[发明专利]一种直接无氧型生物质燃气和生物质炭制备系统

说明书

本发明公开了一种直接无氧型生物质燃气和生物质炭制备系统，包括进料单元、热解反应单元、出料单元以及热解反应控制单元，所述的进料单元设置在热解反应单元前端的上部，所述的出料单元设置在热解反应单元后端的下部，所述的热解反应控制单元设置在热解反应单元上。通过上述方式，本发明直接无氧型生物质燃气和生物质炭制备系统，采用热烟气+生物质燃气混合成为加热介质、以直接加热和再循环方式加热反应物料、整个主反应器内不出现氧化燃烧反应过程，物料中含有的碱土金属及痕量重金属完全能够被固化在灰渣中，不会形成烟气排放的二次污染现象。

技术领域

本发明涉及一种直接无氧型生物质燃气和生物质炭制备系统，尤其涉及具有高热解效率和快速调控物料反应温度及热解反应速度，生物质燃气、生物质炭 产量和质量能保持稳定的系统。

背景技术

影响热解工艺的因素有：

热解工艺类型，有慢速热解和快速热解。慢速热解生成的固定碳含量高于快速热解，快速热解最大限度地增加了液态产量（生物质油）。

温度，温度对热解产物分布、组分、产率和热解气热值都有很大的影响。生物质热解最终产物中气、油、炭各占比例的多少，随反应温度的高低和加热速度的快慢有很大差异。一般地说，低温、长期滞留的慢速热解主要用于最大限度地增加炭的产量。

生物质材料，生物质种类、分子结构、粒径及形状等特性对生物质热解行为和产物组成等有着重要的影响。这种影响相当复杂，与热解温度、压力、升温速率等外部特性共同作用。由于木质素较纤维素和半纤维素难分解，因而通常含木质素多者焦炭产量较大。

滞留时间，在生物质热解反应中有固相滞留时间和气相滞留时间之分。固相滞留时间越短，热解的固态产物所占的比例就越小，热解越完全。气相滞留期时间一般并不影响生物质的一次裂解反应过程，气相滞留时间越长，二次裂解反应增多，放出H2、CH4、CO等，导致液态产物迅速减少，气体产物增加，固定碳含量增加。

压力，影响气相滞留期，从而影响二次裂解，随着压力的提高，生物质的活化能减小。

升温速率，对热解的影响很大。一般对热解有正反两方面的影响。升温速率增加，温度滞后就越严重，物料失重和失重速率曲线均向高温区移动。热解速率和热解特征温度均随升温速率的提高呈线形增长。在一定热解时间内，慢加热速率会延长热解物料在低温区的停留时间，促进纤维素和木质素的脱水和炭化反应，导致炭产率增加。

综上所述，生物质燃气、生物质炭技术是属于慢速、低温热解过程。

现实情况中现在比较多的生产生物质炭的方法是农民采用土窖焖烧，即用大量物料堆积进行近乎隔绝氧气的焖烧，产物即是生物质炭，这种方法温度无法控制，生产过程中防止焦油凝结未考虑，产品质量不可控。

总体来讲，目前的生物质热解技术中对生物质原料成分复杂、密度较低的生物质原料，热解反应难以精确控制、物料在温度较高的反应器内推进困难，热解总体效率低、可靠性差，无法规模化商业应用等不足和缺点。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种直接无氧型生物质燃气和生物质炭制备系统，采用热烟气+生物质燃气混合成为加热介质、以直接加热和再循环方式加热反应物料、整个主反应器内不出现氧化燃烧反应过程，物料中含有的碱土金属及痕量重金属完全能够被固化在灰渣中，不会形成烟气排放的二次污染现象，克服目前的生物质热解技术中对生物质原料成分复杂、密度较低的生物质原料，热解反应难以精确控制、物料在温度较高的反应器内推进困难，热解总体效率低、可靠性差，无法规模化商业应用等不足和缺点。