[發明專利]磁場強化生物質熱轉化利用的方法及裝置

在審

• 申請號: 202010023542.6
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111100657A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 趙保峰;楊華健;朱地;關海濱;徐丹;陳雷;孫來芝;楊雙霞;任偉;王婧薇
• 申請（專利權）人: 山東省科學院能源研究所
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B57/00;C10G1/00;B01J19/08;C10L1/02;C10L1/04
• 代理公司: 泰和泰律師事務所 51219
• 代理人: 曲志波

一種磁場強化生物質熱轉化利用的方法及裝置，它包括圓筒狀的石英管，其特征是可容納石英管的高溫加熱裝置，在高溫加熱裝置的外部設置有板狀永磁體和永磁體間距調節裝置即旋轉把手，板狀永磁體對稱布置于高溫加熱裝置的兩側且平行設置，在石英管的下方通過管路連通有第一焦油瓶，第一焦油瓶通過頂部的連通管路連通有第二焦油瓶，第一焦油瓶和第二焦油瓶均置于冷水槽中，第二焦油瓶的頂部通過連通管路連通有干燥瓶，干燥瓶的頂部通過連通管路連通有集氣袋。磁場強化生物質熱轉化利用的方法包括如下步驟：原料預處理；實驗管路連接；程序升溫；熱解氣的檢測。

技術領域

本發明涉及生物質熱解氣化技術，尤其涉及一種磁場強化對生物質熱解體系影響及作用規律的方法及裝置。

背景技術

生物質從廣義角度是指直接或間接利用光合作用形成的有機物質。隨著化石燃料的匱乏及對環境造成的污染，綠色、健康、可持續的發展理念成為目前應對全球氣候變暖的關鍵。我國是一個農業大國，生物質資源豐富、分布廣泛。生物質能源由于具有清潔、環保、可再生的特點，成為保障世界能源和經濟可持續發展的重要手段之一，具有極大的開發利用前景。

生物質熱轉化技術是生物質能利用主要技術之一，工藝簡單、操作方便，在帶來經濟利益的同時，緩解了資源環境突出的問題。雖然生物質熱轉化技術已經開始產業化應用，但是當前仍然存在轉化率低、能耗高等問題。

傳統的生物質熱解制備合成氣工藝裝置以固定床、流化床為主要方式。固定床氣化設備簡單，操作穩定性好，適合小規模研究生物質反應特性。流化床氣化爐具有處理量大、傳質傳熱性能好和過程易于控制的優點，是生物質氣化的有效設備之一。但是固定床和流化床生物質熱轉化工藝仍存在設備復雜、操作繁瑣、能耗較高等問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種磁場強化生物質熱轉化利用的方法及裝置。本裝置操作簡單、經濟適用；本方法主要是指磁場通過降低反應溫度參數來達到生物質熱解產物高值化利用這一目的，可以定向獲得某種氣體高含量或高熱值燃料。通過加熱生物質原料及反應過程中磁場對生物質氣化物的物理作用，使得熱解氣化三態產物分布及成分發生變化，研究其成分、產量變化影響規律，且制備生物質燃料的工藝及裝置操作簡單，能源利用率高。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供一種磁場強化生物質熱解制備燃料的方法，本方法可以提供高溫下（600-800℃）磁場對生物質熱解過程的影響作用機制。

為實現上述目的，本發明提供一種磁場強化生物質熱轉化利用裝置，它包括圓筒狀的石英管，可容納石英管的高溫加熱裝置，在高溫加熱裝置的外部設置有板狀永磁體和永磁體間距調節裝置即旋轉把手，板狀永磁體對稱布置于高溫加熱裝置的兩側且平行設置，在石英管的下方通過管路連通有第一焦油瓶，第一焦油瓶通過頂部的連通管路連通有第二焦油瓶，第一焦油瓶和第二焦油瓶均置于冷水槽中，第二焦油瓶的頂部通過連通管路連通有干燥瓶，干燥瓶的頂部通過連通管路連通有集氣袋。

所述石英管是由700 mm長、直徑55mm的石英材質制作的圓筒形反應裝置，所述石英管可耐溫1000℃左右，保證生物質熱解過程中的高溫要求，且石英材質高溫下不易發生化學反應，不會對生物質熱解過程產生影響；所述絕磁是為了保證在石英管內部反應空間內有磁場存在且相對均勻。

所述高溫加熱裝置是內徑60mm、外徑160mm的套筒狀加熱容器，高溫加熱裝置內設有耐高溫不導磁Ni-Cr合金材料制成的加熱絲，高溫加熱裝置采用聚合纖維P90經過模具化擠壓成型，具有較好的隔熱功能，避免了外層磁鐵高溫下消磁問題，為600℃-800℃反應裝置提供穩定磁場。此材料不導磁，磁場穿透力強，保證中心反應處有磁場；高溫加熱裝置外部溫度在60℃左右，確保磁鐵在規定溫度下正常工作。高溫加熱裝置特殊的隔熱性能使得加熱爐外部溫度降低，進而降低磁鐵耐高溫承受溫度，避免了外層磁鐵高溫下消磁問題，為600℃-800℃反應裝置提供穩定磁場，磁鐵性能選擇性更強且裝置更加經濟實惠。