一種生物質(zhì)氣化-干餾耦合炭氣油聯(lián)產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于可再生能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)氣化-干餾耦合炭氣油聯(lián)產(chǎn)工藝系統(tǒng)，尤其是可實現(xiàn)生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中的氣化干餾工藝耦合和余熱高效梯級回用，適用于生物質(zhì)熱解炭氣油聯(lián)產(chǎn)實驗或生產(chǎn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國具有豐富的農(nóng)林廢棄物資源，據(jù)統(tǒng)計農(nóng)作物年產(chǎn)量9億噸左右，約折合4.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，大量廢棄的秸桿在田間地頭焚燒，不僅浪費大量的生物質(zhì)能源，而且對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)指在加熱條件下采用化學(xué)手段將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成高品質(zhì)燃料的技術(shù)。生物質(zhì)熱解炭氣油聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，指生物質(zhì)原料在絕氧或低氧環(huán)境中加熱升溫引起分子內(nèi)部分解形成生物炭、生物油和生物質(zhì)燃?xì)獾倪^程，屬生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)一種。近年來，開發(fā)的先進生物質(zhì)熱解炭化技術(shù)，尤其是在分布式能源與多能互補等現(xiàn)代技術(shù)支撐下的生物質(zhì)干餾多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，在生物質(zhì)綜合利用方面表現(xiàn)出強大的技術(shù)優(yōu)勢。生物炭具有良好微觀結(jié)構(gòu)和理化特性，可生產(chǎn)炭基肥、土壤改良劑和緩釋肥等;生物質(zhì)燃?xì)庾鳛榍鍧嵢剂峡商娲茉矗瑵M足農(nóng)村炊事和供熱需求，生物油是重要的能源和化工產(chǎn)品。目前，生物質(zhì)熱解炭氣油聯(lián)產(chǎn)技術(shù)已成為世界前沿?zé)狳c研究之一。
[0003]生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程為吸熱過程，需要有外部熱源，根據(jù)加熱方式可分為外加熱、內(nèi)加熱和自燃加熱三種。氣化技術(shù)一般采用自燃加熱方式，干餾技術(shù)一般采用外加熱方式。專利CN 104861996 A采用以薪柴為燃料的熱風(fēng)爐作為熱源，通過外加熱方式實現(xiàn)了生物質(zhì)干餾炭氣油聯(lián)產(chǎn)；專利CN 102936507 A以熱解生成的燃?xì)鉃槿剂?，采用燃?xì)鉄犸L(fēng)爐提供外部熱源，實現(xiàn)了生物質(zhì)干餾炭氣油聯(lián)產(chǎn)；專利CN 202881187 U與專利CN 102936507 A類似，也采用了熱解生產(chǎn)的燃?xì)庾鳛橥獠繜嵩吹娜剂?，實現(xiàn)熱解多聯(lián)產(chǎn);專利CN 102776007A采用管式換熱器對空氣進行加熱作為外部熱源。
[0004]以薪柴或熱解生成的燃?xì)鉃槿剂希捎锚毩⒌耐獠繜嵩唇o熱解系統(tǒng)加熱，解決了系統(tǒng)供熱的問題，實現(xiàn)了生物質(zhì)熱解多聯(lián)產(chǎn)，但系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，且生產(chǎn)過程中余熱未能合理利用，普遍存在能源利用效率不高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有生物質(zhì)熱解多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)采用獨立的外部熱源，系統(tǒng)復(fù)雜且能源利用效率相對較低等缺點，本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)氣化-干餾耦合炭氣油聯(lián)產(chǎn)工藝，將生物質(zhì)高溫氣化、連續(xù)熱解、干燥烘焙集成，使各工序有機耦合，達到了能量高效梯級利用的目的，可顯著提高系統(tǒng)能源利用效率。
