃氣和焦油或者蠟狀物的分離，例如專利200810230162.9利用水洗的方式進行凈化燃氣，會導致可燃氣中水汽的含量增加，影響了燃氣的燃燒效率。專利201120125520利用列管冷凝等方式進行灰塵、燃氣、焦油、水汽的混合分離，會導致焦油和灰塵的混合物粘在管的內壁，長時間使用會導致管道堵塞。生物質燃氣的氣液分離在實際工程化應用中遇到了三個問題：一是主要關注生物質燃氣和焦油的分離，忽略了燃氣中的水汽的存在影響燃氣的利用效率；二是燃氣凈化過程中運用了水洗的方法進行分離，勢必增加了燃氣中的水含量；三是利用列管換熱等方式進行氣液分離，其一增加了動力消耗，其二增加了循環水的消耗量，其三分離效率會隨時間和冷凝水溫度的增加而降低。以上三點問題是目前生物質垃圾氣化燃氣凈化技術中的最大瓶頸問題和技術難題之一。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種可結構簡單、降低能源和動力消耗的生物質燃氣用氣液分離塔。

為解決上述技術問題，本實用新型提供的生物質燃氣用氣液分離塔，包括：塔體，該塔體的頂端設置原料氣進口，該塔體的底部設置液體收集器和干燥氣出口，所述原料氣進口與所述液體收集器之間設置至少一個旋流裝置；所述旋流裝置包括旋流盤、倒圓錐形的旋流器和多棱錐形的引流體，所述旋流盤包括多個螺旋設置的旋流葉片、頂部圓環、底部圓環、擋板，擋板的邊緣與所述塔體內壁密封配合，擋板的中心設置通孔，頂部圓環設置在所述擋板的下方；各旋流葉片的上端與頂部圓環固定相連，各旋流葉片的下端與底部圓環固定相連，以使氣體由旋流盤擋板的通孔進入頂部圓環后經旋流葉片導流形成旋流；所述旋流器包括與所述塔體內腔相適配的頂板，所述旋流盤的底部圓環與所述頂板固定相連；該頂板的邊緣與所述塔體內壁密封配合，所述頂板的下方設置多個導氣管，各導氣管的開口設置在所述頂板的上端面，以使氣體經旋流盤旋流后進入導氣管，各導氣管由所述頂板的相對外側向所述頂板中心線傾斜設置；所述多棱錐形引流體的底壁邊緣與所述塔體內壁之間留有間隙，該多棱錐形引流體的頂端設置在各導氣管的出口處，以使所述頂板上方的氣體經導氣管的開口進入導氣管，經導氣管引導后到達多棱錐形引流體的頂端，并沿引流體的側壁由其頂端向下輸送，以使氣體經多棱錐引流體底壁邊緣與塔體內壁之間的間隙迅速流入下一級旋流裝置，而液體則沿著多棱錐引流體側壁慢慢流淌，實現氣液分離。

進一步，所述旋流盤的頂部圓環和底部圓環同軸設置，所述擋板的通孔設于頂部圓環的軸心上，以使氣體經通孔進入頂部圓環的中心。

進一步，所述導氣管的開口均布在以所述頂板中心為圓心的多個同心圓上，以使所述氣體經導氣管進氣口進入到達出氣口時形成旋流。

進一步，所述多棱錐形引流體由不銹鋼材質鋼板焊接而成，所述多棱錐形引流體的側壁表面的粗糙度不超過1.6um，以減少氣體沿多棱錐型側壁傳播的阻力，同時減小液體沿側壁流動的阻力，便于對液體進行收集。

進一步，所述多棱錐形引流體的底部設置引流管，該引流管的頂端開口設于所述引流體的底部，用于收集引流體側壁流下的液體；該引流管的底端開口與所述塔體底部的液體收集器相通，用于將所述引流體側壁的液體引入液體收集器。

