[發明專利]生物質流化熱解液化方法及其配套裝置

有效

• 申請號: 201410339580.7
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104099119A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 李在峰;于顯敬;雷廷宙;朱金陵;楊樹華;何曉峰;白煒;張征;吳藝峰;李自杰;石杰
• 申請（專利權）人: 河南省科學院能源研究所有限公司
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C10B53/02;C10B49/10
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司 41126
• 代理人: 涂連梅

技術領域

本發明屬于能源技術領域，具體涉及一種生物質流化熱解液化法，同時還涉及該方法的配套裝置。

背景技術

能源是現代社會賴以生存與發展的基礎。目前我國能源結構中85%以上為煤炭、石油、天然氣等不可再生的化石燃料，這些化石燃料不僅日益匱乏，在其開采到利用的大循環中還對環境造成了嚴重的污染，因此，尋求可再生利用的清潔能源成了世界各國都十分關心的問題。生物質（包括各種農業廢棄物、林業及木材加工工業的廢棄物、水生植物及各種有機垃圾等）就是通過光合作用而產生的可再生利用的清潔能源的原料。生物質能源化技術主要包括氣化、燃燒發電、固體燃料以及液化等，氣化、燃燒發電、固體燃料三種技術已經達到比較成熟的商業化水平，但從提高能量密度、便于儲存和運輸等角度來看，把生物質資源轉換為液體（生物油）則最為理想，而且，清潔的生物油還具有低灰分、低硫等特點，在燃燒過程中幾乎不產生有害氣體，更為重要的是，生物油的原料是生物質，在生物質利用的大循環系統中能實現二氧化碳的零排放。生物質液化技術工藝可分為生物化學法和熱化學法，生物化學法主要是指通過水解或發酵等手段將生物質轉化為燃料乙醇，熱化學法主要包括加壓催化液化和快速熱解液化等。生物質快速熱解生產生物油技術是目前最為經濟的生物質液化法。國內外研究生物質快速熱解的工藝系統構成基本是相通的，均由四大部分組成：生物質原料的制備、快速熱解、氣固分離、快速冷凝。但是，不同研發單位采用不盡相同的熱解方式和不同的載體加熱方式，決定了生物質液化技術路線存在較大的差異。?

生物質熱解液化是指在一定溫度（草本生物質約450℃、木本生物質約550℃）缺氧條件下使生物質快速受熱分解，熱解氣體再經快速冷凝而獲得液體產物（生物油）和一部分氣體產物（可燃氣）及固體產物（炭粉）的熱化學轉化過程。影響生物質熱解的因素主要有加熱速率、熱解反應溫度、氣相滯留時間和熱解高溫氣體的淬冷等。在最佳反應條件下，三種熱解產物的能量產率之和都大于100%，其原因是熱解反應為吸熱反應，吸收的熱量轉變為化學能儲藏在了熱解產物之中。氣體產物的發熱量較低，燃燒后的煙氣溫度約700℃，以煙氣為流化介質時，帶入的熱量不能維持快速熱解所需的溫度。需補充少量的能量，本項目對流化床熱解爐進行了巧妙的設計，可完成炭粉的燃燒、生物質的熱解氣化與生物質的熱解液化。生物質熱解產生的可燃氣與炭粉可用于生物質原料的干燥，也可做為商品能源出售。?

快速熱解是本系統的核心，常用的有氣流床與流化床。氣流床床料粒徑小，氣流速度高，有單獨的床料加熱裝置，也就是雙流化床熱解系統。另一種為循環流化床，炭粉返回爐膛，以空氣為流化介質，與生物質粉同時燃燒放熱以提供熱解所需能量。也有的以熱解時產生的不凝氣燃燒產生煙氣為流化介質，由于質量不夠用，再把炭粉氣化產生可燃氣進行補充。由于氣化時要添加水蒸氣，以至于產生的液體燃料中有較多的水，液體燃料的發熱量較低。?

現有技術中，CN00235792.5號專利涉及一種生物質熱解液化器；?02270176.1號專利涉及一種生物質液體燃料轉換裝置；01134142.4號專利涉及低成本無污染的生物質液化工藝及裝置；專利申請號03128901.0涉及低能耗生物質熱裂解的工藝及其裝置；CN100387367C號專利涉及一種生物質熱解液化的工藝方法及其裝置系統。現有技術中存在的不足是：消耗優質能源來加熱中間熱載體，使得液化成本較高、不利于產業化；使用氮氣作為載氣，使得成本增高；使用后的熱載體若處理不當，易對環境造成二次污染。?

發明內容

本發明目的在于提供一種生物質流化熱解液化方法及其配套裝置。?

基于上述目的，本發明采取如下技術方案：生物質流化熱解液化方法，包括如下步驟：?

（1）將生物質粉喂入流化床熱解爐，以空氣為流化介質使生物質充分燃燒，使流化床熱解爐升溫至600～650℃；

（2）增加生物質粉的給料量，使流化床熱解爐內的生物質不完全燃燒收集產生的炭粉、生物油和可燃氣，可燃氣存儲于貯氣柜，維持熱解爐內溫度不變；

（3）待貯氣柜中可燃氣貯滿后，啟動可燃氣燃燒器，以產生的高溫煙氣為流化介質，同時停止空氣供給；喂入生物質粉，使流化床熱解爐在閃速熱解工況下運行；

（4）流化床熱解爐溫度低于450～500℃時，啟動空氣供給，同時向流化床熱解爐內供入收集到的炭粉；持續燒炭粉直到流化床熱解爐內的溫度升至600～650℃，此時改為生物質粉，增加生物質粉的給料量，循環執行步驟（3）。