[发明专利]一种生物质烘焙系统及其烘焙方法和应用

说明书

本发明提供一种生物质烘焙系统及其烘焙方法和应用，属于生物质能领域。本发明将生物质的烘焙与球磨两个过程进行耦合，粉碎能耗比生物质直接粉碎大幅降低，解决了采用生物质气化技术制备合成气过程中存在的生物质原料品质问题；烘焙气不进行外排，用作为生物质气化单元的载气并参与反应，不仅利用了烘焙气的能量，而且避免了污染大气；利用烘焙气与烟气进行换热，然后利用得到的高温烘焙气直接加热生物质，换热效率高，易于控制，因此具有良好的实际应用之价值。

技术领域

本发明属于生物质能领域，具体涉及一种生物质烘焙系统及其烘焙方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

生物质能作为生物质转化而来的能量，是唯一可以转化为液体燃料的可再生能源。生物质热化学转化技术具有能量转化率高、工业化较容易等优点，包括直接燃烧技术、热解技术、气化技术和液化技术。生物质液化技术包括直接液化技术和间接液化技术，其中直接液化技术也称为热解液化技术，是将生物质直接制成液体燃料；间接液化技术是先将生物质进行定向气化得到合成气，然后再合成烃类燃料、醇类燃料和化学品。以生产合成气为目的的生物质定向气化，与以生产燃气为目的的常规气化有着本质区别，即它不是以热值为追求目标，而是要尽可能多地转化为富含H₂、CO和CO₂的混合气体，其中的无用气体和碳氢化合物要尽可能少，以减轻后续重整变换的难度。

生物质间接液化技术是生物质能利用最具有发展潜力技术之一，气化过程是其中的关键环节。生物质气化按照使用的气化器类型不同主要分为固定床气化和流化床气化两种，其中固定床气化反应器结构简单、操作便利，运行模式灵活，但是只能适用于中小规模生产；流化床气化炉有良好的混合特性和较高的气固反应速率，更加适合工业化、大型化。流化床使用的原料不限定种类，进料形状不限，这也更适合于品质不一的生物质原料，但为了保证生物质燃料的正常流化，流化床对入炉燃料颗粒尺寸要求严格，因此需对生物质进行干燥、粉碎等一系列预处理，粉碎过程需要消耗大量的能量。

采用合理的预处理方式解决生物质原料的品质问题(生物质存在含水量高、含氧量高、不易储存、较难破碎等缺点)成为了当前的研究热点。烘焙技术能够大大改善生物质的物理和化学特性，包括显著改善生物质的磨粉性能，有效提高生物质的能量密度和堆积密度，同时还能降低生物质的含氧量，因此受到了国内外广泛的关注和重视。

生物质烘焙技术是一种在低温(一般在200～350℃下进行)、缺氧和较低加热速率条件下对生物质进行热处理方法，能使生物质中的纤维素、半纤维素和木质素发生一定程度的热解炭化，有效脱除生物质中的水分和轻质挥发分，并生成大量的固体产物(生物炭)及一定量冷凝液体(生物油、水蒸汽等)和不凝气体(CO，CO₂和CH₄等)，使原料品质得以提升，得到的生物炭具有热值高、能量密度高、疏水性强、可磨性好、不腐烂、适宜长时间储存和长距离运输等优点，可广泛应用于热解、气化、发电、供热、烟气净化和土壤改良等领域。

CN107586567A公开了一种基于连续干馏、气化重整与烘焙耦合处理的生物质热解气炭清洁联产工艺，该工艺主要由原料烘焙预处理、连续干馏、气化重整、燃气回用加热工序组成，其中原料烘焙预处理、连续干馏、气化重整、燃气回用加热工序通过物质和能量的耦合转换及焦油消减，提高系统生产效率并实现余热的高效梯级利用，达到清洁生产目的，但该工艺直接采用烟气对生物质进行烘焙，之后烘焙气(含有CO，CO₂、CH₄、生物油、水蒸汽等)随烟气一起作为废气排放，不仅污染大气，也浪费了烘焙气的能量。ZL201820880004.7公开了一种油泥热解回转炉，所采用的技术方案为窑头罩的顶部设置有烟气排出口，底部设置有尾渣排出口，窑尾罩的底部安装有热风炉，热风炉通过高温热风管与窑尾罩相连通，该方案是采用热风炉产生的热风直接对油泥进行热解，产生的烟气直接排出，也存在污染大气和能量浪费的问题。