一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝。包括將生物質(zhì)燃料破碎、篩分，在熱解爐設(shè)置高壓、微波和等離子束。本發(fā)明通過(guò)采用微波與等離子耦合熱解技術(shù)，加熱過(guò)程無(wú)熱慣性，采用高溫離子態(tài)熱解，熱解完全且可燃成分全部轉(zhuǎn)化為合成氣，效率高，碳轉(zhuǎn)化率高，合成氣品質(zhì)好，有效氣體積含量達(dá)90％以上；采用特斯拉線圈產(chǎn)生高壓電，通過(guò)引入電弧與微波、等離子進(jìn)行對(duì)生物質(zhì)的熱解，具有反應(yīng)迅速，副產(chǎn)品少，熱解效果好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)熱解氣化是農(nóng)林廢棄物向清潔燃?xì)廪D(zhuǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)，產(chǎn)生的合成氣可替代天然氣等化石燃料，實(shí)現(xiàn)燃?xì)?、熱能和電能的供給。生物質(zhì)熱解氣化可將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為以一氧化碳和氫氣為主的氣體燃料，可直接轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)燃?xì)狻崮芎碗娔艿墓┙o。同時(shí)燃?xì)饪梢酝ㄟ^(guò)甲烷化反應(yīng)，進(jìn)而制備高品質(zhì)生物質(zhì)合成天然氣(B1-SNG)，是生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)的重要技術(shù)途徑。
[0003]常規(guī)熱解工藝一般采用間壁傳熱的方式，熱量通過(guò)間壁由燃料表面從外至內(nèi)逐步傳遞，因而存在著能量傳遞效率低，燃料熱解不完全的缺點(diǎn)。而新興微波熱解爐采用微波作為加熱熱源，其加熱效率明顯高于間壁式傳熱，但是即使利用微波熱解也存在著生物質(zhì)熱解反應(yīng)不完全，產(chǎn)氣量不高，在熱解產(chǎn)物中，有大部分生物焦炭生成，無(wú)法做到將生物質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為合成氣。
[0004]因此，本發(fā)明提供了一種基于高壓電能電解進(jìn)行生物質(zhì)熱解氣化的工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝，通過(guò)采用特斯拉線圈產(chǎn)生高壓電，通過(guò)引入電弧與微波、等離子進(jìn)行對(duì)生物質(zhì)的熱解，解決了現(xiàn)有的生物質(zhì)熱解過(guò)程中出現(xiàn)的品質(zhì)低，雜質(zhì)高問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明為一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝，包括如下步驟，
[0008]a將生物質(zhì)燃料破碎、篩分，得到直徑在lcm-3cm的顆粒狀，送至脈沖式加壓給料系統(tǒng)，通過(guò)料密封風(fēng)進(jìn)行密相靜壓輸送；
[0009]b將步驟a中的生物質(zhì)顆粒經(jīng)給料系統(tǒng)輸送至熱解爐內(nèi)，同時(shí)微波和等離子矩開(kāi)始工作，微波使得熱解爐內(nèi)形成高強(qiáng)微波場(chǎng)，等離子炬工作氣體首次電離形成的高溫等離子體射流進(jìn)入熱解爐內(nèi)；
[0010]c在步驟b中的熱解爐的外部設(shè)置一特斯拉線圈；
[0011]d在步驟b中微波生物質(zhì)顆粒吸收微波后顆粒內(nèi)外同步升溫，從而活化、熱解;在高溫上行煙氣及爐內(nèi)高強(qiáng)微波能的作用下，微波生物質(zhì)顆粒瞬間干燥、分裂并急速升溫形成高溫合成氣，熱解后剩余灰渣及少部分殘焦物質(zhì)形成的固定床層下移；