[0006]本發(fā)明為達到這一目的所采取的系統(tǒng)方案是:一種生物質(zhì)氣化-干餾耦合炭氣油聯(lián)產(chǎn)工藝，主要由原料粉碎、干燥烘焙、高溫氣化、連續(xù)干餾、油氣分離、燃?xì)鈨艋ば蚪M成，其中干燥烘焙、高溫氣化和連續(xù)干餾工序通過物質(zhì)和能源的耦合轉(zhuǎn)換，提高系統(tǒng)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)效率并實現(xiàn)余熱的高效梯級利用，其特征在于包括步驟: (a)原料粉碎:是原料預(yù)處理的環(huán)節(jié)之一，根據(jù)后端生物質(zhì)高溫氣化、干燥烘焙和連續(xù)熱解的工藝技術(shù)要求，將生物質(zhì)原料粉碎至合適的粒徑范圍；
(b)干燥烘焙:通過間接換熱方式，對粉碎后的物料進行干燥烘焙，使原料含水率達到后端連續(xù)熱解的工藝技術(shù)要求，提尚系統(tǒng)熱解生廣率；
(C)高溫氣化:采用生物質(zhì)中高溫氣化工藝，將粉碎后的部分原料直接氣化，產(chǎn)生高溫氣化燃?xì)夂突以?br> (d)連續(xù)干餾:干燥后的物料通過外加熱方式，采用連續(xù)干餾技術(shù)進行熱解炭化，生成熱解氣與生物炭；
(e)油氣分離:通過物理方法，分離出熱解氣中的熱解油、木醋液，得到清潔的熱解氣，同時達到生物質(zhì)干餾氣油聯(lián)產(chǎn)的目的；
(f)燃?xì)鈨艋?通過物理化學(xué)組合脫除的方法，去除氣化氣中的木焦油，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
[0007]所述一種生物質(zhì)氣化-干餾耦合炭氣油聯(lián)產(chǎn)工藝，其中的(b)干燥烘焙工序采用的熱媒為(d)連續(xù)干餾產(chǎn)生的熱解氣，熱解氣初始溫度一般在500°C左右，經(jīng)干燥烘焙換熱后，其溫度控制在250°C左右，減少熱解油在干燥烘焙換熱管道中的冷凝，換熱管道一般可采用列管或螺旋盤管。
[0008]所述的一種生物質(zhì)氣化-干餾耦合炭氣油聯(lián)產(chǎn)工藝，其中的(C)高溫氣化工序氣化溫度一般控制在900°C以上，一方面可減少氣化氣中的焦油含量，另一方面可為(d)連續(xù)干餾工序提供高溫?zé)嵩?高溫氣化工序采用的氣化劑為空氣和水蒸汽，其中水蒸汽來自(b)干燥烘焙工序原料中水分的蒸騰。
[0009]所述的一種生物質(zhì)氣化-干餾耦合炭氣油聯(lián)產(chǎn)工藝，其中的(d)連續(xù)干餾工序采用外加熱連續(xù)式生物質(zhì)熱解技術(shù)工藝，熱解溫度控制在550°C左右，進料量依據(jù)炭化室溫度調(diào)節(jié)，進入連續(xù)干餾工序的物料含水率一般控制在10%以下，有利用提高熱解氣熱值;連續(xù)熱解工序間接加熱采用熱媒為(C)高溫氣化工序產(chǎn)生的高溫氣化氣。
[0010]所述的一種生物質(zhì)氣化-干餾耦合炭氣油聯(lián)產(chǎn)工藝，其中的(e)油氣分離工序采用多級冷凝技術(shù)工藝，逐級分離出熱解氣中的相對輕質(zhì)油、重質(zhì)油和木醋液，達到氣油聯(lián)產(chǎn)目的，各級冷凝溫度可根據(jù)工程需求調(diào)節(jié)，一般高溫冷凝段溫度在300°C左右，低溫冷凝段溫度在25°C左右。
[0011]所述的一種生物質(zhì)氣化-干餾耦合炭氣油聯(lián)產(chǎn)工藝，其中的(f)燃?xì)鈨艋ば虿捎酶邏红o電和化學(xué)吸附組合除焦的方法，脫除氣化氣中的焦油，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點或積極效果:
(I)高溫氣化氣、連續(xù)干餾產(chǎn)生的熱解氣以及干燥烘焙產(chǎn)生的水蒸汽分別應(yīng)用于連續(xù)干餾、干燥烘焙和高溫氣化，通過物質(zhì)和能源的高效轉(zhuǎn)換和利用，實現(xiàn)了干燥烘焙、高溫氣化和連續(xù)干餾3個工序有機耦合，提高了系統(tǒng)生產(chǎn)率和熱能利用率。
[0013](2)物料經(jīng)粉碎和干燥烘焙預(yù)處理后進行連續(xù)干餾，可有效提高熱解氣的熱值，提升燃?xì)馄焚|(zhì)。
[0014](3)連續(xù)干餾產(chǎn)生的熱解氣，經(jīng)干燥烘焙工序換熱初步冷卻后，進行油氣分離，實現(xiàn)了氣油聯(lián)產(chǎn)，提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟性。
[0015](4)采用高溫氣化工藝，可有效降低氣化氣中的焦油含量，同時氣化氣中的余熱應(yīng)用于連續(xù)干餾，有效避免了能源浪費。
[0016](5)該系統(tǒng)通過氣化-干餾工藝的無縫耦合，集成氣液分離和焦油組合脫除等工藝，實現(xiàn)了生物質(zhì)熱解炭氣油高效聯(lián)產(chǎn)。
[0017]【附圖說明】:
圖1為一種生物質(zhì)氣化-干餾耦合炭氣油聯(lián)產(chǎn)工藝流程圖。
[0018]【具體實施方式】:
本實施例為生物質(zhì)熱解炭氣油聯(lián)產(chǎn)小試生產(chǎn)系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行描述:該生產(chǎn)系統(tǒng)通過生物質(zhì)氣化-干餾耦合生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)物質(zhì)和能量的高效轉(zhuǎn)換和炭氣油