一种生物质微粉霾化热解系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物质微粉霾化热解系统和方法，特别涉及将生物质微粉在热解炉霾化热解而产生气、液、固相产物的工艺。该工艺通过人工造霾的方法将生物质微粉与气化剂均匀混合，并通过雾化器调节霾的组分即碳氢氧比，在不同的热解条件下得到不同的热解产物:燃气、燃油、生物质半焦。
技术背景
[0002]生物质是一种可再生的资源。它包含在多种资源中，如农作物中的秸杆、各种林木、农林产品加工后剩余的废物、江河湖海中的藻类、动物类的粪便、城市生活垃圾以及和生物质相关行业的废弃物等。总体来讲，生物质就是直接的或者间接的来源于绿色生物的各种有机资源的总称。
[0003]根据科学家们的不完全统计，地球上的绿色生物每年通过光合作用所固定的碳的总量可达2000亿吨，其所蕴含的能量约为3X1021kJ。而在这些能量当中，可供人们开发的能量大约为全球每年消耗总能量的10倍。随着化石能源的不断消耗和对环境影响的日益加剧，以及国家可持续发展战略的提出，研究开发一种环境友好型的生物质能利用技术已迫在眉睫。该技术要能将生物质转化为廉价的、清洁的以及高品质的能源，从而为人类的经济增长和环境保护打下良好的基础。从这个角度讲，生物质的开发和利用无疑具有深远的影响和重要的现实意义。
[0004]目前，生物质利用技术主要包括生物质直接燃烧、生物质固化成型、生物质气化及生物质液化等。其中，生物质直接燃烧虽然方法简单实用，但是它的能源利用效率远远低于其它方式，这不仅会造成生物质能源的浪费，同时还会污染环境；生物质固化成型是通过粉碎等技术将生物质变成小颗粒后，并压制成一定形状的物理工艺；生物质气化是在一定的工艺条件下将生物质气化成生物质燃气，同时副产木炭；生物质液化是在一定的工艺条件下将生物质热解得到液态产物，作为制备清洁燃料或化学品的原料。
[0005]霾(Haze)，气象学用语，指原因不明的因大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒。生物质微粉霾化即是通过采用一定的手段，使生物质微粉像气溶胶颗粒一样均匀悬浮在气化剂中，在一定的条件下热解而得到所需的产物。
[0006]生物质微粉霾化热解作为一种高效的热解方法，首先通过流化的方法使生物质微粉悬浮在气化剂中，在加热条件下进行热解，同时采用雾化器调节热解炉内生物质微粉、气化剂与水的比例，即调节混合物系的碳、氢、氧的比例，而得到所需的产物。
【发明内容】
[0007]传统的生物质热解工艺分别是在不同条件下将生物质进行气化或液化，得到不同的产物。目标不同，所需的工艺条件不同，系统和装置也不一样。本发明的目的在于克服传统生物质气化和液化的不足，提供一种可在同一套工艺系统和装置，采用不同的工艺条件得到不同的目标产物的一种生物质微粉霾化热解系统及方法。
[0008]实现本发明的一个发明目的技术方案是:
一种生物质微粉霾化热解系统，包括依次连接的文丘里、预热器、热解炉和燃气净化装置，热解炉的进口还连接有雾化器，热解炉设有加热器。
[0009]所述热解炉设有加热器包括几种形式:采用内热式，例如在热解炉的进口管道上或热解炉内设置加热器；采用外加热，例如在热解炉外壁上设有加热器。加热器可以采用电加热、气加热，燃烧加热及电弧放电。
[0010]所述的热解炉中的热解温度范围为300~1200°C。
[0011]所述雾化器喷出的水雾与生物质微粉、气化剂形成“霾”，用于调节混合物系的碳、氢、氧的比例。
[0012]实现本发明的另一个发明目的技术方案是:
一种生物质微粉霾化热解方法，包括下列步骤:将气化剂和生物质微粉通过文丘里均匀混合后，经预热器预热后，进入热解炉，与由雾化器喷出的水雾充分混合形成“霾”，在加热器的作用下升温至设定的温度而发生热解反应，产生的燃气经燃气净化装置净化处理后贮存或直接外供使用；产生的燃油和生物质半焦分别从热解炉排出。
[0013]所述生物质微粉粒径一般为1~8_，气化剂可以是空气、氧气、二氧化碳等。
[0014]所述的热解炉中的热解温度范围为300~1200°C。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述方法进一步包括，调节所述雾化器喷出的水雾量，调节“霾”的碳、氢、氧的比例。
[0016]本发明相对于其他生物质热解工艺，具有如下优点:
(I)传统的生物质热解过程需要干燥和热解两套单独的系统，大大增加了生物质热解过程的设备投资与运行成本；本发明可实现生物质微粉的直接热解，无需高耗能的干燥过程，大大降低了过程的设备投资与运行成本，提高了过程的经济性。
[0017](2)本发明通过将气化剂与生物质微粉在水雾的作用下形成“霾”，大大增强了物料间的传热传质速率，促进了物料的充分反应，减少了反应过程形成的污染物排放，具有明显的环保优势。
[0018](3)本发明通过采用不同的气化剂，并通过调节雾化器的水雾量，实现热解炉内物料的碳氢氧的比例，从而得到需要的目标产物。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例1生物质微粉霾化热解系统结构及工艺流程示意图；
图2为本发明实施例2生物质微粉霾化热解系统结构及工艺流程示意图；
图3为本发明实施例3生物质微粉霾化热解系统结构及工艺流程示意图；
图4为本发明实施例4生物质微粉霾化热解系统结构及工艺流程示意图。
[0020]图中:1-文丘里；2_预热器；3_热解炉；4_雾化器；5_燃气净化装置；6_加热器；A-气化剂生物质微粉；C-气化剂与生物质微粉的混合物；D-预热后的混合物料；E-水雾；F -燃气；G -燃油；H -生物质半焦；J -清洁燃气。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合附图本发明中的工艺流程，对本发明实施例中的技术方案进行完整地描述。
[0022]所有实施例中，生物质微粉霾化热解方法的运行过程均包括以下步骤:
首先将气化剂A和生物质微粉B通过文丘里I均匀混合，通过预热器2预热后，进入热解炉3，与由雾化器4喷出的水雾均匀混合形成“霾”，在加热器6的作用下升温至设定的温度，由气化剂、生物质微粉和水雾混合形成的“霾”快速反应生成所需的目标产物:燃气F、燃油G和生物质半焦H。
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