聯(lián)合水洗-烘焙預(yù)處理生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的方法，特別是設(shè)及一種聯(lián)合水洗-烘賠 預(yù)處理的生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物質(zhì)熱解是開發(fā)利用生物質(zhì)的重要途徑之一，熱解可產(chǎn)生生物質(zhì)半焦、合成氣 和生物油=種產(chǎn)物。傳統(tǒng)加熱方式下的生物質(zhì)熱解中，熱量通過導(dǎo)熱或?qū)α鞣绞接晌锪媳?面向內(nèi)部傳遞，而微波加熱則是W耗散的形式將微波能轉(zhuǎn)化為熱能，能夠產(chǎn)生整體均勻性 加熱，且加熱速率快，將導(dǎo)致一些不同于傳統(tǒng)熱解的熱解條件，最終形成不同熱解特性。
[0003] 生物質(zhì)通常堿金屬和堿±金屬含量高，不經(jīng)預(yù)處理直接熱解會(huì)產(chǎn)生諸多不利影 響，如熱解半焦中堿金屬和堿±金屬會(huì)降低半焦的灰烙點(diǎn)，在后續(xù)的半焦燃燒和氣化等設(shè) 備中引起結(jié)渣等問題；堿金屬和堿±金屬在熱解過程中改變生物質(zhì)熱解的反應(yīng)路徑并催化 生物油的二次裂解，減少生物油的產(chǎn)率并增加生物油中小分子成分如酸、酬、醒等成分，使 生物油穩(wěn)定性變差且成分復(fù)雜；堿金屬和堿±金屬在熱解過程中促進(jìn)&〇和c〇2的生成，熱 解合成氣熱值減少，影響其利用效率。
[0004] 為提高熱解產(chǎn)物的品質(zhì)特別是熱解生物油的品質(zhì)，生物質(zhì)原料烘賠預(yù)處理是一種 簡單有效的方法。生物質(zhì)主要由半纖維素、纖維素和木質(zhì)素=組分組成，半纖維素?zé)峤庖桩a(chǎn) 生水分和酸類化合物，烘賠預(yù)處理通過控制溫度低溫?zé)峤庥行У臏p少生物質(zhì)中半纖維素含 量，增加了纖維素和木質(zhì)素的含量，減少生物油的含水率和PH值，增量了生物油的品質(zhì)。但 單獨(dú)的烘賠預(yù)處理減少了生物油的產(chǎn)率，有效的組合預(yù)處理技術(shù)提高生物質(zhì)微波熱解的產(chǎn) 品特性具有很廣闊的前景。
【發(fā)明內(nèi)容】
[000引發(fā)明目的；針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提供一種新型的低成本、系統(tǒng)化的生物質(zhì)微波熱解 制取高品質(zhì)生物質(zhì)半焦、生物油和合成氣的技術(shù)方法，提高了熱解S相產(chǎn)物的品質(zhì)。
[0006] 技術(shù)方案；一種聯(lián)合水洗-烘賠預(yù)處理生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的方法，將生物質(zhì) 原料經(jīng)過簡單破碎后送入水洗裝置進(jìn)行水洗1~6小時(shí)；水洗后的生物質(zhì)進(jìn)入預(yù)干燥裝置 進(jìn)行預(yù)干燥，將水洗后的生物質(zhì)干燥至含水率為10%~30% ;預(yù)干燥后的生物質(zhì)進(jìn)入微波 烘賠反應(yīng)器進(jìn)行烘賠預(yù)處理，烘賠溫度200~300°C ;烘賠預(yù)處理后的固體產(chǎn)物進(jìn)入微波熱 解反應(yīng)器進(jìn)行熱解，熱解溫度500~550°C，熱解中產(chǎn)生的揮發(fā)分氣體通過噴淋式冷凝器收 集生物油，收集到的生物油流入儲(chǔ)油罐，熱解中產(chǎn)生的不可冷凝氣體從噴淋式冷凝器的上 口排入儲(chǔ)氣瓶，熱解中產(chǎn)生的生物質(zhì)半焦進(jìn)入液-固換熱器進(jìn)行降溫后進(jìn)入半焦收集箱；
[0007] 其中，生物質(zhì)在所述微波烘賠反應(yīng)器中進(jìn)行烘賠預(yù)處理時(shí)生成的揮發(fā)分物質(zhì)進(jìn) 入多孔介質(zhì)燃燒器燃燒，燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾鳛樗鲱A(yù)干燥裝置的熱源，所述高溫?zé)?氣經(jīng)過所述預(yù)干燥裝置后生成的乏汽通入儲(chǔ)水罐，乏汽中的水分和潛熱被儲(chǔ)水罐中的水回 收，所述儲(chǔ)水罐中的低溫水進(jìn)入所述液-固換熱器并吸收熱解中產(chǎn)生的生物半焦的顯熱后 再通入所述水洗裝置，所述水洗裝置中的水洗液排入所述儲(chǔ)水罐。
[000引進(jìn)一步的，所述通過噴淋式冷凝器收集生物油時(shí)的噴淋液體為儲(chǔ)油罐中降溫后的 生物油。