進一步，所述液體收集器呈倒錐形設置，便于對液體進行導向，利于收集。

進一步，所述原料氣進口與所述液體收集器之間設置多級旋流裝置，各級旋流裝置中導氣管的數量自上而下依次遞增，各級旋流裝置中導氣管的直徑自上而下依次減小，以保證生物質可燃氣通過各級旋流裝置時的旋流效果。

一種如上述生物質燃氣用氣液分離塔的工作方法，包括如下步驟：

A、將生物可燃氣經塔體頂端的原料氣進口引入塔體內。

B、生物質可燃氣到達一級旋流裝置頂端的擋板后，由擋板中心的通孔進入一級旋流裝置的旋流盤形成旋流，即由旋流盤的頂部圓環中心進入并經旋流葉片的引導螺旋到達底部圓環下方的頂板；

C、生物質燃氣經頂板上端面的導氣管開口進入導氣管，并輸送至位于導氣管出口處的引流體的頂端；生物質燃氣沿引流體的不銹鋼光滑側壁向下輸送，生物質可燃氣中的水分沿引流體的不銹鋼光滑側壁向下慢慢流淌至引流體底壁的引流管，經引流管到達塔體底部的液體收集器；生物質燃氣經引流體底壁與塔體內壁之間的間隙向下輸送，完成氣液分離。

D、繼續向下輸送的生物質可燃氣到達二級旋流裝置頂端的擋板，重復步驟B和C，即可完成生物質燃氣的多級旋流分離。

實用新型的技術效果：（1）本實用新型的生物質燃氣用氣液分離塔，相對于現有技術，利用擋板和旋流葉片使得氣體產生旋流，進入傾斜設置的導氣管對氣體進行導流，并利用多棱錐型的引流體對氣體進行引流變速和收集水分，實現氣液分離；（2）多棱錐形引流體側壁表面的粗糙度為不超過1.6um，可以減少氣體沿多棱錐型側壁傳播的阻力，同時減小液體沿側壁流動的阻力；（3）引導管的設置，便于對液體進行收集；（4）采用多次疊加分離，可以有效提高分離效果。

