[发明专利]一种生物质快速热裂解方法及其子母生物质热裂解反应釜

说明书

技术领域

本发明属于生物质热裂解技术，特别是涉及一种生物质快速热裂解方法，还涉及使用该方法的子母生物质热裂解反应釜。

背景技术

生物质能是一种以生物质为载体、由生物质产生的可再生能源，它是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，其来源包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质派生、排泄和代谢的许多有机质，其储量丰富，遍布世界各地，每年的生产量就相当于现阶段人类消耗矿物能的20倍，或相当于世界现有人口食物能量的160倍，它不仅具有取之不尽，用之不竭的特点；而且它作为能源利用时，可实现CO₂的零排放，能够大大减少温室效应现象；在生物质转化为可燃气体的过程中，其中的S、N含量比较低，从而能有效降低环境污染，因此，生物质能是当今世界上工业化国家开源节流、化害为利和保护环境的绿色能源。

生物质热裂解(又称热解或裂解)，是指在无氧或低氧环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程，是生物质能的一种重要利用形式。生物质热裂解炉(又称生物质热裂解反应釜)是实现生物质热裂解的设备，生物质热裂解炉主要有固定床、流化床、旋转锥和引流床等形式。在现有技术中，生物质热裂解炉一般包括炉体、设于炉体上部的进料机构、燃烧器、气体出口和出炭口等，生物质通过进料机构进入炉体内，经燃烧器加热，生物质发生热裂解反应，产生的焦炭由出炭口排出，气体产物从气体出口输送到冷凝系统，气体产物经过洗涤冷凝，可冷凝的气体变成生物油，不可冷凝的气体则作为可燃气体输出外用。

但是，现有的生物质热裂解炉普遍存在以下缺陷：

⑴燃烧器直接加热炉体内的生物质直至生物质发生热裂解反应的时间较长，例如采用容积为3立方的生物质热裂解炉，炉内塞满含水量低于4％的生物质，加热直至生物质发生热裂解反应需要约4个小时，才可制得气体产物和焦炭。因此，使用现有的生物质热裂解炉加热生物质，生物质升温缓慢，加热效率低，导致生产效率较低。

⑵燃烧器所耗费的燃料较多，提高了生产成本，例如采用容积为3立方的生物质热裂解炉，炉内塞满含水量低于4％的生物质，加热直至生物质发生热裂解反应需要耗费4瓶天然气。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种能够提高加热效率、进而提高生产效率的生物质快速热裂解方法。

本发明的第二个目的在于提供一种使用上述方法的子母生物质热裂解反应釜。

本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种生物质快速热裂解方法，其特征在于：反应釜由母反应釜和设于其底部外表面上的子反应釜组成，子反应釜的容积小于母反应釜的容积，所述母反应釜的底部作为子反应釜和母反应釜的共用部分；向子反应釜和母反应釜中分别加入生物质，加热子反应釜中的生物质，所产生的热能通过共用部分向上传递给母反应釜中的生物质从而加热其中的生物质，子反应釜中的生物质先发生热裂解反应，同时母反应釜底部的生物质发生热裂解反应，再由低至高传递热能而使母反应釜中的生物质依次发生热裂解反应。

本发明加热子反应釜中的生物质，使其升温，子反应釜容积小，子反应釜中的生物质在加热2～3个小时后(母反应釜容积为3立方米，子反应釜的容积是0.6立方米)即可发生热裂解反应，在加热过程中，热能传递给母反应釜中的生物质直至其发生热裂解反应，本发明生物质可快速热裂解，实现快速产气制碳，提高加热效率，进而提高生产效率。

在上述快速发生热裂解的基础之上，为了进一步节约燃料，降低成本，作为本发明的一种改进，将子反应釜中生物质热裂解所产生的可燃气体作为加热子反应釜中生物质的燃料。

作为本发明的一种实施方式，子反应釜和母反应釜的容积比为1:7～1:3，子反应釜和母反应釜中的生物质分别充满各自的釜腔。

作为本发明的另一种实施方式，子反应釜和母反应釜的容积比为1:7～1:3，子反应釜中的生物质的体积与子反应釜的容积之比是1:3～1：1；母反应釜中的生物质的体积与母反应釜的容积之比是1:3～1：1。

作为本发明的一种改进，对子反应釜中的生物质进行均匀加热，而其产生的热能再均匀加热母反应釜中的生物质。