[0009] 一種用于所述聯(lián)合水洗-烘賠預(yù)處理生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的方法的裝置，包括 水洗塔、煙氣對(duì)流干燥床、低功率微波烘賠爐、高功率微波熱解爐、噴淋式冷凝器、儲(chǔ)氣罐、 儲(chǔ)油罐、油累、液-固換熱器、低熱值氣體多孔介質(zhì)燃燒器、儲(chǔ)水罐、循環(huán)累、水累；水洗塔的 出料口連接煙氣對(duì)流干燥床的入料口，煙氣對(duì)流干燥床的出料口連接低功率微波烘賠爐的 入料口，低功率微波烘賠爐的出料口連接高功率微波熱解爐的入料口，低功率微波烘賠爐 的頂端煙氣出口連接低熱值氣體多孔介質(zhì)燃燒器的入口，低熱值氣體多孔介質(zhì)燃燒器煙氣 通過管道連接煙氣對(duì)流干燥床的煙氣入口，煙氣對(duì)流干燥床的乏汽出口連接儲(chǔ)水罐，高功 率微波熱解爐的揮發(fā)氣體出料口連接噴淋式冷凝器的入料口，高功率微波熱解爐的半焦出 料口連接液-固換熱器的入料口，噴淋式冷凝器的揮發(fā)分氣體出料口連接儲(chǔ)氣罐，噴淋式 冷凝器的生物油出口連接儲(chǔ)油罐，儲(chǔ)油罐的底部出口通過油累連接到噴淋式冷凝器的噴淋 液體入口，水洗塔的水洗液排出口通過水累連接到儲(chǔ)水罐，儲(chǔ)水罐的出水口通過循環(huán)累連 接到液-固換熱器的入水口，液-固換熱器的出水口連接到水洗塔的入水口。
[0010] 有益效果；本發(fā)明公開的一種新型的低成本、系統(tǒng)化的生物質(zhì)微波熱解制取高品 質(zhì)生物質(zhì)半焦、生物油和合成氣的裝置和方法，提高了熱解=相產(chǎn)物的品質(zhì)，為生物質(zhì)特別 是高堿金屬和堿±金屬含量的農(nóng)林類生物質(zhì)的利用提供了一種新的途徑。本發(fā)明與現(xiàn)有 技術(shù)相比，本發(fā)明顯著優(yōu)點(diǎn)有；（1)對(duì)簡單破碎后的生物質(zhì)進(jìn)行水洗處理過程有效移除生 物質(zhì)中雜質(zhì)和部分堿金屬和堿±金屬，提高熱解生物質(zhì)半焦的熱值和灰烙點(diǎn)，同時(shí)增加了 熱解生物油的產(chǎn)率并提高其穩(wěn)定性；（2)微波烘賠預(yù)處理過程熱分解了生物質(zhì)中的半纖維 素，減少了熱解生物油中的水分和酸、酬等不穩(wěn)定成分，進(jìn)一步提升微波熱解生物油的品 質(zhì)；（3)微波烘賠預(yù)處理過程產(chǎn)生的低熱值揮發(fā)分氣體得到有效利用，為生物質(zhì)的預(yù)干燥 過程提供熱源，整個(gè)系統(tǒng)能效高；(4)水循環(huán)系統(tǒng)有效回收干燥過程乏汽中的水分和潛熱， 并且熱解生物質(zhì)半焦的顯熱也得到有效回收，整個(gè)系統(tǒng)處理過程中乏氣排放量少；(5)水 洗溫度、水洗時(shí)間、烘賠溫度、烘賠時(shí)間、熱解溫度、熱解時(shí)間等重要操作參數(shù)均可根據(jù)具體 生物質(zhì)原料特性調(diào)節(jié)，系統(tǒng)運(yùn)行安全性高、成本低。
【附圖說明】
[0011] 附圖1為本發(fā)明聯(lián)合水洗-烘賠預(yù)處理生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)組成圖；
[0012] 圖中；1-水洗塔，2-煙氣干燥床，3-微波烘賠爐，4-微波熱解爐，5-噴淋式冷凝裝 置，6-儲(chǔ)氣罐，7-儲(chǔ)油罐，8-油累，9-液-固換熱器，10-低熱值氣體多孔介質(zhì)燃燒器，11-儲(chǔ) 水罐，12-排氣口，13-進(jìn)水管口，14-排水管口，15-循環(huán)累，16-水累。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0014] 如圖1所示，一種聯(lián)合水洗-烘賠預(yù)處理生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的裝置，包括水洗 塔1、煙氣對(duì)流干燥床2、低功率微波烘賠爐3、高功率微波熱解爐4、噴淋式冷凝器5、儲(chǔ)氣 罐6、儲(chǔ)油罐7、油累8、液-固換熱器9、低熱值氣體多孔介質(zhì)燃燒器10、儲(chǔ)水罐11、循環(huán)累 15、水累16。水洗塔1的出料口連接煙氣對(duì)流干燥床2的入料口，煙氣對(duì)流干燥床2的出 料口連接低功率微波烘賠爐3的入料口，低功率微波烘賠爐3的出料口連接高功率微波熱 解爐4的入料口，低功率微波烘賠爐3的頂端煙氣出口連接低熱值氣體多孔介質(zhì)燃燒器10 的入口，低熱值氣體多孔介質(zhì)燃燒器10煙氣通過管道連接煙氣對(duì)流干燥床2的煙氣入口， 煙氣對(duì)流干燥床2的乏汽出口連接儲(chǔ)水罐11，高功率微波熱解爐4的揮發(fā)氣體出料口連接 噴淋式冷凝器5的入料口，高功率微波熱解爐4的半焦出料口連接液-固換熱器9的入料 口，噴淋式冷凝器5的揮發(fā)分氣體出料口連接儲(chǔ)氣罐6,噴淋式冷凝器5的生物油出口連接 儲(chǔ)油罐7,儲(chǔ)油罐7的底部出口通過油累8連接到噴淋式冷凝器5的噴淋液體入口，水洗塔 1的水洗液排出口通過水累16連接到儲(chǔ)水罐11，儲(chǔ)水罐11的出水口通過循環(huán)累15連接到 液-固換熱器9的入水口，液