[发明专利]一种固体热载体循环的生物质热解系统

说明书

本发明实施例提供了一种固体热载体循环的生物质热解系统，包括原料烘干系统、循环反应系统和喷淋冷却系统。所述生物质热解系统工作时，生物质原料破碎后在原料烘干系统中烘干，在循环反应系统的下行式热解反应器中与固体热载体发生快速热解反应，产生热解气和生物炭，其中，固体热载体经加热流化床加热，在下行式热解反应器中循环使用。本发明采用固体热载体循环的生物质热解系统热解生物质原料，合理设置固体热载体的加热、热解及分离工艺，解决了固体热载体循环过程中的复杂性问题，充分利用了固体热载体和生物质原料的特性，实现了生物质的快速升温和热解，使该热解工艺具有热效率高、生物油产率高、油品品质高的优点。

技术领域

本发明属于生物质能源技术领域，特别涉及一种固体热载体循环的生物质热解系统，可用于由生物质制取高产率液体燃料生物油和可燃气、生物炭产品。

背景技术

生物质是指经太阳光合作用产生的有机物，其中可以利用的主要包括各种秸秆、锯末、稻壳等农林废弃物，全世界每年将产生40亿吨干物质的农林废弃物。随着世界工业化的进展，能源需求和环境保护成为众多政府需要解决的头等问题，生物质能源被公认为最重要的替代能源之一，实现生物质高效清洁的能源化利用可为经济与社会的和谐发展提供有力的保障。

当前生物质热解为利用生物质作为能源的重要技术。生物质热解是指生物质原料在完全缺氧或氧含量很少的情况下快速受热而产生固体产物生物炭、气体产物可燃气和液体产物生物油，生物油和可燃气的产率可大于70％。生物油是一种洁净环保的液体燃料，可以取代化石燃料如重油、柴油等在工业或民用领域的使用，也可以提取各种化工产品，是一种清洁、环保和可再生的生物原油。生物质热解技术能够把堆密度很小的生物质原料转换易于运输、储存和集中利用的生物油，对于处理分散的生物质资源具有很大优势，因此在国际上已进行了广泛的研究和工业化推广。

生物质热解工艺可分为有热载体和无热载体供热方式，由于无热载体热解工艺系统效率低，目前研究的热点主要针对有热载体工艺，如流化床、烧蚀床、旋转锥等类型的反应器。热载体可以分为两大类：一类是气体热载体，主要选用热解气体产物或氮气，结合流化床的方式，使生物质颗粒依靠气体热载体携带进行混合和加热，以实现动量交换和热量传递，其优点是运动部件少、结构简单、工作可靠，但缺点是采用气体热载体，不仅增加了设备后续冷却的处理量，而且需要把冷却后的气体热载体继续加热，导致系统总的热效率不高；根据快速热解反应条件，如果采用气体热载体提供均匀的反应温度，每1kg 物料需要热解气10～20m³气体热载体，因此设备体积庞大，生产成本高，给设备推广带来很大困难；另一类为固体热载体，一般选用砂子或陶瓷球，把固体热载体加热后与生物质颗粒充分混合，以实现热量传递，由于固体热载体单位体积热容量高，从而降低了设备的体积，设备的生产成本得到控制；固体热载体一般循环利用，耗能小，提高了系统热效率；另外不需要或极少需要外加气体，减少了冷却系统的工艺能耗，并避免了稀释热解不可冷凝气体。因此，从热效率、设备造价和能耗方面，固体热载体热解工艺具有很大的先进性，成为当前前研究的热点。采用固体热载体的热解工艺涉及固体热载体与生物质原料的混合、均布、反应停留时间及固体载体加热、提升、分离等一系列步骤，且涉及到高温条件下的气固、固固等分离工序，导致该种热解工艺设计复杂，运行故障率高，阻碍了该技术的发展。因此，开发一种可克服上述缺陷的固体热载体循环的生物质热解工艺，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对上述技术问题，开发出了一种固体热载体循环的生物质热解系统，通过特别设计的包括热解反应器、固固分离器在内的热解系统，实现固体热载体快速加热循环和分离，克服了当前固体热载体生物质热解工艺设计复杂，运行故障率高的问题，确保了热解系统的长周期运行能力。