[0012]e等離子體射流在高強(qiáng)微波場(chǎng)的電磁耦合作用下，使帶電離子周邊氣體持續(xù)電離，形成高能、高活性次級(jí)離子場(chǎng)，進(jìn)一步加速生物質(zhì)顆粒燃料物質(zhì)傳熱與傳質(zhì)反應(yīng)速率;在固定床層底部，等離子炬產(chǎn)生的高溫等離子體射流氣體對(duì)殘焦類(lèi)物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化為高溫合成氣，同時(shí)熱解爐內(nèi)保持帶壓工況，使?fàn)t內(nèi)氣相物料濃度持續(xù)增加，進(jìn)一步加快反應(yīng)速度，增加氣-固反應(yīng)接觸時(shí)間，使底部固體生物質(zhì)顆粒燃料完全轉(zhuǎn)化為高溫合成氣；
[0013]f開(kāi)啟特斯拉線圈，通過(guò)將特斯拉線圈的電壓設(shè)置在50kv，通過(guò)在熱解爐的內(nèi)部設(shè)置一金屬板，在金屬板上設(shè)置生物質(zhì)燃料；
[0014]g在固定床層下移同時(shí)，高溫合成氣上行給固定床層提供熱能，同時(shí)為上部熱解反應(yīng)提供原料氣二氧化碳;非含碳物質(zhì)繼續(xù)下行成為灰渣;在高溫環(huán)境下，灰渣呈液態(tài)并在熱解爐底部蓄積，并且液態(tài)灰渣采用定期或連續(xù)排出的方式來(lái)維持設(shè)定渣位。
[0015]進(jìn)一步地，所述熱解爐合成氣出口溫度為1100 °C?1300 °C;熱解反應(yīng)溫度在1200°C以上，底部高溫渣池維持1300°C?2000°C;當(dāng)生物質(zhì)燃料為高灰熔點(diǎn)燃料時(shí)添加石灰石作為助熔劑，來(lái)降低渣的熔點(diǎn)溫度;熱解爐的微波入口采用環(huán)形布置，并依據(jù)燃料特性多層布置，單個(gè)微波功率300kw以下；高溫合成氣在爐內(nèi)停留時(shí)間為8?15s ;爐內(nèi)絕對(duì)壓力為
0.1Mpa?5Mpa。
[0016]進(jìn)一步地，所述步驟c單位時(shí)間內(nèi)微波及等離子炬總輸入能量占輸入生物質(zhì)燃料總能量的15%?30%;當(dāng)?shù)入x子工作氣體采用氧氣時(shí)，殘焦質(zhì)量占生物質(zhì)燃料質(zhì)量10%以下，微波與等離子炬所消耗總電能為生物質(zhì)燃料總能量5%?10%之間。
[0017]進(jìn)一步地，所述步驟f開(kāi)啟特斯拉線圈，在熱解爐的內(nèi)部設(shè)置一金屬板，在金屬板一表面固定有3-10根銅管，所述銅管高出熱解爐的爐口 5cm-50cm。
[0018]進(jìn)一步地，所述特斯拉線圈位于熱解爐的一側(cè)。
[0019]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]1、本發(fā)明采用微波與等離子耦合熱解技術(shù)，加熱過(guò)程無(wú)熱慣性，采用高溫離子態(tài)熱解，熱解完全且可燃成分全部轉(zhuǎn)化為合成氣，效率高，碳轉(zhuǎn)化率高，合成氣品質(zhì)好，有效氣體積含量達(dá)90 %以上。
[0021]2、采用特斯拉線圈產(chǎn)生高壓電，通過(guò)引入電弧與微波、等離子進(jìn)行對(duì)生物質(zhì)的熱解，具有反應(yīng)迅速，副產(chǎn)品少，熱解效果好。
[0022]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024]本發(fā)明為一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝，包括如下步驟，
[0025]a將生物質(zhì)燃料破碎、篩分，得到直徑在lcm-3cm的顆粒狀，送至脈沖式加壓給料系統(tǒng)，通過(guò)料密封風(fēng)進(jìn)行密相靜壓輸送；
[0026]b將步驟a中的生物質(zhì)顆粒經(jīng)給料系統(tǒng)輸送至熱解爐內(nèi)，同時(shí)微波和等離子矩開(kāi)始工作，微波使得熱解爐內(nèi)形成高強(qiáng)微波場(chǎng)，等離子炬工作氣體首次電離形成的高溫等離子體射流進(jìn)入熱解爐內(nèi)；
