一種生物質(zhì)微粉霾化熱解系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)微粉霾化熱解系統(tǒng)和方法，特別涉及將生物質(zhì)微粉在熱解爐霾化熱解而產(chǎn)生氣、液、固相產(chǎn)物的工藝。該工藝通過人工造霾的方法將生物質(zhì)微粉與氣化劑均勻混合，并通過霧化器調(diào)節(jié)霾的組分即碳?xì)溲醣?，在不同的熱解條件下得到不同的熱解產(chǎn)物:燃?xì)?、燃油、生物質(zhì)半焦。
技術(shù)背景
[0002]生物質(zhì)是一種可再生的資源。它包含在多種資源中，如農(nóng)作物中的秸桿、各種林木、農(nóng)林產(chǎn)品加工后剩余的廢物、江河湖海中的藻類、動物類的糞便、城市生活垃圾以及和生物質(zhì)相關(guān)行業(yè)的廢棄物等?？傮w來講，生物質(zhì)就是直接的或者間接的來源于綠色生物的各種有機(jī)資源的總稱。
[0003]根據(jù)科學(xué)家們的不完全統(tǒng)計，地球上的綠色生物每年通過光合作用所固定的碳的總量可達(dá)2000億噸，其所蘊(yùn)含的能量約為3X1021kJ。而在這些能量當(dāng)中，可供人們開發(fā)的能量大約為全球每年消耗總能量的10倍。隨著化石能源的不斷消耗和對環(huán)境影響的日益加劇，以及國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，研究開發(fā)一種環(huán)境友好型的生物質(zhì)能利用技術(shù)已迫在眉睫。該技術(shù)要能將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為廉價的、清潔的以及高品質(zhì)的能源，從而為人類的經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù)打下良好的基礎(chǔ)。從這個角度講，生物質(zhì)的開發(fā)和利用無疑具有深遠(yuǎn)的影響和重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]目前，生物質(zhì)利用技術(shù)主要包括生物質(zhì)直接燃燒、生物質(zhì)固化成型、生物質(zhì)氣化及生物質(zhì)液化等。其中，生物質(zhì)直接燃燒雖然方法簡單實(shí)用，但是它的能源利用效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它方式，這不僅會造成生物質(zhì)能源的浪費(fèi)，同時還會污染環(huán)境；生物質(zhì)固化成型是通過粉碎等技術(shù)將生物質(zhì)變成小顆粒后，并壓制成一定形狀的物理工藝；生物質(zhì)氣化是在一定的工藝條件下將生物質(zhì)氣化成生物質(zhì)燃?xì)?，同時副產(chǎn)木炭；生物質(zhì)液化是在一定的工藝條件下將生物質(zhì)熱解得到液態(tài)產(chǎn)物，作為制備清潔燃料或化學(xué)品的原料。
[0005]霾(Haze)，氣象學(xué)用語，指原因不明的因大量煙、塵等微粒懸浮而形成的渾濁現(xiàn)象。霾的核心物質(zhì)是空氣中懸浮的灰塵顆粒，氣象學(xué)上稱為氣溶膠顆粒。生物質(zhì)微粉霾化即是通過采用一定的手段，使生物質(zhì)微粉像氣溶膠顆粒一樣均勻懸浮在氣化劑中，在一定的條件下熱解而得到所需的產(chǎn)物。
[0006]生物質(zhì)微粉霾化熱解作為一種高效的熱解方法，首先通過流化的方法使生物質(zhì)微粉懸浮在氣化劑中，在加熱條件下進(jìn)行熱解，同時采用霧化器調(diào)節(jié)熱解爐內(nèi)生物質(zhì)微粉、氣化劑與水的比例，即調(diào)節(jié)混合物系的碳、氫、氧的比例，而得到所需的產(chǎn)物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]傳統(tǒng)的生物質(zhì)熱解工藝分別是在不同條件下將生物質(zhì)進(jìn)行氣化或液化，得到不同的產(chǎn)物。目標(biāo)不同，所需的工藝條件不同，系統(tǒng)和裝置也不一樣。本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)生物質(zhì)氣化和液化的不足，提供一種可在同一套工藝系統(tǒng)和裝置，采用不同的工藝條件得到不同的目標(biāo)產(chǎn)物的一種生物質(zhì)微粉霾化熱解系統(tǒng)及方法。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個發(fā)明目的技術(shù)方案是:
一種生物質(zhì)微粉霾化熱解系統(tǒng)，包括依次連接的文丘里、預(yù)熱器、熱解爐和燃?xì)鈨艋b置，熱解爐的進(jìn)口還連接有霧化器，熱解爐設(shè)有加熱器。
[0009]所述熱解爐設(shè)有加熱器包括幾種形式:采用內(nèi)熱式，例如在熱解爐的進(jìn)口管道上或熱解爐內(nèi)設(shè)置加熱器；采用外加熱，例如在熱解爐外壁上設(shè)有加熱器。加熱器可以采用電加熱、氣加熱，燃燒加熱及電弧放電。
