[發明專利]一種生物質輻射微波耦合熱解系統及方法

在審

• 申請號: 202010716614.5
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111978967A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張會巖;李曉迪;張書平;肖睿
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C10B53/00
• 分類號: C10B53/00;C10B53/02;C10B57/10;C10B57/02;C10B57/00;C10B47/44
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種生物質輻射微波耦合熱解系統及方法，系統包括設于給料系統和油氣分離系統之間的輻射熱解裝置和微波熱解系統；輻射熱解裝置呈套管狀，外層內部流通煙氣，內層輸送給料，裝置出口分別連接油氣分離系統和微波熱解系統；微波熱解系統包括微波熱解裝置和炭冷凝裝置，微波熱解裝置出口分別連接炭冷凝裝置和油氣分離系統，該裝置包括微波發生器以及設于微波熱解裝置內部中軸線處的波導管，波導管上設有饋波口。本發明輻射低溫熱解采用高溫煙氣對生物質進行輻射換熱，實現無載氣熱解，可直接與微波熱解段相連，換熱后的煙氣進一步干燥流化床內的物料，實現熱量的梯度利用。

技術領域

本發明涉及一種熱解系統及方法，尤其涉及一種物質輻射微波耦合熱解系統及方法。

背景技術

生物質主要是指農林業生產過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質纖維素、農產品加工業下腳料、農林廢棄物及畜牧業生產過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質，其是世界第四大能源。生物質能源化利用涉及的不僅是能源相關問題，其還涉及固體廢棄物處置等環境相關問題。

生物質熱解是指生物質在絕氧或低氧環境下加熱升溫引起內部分解形成生物炭、生物油和熱解氣的過程。熱解是高效利用生物質能的重要方法，但生物質熱解在實際利用中仍存在諸多問題，主要有以下幾點：傳統內熱式熱解爐產品產量低、品質差、能量利用效率較低；外熱式熱解爐需要氮氣或惰性氣體作載氣，設備復雜且成本高；微波熱解有無需載氣、加熱均勻等優點，但需要大量電能輸入轉化為微波能，同時生物質原料微波吸收能力較低，導致能量利用率較差；生物質分布分散，且原料堆積密度低，運輸成本高，難以大規模集中化處理；生物質原料普遍含水率較高，干燥過程耗能較大。

發明內容

發明目的：本發明旨在提供一種無載氣、能量利用率高的生物質輻射微波耦合熱解系統及方法。

技術方案：一種生物質輻射微波耦合熱解系統，包括給料系統、油氣分離系統，還包括設于給料系統和油氣分離系統之間的輻射熱解裝置和微波熱解裝置；所述輻射熱解裝置入口連接給料系統出口，該裝置呈套管狀，外層內部流通煙氣，內層輸送給料，內層熱解氣出口、輻射熱解物料出口分別連接油氣分離系統和微波熱解裝置，微波熱解裝置的熱解氣出口和微波熱解物料出口分別連接油氣分離系統和炭冷凝裝置，微波熱解裝置包括微波發生器以及設于裝置內部中軸線處的波導管，波導管上設有饋波口。

本發明所述的生物質輻射微波耦合熱解方法，包括以下步驟：

(1)物料經過流化床流化干燥，并經過旋風分離后送入輻射熱解裝置進行低溫熱解；

(2)輻射熱解裝置利用系統油氣分離后的不冷凝氣體燃燒產生的煙氣熱量進行熱解，熱解溫度340℃～360℃，物料熱解后的產物再進行油氣分離；

(3)經過輻射熱解的物料進入微波熱解裝置進行快速熱解，熱解溫度為600℃～620℃，熱解后的剩余固體物料進行冷卻。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有如下顯著優點：

(1)本發明輻射低溫熱解采用高溫煙氣對生物質進行輻射換熱，實現無載氣熱解，可直接與微波熱解段相連，換熱后的煙氣進一步干燥流化床內的物料，實現熱量的梯度利用。

(2)本發明輻射熱解段低溫熱解耗能占生物質熱解總耗能的80％以上，微波熱解段只需輸入少量電能即可對生物質進行深度熱解，獲得高品質熱解產品，進行預熱解后生物質吸波能力增強，減少微波耗能，提高能量利用效率，實現高品質油炭聯產，同時控制設備尺寸，可作為移動式設備使用，適應生物質分散特點。

(3)本發明采用鼓泡流化干燥該過程生物質與氣體充分接觸，換熱效率高，受熱均勻；

(4)本發明裝置尺寸較小，且能在較小空間內完成布置，可作為移動式裝置進行使用，克服生物質分布分散的限制。

附圖說明