[0027]c在步驟b中的熱解爐的外部設(shè)置一特斯拉線圈；
[0028]d在步驟b中微波生物質(zhì)顆粒吸收微波后顆粒內(nèi)外同步升溫，從而活化、熱解;在高溫上行煙氣及爐內(nèi)高強(qiáng)微波能的作用下，微波生物質(zhì)顆粒瞬間干燥、分裂并急速升溫形成高溫合成氣，熱解后剩余灰渣及少部分殘焦物質(zhì)形成的固定床層下移；
[0029]e等離子體射流在高強(qiáng)微波場(chǎng)的電磁耦合作用下，使帶電離子周邊氣體持續(xù)電離，形成高能、高活性次級(jí)離子場(chǎng)，進(jìn)一步加速生物質(zhì)顆粒燃料物質(zhì)傳熱與傳質(zhì)反應(yīng)速率;在固定床層底部，等離子炬產(chǎn)生的高溫等離子體射流氣體對(duì)殘焦類(lèi)物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化為高溫合成氣，同時(shí)熱解爐內(nèi)保持帶壓工況，使?fàn)t內(nèi)氣相物料濃度持續(xù)增加，進(jìn)一步加快反應(yīng)速度，增加氣-固反應(yīng)接觸時(shí)間，使底部固體生物質(zhì)顆粒燃料完全轉(zhuǎn)化為高溫合成氣；
[0030]f開(kāi)啟特斯拉線圈，通過(guò)將特斯拉線圈的電壓設(shè)置在50kv，通過(guò)在熱解爐的內(nèi)部設(shè)置一金屬板，在金屬板上設(shè)置生物質(zhì)燃料；
[0031]g在固定床層下移同時(shí)，高溫合成氣上行給固定床層提供熱能，同時(shí)為上部熱解反應(yīng)提供原料氣二氧化碳;非含碳物質(zhì)繼續(xù)下行成為灰渣;在高溫環(huán)境下，灰渣呈液態(tài)并在熱解爐底部蓄積，并且液態(tài)灰渣采用定期或連續(xù)排出的方式來(lái)維持設(shè)定渣位。
[0032]其中，熱解爐合成氣出口溫度為1100°C?1300°C;熱解反應(yīng)溫度在1200°C以上，底部高溫渣池維持1300°C?2000°C;當(dāng)生物質(zhì)燃料為高灰熔點(diǎn)燃料時(shí)添加石灰石作為助熔劑，來(lái)降低渣的熔點(diǎn)溫度;熱解爐的微波入口采用環(huán)形布置，并依據(jù)燃料特性多層布置，單個(gè)微波功率300kw以下；高溫合成氣在爐內(nèi)停留時(shí)間為8?15s ;爐內(nèi)絕對(duì)壓力為0.1Mpa?5Mpa0
[0033]其中，步驟c單位時(shí)間內(nèi)微波及等離子炬總輸入能量占輸入生物質(zhì)燃料總能量的15%?30%;當(dāng)?shù)入x子工作氣體采用氧氣時(shí)，殘焦質(zhì)量占生物質(zhì)燃料質(zhì)量10%以下，微波與等離子炬所消耗總電能為生物質(zhì)燃料總能量5%?10%之間。
[0034]其中，步驟f開(kāi)啟特斯拉線圈，在熱解爐的內(nèi)部設(shè)置一金屬板，在金屬板一表面固定有3-10根銅管，所述銅管高出熱解爐的爐口 5cm-50cm。
[0035]其中，特斯拉線圈位于熱解爐的一側(cè)。
[0036]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料過(guò)著特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0037]以上公開(kāi)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實(shí)施方式】。