[發明專利]一種高溫熱解制備高熱值生物質燃氣的方法

在審

• 申請號: 202211575615.8
• 申請日: 2022-12-08
• 公開（公告）號: CN115851298A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 應浩;任菊榮;徐衛;孫昊;蔣劍春;孫云娟;許玉;許偉
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02
• 代理公司: 南京智轉慧移知識產權代理有限公司 32649
• 代理人: 蘇秋麗

本發明公開了一種高溫熱解制備高熱值生物質燃氣的方法，屬于生物質熱解技術領域。該方法為采用固定床熱解反應器，對生物質原料進行熱解反應制備高熱值生物質燃氣，反應過程包括竹屑熱解、二次熱解、生物質燃氣凈化和燃氣冷凝。本發明通過在熱解反應器燃氣出口設置二次熱解區、調控反應溫度制備出高熱值生物質燃氣。此方法具有工藝合理、反應裝置簡單、所得燃氣熱值高等優點。該燃氣可用于供氣、供熱、輸入區域管網和合成燃料等。

技術領域

本發明屬于生物質熱解技術領域，具體涉及一種高溫熱解制備高熱值生物質燃氣的方法。

背景技術

能源是社會發展的必要條件，隨著社會進步和工業的飛速發展，能源短缺和環境污染的問題也隨之而來。積極調整能源結構，尋求可持續發展道路，減少化石能源的依賴，開發和利用可再生能源成為解決溫室氣體排放、緩解氣候惡化和保障能源安全的重要手段。

氣態燃料比固態燃料在使用上具有許多優良性能：燃燒過程易于控制，不需要大比例的過量空氣，燃燒器具比較簡單，燃燒時沒有顆粒物排放。因此，生物質熱解可將低品位的固態生物質轉換成高品位的可燃氣體和生物質炭，廣泛應用于工農業生產的各個領域，如集中供氣、供熱、發電等。

生物質熱解是指在隔絕空氣或提供有限的氧的情況下的生物質熱分解反應，產生固體炭、液體焦油和以H₂、CO、CH₄等可燃氣體為主要成分的可燃氣。熱解反應為吸熱反應，需要提供熱源形成溫度場，熱解所得的可燃氣通常用于燃料、供熱與發電。

我國有豐富的竹子資源，竹子生長速度快，每年產生的生物量很大，而且竹子可以作為一種能源植物進行栽培利用，特別是產量高而利用率低的叢生竹。然而我國竹材資源雖較為豐富，但從利用效果來看還有很大的提升空間。目前我國對于竹材的利用方式有一定的局限性，導致竹材的利用率不高，多集中于食品、建材以及生活用品等附加值較低的行業，不僅經濟價值低，生產過程中也會造成加工剩余物的廢棄。由于竹子的工業化利用率不高，加工剩余物或廢棄物高達50％～70％，成為可以能源化利用的資源之一。生物質熱解技術作為現階段有效開發生物質能、提高生物質燃料品質的技術，將竹材熱解獲得燃氣得以充分利用同時能夠獲得品質優良的生物炭，并在此基礎上加以活化可得到性能良好的活性炭，技術應用前景十分廣闊。

常規熱解工藝制備的生物質燃氣熱值相對較低，燃氣中CH₄的體積分數也不高。“不同作物秸稈熱解及其差異性分析(史訓旺，辛馨，劉照，等.太陽能學報.2020，41(1)：166-171)”中對5種秸稈(水稻秸、小麥秸、棉花秸、玉米秸、油菜秸)進行了熱解制備燃氣的熱值研究，研究表明油菜秸熱解產氣熱值最高，可達10.21MJ/m³，燃氣中CH₄約為10％。“溫度對竹屑熱解多聯產產物特性的影響(陳偉，楊海平，劉標，等.農業工程學報.2014，30(22)：245-252)”中，對竹屑進行了熱解研究，在950℃時，熱解氣有最大值11.44MJ/m³，燃氣中CH₄約為10％。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種高溫熱解制備高熱值生物質燃氣的方法，以竹屑為原料，通過調控熱解溫度有效提高生物質燃氣熱值，降低生物質燃氣成本。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種高溫熱解制備高熱值生物質燃氣的方法，生物質原料在固定床熱解反應器進行熱解反應；熱解反應溫度為600-900℃。

所述高溫熱解制備高熱值生物質燃氣的方法，固定床熱解反應器燃氣出口處設置二次熱解區。

所述高溫熱解制備高熱值生物質燃氣的方法，生物質原料由固定床反應器上方進入反應區，生物質原料在反應區發生熱化學反應，并將燃氣和焦油混合物通過二次熱解區，使可凝性有機物二次高溫裂解，產生可燃氣體；反應后的氣體產物經冷凝凈化裝置去除水分后，收集得到。