[發(fā)明專利]生物質(zhì)物料熱裂解制備天然氣的方法及所使用的熱裂解爐

無效

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• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101805647A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 倪建輝
• 申請（專利權）人: 倪建輝
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08;C10B53/02;C10G1/00;C10B15/02;C10L3/10
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技術領域

本發(fā)明涉及能源領域，具體涉及利用生物質(zhì)物料熱裂解制備天然氣的方法，以及該方法中所使用的熱裂解裝置。

背景技術

能源問題作為當今世界難題，備受各國高度關注。我國的石油、煤炭、天然氣人均可采儲量只有世界平均水平的11％、55％、4.3％；在能源效率、單位產(chǎn)品能耗等方面比世界先進水平低40％，差距十分明顯。如何在提高能效的基礎上，實現(xiàn)能源結構的優(yōu)化已成為我國能否實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。為此，國家大力鼓勵可再生能源的發(fā)展，制定了《可再生能源法》及一系列相關政策予以扶持。針對生物質(zhì)能，更是指出“充分利用沼氣和農(nóng)林廢棄物氣化技術提高農(nóng)村地區(qū)生活用能的燃氣比例，并把生物質(zhì)氣化裂解作為解決農(nóng)村廢棄物和工業(yè)有機廢棄物環(huán)境治理的重要措施”。

但是目前我國的生物質(zhì)物料利用，尤其是農(nóng)村廢棄物的利用形勢不容樂觀，大部分使用氣化爐，在有氧狀態(tài)下點燃農(nóng)村廢棄物進而采集產(chǎn)生的可燃氣體。此種方式所投入的氣化成本普遍較低，大多是直接燃燒，雖然有可燃氣體產(chǎn)生，但是熱值較低，不能滿足民用和工業(yè)的要求。

生物質(zhì)熱裂解技術則是使生物質(zhì)在基本無氧氣(與空氣隔絕)的情形下，通過熱化學轉(zhuǎn)換，生成液體和氣體產(chǎn)物的過程。根據(jù)氣相滯留期、升溫速度、最高溫度的不同，產(chǎn)物中氣、油、液的組成比例也不同。現(xiàn)有的生物質(zhì)物料熱裂解制備天然氣的方法主要包括以下步驟：物料的粉碎----烘干成型----熱裂解，其中熱裂解是在熱裂解爐中進行的，熱裂解后會得到氣液兩類形態(tài)的產(chǎn)物，氣態(tài)產(chǎn)物冷卻后通過凈化分離分別得到生物質(zhì)燃氣、焦油和醋液。

以上制備方法在熱裂解過程中還是會通入一定量的空氣，使物料在少量有氧環(huán)境下進行熱裂解反應，氧氣的存在在一定程序上影響到熱裂解的效率，從而影響熱值的釋放。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對以上現(xiàn)有技術的不足，提供了一種在完全無氧的情況下對生物質(zhì)物料進行熱裂解的方法，極大地提高了熱裂解效率，極大地增加了熱值的釋放率。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

生物質(zhì)物料熱裂解制備天然氣的方法，所述方法包括如下步驟：

(1)物料粉碎——通過粉碎使物料達到所要求的顆粒尺寸；

(2)物料烘干——通過烘干使物料含水率在0～12％；

(3)熱裂解——物料進入熱裂解裝置在無氧狀態(tài)下進行熱裂解，熱裂解的上限溫度為400～1000℃，通過熱裂解得到氣態(tài)生成物；

(4)冷卻分離——氣態(tài)生成物經(jīng)過冷卻分離后得到可燃性氣體和液體。

(5)壓縮分離——可燃性氣體經(jīng)過壓縮分離后得到可以直接利用的天然氣。

所述步驟(2)的物料含水率為0～7％。

所述步驟(3)是在抽成真空的熱裂解爐中進行。

所述步驟(3)中當溫度超過200℃時，將熱裂解爐內(nèi)的水蒸氣排出。

本發(fā)明的另一方案是提供一種在上述無氧熱裂解過程中所使用的熱裂解爐，包括爐體，進料口設于爐體上部，出氣口設于爐體的頂端，所述爐體底端設有電加熱器。

所述電加熱裝置上方設攪拌葉，所述攪拌葉通過攪拌桿連接爐體頂端的動力裝置。

所述進料口處設進料斗。

本發(fā)明的反應原理為：生物質(zhì)經(jīng)熱化學處理，即生物質(zhì)在隔絕或少量氧氣的條件下，熱解反應獲得可燃氣體、固體木炭和液體生物油三類產(chǎn)品，又稱生物質(zhì)熱裂解(生物質(zhì)熱解)。生物質(zhì)熱解分低溫慢速熱解(＜400℃)，產(chǎn)物以木炭為主；中溫快速熱解(400～650℃)，產(chǎn)物以生物油為主；高溫閃速熱解(700～1000℃)，產(chǎn)物以可燃氣體為主。

本發(fā)明的有益效果為：利用無氧的熱裂解環(huán)境，可以減化熱裂解爐的構造，僅使用電加熱器便足以滿足熱裂解的能量需要，與現(xiàn)有技術相比以相同質(zhì)量的生物質(zhì)物料尤其是農(nóng)林廢棄物為基礎，使用本法可以制得更多的天然氣，獲得更多的熱值。

通過以上方法制得的天然氣，通過分析報告可知其中氫氣為16.2％；甲烷為42.2％；乙烷為31.6％；丙烷為0.4％；二氧化碳為9.3％；丙烯為0.3％以及還包括2.0ppm的一氧化碳。以上成分完全符合天然氣的含量需求，而且其中的可燃性氣體甲烷、乙烷和氫氣的含量尤其偏高，故通過本法制備的相同立方的天然氣可以產(chǎn)生更多熱值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明的具體實施工藝圖。

圖3為本發(fā)明熱裂解爐的結構示意圖。