一种利用生物质废弃物生产液体燃料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种利用生物质废弃物生产液体燃料的方法，尤其是一种木质纤维素 类生物质废弃物热裂解方法，属于可再生资源技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着人类文明的发展，能源的消耗量不断攀升，而化石能源的储量却是有限的，因 而造成了能源危机。同时由于化石能源使用时产生大量的硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳等 气体，产生了严重的环境危机。解决该两个危机的方法之一，就是寻找可再生的清洁能源。
[0003] 生物能源由于其原料来源丰富，可再生，整个利用过程中碳排放量为零等优点，是 目前可再生能源研究中的热点。生物能源的利用方法有很多，生物质热裂解制取液体燃料 技术是生物能源利用技术的一种，本技术可W把低热值、低附加值的固态木质纤维素类生 物质废弃物转化为高热值、高附加值的液体燃料，同时产生生物炭和不可冷凝气体。由于其 工艺简便，对环境条件要求低，原料适应性广等优点正受到世界各地研究者的高度关注。
[0004] 农作物枯杆、木屑、稻壳等都可作为热裂解制取生物油的原料。中国是水稻生产 大国，年产稻谷近2亿吨。作为稻谷加工过程中的主要副产物一-稻壳，约占巧粒重量的 20%，是一种重要的可再生能源。国内外关于稻壳利用的方法很多，如直接燃烧、压缩成型 W及用作饲料等，该些利用方式存在一些不足之处，如污染环境，能量利用率低等。通过生 物质快速热裂解技术将固体稻壳转化为液体燃料是一种很有开发前景的利用方式。
[0005] 生物质热裂解制取液体燃料的核屯、部分为反应器。按照反应原料的运动方式， 反应器的类型主要分为；固定床反应器，流化床反应器，循环流化床反应器等；按照加热方 式，反应器的类型主要分为；直接加热型反应器和间接加热型反应器；按照物料的流动方 式；上行床反应器和下行床反应器。
[0006] 现有技术中，中国专利申请号为；200520013147,名称为：生物质闪速热裂解制取 纯净生物油装置的技术中提到：在石英玻璃管的下端口内接有给料风阀口和吹扫风阀口的 =通管，吹扫风阀口位于给料风阀口上面，石英玻璃管的上端水平支管内装有过滤器，在石 英玻璃管外装有娃碳管，其冷端与电源连接，热电偶的一端接娃碳管中间的加热带，另一端 接控制面板，娃碳管外装有石棉保温层。该项技术的不足之处在于：装置通过=通管给料风 进料，无法持续进料且不能保证反应温度；装置过于简单，只适合实验室的研究。
[0007] 而中国专利申请号为；200510112221.9,名称为：农林业有机废弃物快速热裂解 制取燃料油设备的技术中提到；装置包括贫氧气体发生装置，喂入装置，流化床反应器，产 物收集装置，温度控制设备。连接关系为；贫氧气体发生装置与流化床相连，喂入装置通过 垂直贯穿与流化床反应器器壁底部的圆管焊接在流化床反应器上，流化床反应器与喂入装 置共同焊接在一个基座上，产物收集装置与流化床反应器通过法兰盘连接，温度控制设备 通过线路与流化床反应器，贫氧气体发生装置相连。该项技术的不足之处在于：装置需要额 外的贫氧气体发生装置，增加了装置制作成本；尾气无法进行回收利用，直接排放造成资源 的浪费和环境的污染；装置只适用于实验室的研究。
[000引因此，本领域的技术人员致力于开发一种新型的利用生物质废弃物生产液体燃料 及生物炭的方法，实现大规模工业化生产，W克服现有技术的缺陷。
【发明内容】