[0010]所述的熱解爐中的熱解溫度范圍為300~1200°C。
[0011]所述霧化器噴出的水霧與生物質(zhì)微粉、氣化劑形成“霾”，用于調(diào)節(jié)混合物系的碳、氫、氧的比例。
[0012]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一個發(fā)明目的技術(shù)方案是:
一種生物質(zhì)微粉霾化熱解方法，包括下列步驟:將氣化劑和生物質(zhì)微粉通過文丘里均勻混合后，經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后，進(jìn)入熱解爐，與由霧化器噴出的水霧充分混合形成“霾”，在加熱器的作用下升溫至設(shè)定的溫度而發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生的燃?xì)饨?jīng)燃?xì)鈨艋b置凈化處理后貯存或直接外供使用；產(chǎn)生的燃油和生物質(zhì)半焦分別從熱解爐排出。
[0013]所述生物質(zhì)微粉粒徑一般為1~8_，氣化劑可以是空氣、氧氣、二氧化碳等。
[0014]所述的熱解爐中的熱解溫度范圍為300~1200°C。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述方法進(jìn)一步包括，調(diào)節(jié)所述霧化器噴出的水霧量，調(diào)節(jié)“霾”的碳、氫、氧的比例。
[0016]本發(fā)明相對于其他生物質(zhì)熱解工藝，具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)傳統(tǒng)的生物質(zhì)熱解過程需要干燥和熱解兩套單獨(dú)的系統(tǒng)，大大增加了生物質(zhì)熱解過程的設(shè)備投資與運(yùn)行成本；本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)微粉的直接熱解，無需高耗能的干燥過程，大大降低了過程的設(shè)備投資與運(yùn)行成本，提高了過程的經(jīng)濟(jì)性。
[0017](2)本發(fā)明通過將氣化劑與生物質(zhì)微粉在水霧的作用下形成“霾”，大大增強(qiáng)了物料間的傳熱傳質(zhì)速率，促進(jìn)了物料的充分反應(yīng)，減少了反應(yīng)過程形成的污染物排放，具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢。
[0018](3)本發(fā)明通過采用不同的氣化劑，并通過調(diào)節(jié)霧化器的水霧量，實(shí)現(xiàn)熱解爐內(nèi)物料的碳?xì)溲醯谋壤?，從而得到需要的目?biāo)產(chǎn)物。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1生物質(zhì)微粉霾化熱解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工藝流程示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2生物質(zhì)微粉霾化熱解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工藝流程示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例3生物質(zhì)微粉霾化熱解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工藝流程示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例4生物質(zhì)微粉霾化熱解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工藝流程示意圖。
[0020]圖中:1-文丘里；2_預(yù)熱器；3_熱解爐；4_霧化器；5_燃?xì)鈨艋b置；6_加熱器；A-氣化劑生物質(zhì)微粉；C-氣化劑與生物質(zhì)微粉的混合物；D-預(yù)熱后的混合物料；E-水霧；F -燃?xì)?；G -燃油；H -生物質(zhì)半焦；J -清潔燃?xì)狻?br>【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合附圖本發(fā)明中的工藝流程，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行完整地描述。
[0022]所有實(shí)施例中，生物質(zhì)微粉霾化熱解方法的運(yùn)行過程均包括以下步驟:
首先將氣化劑A和生物質(zhì)微粉B通過文丘里I均勻混合，通過預(yù)熱器2預(yù)熱后，進(jìn)入熱解爐3，與由霧化器4噴出的水霧均勻混合形成“霾”，在加熱器6的作用下升溫至設(shè)定的溫度，由氣化劑、生物質(zhì)微粉和水霧混合形成的“霾”快速反應(yīng)生成所需的目標(biāo)產(chǎn)物:燃?xì)釬、燃油G和生物質(zhì)半焦H。
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