[發明專利]一種林農廢棄物自熱式熱解裝置

有效

• 申請號: 201310553799.2
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103555351A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 鄭冀魯;尉芹;馬希漢
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B57/00;C10G1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于可再生能源技術領域，特別涉及一種林農廢棄物自熱式熱解裝置。

背景技術

自從20世紀70年代爆發石油危機以來，世界原油的供應越來越緊張，2011年世界每天的原油需求約為87.3百萬桶，據估計，到2030年，世界每天的原油需求將達到117.6百萬桶。多出來的30.3百萬桶/天的需求量約相當于3個沙特阿拉伯的原油日產量。從我國的情況來看，近年來隨著國民經濟的快速發展，我國對石油資源的需求持續增長，2011年，我國石油對外依存度已經達到56.5%，石油安全將不可避免地成為國家安全的一個重要組成部分。“十二·五”期間，我國仍然處于工業化和城鎮化加速發展階段，隨著經濟規模的進一步擴大，能源需求還會持續較快增加，預計“十二·五”期間面臨的能源形勢依然嚴峻。能源已經成為我國當前和今后相當長的一個時期內，制約經濟和社會發展的突出瓶頸。

一方面世界每年消耗大量化石燃料(煤，石油，天然氣)，另一方面大量使用化石燃料導致了嚴重環境污染和其他生態問題。如我國每年燃煤和使用石油等化石燃料產生的二氧化碳約10億噸。我國每年僅燃煤排放的二氧化硫液化后就足以填滿十余個西湖，同時產生約3億噸煙塵。使用石油、煤在內的化石燃料排放的大量二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體和其他固體顆粒物產生了嚴重的大氣污染和固體廢棄物污染，造成了嚴重的溫室效應，形成了暴雨、干旱和反常的高溫天氣。

為了緩解原油供需的緊張狀況，維護能源安全，保護生態環境，實現人類社會的可持續發展，世界各國均在加緊開發生物質能。但生物質資源的分布高度分散，單位面積產量較低(1.6噸/畝)，單位體積能量密度較低，大批量收集、運輸和貯存生物質資源具有巨大的障礙和困難，決定了生物質能產業不能走類似石油化工和煤化工的集中大規模生產/處理的技術路線，而應當走“分布式生產/預處理-集中應用/精煉”的技術路線。

快速熱解技術能夠將生物質(如各種農作物秸桿、落葉和樹枝)轉化為生物油(產率50wt%-70wt%)。生物油是一種褐色液體，熱值約為15MJ/kg，比重1.2左右。生物質經過快速熱解處理轉化為生物油后，由原來的松散固態轉化為液態，體積能量密度增加了3-5倍，更加適合運輸(油罐車、管道)、儲存(油罐)和進一步精煉加工。所以，快速熱解技術非常適合“分布式生產/預處理-集中應用/精煉”模式，即在不同地區通過快速熱解技術(處理規模：5噸/t天-500噸/t天)將木質纖維素生物質轉化為生物油，然后將各地區生產出來的生物油運輸至中心工廠集中使用(燃燒供熱/發電)或進一步集中精煉為高級液體燃料(如甲醇、二甲醚和汽、柴油)。上世紀80年代早期，北美首先開展了熱解技術的研究工作。此后，世界各國先后建立了多種熱解裝置，力圖實現熱解技術的產業化。這些熱解裝置與相關工藝路線可分為三類：

如北美的Dynamotive公司、Ensyn公司、中國科學技術大學和山東科技大學(中國)為代表的流化床熱解裝置，荷蘭BTG公司研制的旋轉錐熱解裝置和山東理工大學(中國)開發的下降管式熱解反應裝置為代表。旋轉錐熱解裝置由燃燒器、旋轉錐反應器、炭粉分離裝置和生物油冷凝裝置組成。炭粉在燃燒器內燃燒，將燃燒器中的沙子加熱至高溫，高溫沙子被輸送入旋轉錐反應器與農林廢棄物接觸，農林廢棄物發生熱解，生成生物油蒸汽、炭粉和不可冷凝氣體。炭粉分離裝置將炭粉和沙子從氣體中分離出來，送入燃燒器，炭粉在燃燒器內進行燃燒，加熱沙子。生物油蒸汽進入冷凝裝置冷凝后，獲得液體生物油。山東理工大學開發的下降管式熱解反應裝置與旋轉錐熱解裝置在原理上類似，下降管式熱解反應裝置由燃燒器、下降管式熱解反應器、炭粉分離裝置和生物油冷凝裝置組成，燃燒器中燃燒農林廢棄物，產生的熱量加熱粒徑約3mm～5mm陶瓷球，高溫的陶瓷球被送入下降管式熱解反應器與農林廢棄物接觸，農林廢棄物發生熱解，生成生物油蒸汽、炭粉和不可冷凝氣體。生物油蒸汽進入冷凝裝置冷凝后，獲得液體生物油。