[发明专利]一种生物质辐射微波耦合热解系统及方法

说明书

本发明公开了一种生物质辐射微波耦合热解系统及方法，系统包括设于给料系统和油气分离系统之间的辐射热解装置和微波热解系统；辐射热解装置呈套管状，外层内部流通烟气，内层输送给料，装置出口分别连接油气分离系统和微波热解系统；微波热解系统包括微波热解装置和炭冷凝装置，微波热解装置出口分别连接炭冷凝装置和油气分离系统，该装置包括微波发生器以及设于微波热解装置内部中轴线处的波导管，波导管上设有馈波口。本发明辐射低温热解采用高温烟气对生物质进行辐射换热，实现无载气热解，可直接与微波热解段相连，换热后的烟气进一步干燥流化床内的物料，实现热量的梯度利用。

技术领域

本发明涉及一种热解系统及方法，尤其涉及一种物质辐射微波耦合热解系统及方法。

背景技术

生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质，其是世界第四大能源。生物质能源化利用涉及的不仅是能源相关问题，其还涉及固体废弃物处置等环境相关问题。

生物质热解是指生物质在绝氧或低氧环境下加热升温引起内部分解形成生物炭、生物油和热解气的过程。热解是高效利用生物质能的重要方法，但生物质热解在实际利用中仍存在诸多问题，主要有以下几点：传统内热式热解炉产品产量低、品质差、能量利用效率较低；外热式热解炉需要氮气或惰性气体作载气，设备复杂且成本高；微波热解有无需载气、加热均匀等优点，但需要大量电能输入转化为微波能，同时生物质原料微波吸收能力较低，导致能量利用率较差；生物质分布分散，且原料堆积密度低，运输成本高，难以大规模集中化处理；生物质原料普遍含水率较高，干燥过程耗能较大。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种无载气、能量利用率高的生物质辐射微波耦合热解系统及方法。

技术方案：一种生物质辐射微波耦合热解系统，包括给料系统、油气分离系统，还包括设于给料系统和油气分离系统之间的辐射热解装置和微波热解装置；所述辐射热解装置入口连接给料系统出口，该装置呈套管状，外层内部流通烟气，内层输送给料，内层热解气出口、辐射热解物料出口分别连接油气分离系统和微波热解装置，微波热解装置的热解气出口和微波热解物料出口分别连接油气分离系统和炭冷凝装置，微波热解装置包括微波发生器以及设于装置内部中轴线处的波导管，波导管上设有馈波口。

本发明所述的生物质辐射微波耦合热解方法，包括以下步骤：

(1)物料经过流化床流化干燥，并经过旋风分离后送入辐射热解装置进行低温热解；

(2)辐射热解装置利用系统油气分离后的不冷凝气体燃烧产生的烟气热量进行热解，热解温度340℃～360℃，物料热解后的产物再进行油气分离；

(3)经过辐射热解的物料进入微波热解装置进行快速热解，热解温度为600℃～620℃，热解后的剩余固体物料进行冷却。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)本发明辐射低温热解采用高温烟气对生物质进行辐射换热，实现无载气热解，可直接与微波热解段相连，换热后的烟气进一步干燥流化床内的物料，实现热量的梯度利用。

(2)本发明辐射热解段低温热解耗能占生物质热解总耗能的80％以上，微波热解段只需输入少量电能即可对生物质进行深度热解，获得高品质热解产品，进行预热解后生物质吸波能力增强，减少微波耗能，提高能量利用效率，实现高品质油炭联产，同时控制设备尺寸，可作为移动式设备使用，适应生物质分散特点。

(3)本发明采用鼓泡流化干燥该过程生物质与气体充分接触，换热效率高，受热均匀；

(4)本发明装置尺寸较小，且能在较小空间内完成布置，可作为移动式装置进行使用，克服生物质分布分散的限制。

附图说明