[发明专利]一种蓄热式生物质热解方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质热解方法及其系统，尤其涉及一种蓄热式生物质热解方法及其系统。

背景技术

随着人们对能源需求的日益增长，作为主要能源的燃料却迅速减少。据美国能源部和世界能源理事会预测，全球燃料煤、石油和天然气的可开采年限分别为211年、39年和60年。并且大量化石燃料的使用，导致了全球性温暖化以及SOx和NOx排放量增加，严重污染了大气环境。因此，寻找一种可再生的环境友好型能源便成为社会普遍关注的焦点。在各种可再生能源中，生物质是独特的，不仅能贮存太阳能，还是一种可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料，对生物质能源的有效利用不仅可以减少对化石燃料的使用量，又可以抑制二氧化碳的排放量。据估计，地球上植物每年通过光合作用固定的碳达2×1011t，含能量高达3×1018kJ，可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10倍。我国生物质能资源相当丰富，理论生物质能资源约有50×108t标准煤，是我国目前总能耗的4倍。生物质能有效利用技术开始于20世纪70年代末期，主要是利用热化学转化和生物转化技术将生物质转化为气、液和固态多种能源产物和化学品。热化学方法包括：直接燃烧，气化和热解。众多的研究发现，生物质热解技术是生物质利用的重要途径，尤其随着人们对热解产物研究的不断增加，以获得最大量液态产物(生物油)为目的的热解技术的研究和应用越来越受到重视。生物质热解是生物质在一定的气化介质条件下，产生液体(生物油)、气体(可燃气)、固体(焦炭)3种产物的生物质热解降解过程。生物质热解液化转化为生物燃油是生物质热解技术的发展的必然方向。在今后，这一技术必将得到广泛地发展与应用，并产生巨大的社会效益与经济效益。

现有的生物质热解技术主要包括固定床生物质热解和流化床生物质热解技术。固定床生物质热解存在料层受热不均、无法连续操作的问题，流化床虽然可使床层内部温度均匀，但处理规模较小，要求物料颗粒较小，并且热解气与流化气混合在一起，增加了热解气与流化气分离的工艺。此外，传统的外热式加热方式需要消耗大量燃气，运行成本高。其余正在开发的技术包括真空移动床、引流床、夹带流、多炉装置、旋转锥等生物质热解技术，其共有缺点是处理规模较小，能耗较高。

发明内容

本发明提供了一种能够大规模生产、运行成本低、总能耗低的蓄热式生物质热解方法及其系统。

实现本发明的目的之一的蓄热式生物质热解方法，包括如下步骤：

(1)生物质的预处理，将生物质原料经过预处理后得到能作为生物质热解的原料；

(2)生物质热解，将步骤(1)处理后的生物质原料在蓄热式燃气辐射管旋转床的转动床底均匀铺料，随着转动床底的转动，原料在密闭空间内被逐渐加热，在200～800℃的反应温度下停留30～120分钟，生成气态物和固体生物炭；

旋转床内的热量由布置在旋转床内的蓄热式燃气辐射管提供，辐射管内的烟气与旋转床内的气态物隔绝；

(3)热解产物的收集和后处理，收集所述步骤(2)生成的气态物经过冷凝分离出热解气和可凝液体，热解气全部或部分作为蓄热式燃气辐射管的燃料；排出的固体生物炭进行熄焦冷却后收集。

所述步骤(3)中冷凝降温后分离的热解气经过净化(除焦、脱硫、脱硝)后，被存储在气罐中；气罐中的热解气通过压力设备和管道与蓄热式燃烧器相连，作为燃气为蓄热式燃烧器提供气源；另设有一路补燃燃气气路，当热解气不够或不稳定时提供补燃燃气。

所述步骤(1)的预处理包括以下一项或多项：

生物质烘干；

生物质粉碎；

生物质造粒或块，粉碎后将生物质压缩为颗粒状、块状或圆柱状。

所述步骤(2)中生物质在转动床底铺料的料层厚度50～400mm。

所述步骤(2)中生产的气态物经过旋转床顶部或侧壁的管路收集，所述固体生物炭在炉内随炉底旋转一周后经密封出料机排出。

所述步骤(3)分离出的可凝液体，经过油水分离，得到生物油和污水。

实现本发明的目的之二的蓄热式生物质热解系统，包括双蓄热式燃气辐射管旋转床、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的进料口相连的生物质预处理系统、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的固体物质出口相连的熄焦冷却装置、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的气态物质出口相连的冷凝装置、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的燃气入口相连的预热装置；所述冷凝装置的热解气出口连接净化器，所述净化器的净化气体出口连接预热装置的燃气入口，所述预热装置还设有空气入口。