基金项目：国家“通讯作者：易维明（1963-），男，河北保定人，教授，博士生导师。
500°C左右，断裂其高分子键。通过快速热解技术，将分子量为几十万到数百万的生物质粉直接热解为几十到1 000左右的小分子气体，热解气经过冷激获得液体生物油。液体生物油回收率可达50%左右，仅有少量的气体排出。液体生物油颜色为黑褐色，热值可达17~18MAg，在不与空气接触的情况下可稳定存放数星期。液体油中含有多元醇、酚及有机酸等多种通过常规石油化工合路线不易合成的物质。
此工艺流程中，除尘装置为主要设备之一。该工艺要求反应产生的气体中携带的轻质粉尘（炭灰）在进入冷激设备之前必须被清除。如果这些粉尘进入冷激装置，不但会影响热解油的质量，而且还黏附在管道及冷激装置中，严重时可能造成冷激装置的堵塞。因此，选择适合的除尘装置是关系到生物油生产成败的关键因素之一。结合生物质热解液化的要求，热解气通过除尘装置时，不能发生冷凝且要实现与灰尘分离，因此不能采用湿式法除尘，只能选择干式法除尘。
1典型干式除尘器目前，工业上实现气固分离的干式除尘设备主要有3类，即机械式除尘器（包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器）、过滤式除尘器（包括袋式除尘器、颗粒层除尘器和陶瓷无机膜过滤除尘器）以及干式静电除尘器。
1机械式除尘器机械式除尘器是利用质量力（重力或离心力等）的作用使含尘气体中的颗粒物与气流分离并捕集的装置。重力沉降室是利用其通道截面积突然扩大和气流速度降低的原理，使气体中的粉尘颗粒在自身重力作用下沉降实现气固分离的。惯性除尘器是利用含尘气流冲击档板时产生的惯性力使尘粒沉降而分离出来的。旋风除尘器是利用含尘气流作旋转运动产生的离心力原理，将尘粒从气体中分离出来的。
2过滤式除尘器过滤式除尘器是使含尘气流通过多孔的滤袋或填料层进行过滤，实现气固分离的装置。袋式除尘器主要是通过滤袋除尘，含尘气体通过清洁滤袋时，粉尘被截留，在惯性碰撞、静电和扩散等作用下在其表面形成粉尘初层，以后的过滤过程主要靠粉尘层进行。
颗粒层除尘器主要是利用一定粒径范围的固体颗粒作为过滤介质层，当含尘气体进入除尘器后，尘粒在扩散、拦截、惯性及重力等效应的综合作用下，被滤床吸收，从而实现气固分离。陶瓷无机膜过滤除尘器是利用陶瓷无机膜作为滤管。尘粒由于筛滤、碰撞、挂住和扩散等各种效应的作用，被滞阻在滤管外壁，净化后的气体通过滤管从出气口排出。过滤式除尘器的共同特点是当附在滤管壁上的粉尘不断增加时，为保证除尘器的阻力控制在限定的范围内，必须及时清除滤管壁表面附着的灰尘。一般使压缩空气通过脉冲的方式由喷吹管喷射到对应的滤管内，使积附在滤管表面的粉尘被除掉，粉尘经排灰系统排出。
13干式静电除尘器干式静电除尘器是利用高压电场使烟气发生电离，气体中的粉尘荷电在电场作用下与气体分离，进而实现尘粒与气流分离。
14除尘器的性能比较除尘器的性能主要包括工作阻力、除尘效率、工作温度及捕集颗粒的范围等，如表1所示。
表1除尘器的性能比较设备类别阻力效率耐温粉尘粒度/Um重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器7⑴800（耐高温材料）袋式除尘器棉布70颗粒层除尘器玻璃纤维280合成纤维130静电除尘器陶瓷无机膜过滤除尘器2生物质热解液化工艺中除尘器的选择选择适合的除尘器应充分考虑生物质灰尘的特点及热解工艺的要求。
1生物质灰尘的特点热解液化工艺中，植物纤维性炭灰的特点：一是密度小，松散状态下，炭灰质量为115~120kg/m3；二是形状不规则，炭灰颗粒形状为大量的针状物+细粉+片状物的混合体；三是粒度小，比表面积大；四是粘附性强，容易黏附在容器壁上；五是具有润湿性，由于温度变化是不可避免的，热解气在除尘器中有少许的冷凝，与炭灰粘附，不易清除，且热解气中的炭灰浓度普遍较高，一般为30~50g/m，甚至更高，波动较大。
2热解液化工艺对除尘器的要求221热解气停留时间短热解生成的可液化气体从产生到冷凝停留时间应尽可能短。气相滞留时间是影响生物质热解液化的一个重要因素，它很大程度上影响到高温可液化气体的二次裂解。热解产生的可液化气体必须迅速通过除尘器，以防止可冷凝气体发生二次热解而变为不可冷凝气体，从而减少不可冷凝气体的比例，提高生物油得率。
222除尘净化速度快热解气中含有较高浓度的炭灰，必须被快速净化。因为炭在热解气的二次热解中起催化作用，会在生物油中产生不稳定因素，而灰分留在生物油中则会引起管道堵塞。
223热解气通过除尘器时，温度变化小550°C，非正常时（设备密封不好，混入空气燃烧）可能达到600~700°C.除尘时，较大的温度变化不仅对冷凝产物有较大影响，而且会使除尘装置及相接的管道发生较大的热变形，从而影响设备的整体性能。
224密封效果好生物质热解是在高温无氧条件下的自身裂解反应，混入空气会影响裂解产物的生成，还会使热解气发生燃烧。这样不但不能获得希望的产物，并且由于产生大量热量，设备可能发生爆炸。