[0009] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的利用 生物质废弃物生产液体燃料及生物炭的方法。本发明热载体与生物质废弃物在气固并行 向下流动的过程中直接接触，传热迅速且充分，适合闪速的升温过程；反应器内温度分布均 匀，提高了产物稳定性；反应温度容易控制；仅在装置启动阶段需要燃烧生物油供热，进入 正常运行阶段不需要外界能量输入，只利用不可冷凝气体的燃烧就能提供热裂解反应所需 的能量；利用此方法制作的大型热裂解装置，可W达到年产生物油万吨级的规模。
[0010] 本发明是利用木质纤维素类生物质废弃物生产液体燃料的快速热裂解的方法。本 方法的原料来源种类繁多，资源量大。农作物枯杆、木屑、稻壳等都可作为热裂解制取生物 油的原料。本方法目前主要利用稻壳粉，通过生物质快速热裂解技术将固体稻壳转化为液 体燃料。
[001U 该种液体燃料，也被成为生物油，热值在16MJ/Kg左右，目前的利用方式主要是燃 烧，该与固体燃料直接燃烧的优点在于；能量密度大，产生的粉尘少，燃烧充分等。生物油也 可W进一步的进行提质处理，转变成内燃机代用燃料及产生多种高附加值的化工原料。
[0012] 本发明为一种利用生物质废弃物生产燃料的方法，包括W下步骤：
[0013] a)、粉碎生物质废弃物，并将粉碎后的生物质废弃物送入反应装置；
[0014] b)、使所述粉碎后的生物质废弃物与所述反应装置中的热载体热交换，使生物质 废弃物发生热裂解反应，生成生物炭和热裂解蒸气；
[0015] C)、将步骤化）中所得的热裂解蒸气与生物炭分离，及将热载体与生物炭分离；
[0016] d)、进一步分离步骤（C)热裂解蒸气中混入的炭，W及分离步骤（C)热载体中混入 的炭；
[0017] e)、将步骤（d)中所得的热裂解蒸气冷凝，生成生物油和不可凝气体。
[0018] 其中反应装置是指能实现反应所需的装置整体。反应装置包括反应器，分离器，冷 凝器，加热器，排炭装置，储球室W及在系统中循环流动的热载体。反应器为间接加热型下 行循环流化床反应器，储球室为暂存加热后的热载体，W备为热裂解反应提供热载体的装 置。
[0019] 步骤化）发生在反应装置的反应器中，热载体与生物质热交换后，生物质废弃物 发生热裂解反应，形成热裂解蒸气和生物炭，随后进入分离器中实现热载体与生物炭的分 离，及热裂解蒸气与生物炭的气固分离。
[0020] 进一步地，在步骤（a)之前，还包括步骤（f)，所述步骤（f)为：启动所述反应装 置，加热所述反应装置中的热载体。
[0021] 进一步地，在步骤（e)之后，还包括步骤（g)，所述步骤（g)为；步骤（e)中的不可 凝气体和步骤（d)中除炭后的热载体均进入加热器，不可凝气体燃烧加热热载体，加热后 的热载体进入储球室备用，继续与生物质废弃物热交换，使生物质质废弃物发生热裂解反 应。
[0022] 进一步地，在所述步骤化）中，热载体对粉碎后的生物质废弃物进行直接接触加 热。
[0023] 进一步地，热载体在反应装置内循环。
[0024] 进一步地，所述热载体为沙子、陶瓷球或粉煤灰惰性固体颗粒。
[0025] 进一步地，在步骤（a)中，将粉碎后的生物质废弃物送入反应装置时可W采用螺 杆上料或负压上料工艺，进料速率为l-3t/h。螺杆上料使用螺杆上料机，负压上料使用负压 上料机。
[0026] 进一步地，所述步骤化）具体为：粉碎后的生物质废弃物和热载体在气固并行向 下流动过程中接触换热，热载体和粉碎后的生物质废弃物混合，并把热量传给粉碎后的生 物质废弃物；粉碎后的生物质废弃物在1-2S内被加热到500°C W上，发生热裂解反应，粉 碎后的生物质废弃物的挥发成分和水分形成热裂解蒸气，生物质的灰分和固定碳形成生物 炭。气固并行向下流动的反应过程具有气固接触时间短、气固速度及浓度径向分布更为均 匀、气固轴向返混大大减少、易实现高固气比操作等特点。
[0027] 进一步地，所述步骤具体（e