附圖說明

下面結合說明書附圖對本實用新型作進一步詳細說明：

圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖；

圖2是本實用新型實施例1的旋流盤的結構示意圖；

圖3是本實用新型實施例1的旋流器的結構示意圖；

圖4是本實用新型的導氣管開口的分布示意圖；

圖5是本實用新型實施例2的二級旋流裝置的導氣管開口的分布示意圖；

圖6是本實用新型實施例2的三級旋流裝置的導氣管開口的分布示意圖。

圖中：原料氣進口1，殼體2，頂板3，導氣管4，引流體5，旋流盤6，螺栓7，干燥氣出口8，液體收集器9，緩沖室10，擋板11，導氣管開口41，導氣管出口42，旋流葉片61，底部圓環62，頂部圓環63。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，本實施例的生物質燃氣用氣液分離塔，包括：長方體狀的立式塔體2，該塔體2的頂端設置原料氣進口1，該塔體2的底部設置液體收集器9和干燥氣出口8，原料氣進口1與液體收集器9之間設置三級結構相同的旋流裝置；各級旋流裝置包括旋流盤6、倒圓錐形的旋流器和四棱錐形的引流體5(其他實施例可以是其他多棱錐)；如圖2所示，旋流盤6包括同軸設置的頂部圓環63、底部圓環62、擋板11，擋板11的邊緣與塔體2內壁密封配合，擋板2的中心設置通孔，通孔設于頂部圓環63軸心的上方，頂部圓環63設置在擋板11的下方，底部圓環62的直徑為頂部圓環63直徑的三分之一，頂部圓環63和底部圓環62之間設置24個按照相同角度螺旋的旋流葉片61，各旋流葉片61的上端與頂部圓環63固定相連，各旋流葉片61的下端與底部圓環62固定相連，相鄰的旋流葉片61邊緣相互重疊且留有間隙形成旋流通道，以使氣體由旋流盤擋板11的通孔進入頂部圓環63后經旋流葉片61導流形成旋流；如圖3所示，旋流器包括與塔體2內腔相適配的矩形頂板3，旋流盤6的底部圓環62與矩形頂板3頂端固定相連；該頂板3的邊緣與塔體2內壁密封配合，如圖4所示，頂板3的下方設置9個導氣管4，各導氣管4的開口41設置在頂板3的上端面，且各導氣管4的開口的均布在以頂板3中心為圓心的3個同心圓上，以使氣體經旋流盤6旋流后進入導氣管4，各導氣管4由頂板3的相對外側向頂板3中心線傾斜設置形成倒錐形；四棱錐形引流體5由不銹鋼材質鋼板焊接而成，表面光滑耐腐蝕，四棱錐形引流體5的側壁表面粗糙度不超過1.6um，四棱錐形引流體5與塔體2使用螺栓固定，以使引流體5的底壁邊緣與塔體2內壁之間留有間隙，四棱錐形引流體5底壁下方設置緩沖室10，緩沖室10的底部為下一級旋流裝置的擋板11；該四棱錐形引流體5的頂端設置在各導氣管4的出口42處，以使頂板3上方的氣體經導氣管4的開口41進入導氣管4，經導氣管4引導后到達四棱錐形引流體5的頂端，并沿引流體5的光滑側壁由上而下輸送，以使氣體經四棱錐引流體5底壁邊緣與塔體2內壁之間的間隙迅速流入緩沖室10，并由緩沖室10底部擋板11上的通孔進入下一級旋流裝置的頂部圓環63，經多次循環后到達塔體2底部的干燥氣出口8，而液體則沿著四棱錐引流體5側壁慢慢流淌，實現氣液分離；四棱錐引流體5的底部設置引流管（圖中未示出），引流管緊貼塔體2內壁設置，且引流管的頂端開口設于引流體5的底部，用于收集引流體5側壁流下的液體；該引流管的底端開口與塔體2底部的液體收集器9相通，用于將引流體5側壁的液體引入倒錐形的液體收集器9。

實施例2

在實施例1的基礎上，本實施例的生物質燃氣用氣液分離塔存在如下變形：

本實施例的生物質燃氣用氣液分離塔包括三級旋流裝置，各級旋流裝置中導氣管4的數量自上而下依次遞增，各級旋流裝置中的導氣管4的直徑自上而下依次減小，使得經上一級旋流裝置傳遞到其底端再次進入下一級旋流裝置時，由于導氣管4直徑變小，進入下一級導氣管4的風速得到了保障；具體一級旋流裝置中的導氣管4與實施例1中的導氣管數量相同，如圖4所示，一級旋流裝置中的導氣管4的數量為9個，其管口直徑為16mm，其中4個導氣管的開口均布在最外層的同心圓周上，4個導氣管的開口均布在中間層的同心圓周上，且最外層的導氣管的開口與中間層的導氣管的開口錯開設置，即最外層的導氣管開口分布在0°、90°、180°、270°方向上，中間層的導氣管開口分布在45°、135°、225°、315°方向上，1個導氣管的開口設置在頂板的中心；如圖6所示，二級旋流裝置中的導氣管4的數量為17個，其管口直徑為8mm，其中8個導氣管的開口均布在最外層的同心圓周上，8個導氣管的開口均布在中間層的同心圓周上，且最外層的導氣管的開口與中間層的導氣管的開口錯開設置，即最外層的導氣管開口分布在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°方向上，中間層的導氣管開口分布在22.5°、67.5°、112.5°、157.5°、202.5°、247.5°、292.5°、337.5°方向上，1個導氣管的開口設置在頂板的中心；如圖6所示，三級旋流裝置中的導氣管4的數量為33個，其管口直徑為4mm，其中16個導氣管的開口均布在最外層的同心圓周上，16個導氣管的開口均布在中間層的同心圓周上，且最外層的導氣管的開口與中間層的導氣管的開口同樣錯開設置，即最外層的導氣管開口分布在0°、22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°、180°、202.5°、225°、247.5°、270°、292.5°、315°、337.5°方向上，中間層的導氣管開口分布在11.25°、33.75°、56.25°、78.75°、101.25°、123.75°、146.25°、168.75°、191.25°、213.75°、236.25°、258.75°、281.25°、303.75°、326.25°、348.75°方向上，1個導氣管的開口設置在頂板的中心；通過導氣管管徑的變小，增大生物質燃氣進入二級旋流裝置、三級旋流裝置時的速度，以增強氣液分離的效果，避免因生物質燃氣在塔內中下部時因流通速度較低，影響氣液分離效果。