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書(shū)選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書(shū)及其全部范圍和等效物的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝，其特征在于:包括如下步驟， a將生物質(zhì)燃料破碎、篩分，得到直徑在lcm-3cm的顆粒狀，送至脈沖式加壓給料系統(tǒng)，通過(guò)料密封風(fēng)進(jìn)行密相靜壓輸送； b將步驟a中的生物質(zhì)顆粒經(jīng)給料系統(tǒng)輸送至熱解爐內(nèi)，同時(shí)微波和等離子矩開(kāi)始工作，微波使得熱解爐內(nèi)形成高強(qiáng)微波場(chǎng)，等離子炬工作氣體首次電離形成的高溫等離子體射流進(jìn)入熱解爐內(nèi)； c在步驟b中的熱解爐的外部設(shè)置一特斯拉線圈； d在步驟b中微波生物質(zhì)顆粒吸收微波后顆粒內(nèi)外同步升溫，從而活化、熱解;在高溫上行煙氣及爐內(nèi)高強(qiáng)微波能的作用下，微波生物質(zhì)顆粒瞬間干燥、分裂并急速升溫形成高溫合成氣，熱解后剩余灰渣及少部分殘焦物質(zhì)形成的固定床層下移； e等離子體射流在高強(qiáng)微波場(chǎng)的電磁耦合作用下，使帶電離子周邊氣體持續(xù)電離，形成高能、高活性次級(jí)離子場(chǎng)，進(jìn)一步加速生物質(zhì)顆粒燃料物質(zhì)傳熱與傳質(zhì)反應(yīng)速率;在固定床層底部，等離子炬產(chǎn)生的高溫等離子體射流氣體對(duì)殘焦類(lèi)物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化為高溫合成氣，同時(shí)熱解爐內(nèi)保持帶壓工況，使?fàn)t內(nèi)氣相物料濃度持續(xù)增加，進(jìn)一步加快反應(yīng)速度，增加氣_固反應(yīng)接觸時(shí)間，使底部固體生物質(zhì)顆粒燃料完全轉(zhuǎn)化為高溫合成氣； f開(kāi)啟特斯拉線圈，通過(guò)將特斯拉線圈的電壓設(shè)置在50kv，通過(guò)在熱解爐的內(nèi)部設(shè)置一金屬板，在金屬板上設(shè)置生物質(zhì)燃料； g在固定床層下移同時(shí)，高溫合成氣上行給固定床層提供熱能，同時(shí)為上部熱解反應(yīng)提供原料氣二氧化碳;非含碳物質(zhì)繼續(xù)下行成為灰渣;在高溫環(huán)境下，灰渣呈液態(tài)并在熱解爐底部蓄積，并且液態(tài)灰渣采用定期或連續(xù)排出的方式來(lái)維持設(shè)定渣位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝，其特征在于，所述熱解爐合成氣出口溫度為11OO °C?1300 0C ；熱解反應(yīng)溫度在1200 °C以上，底部高溫渣池維持1300°C?2000°C;當(dāng)生物質(zhì)燃料為高灰熔點(diǎn)燃料時(shí)添加石灰石作為助熔劑，來(lái)降低渣的熔點(diǎn)溫度;熱解爐的微波入口采用環(huán)形布置，并依據(jù)燃料特性多層布置，單個(gè)微波功率300kw以下;高溫合成氣在爐內(nèi)停留時(shí)間為8?15s;爐內(nèi)絕對(duì)壓力為0.1Mpa?5Mpa。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝，其特征在于，所述步驟c單位時(shí)間內(nèi)微波及等離子炬總輸入能量占輸入生物質(zhì)燃料總能量的15%?30% ；當(dāng)?shù)入x子工作氣體采用氧氣時(shí)，殘焦質(zhì)量占生物質(zhì)燃料質(zhì)量10%以下，微波與等離子炬所消耗總電能為生物質(zhì)燃料總能量5 %?10 %之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝，其特征在于，所述步驟f開(kāi)啟特斯拉線圈，在熱解爐的內(nèi)部設(shè)置一金屬板，在金屬板一表面固定有3-10根銅管，所述銅管高出熱解爐的爐口 5cm-50cmo5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高電壓電解式生物質(zhì)加壓熱解工藝，其特征在于，所述特斯拉線圈位于熱解爐的一側(cè)。
【文檔編號(hào)】C10B49/00GK105861006SQ201610443311
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】方許
【申請(qǐng)人】安徽新生力生物科技有限公司