[实用新型]生物质循环斜板流化床气化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种生物质热裂解装置，特别涉及一种生物质循环斜板流化床气化装置。

背景技术

纤维素、半纤维素和木质素是构成生物质的主要成分。纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，一般不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界分布最广、含量最多的一种多糖，占自然界糖含量的50％以上，棉花的纤维素含量接近100％，为天然的最纯纤维素来源；半纤维素是存在于植物和某些藻类细胞壁无定型间质中的一类不同成分组成的多糖，包括纤维聚糖类(半纤维素A)，如木聚糖、阿拉伯半乳聚糖；多糖醛酸苷(半纤维素B)，如木糖和葡萄糖醛酸、阿拉伯糖和半乳糖醛酸的多聚物。半纤维素和纤维素共存于植物，但分子比纤维素小，易被酸或酶水解，以酸水解得单糖类、糖醛酸类等，可溶于稀碱中并被稀碱溶液提取。构成半纤维素的单糖主要有：木糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖尾酸等。常见的半纤维素主要有聚阿拉伯木糖、聚4-氧甲基-葡萄糖尾酸-木糖、聚葡萄糖甘露糖等；木质素又称木质或木素，存在于植物纤维中的一种芳香族高分子化合物，在植物组织中具有增强细胞壁及黏合纤维的作用。其组成与性质比较复杂，并具有极强的活性，不能被动物消化，在土壤中能转化为腐物质。如果简单定义木质素的话，可以认为木质素是对羟基肉桂醇类的酶脱氢聚合物，它含有一定量的甲氧基，并有某些特性反应。木质素是植物细胞壁的主要组成部分，可以用浓酸溶解植物纤维和用碱提取木质素。一般来说，生物质样品含40-60％的纤维素，20-40的半纤维素和10-25的木质素，在自然界中存在于植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等。从广义上讲，生物质是植物通过光合作用生成的有机物，它的能量最初来源于太阳能，所以生物质能也是太阳能的一种。

生物质的种类繁多，植物中最主要也是我们常见到的有木材、农作物废弃物如秸秆、稻草、麦秆、大豆秆、棉花杆、谷壳等。杂草、藻类等，非植物类中有动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分、垃圾中的有机成分等。

生物质热解是指在高温加热的条件下，生物质挥发分析出，并产生固态焦炭及液态油产物的过程。生物质热解的过程基本为：1、20-130℃，生物质升温和水分析出；2、200-400℃，挥发分析出，焦炭形成，可冷凝挥发分的冷凝形成液体焦油；3、＞400℃，焦碳、生物质和焦油相互间由于自身催化而发生二次反应。生物质的热解不仅受运行条件，如运行温度、挥发分的停留时间、反应器的结构、升温速率等，而且生物质的物理化学特性，如生物质的颗粒尺寸生物质的组成，无机物的组成，水分多少等对生物质的热解特性也有重要的影响。不同的运行条件下，热解产物也因此不同。Dai等在循环流化床上研究木屑的热解时得出：低的升温速率有助于生物质的碳化和减少焦油的产率，而高的热解温度和长的停留时间有益于二次裂解发生，而使液体油的产率降低。Encinar等在研究农业废弃物的热解(300-900℃)时发现热解温度的升高降低了固体焦炭的产量，而气体的产量却有所提高，液体焦油在600℃时获得最大值。

生物质的热解实际上就是纤维素、半纤维素和木质素三种主要组分的热解，纤维素分解温度为200-300℃，其分子的氧桥键C-O-C和C-C键较弱，易断开而使纤维素分子发生降解。纤维素大分子中大量羟基的存在，也使它易发生脱水和脱羧基反应：半纤维素是生物质各组分中最不稳定的，可在220-325℃分解。其分子短侧链的分子链比纤维素小，其结构也无定形，故热稳定性比纤维素差，热分解容易；木质素的反应温度比较宽为200-500℃之间，在310-420℃时分解最快。其分子结构中相对较弱的是连接单体的氧桥键和单体苯环间上的的侧链键，受热时易发生断开，形成活波的含苯环自由基，极易与其它分子或自由基发生缩合反应，形成结构更为稳定的大分子，进而结碳。因此当裂解温度相对较低(＜500℃)时，纤维素和半纤维素分子主要发生的是氧桥键的断开，即热聚反应，而产生大量的多聚糖和单糖，即焦油。木质素则因发生苯环自由基的缩合反应，而以生产焦炭为主。因此，大部分焦炭来自于木质素的热裂解，即主要产生在低温下。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种对生物质颗粒进行“瞬间”热裂解反应，生物质颗粒和床料在内部混合均匀，传热、传质系数高，产率大，过程易于控制的生物质循环斜板流化床气化装置。