實施例3

如上述生物質燃氣用氣液分離塔的工作方法，包括如下步驟：

A、將生物可燃氣經塔體2頂端的原料氣進口1引入塔體2內。

B、生物質可燃氣到達一級旋流裝置頂端的擋板11后，由擋板11中心的通孔進入一級旋流裝置的旋流盤6形成旋流，即由旋流盤6的頂部圓環63進入并經旋流葉片61的引導螺旋到達底部圓環62下方的頂板3；

C、生物質燃氣經頂板3上端面的導氣管開口41進入導氣管4，并輸送至位于導氣管出口42處的引流體5的頂端；生物質燃氣沿引流體5的不銹鋼光滑側壁向下輸送，生物質可燃氣中的水分沿引流體5的不銹鋼光滑側壁向下慢慢流淌至引流體5底壁的引流管4，經引流管4到達塔體2底部的液體收集器9；生物質燃氣經引流體5底壁與塔體2內壁之間的間隙向下輸送，初次完成氣液分離。

D、繼續向下輸送的生物質可燃氣到達二級旋流裝置頂端的擋板11，由擋板11中心的通孔進入二級旋流裝置的旋流盤6形成旋流，即由旋流盤6的頂部圓環63進入并經旋流葉片61的引導螺旋到達底部圓環下方62的頂板3；生物質燃氣經頂板3上端面的導氣管開口41進入導氣管4，并輸送至位于導氣管出口42處的引流體5的頂端；生物質燃氣沿引流體5的不銹鋼光滑側壁向下輸送，生物質可燃氣中的水分沿引流體5的不銹鋼光滑側壁向下慢慢流淌至引流體5底壁的引流管，經引流管到達塔體2底部的液體收集器9；生物質燃氣經引流體5底壁與塔體2內壁之間的間隙向下輸送，再次完成氣液分離。

E、繼續向下輸送的生物質可燃氣到達三級旋流裝置頂端的擋板11，由擋板11中心的通孔進入三級旋流裝置的旋流盤6形成旋流，即由旋流盤6的頂部圓環63進入并經旋流葉片61的引導螺旋到達底部圓環下方的頂板；生物質燃氣經頂板上端面的導氣管開口進入導氣管，并輸送至位于導氣管出口處的引流體的頂端；生物質燃氣沿引流體的不銹鋼光滑側壁向下輸送，生物質可燃氣中的水分沿引流體的不銹鋼光滑側壁向下慢慢流淌至引流體5底壁的引流管，經引流管到達塔體2底部的液體收集器9；生物質燃氣經引流體5底壁與塔體內壁之間的間隙向下輸送到達干燥氣出口并排出，再次完成氣液分離，多次反復，即可完成生物質燃氣的氣液分離。

以稻殼基生物質可燃氣為例，稻殼基生物質燃氣經過氣體和焦油分離后，進入氣液分離塔前可燃氣中的水汽含量為2036mg/m³，經過3級旋流裝置的氣液分離塔，干燥氣出口8的生物質燃氣中水汽的含量為268mg/m³，分離效率達到了86.84%。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。