一種利用生物質(zhì)廢棄物生產(chǎn)液體燃料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種利用生物質(zhì)廢棄物生產(chǎn)液體燃料的方法，尤其是一種木質(zhì)纖維素 類生物質(zhì)廢棄物熱裂解方法，屬于可再生資源技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類文明的發(fā)展，能源的消耗量不斷攀升，而化石能源的儲量卻是有限的，因 而造成了能源危機(jī)。同時由于化石能源使用時產(chǎn)生大量的硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳等 氣體，產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)。解決該兩個危機(jī)的方法之一，就是尋找可再生的清潔能源。
[0003] 生物能源由于其原料來源豐富，可再生，整個利用過程中碳排放量為零等優(yōu)點，是 目前可再生能源研究中的熱點。生物能源的利用方法有很多，生物質(zhì)熱裂解制取液體燃料 技術(shù)是生物能源利用技術(shù)的一種，本技術(shù)可W把低熱值、低附加值的固態(tài)木質(zhì)纖維素類生 物質(zhì)廢棄物轉(zhuǎn)化為高熱值、高附加值的液體燃料，同時產(chǎn)生生物炭和不可冷凝氣體。由于其 工藝簡便，對環(huán)境條件要求低，原料適應(yīng)性廣等優(yōu)點正受到世界各地研究者的高度關(guān)注。
[0004] 農(nóng)作物枯桿、木屑、稻殼等都可作為熱裂解制取生物油的原料。中國是水稻生產(chǎn) 大國，年產(chǎn)稻谷近2億噸。作為稻谷加工過程中的主要副產(chǎn)物一-稻殼，約占巧粒重量的 20%，是一種重要的可再生能源。國內(nèi)外關(guān)于稻殼利用的方法很多，如直接燃燒、壓縮成型 W及用作飼料等，該些利用方式存在一些不足之處，如污染環(huán)境，能量利用率低等。通過生 物質(zhì)快速熱裂解技術(shù)將固體稻殼轉(zhuǎn)化為液體燃料是一種很有開發(fā)前景的利用方式。
[0005] 生物質(zhì)熱裂解制取液體燃料的核屯、部分為反應(yīng)器。按照反應(yīng)原料的運(yùn)動方式， 反應(yīng)器的類型主要分為；固定床反應(yīng)器，流化床反應(yīng)器，循環(huán)流化床反應(yīng)器等；按照加熱方 式，反應(yīng)器的類型主要分為；直接加熱型反應(yīng)器和間接加熱型反應(yīng)器；按照物料的流動方 式；上行床反應(yīng)器和下行床反應(yīng)器。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中，中國專利申請?zhí)枮椋?00520013147,名稱為：生物質(zhì)閃速熱裂解制取 純凈生物油裝置的技術(shù)中提到：在石英玻璃管的下端口內(nèi)接有給料風(fēng)閥口和吹掃風(fēng)閥口的 =通管，吹掃風(fēng)閥口位于給料風(fēng)閥口上面，石英玻璃管的上端水平支管內(nèi)裝有過濾器，在石 英玻璃管外裝有娃碳管，其冷端與電源連接，熱電偶的一端接娃碳管中間的加熱帶，另一端 接控制面板，娃碳管外裝有石棉保溫層。該項技術(shù)的不足之處在于：裝置通過=通管給料風(fēng) 進(jìn)料，無法持續(xù)進(jìn)料且不能保證反應(yīng)溫度；裝置過于簡單，只適合實驗室的研究。
[0007] 而中國專利申請?zhí)枮椋?00510112221.9,名稱為：農(nóng)林業(yè)有機(jī)廢棄物快速熱裂解 制取燃料油設(shè)備的技術(shù)中提到；裝置包括貧氧氣體發(fā)生裝置，喂入裝置，流化床反應(yīng)器，產(chǎn) 物收集裝置，溫度控制設(shè)備。連接關(guān)系為；貧氧氣體發(fā)生裝置與流化床相連，喂入裝置通過 垂直貫穿與流化床反應(yīng)器器壁底部的圓管焊接在流化床反應(yīng)器上，流化床反應(yīng)器與喂入裝 置共同焊接在一個基座上，產(chǎn)物收集裝置與流化床反應(yīng)器通過法蘭盤連接，溫度控制設(shè)備 通過線路與流化床反應(yīng)器，貧氧氣體發(fā)生裝置相連。該項技術(shù)的不足之處在于：裝置需要額 外的貧氧氣體發(fā)生裝置，增加了裝置制作成本；尾氣無法進(jìn)行回收利用，直接排放造成資源 的浪費(fèi)和環(huán)境的污染；裝置只適用于實驗室的研究。
