能源與人類的生存和發展密不可分。然而，目前人們所使用的能源結構主體仍為化石能源，儲量有限。此外，化石能源的使用也會導致大量的環境和健康問題，如氣候變暖、生態圈失衡、酸雨和霧霾等等。因此，開發利用新能源已成為當前的緊迫任務。

生物質能是僅次于煤、石油和天然氣的第四大能源。然而，由于生物質種類繁多，其實際利用比化石燃料更為復雜。生物質能的轉化利用技術主要包括生化技術和熱化學技術，熱化學技術又分為生物質燃燒、氣化和熱解。由于生物質的揮發分含量高，更適合進行氣化反應。通過生物質氣化，低品位的固態生物質可以轉化為高品位的可燃氣體。然而，在生物質氣化過程中，不可避免地會產生焦油等副產物。焦油在高溫下呈氣態，容易與氣化產氣混合，而在低溫下凝結為液態，容易堵塞輸氣管道，導致氣化設備運行困難。同時，焦油的燃燒也會產生顆粒物，對燃氣利用設備造成損害。因此，減少和控制焦油的產生對于推廣和發展生物質氣化技術至關重要。

焦油的定義與分類

焦油是生物質在熱解氣化過程中產生的一種復雜的有機化合物，它主要由生物質中的纖維素、半纖維素和木質素在高溫下分解形成的大分子多核芳香族碳氫化合物。在生物質加熱的過程中，有機分子的鍵會斷裂，形成小分子的氣體，而較大的分子則形成初級焦油。初級焦油通常是生物質原始結構中的片段，在氣化溫度下并不穩定，會進一步發生反應轉化為二級焦油。如果溫度繼續升高，部分二級焦油還會進一步轉化為三級焦油。這個過程簡單來說，就是生物質中的有機物在高溫下裂解，形成不同級別的焦油化合物。

焦油含有超過1000種不同的有機物質。已知的焦油組分中，大約有200多種可以檢測到，其中質量分數超過5%的主要有7種：苯、萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯、酚和茚。ECN將焦油根據分子量和沸點范圍分為五類：重焦油、雜環芳烴類焦油、輕芳香烴類焦油、輕多環芳烴類焦油和重多環芳烴類焦油。

重焦油、雜環芳烴類焦油和重多環芳烴類焦油屬于重焦油范疇，對環境和設備危害較大，但相對容易去除。輕多環芳烴類焦油是凈化過程中的難點，因為它在低濃度下也會凝聚，且難以通過冷卻法去除。輕芳香烴類焦油對環境和設備的危害較小，但需要深度處理才能去除。

焦油脫除方法

脫除燃氣焦油的方法主要包括氣化爐內脫除法和氣化爐外脫除法。氣化爐內脫除法是通過調整氣化爐的結構和操作條件來抑制燃氣焦油的產生。雖然從原理和經濟性上來看，這種方法更加科學和合理，但實際結果并不理想，會產生廢氣并降低氣化效率。此外，氣化爐結構的復雜性會降低系統的操作彈性，使系統難以放大。因此，氣化爐內脫除法一般被作為輔助方法來進行徹底脫焦。

相對而言，氣化爐外脫除法對燃氣進行后處理來脫除焦油，獨立于氣化過程，適用于各種燃氣來源，并且更易于復制、移植和放大。根據是否破壞焦油分子的特性，氣化爐外脫除法可以分為回收法（機械/物理法）和消除法（催化裂解和熱裂解）?；厥辗ㄖ饕ㄟ^物理或機械手段將焦油分離出來，消除法則是通過催化裂解或熱裂解將焦油分解成較小的分子。這些方法能夠有效地去除燃氣中的焦油，提高氣化效率并減少對設備的損害。

焦油脫除法的應用

生物質氣化技術的研究和應用，已經開發了多種成型可實際應用的脫除方法。

焦油脫除塔主要用于生物質燃氣和煤炭燃氣等爐外脫除焦油法中。它是一種常用的設備，通過物理或化學手段將焦油從氣化氣體中分離出來。焦油脫除塔通常位于氣化爐后的氣體處理裝置中，獨立于氣化爐的操作，并可根據需要進行獨立控制。因此，焦油脫除塔主要用于爐外脫除焦油法中，以去除燃氣中的焦油。

在濕法（干濕法）中，水洗法是一種常見的焦油回收方法，通過水洗滌塔或濕靜電除塵器將焦油從燃氣中分離出來。這種方法能夠有效地去除焦油，但同時也存在一些缺點，如焦油流失造成能量的浪費，凈化過程產生廢水會造成二次污染，如果處理廢水則操作費用較高。因此，為了使水洗法得到更廣泛的應用，需要找到適合的廢水處理方法。

干法中，吸附（過濾）法是通過過濾技術來凈化焦油燃氣。這種方法主要是利用吸附劑的多孔特性，讓燃氣穿過吸附材料，或者使燃氣穿過裝有濾紙或陶瓷芯的過濾器，把燃氣中的焦油吸附去除。這種方法能夠有效地凈化焦油燃氣，但實際操作凈化效果不理想，主要是焦油沉積和沾附，降低脫除效率，同時沾附焦油的濾料也難以處理。

熱化學法包括熱裂解法和催化裂解法兩種方法。熱裂解法是在高溫下通過加熱斷裂化學鍵，使大分子化合物裂解成小分子氣態化合物。催化裂解法是通過催化劑降低焦油裂解的活化能，使焦油在較低溫度下裂解成小分子的碳氫化合物。這兩種方法都能夠有效地脫除焦油，并能夠回收能量。

焦油脫除塔的應用

焦油脫除塔主要用于生物質燃氣和煤炭燃氣等爐外脫除焦油法中。它是一種常用的設備，通過物理或化學手段將焦油從氣化氣體中分離出來。焦油脫除塔通常位于氣化爐后的氣體處理裝置中，獨立于氣化爐的操作，并可根據需要進行獨立控制。

焦油脫除塔在不同的行業和領域有著不同的名稱，如焦油分離器、焦油除塵器、焦油凈化器、焦油過濾器等。在實際應用中，可以根據具體情況選擇合適的方法和設備。選擇哪種方法，都需要確保設備的穩定性和可靠性，以及操作的簡便性和經濟性。同時，還需要考慮設備的維護和保養問題，以確保設備的長期穩定運行。