[发明专利]联合水洗‑烘焙预处理生物质微波热解多联产的系统装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质微波热解多联产的方法，特别是涉及一种联合水洗-烘焙预处理的生物质微波热解多联产的方法。

背景技术

生物质热解是开发利用生物质的重要途径之一，热解可产生生物质半焦、合成气和生物油三种产物。传统加热方式下的生物质热解中，热量通过导热或对流方式由物料表面向内部传递，而微波加热则是以耗散的形式将微波能转化为热能，能够产生整体均匀性加热，且加热速率快，将导致一些不同于传统热解的热解条件，最终形成不同热解特性。

生物质通常碱金属和碱土金属含量高，不经预处理直接热解会产生诸多不利影响，如热解半焦中碱金属和碱土金属会降低半焦的灰熔点，在后续的半焦燃烧和气化等设备中引起结渣等问题；碱金属和碱土金属在热解过程中改变生物质热解的反应路径并催化生物油的二次裂解，减少生物油的产率并增加生物油中小分子成分如酸、酮、醛等成分，使生物油稳定性变差且成分复杂；碱金属和碱土金属在热解过程中促进H₂O和CO₂的生成，热解合成气热值减少，影响其利用效率。

为提高热解产物的品质特别是热解生物油的品质，生物质原料烘焙预处理是一种简单有效的方法。生物质主要由半纤维素、纤维素和木质素三组分组成，半纤维素热解易产生水分和酸类化合物，烘焙预处理通过控制温度低温热解有效的减少生物质中半纤维素含量，增加了纤维素和木质素的含量，减少生物油的含水率和PH值，增量了生物油的品质。但单独的烘焙预处理减少了生物油的产率，有效的组合预处理技术提高生物质微波热解的产品特性具有很广阔的前景。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提供一种新型的低成本、系统化的生物质微波热解制取高品质生物质半焦、生物油和合成气的技术方法，提高了热解三相产物的品质。

技术方案：一种联合水洗-烘焙预处理生物质微波热解多联产的方法，将生物质原料经过简单破碎后送入水洗装置进行水洗1～6小时；水洗后的生物质进入预干燥装置进行预干燥，将水洗后的生物质干燥至含水率为10％～30％；预干燥后的生物质进入微波烘焙反应器进行烘焙预处理，烘焙温度200～300℃；烘焙预处理后的固体产物进入微波热解反应器进行热解，热解温度500～550℃，热解中产生的挥发分气体通过喷淋式冷凝器收集生物油，收集到的生物油流入储油罐，热解中产生的不可冷凝气体从喷淋式冷凝器的上口排入储气瓶，热解中产生的生物质半焦进入液-固换热器进行降温后进入半焦收集箱；

其中，生物质在所述微波烘焙反应器中进行烘焙预处理时生成的挥发分物质进入多孔介质燃烧器燃烧，燃烧后产生的高温烟气作为所述预干燥装置的热源，所述高温烟气经过所述预干燥装置后生成的乏汽通入储水罐，乏汽中的水分和潜热被储水罐中的水回收，所述储水罐中的低温水进入所述液-固换热器并吸收热解中产生的生物半焦的显热后再通入所述水洗装置，所述水洗装置中的水洗液排入所述储水罐。

进一步的，所述通过喷淋式冷凝器收集生物油时的喷淋液体为储油罐中降温后的生物油。

一种用于所述联合水洗-烘焙预处理生物质微波热解多联产的方法的装置，包括水洗塔、烟气对流干燥床、低功率微波烘焙炉、高功率微波热解炉、喷淋式冷凝器、储气罐、储油罐、油泵、液-固换热器、低热值气体多孔介质燃烧器、储水罐、循环泵、水泵；水洗塔的出料口连接烟气对流干燥床的入料口，烟气对流干燥床的出料口连接低功率微波烘焙炉的入料口，低功率微波烘焙炉的出料口连接高功率微波热解炉的入料口，低功率微波烘焙炉的顶端烟气出口连接低热值气体多孔介质燃烧器的入口，低热值气体多孔介质燃烧器烟气通过管道连接烟气对流干燥床的烟气入口，烟气对流干燥床的乏汽出口连接储水罐，高功率微波热解炉的挥发气体出料口连接喷淋式冷凝器的入料口，高功率微波热解炉的半焦出料口连接液-固换热器的入料口，喷淋式冷凝器的挥发分气体出料口连接储气罐，喷淋式冷凝器的生物油出口连接储油罐，储油罐的底部出口通过油泵连接到喷淋式冷凝器的喷淋液体入口，水洗塔的水洗液排出口通过水泵连接到储水罐，储水罐的出水口通过循环泵连接到液-固换热器的入水口，液-固换热器的出水口连接到水洗塔的入水口。