[000引因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種新型的利用生物質(zhì)廢棄物生產(chǎn)液體燃料 及生物炭的方法，實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，W克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的利用 生物質(zhì)廢棄物生產(chǎn)液體燃料及生物炭的方法。本發(fā)明熱載體與生物質(zhì)廢棄物在氣固并行 向下流動的過程中直接接觸，傳熱迅速且充分，適合閃速的升溫過程；反應(yīng)器內(nèi)溫度分布均 勻，提高了產(chǎn)物穩(wěn)定性；反應(yīng)溫度容易控制；僅在裝置啟動階段需要燃燒生物油供熱，進(jìn)入 正常運(yùn)行階段不需要外界能量輸入，只利用不可冷凝氣體的燃燒就能提供熱裂解反應(yīng)所需 的能量；利用此方法制作的大型熱裂解裝置，可W達(dá)到年產(chǎn)生物油萬噸級的規(guī)模。
[0010] 本發(fā)明是利用木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)廢棄物生產(chǎn)液體燃料的快速熱裂解的方法。本 方法的原料來源種類繁多，資源量大。農(nóng)作物枯桿、木屑、稻殼等都可作為熱裂解制取生物 油的原料。本方法目前主要利用稻殼粉，通過生物質(zhì)快速熱裂解技術(shù)將固體稻殼轉(zhuǎn)化為液 體燃料。
[001U 該種液體燃料，也被成為生物油，熱值在16MJ/Kg左右，目前的利用方式主要是燃 燒，該與固體燃料直接燃燒的優(yōu)點在于；能量密度大，產(chǎn)生的粉塵少，燃燒充分等。生物油也 可W進(jìn)一步的進(jìn)行提質(zhì)處理，轉(zhuǎn)變成內(nèi)燃機(jī)代用燃料及產(chǎn)生多種高附加值的化工原料。
[0012] 本發(fā)明為一種利用生物質(zhì)廢棄物生產(chǎn)燃料的方法，包括W下步驟：
[0013] a)、粉碎生物質(zhì)廢棄物，并將粉碎后的生物質(zhì)廢棄物送入反應(yīng)裝置；
[0014] b)、使所述粉碎后的生物質(zhì)廢棄物與所述反應(yīng)裝置中的熱載體熱交換，使生物質(zhì) 廢棄物發(fā)生熱裂解反應(yīng)，生成生物炭和熱裂解蒸氣；
[0015] C)、將步驟化）中所得的熱裂解蒸氣與生物炭分離，及將熱載體與生物炭分離；
[0016] d)、進(jìn)一步分離步驟（C)熱裂解蒸氣中混入的炭，W及分離步驟（C)熱載體中混入 的炭；
[0017] e)、將步驟（d)中所得的熱裂解蒸氣冷凝，生成生物油和不可凝氣體。
[0018] 其中反應(yīng)裝置是指能實現(xiàn)反應(yīng)所需的裝置整體。反應(yīng)裝置包括反應(yīng)器，分離器，冷 凝器，加熱器，排炭裝置，儲球室W及在系統(tǒng)中循環(huán)流動的熱載體。反應(yīng)器為間接加熱型下 行循環(huán)流化床反應(yīng)器，儲球室為暫存加熱后的熱載體，W備為熱裂解反應(yīng)提供熱載體的裝 置。
[0019] 步驟化）發(fā)生在反應(yīng)裝置的反應(yīng)器中，熱載體與生物質(zhì)熱交換后，生物質(zhì)廢棄物 發(fā)生熱裂解反應(yīng)，形成熱裂解蒸氣和生物炭，隨后進(jìn)入分離器中實現(xiàn)熱載體與生物炭的分 離，及熱裂解蒸氣與生物炭的氣固分離。
[0020] 進(jìn)一步地，在步驟（a)之前，還包括步驟（f)，所述步驟（f)為：啟動所述反應(yīng)裝 置，加熱所述反應(yīng)裝置中的熱載體。
[0021] 進(jìn)一步地，在步驟（e)之后，還包括步驟（g)，所述步驟（g)為；步驟（e)中的不可 凝氣體和步驟（d)中除炭后的熱載體均進(jìn)入加熱器，不可凝氣體燃燒加熱熱載體，加熱后 的熱載體進(jìn)入儲球室備用，繼續(xù)與生物質(zhì)廢棄物熱交換，使生物質(zhì)質(zhì)廢棄物發(fā)生熱裂解反 應(yīng)。
[0022] 進(jìn)一步地，在所述步驟化）中，熱載體對粉碎后的生物質(zhì)廢棄物進(jìn)行直接接觸加 熱。
[0023] 進(jìn)一步地，熱載體在反應(yīng)裝置內(nèi)循環(huán)。
[0024] 進(jìn)一步地，所述熱載體為沙子、陶瓷球或粉煤灰惰性固體顆粒。
[0025] 進(jìn)一步地，在步驟（a)中，將粉碎后的生物質(zhì)廢棄物送入反應(yīng)裝置時可W采用螺 桿上料或負(fù)壓上料工藝，進(jìn)料速率為l-3t/h。螺桿上料使用螺桿上料機(jī)，負(fù)壓上料使用負(fù)壓 上料機(jī)。
[0026] 進(jìn)一步地，所述步驟化）具體為：粉碎后的生物質(zhì)廢棄物和熱載體在氣固并行向 下流動過程中接觸換熱，熱載體和粉碎后的生物質(zhì)廢棄物混合，并把熱量傳給粉碎后的生 物質(zhì)廢棄物；粉碎后的生物質(zhì)廢棄物在1-2S內(nèi)被加熱到500°C W上，發(fā)生熱裂解反應(yīng)，粉 碎后的生物質(zhì)廢棄物的揮發(fā)成分和水分形成熱裂解蒸氣，生物質(zhì)的灰分和固定碳形成生物 炭。氣固并行向下流動的反應(yīng)過程具有氣固接觸時間短、氣固速度及濃度徑向分布更為均 勻、氣固軸向返混大大減少、易實現(xiàn)高固氣比操作等特點。
[0027] 進(jìn)一步地，所述步驟具體（e