225抗腐蚀性能好除尘装置如果保温效果不佳，会在设备局部产生焦油或少许的生物油，黏附在器壁上。由于它们都是酸性物质，在较高的温度下，会加速设备的氧化损坏。
226耐高温除尘器应能能保证在500°C左右工作时的连续性及长期性，不影响工艺系统的长期运行。灰尘粒度小，密度小，不适合用重力沉降室和惯性除尘器除尘。
颗粒层除尘器、袋式除尘器和陶瓷无机膜过滤除尘器需要外来脉冲气体定期除去附着在滤层上的灰尘，这样会引起设备温度发生变化。热解气通过时，会生成焦油和凝聚的液化生物油，使灰尘黏附在过滤层上，很难清除，因此这几种除尘器也不适合用于除尘。静电除尘器结构复杂，实现密封困难，处理可燃气体或灰尘时有爆炸的危险，因此也不适合用于除尘。综合生物质灰尘的特点和热解工艺的要求，选用耐高温材料制作的旋风除尘器是较好的选择。
3旋风除尘器旋风除尘器是利用旋转的气固两相流所产生的离心力，将灰尘从气流中分离出来的一种设备。它具有结构简单、占地面积小、分离效率高、压力损失较小和操作维护方便的特点。
1旋风除尘器的除尘机理旋风除尘器工作原理如所示。当含尘气体从进气口以较高的速度进入旋风除尘器时，气流将由直线运动变为圆周运动，并向上或向下流动。旋转气流中的一部分向上旋转时被顶盖阻挡返回，而旋转气流中绝大部分沿器壁筒体呈螺旋形向下，朝锥体流动，形成外旋气流。这部分下旋气流又通过流体本身的粘滞性，带动筒体下面的圆柱形气柱渐渐发展成象刚体一样的旋转。由于尘粒的密度比空气大，所以旋转的尘粒在与气体做圆周运动过程中，受离心加速度的作用，将从气流中分离甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和向下的重力沿壁面下落（即沉降），经圆锥体下端出口排出。旋转下降的外旋气流在到达锥体（分离段）向下做圆周运动的同时，因圆锥形的收缩又做径向运动，合力返向圆心，最终向除尘器中心靠拢。由于除尘器下部密闭，气流向上运动，由出气口排除。
旋风除尘器进口风速一般为l~2Cm/s风速越高，除尘器中旋转气流速度越快，灰尘粒子受到的离心力越大，但气流紊流的影响比分离作用增加得更快，以至分离效率反而降低。旋风除尘器在运行时要特别注意底部漏风，因其通常是负压运行，漏风5%，其除尘效率可由90%降低到50%.当漏风率达到10~15%时，除尘效率几乎接近于因此，在保证除尘器排灰通畅的同时，必须保证其下部配装的卸灰装置的密封性。同时，应控制含尘气体处理量的变化不超过10%~12%. 2生物质灰尘在旋风除尘器中的运动特点植物纤维性炭灰在旋风除尘器内旋转时，产生的离心力因体积和密度小而较小。同时，炭灰的比表面积较大、形状不规则，在离心力作用下向器壁运动时产生翻转和飘移，其运动轨迹不确定，无法彻底到达除尘器壁面而实现分离，导致旋风除尘效率不高。
4旋风除尘器除尘效率测定实验下降管式生物质热解液化设备除尘装置的风网由风机、旋风除尘器、关风器和风管等组成，风机入口联接蝶阀，可调整风量。在实验中，通过测定旋风除尘器的进出口含尘浓度，可确定除尘效率。
1热解液化除尘风网风量的确定生物质中的挥发分是影响其热解产物量的决定性因素，生物质原料通常含有70%~90%的挥发分。
应保证液化系统处于微正压下运行（一般压力大于4. 903Pa），可选择生物质加料量的70%作为产气量进行风网的风量设计。这里将热解气的密度近似为相同状态空气的密度。
42实验原料实验采用的原料是2007年山东淄博地区收获的玉米秸秆。秸秆用锤式粉碎机粉碎，粉碎机配直径为08mm孔径的筛网进行筛分。粉碎后的物料在阳光下自然风干至含水率为10%左右，得到的玉米秸秆粉末密度为114. 4kg/m3.粉末一般为长度<状物、厚度<005cm的片状物以及直径<15 表2是生物质热解反应管内的温度及生物质喂入量在较稳定状态下测定的旋风除尘器除尘效率。如果热解温度或喂入量发生变化，生物质产生热解气量也要发生变化，应随时相应调节风机出口联接蝶阀以保证吸风量的匹配。 表2旋风除尘器除尘效率实验数据实验序号反应管内的温度/C生物质喂入流量/kg-h-除尘器入口粉尘浓度除尘器出口粉尘浓度除尘效率由表2可以看出，生物质热解反应温度和生物质喂入量基本稳定时，旋风除尘器的除尘效率变化不大，但除尘效率较低。考虑的影响因素主要是：灰尘粒度小，因而受到的离心力作用小，清除不干净；旋风除尘器下端密封不好，有少许漏风；热解气在旋风除尘器锥体段温度发生变化，产生焦油，湿润了灰尘，使灰尘不断黏附在除尘器锥体侧壁上。 5结论与建议1）综合热解液化工艺的要求及常用除尘器的性能特点，旋风除尘器比较适合作为生物质热解液化设备的除尘装置，但并非理想的选择。随着科技的进步，应该有更适合的除尘器出现。 （上接第190页）由于纤维性粉尘的颗粒度小及其他很难避免的因素，旋风除尘器的除尘效率不高。 尽管从理论与实践上看起来不合理，但可以考虑在旋风除尘器后串联扩散式离心除尘器，以提高除尘效率。
