一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝，包括如下流程：將生物質送入流化床反應器內；在流化床反應器的底部通入流化氣體，所述的流化床氣體中加入少量空氣，所加入空氣的量僅供少量生物質和熱解產生的氣相發生放熱的氧化反應，以提供生物質升溫、熱解所需的熱量。本發明通過利用空氣與部分生物質發生氧化反應實現自熱型反應裝置的開發，從而實現生物質快速熱解反應設備結構更加簡單，并且操作費用更低。
【專利說明】
一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝
技術領域
[0001]本發明涉及一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝，該發明屬于生物質再生利用及其能源轉化的技術領域。
【背景技術】
[0002]我國生物質資源非常豐富，生物質快速熱解可以通過熱化學轉化或生物轉化技術進行高效利用，生產各種清潔燃料和電力，提高能源利用率，實現節約能源，保護環境。快速熱解是指在無氧或貧氧的狀態下，在中等溫度(450°C?650°C)下，生物質顆粒在高升溫速率的條件下迅速斷裂成小分子熱轉化過程。快速熱解工藝以其液體得率(50%?70%)高得到廣泛的關注，熱解液相產物可以繼續深加工為化學原料或燃料，副產物固體炭和可燃氣體也可以很好的利用，因此被認為是生物質能源利用的一種有效途徑，得到了國內外廣泛重視并取得了快速的進展。
[0003]生物質快速熱解反應器為生物質快速熱解技術的核心部件，而生物質快速熱解反應器的加熱方式是實驗室到工業化放大的主要制約因素，流態化生物質快速熱解反應器由于其工藝上的日漸成熟，應用范圍非常廣泛，但是因為目前的流化床或類似的反應器幾乎都是靠位于反應器外壁的電、電磁感應、煙氣或者火焰來加熱反應器，造成了反應器外加熱系統構造復雜，造價及維修費用高，使用電、燃氣的運行成本高，同時傳入的熱量也受反應器壁面面積及反應器內部溫度均勻程度限制。因而，從工藝上對加熱方式進行改進，將會給工業上帶來更大的收益。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對傳統流態化熱解工藝的不足，提供了一種適用于工業化生產的自熱型生物質流化床快速熱解工藝，包括如下流程:將生物質送入流化床反應器內；在流化床反應器的底部通入流化氣體，所述的流化床氣體中加入少量空氣，所述空氣的量僅供部分生物質及可燃氣體發生強放熱氧化反應，反應消耗掉空氣的同時釋放出可將生物質加熱及熱解的熱量。
[0005]本發明的熱解生物質原料粒徑通常分布0.1?2_之間，熱解后產生的高溫氣態熱解產物和固體炭進入旋風分離器，進行氣固分離，隨后固體炭進入集炭箱。高溫氣態熱解產物通過冷卻系統回收產生的熱解液相產物，由于熱解不斷產生可燃不凝氣，因此要將流化氣體中多余的氣體排出系統作為鍋爐燃料等用途，剩余的流化氣體經過預熱或直接與少量空氣混合進入到反應器中。所述的流化床氣體在反應器中的空塔流化速度為0.2?5m/s，通過利用反應內部的溫度控制空氣加入閥門調節通入空氣的量，以保證反應器內的反應溫度在450?650 °C區間之內。
[0006]本發明簡化了傳統流態化熱解反應器的加熱系統，不但降低的反應器投資，也省去了外供燃料，降低了操作成本，反應器內部溫度分布更加均勻。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明自熱型生物質流化床快速熱解工藝流程圖。
[0008]圖1中:1是進料器，2是流化床反應器，3是旋風分離器，4是集炭箱，5是冷凝裝置，6是輸送風機，7是流化氣體預熱裝置；1表示熱解液相產物，II表示可燃不凝氣，III表示工藝空氣。
【具體實施方式】
[0009]本發明提出的自熱型生物質流化床快速熱解工藝，適用于農林剩余物等生物質顆粒。其工作過程是:啟動進料器I少量向流化床反應器2內少量加入物料，并控制輸送風機6風量至最小氣量范圍，利用直接點燃或通過流化氣體預熱方式加熱流化床反應器2，當其內部溫度達到350°C左右時，控制工藝空氣III少量加入，同時觀察流化床反應器2內部溫度增加幅度，控制工藝空氣III加入量使其升溫速率小于10°C /min,當溫度達到450°C時，逐漸增加進料器輸送生物質量，并緩慢增加流化氣體流量，同時打開溫度自動控制回路調節空氣加入閥門以保證熱解溫度小于500°C，如果溫度下降則表示流化氣體增加幅度過大，應適當減小流化氣體增速，逐漸增加流化氣體量至設計氣速后，微調工藝空氣III加入量以保持熱解溫度在450?650°C區間的設定值附近。過程中利用自動控制閥門控制不凝氣體II排出，以保證體系的壓力恒壓在100?200kPa之內的設定值附近。熱解后產生的高溫氣態熱解產物和固體炭進入旋風分離器3，進行氣固分離，隨后固體炭進入集炭箱4。高溫氣態熱解產物通過冷卻系統回收5回收的熱解液相產物I，流程中流化氣預熱器7可以選擇在開車時使用，在正常操作時可以選擇不使用。最終反應液相得率為50%?70%，固體炭得率為10%?20%，可燃不凝氣得率為10%?20%。
【主權項】
1.一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝，生物質顆粒通過進料系統進入流化床反應器內與流化狀態的惰性粒子接觸并實現熱解，流化氣體由氣體輸送設備由流化床反應器的底部通入；其特征是在流化氣體中加入少量工藝空氣。2.根據權利要求1所述的一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝，其特征是，所述的工藝空氣的量僅供部分生物質及熱解產生的可燃氣發生放熱的氧化反應，部分生物質及可燃氣在反應器內與空氣中的氧分子發生氧化反應的同時釋放出生物質顆粒升溫及熱解所需要的熱量。3.根據權利要求1所述的一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝，其特征是，所述的工藝中流化床反應器產生的熱解氣和固體炭進入旋風分離器，進行氣固分離。4.根據權利要求1所述的一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝，其特征是，所述的惰性粒子為陶瓷球、氧化鋁粒子或河沙。5.根據權利要求1所述的一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝，其特征是，所述的流化氣體為反應產生的不凝氣。6.根據權利要求1所述的一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝，其特征是，所述的流化床氣體在反應器中的空塔流化速度為0.2?5m/s。7.根據權利要求1所述的一種自熱型生物質流化床快速熱解工藝，其特征是，通過調節通入空氣的量，調節反應器內的反應溫度。
【文檔編號】C10B53/02GK105885891SQ201410830411
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月29日
【發明人】李 瑞, 許蘭淑, 孫雅偉, 程毅
【申請人】北京林業大學