[发明专利]生物质热解炉的直接燃烧分散供热方法

说明书

技术领域

本发明的生物质热解炉的直接燃烧分散供热方法，涉及能源化工技术领域；特别涉及生物质的热化学技术领域；尤其涉及为了实现生物质的气流床气化而对生物质进行中温快速热解处理的技术领域；具体涉及生物质热解炉的直接燃烧分散供热方法的技术领域。

背景技术

生物质是通过光合作用吸收空气中二氧化碳生成的有机物质，其分布广泛、可利用量大、并且是唯一可再生的含有碳氢组分和热能的、可储存的自然原料；利用生物质进行能源利用和化工生产，具有CO₂零排放的特征。随着传统化石能源储量的日益减少，以及由于使用化石能源带来的环境污染问题，重视和发展可再生、环保能源已成为各国政府的共识。通过热化学、生物化学等方法，能够将生物质转变为清洁的气体或液体燃料，生产合成柴油/汽油、化工产品以及满足电力需求等等，具有全面替代化石能源的潜力，成为世界各国优先发展的新能源。

将生物质转变为清洁气体或液体燃料的方法很多，在这其中，生物质高温气流床气化技术与其它技术相比能够适应所有的生物质种类，其气化温度较高，炉内温度比较均匀，焦油在气流床中全部裂解，CH₄含量较少，气化得到精制合成气；同时气流床具有很好的放大特性，特别适用于大型工业化的应用。而精制合成气指的是：气化直接得到的合成气中，CO和H₂为主要组分，无焦油，CH₄含量＜0.5％。精制合成气主要用于生产合成柴油/汽油、烯烃、烷烃、石脑油、润滑油，以及作为燃料电池原料等等，适用于生产各种化工产品、以及各种超清洁油品的新能源利用；特别在可再生的生物质能源利用领域，它是生物质化工产业、生物质合成油新能源产业的关键技术。但是，气流床气化对原料的粒径有着严格的限制，进入气流床的原料需要磨成超细的微米级的颗粒，然而按照现有的破碎或制粉技术，无法将含纤维较多的生物质原料磨制成满足气流床运行所需的粒径，这就导致了无法将生物质原料直接用于气流床气化；最好就是先将生物质进行热解分解成热解气和固态炭，然后将固态炭制粉和热解气一起送入气流床中气化。

为了降低热解炉设备的材料要求，最好的方法就是在400℃～600℃的中等热解温度下(简称中温热解)，对生物质进行中温快速热解处理、将生物质分解成热解气和固态炭(将固态炭研磨成炭粉)后再送入气流床中进行气化。而实现生物质中温快速热解技术的关键就是热解炉的供热方法，它是决定生物质热解的热量利用效率、热解速率、热解产物品质、以及热解炉设备造价和热解炉供热安全运行的核心。

目前对生物质进行热解的供热方法主要分为两类，一是间接换热热解，另一是直接换热热解。

间接换热热解是先将热量传递到热解炉的加热部件，然后再由加热部件将热量传递给需热解的生物质，如申请号为2000480005170.3中国专利、申请号为200610124521.3中国专利等，都是典型的间接换热热解的供热装置，可以较好地满足慢速热解的需求，但其缺点就是热解升温速率慢、传热效率低、外供热量大、热量利用率低，特别针对大型工业化的生物质中温快速热解需求，导致外供热量极大、传热效率及热量利用率低、加热部件温度很高或加热部件设备庞大、加热部件材质要求极高且容易损坏，基本不能满足工业化生物质快速热解的需求。

直接换热热解目前有两种方式，一是将热介质(如外部高温烟气等)直接输入到热解炉中；另一是在热解炉中通入氧化剂和/或外部燃料直接燃烧供热，与需热解的生物质直接混合。其共同特点是传热效率高、热量利用率可达到100％，但在工业化的应用中如果供热方法不当将存在极大的运行安全隐患。