[发明专利]生物质流化热解液化方法及其配套装置

说明书

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种生物质流化热解液化法，同时还涉及该方法的配套装置。

背景技术

能源是现代社会赖以生存与发展的基础。目前我国能源结构中85%以上为煤炭、石油、天然气等不可再生的化石燃料，这些化石燃料不仅日益匮乏，在其开采到利用的大循环中还对环境造成了严重的污染，因此，寻求可再生利用的清洁能源成了世界各国都十分关心的问题。生物质（包括各种农业废弃物、林业及木材加工工业的废弃物、水生植物及各种有机垃圾等）就是通过光合作用而产生的可再生利用的清洁能源的原料。生物质能源化技术主要包括气化、燃烧发电、固体燃料以及液化等，气化、燃烧发电、固体燃料三种技术已经达到比较成熟的商业化水平，但从提高能量密度、便于储存和运输等角度来看，把生物质资源转换为液体（生物油）则最为理想，而且，清洁的生物油还具有低灰分、低硫等特点，在燃烧过程中几乎不产生有害气体，更为重要的是，生物油的原料是生物质，在生物质利用的大循环系统中能实现二氧化碳的零排放。生物质液化技术工艺可分为生物化学法和热化学法，生物化学法主要是指通过水解或发酵等手段将生物质转化为燃料乙醇，热化学法主要包括加压催化液化和快速热解液化等。生物质快速热解生产生物油技术是目前最为经济的生物质液化法。国内外研究生物质快速热解的工艺系统构成基本是相通的，均由四大部分组成：生物质原料的制备、快速热解、气固分离、快速冷凝。但是，不同研发单位采用不尽相同的热解方式和不同的载体加热方式，决定了生物质液化技术路线存在较大的差异。 

生物质热解液化是指在一定温度（草本生物质约450℃、木本生物质约550℃）缺氧条件下使生物质快速受热分解，热解气体再经快速冷凝而获得液体产物（生物油）和一部分气体产物（可燃气）及固体产物（炭粉）的热化学转化过程。影响生物质热解的因素主要有加热速率、热解反应温度、气相滞留时间和热解高温气体的淬冷等。在最佳反应条件下，三种热解产物的能量产率之和都大于100%，其原因是热解反应为吸热反应，吸收的热量转变为化学能储藏在了热解产物之中。气体产物的发热量较低，燃烧后的烟气温度约700℃，以烟气为流化介质时，带入的热量不能维持快速热解所需的温度。需补充少量的能量，本项目对流化床热解炉进行了巧妙的设计，可完成炭粉的燃烧、生物质的热解气化与生物质的热解液化。生物质热解产生的可燃气与炭粉可用于生物质原料的干燥，也可做为商品能源出售。 

快速热解是本系统的核心，常用的有气流床与流化床。气流床床料粒径小，气流速度高，有单独的床料加热装置，也就是双流化床热解系统。另一种为循环流化床，炭粉返回炉膛，以空气为流化介质，与生物质粉同时燃烧放热以提供热解所需能量。也有的以热解时产生的不凝气燃烧产生烟气为流化介质，由于质量不够用，再把炭粉气化产生可燃气进行补充。由于气化时要添加水蒸气，以至于产生的液体燃料中有较多的水，液体燃料的发热量较低。 

现有技术中，CN00235792.5号专利涉及一种生物质热解液化器； 02270176.1号专利涉及一种生物质液体燃料转换装置；01134142.4号专利涉及低成本无污染的生物质液化工艺及装置；专利申请号03128901.0涉及低能耗生物质热裂解的工艺及其装置；CN100387367C号专利涉及一种生物质热解液化的工艺方法及其装置系统。现有技术中存在的不足是：消耗优质能源来加热中间热载体，使得液化成本较高、不利于产业化；使用氮气作为载气，使得成本增高；使用后的热载体若处理不当，易对环境造成二次污染。 

发明内容

本发明目的在于提供一种生物质流化热解液化方法及其配套装置。 

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：生物质流化热解液化方法，包括如下步骤： 

（1）将生物质粉喂入流化床热解炉，以空气为流化介质使生物质充分燃烧，使流化床热解炉升温至600～650℃；

（2）增加生物质粉的给料量，使流化床热解炉内的生物质不完全燃烧收集产生的炭粉、生物油和可燃气，可燃气存储于贮气柜，维持热解炉内温度不变；

（3）待贮气柜中可燃气贮满后，启动可燃气燃烧器，以产生的高温烟气为流化介质，同时停止空气供给；喂入生物质粉，使流化床热解炉在闪速热解工况下运行；

（4）流化床热解炉温度低于450～500℃时，启动空气供给，同时向流化床热解炉内供入收集到的炭粉；持续烧炭粉直到流化床热解炉内的温度升至600～650℃，此时改为生物质粉，增加生物质粉的给料量，循环执行步骤（3）。