一种生物质热解方法及装置与流程

本发明涉及一种生物质热解方法及装置，属于生物质热解。

背景技术：

1、生物质是指通过光合作用产生的各种有机体，是含碳可再生能源，可作为化石能源的替代品，举例来说，生物质因产量丰富、零碳排放而常作为煤的替代物。生物质热解是指在隔绝空气或供给少量空气的条件下进行热化学转换，生物质热解技术能够以较低的成本、连续化生产工艺，将常规方法难以处理的低能量密度的生物质转化为高能量密度的生物油、不可冷凝气体及生物炭，与煤热解过程相比，其加工条件温和，生产成本低，与生物质燃烧、气化等处理方式相比，其热解的产物丰富，烟气中灰量小，nox、sox排放少，金属等会被固定在生物炭中，可根据不同需要加以利用。因此，生物质热解技术逐渐成为研究热点。

2、生物质热解反应器(生物质热解装置)是生物质热解技术中重要的组成部分，反应器的类型及各项技术指标直接影响生物质热解的产物分布和品质，现有生物质热解反应器普遍存在着装置结构复杂、占地面积大、自动化程度低等问题，同时，现有生物质热解工艺中，对于热解后产生的高温生物碳，通常是采用湿法熄碳，即采用水高温生物碳进行冷却，这容易导致产生大量废水(熄碳废水)，且还存在着液体收率低、气体和生物碳产率高等缺陷，亟待解决。

技术实现思路

1、本发明提供一种生物质热解方法及装置，以至少解决现有技术存在的装置结构复杂、占地面积大、自动化程度低、以及对生物质热解后的液体收率低、气体和生物碳产率高、热解过程中需对产生的高温生物碳冷却而导致大量废水产生等问题。

2、本发明的一方面，提供一种生物质热解装置，包括：第一炉体，包括干燥气入口、湿烟气出口、生物质原料入口、干燥生物质出口、以及位于所述生物质原料入口与所述干燥生物质出口之间的第一传送带；第二炉体，包括热解段、余热回收段、间隔在所述热解段和所述余热回收段之间的挡板、贯穿所述热解段和所述余热回收段的第二传送带；所述热解段包括高温烟气入口、油气出口、以及与所述第一炉体的所述干燥生物质出口连通的干燥生物质入口；所述余热回收段包括冷却气入口、换热气出口、生物碳出料口；所述第二传送带位于所述热解段的所述干燥生物质入口与所述余热回收段的所述生物碳出料口之间；第二冷凝段，所述第二冷凝段包括与所述热解段的所述油气出口连通的油气入口、以及与所述余热回收段的所述冷却气入口连通的冷却气出口。

3、根据本发明的一实施方式，还包括第一热风炉和第一冷凝段；所述第一热风炉包括与所述第一炉体的所述干燥气入口连通的干燥气出口，所述第一炉体的所述湿烟气出口与所述第一热风炉的所述干燥气出口连通；所述第一冷凝段包括与所述第一炉体的所述湿烟气出口连通的湿烟气入口。

4、根据本发明的一实施方式，所述第一炉体的所述干燥生物质出口通过传送斜槽与所述热解段的所述干燥生物质入口连通，所述传送斜槽的表面与所述第一炉体或所述第二炉体的轴向的夹角为16～18°。

5、本发明的另一方面，提供一种生物质热解方法，采用上述生物质热解装置，所述生物质热解方法包括：使生物质原料从所述生物质原料入口进入所述第一炉体内、并分布于所述第一传送带上形成第一生物质层，所述第一传送带从所述生物质原料入口向所述干燥生物质出口传送；其中，干燥气从所述干燥气入口进入所述第一炉体内，对所述第一生物质层进行干燥，分别得到干燥生物质和湿烟气，所述湿烟气从所述湿烟气出口排出；所述干燥生物质从所述干燥生物质出口排出后，从所述热解段的所述干燥生物质入口进入所述热解段、并分布于所述第二传送带上形成第二生物质层，所述第二传送带从所述干燥生物质入口向所述生物碳出料口传送；其中，在所述热解段中，第二高温烟气从所述高温烟气入口进入所述热解段，对所述第二生物质层进行加热，以使所述第二生物质层热解，分别得到生物碳和热解油气；所述热解油气从所述第一炉体的所述油气出口排出、并从所述第二冷凝段的所述油气入口进入所述第二冷凝段，在所述第二冷凝段进行冷凝，分别得到焦油和冷热解气；所述冷热解气从所述第二冷凝段的所述冷却气出口排出；所述生物碳进入所述余热回收段；其中，所述冷热解气从所述第二冷凝段的所述冷却气出口排出后，作为冷却气从所述余热回收段的所述冷却气入口进入所述余热回收段，对进入所述余热回收段的所述生物碳进行冷却，分别得到换热气和冷却后的生物碳，所述冷却后的生物碳从所述生物碳出料口排出，换热气从所述换热气出口排出。

6、根据本发明的一实施方式，所述生物质热解装置还包括第一热风炉和第一冷凝段；所述第一热风炉包括与所述第一炉体的所述干燥气入口连通的干燥气出口，所述第一炉体的所述湿烟气出口与所述第一热风炉的所述干燥气出口连通；所述第一冷凝段包括与所述第一炉体的所述湿烟气出口连通的湿烟气入口；所述生物质热解方法还包括：所述第一热风炉产生第一高温烟气，所述第一高温烟气从所述第一热风炉的所述干燥气出口排出后，与一部分从所述第一炉体的所述湿烟气出口排出的所述湿烟气混合，形成所述干燥气，所述干燥气从所述第一炉体的所述干燥气入口进入所述第一炉体内；另一部分从所述第一炉体的所述湿烟气出口排出的所述湿烟气从所述第一冷凝段的所述湿烟气入口进入所述第一冷凝段，在所述第一冷凝段进行冷凝，得到冷凝水。

7、根据本发明的一实施方式，所述第一炉体的所述干燥生物质出口通过传送斜槽与所述热解段的所述干燥生物质入口连通，所述传送斜槽的表面与所述第一炉体或所述第二炉体的轴向的夹角为16～18°；所述干燥生物质从所述干燥生物质出口排出后，通过所述传送斜槽进入所述热解段的所述干燥生物质入口，然后从所述热解段的所述干燥生物质入口进入所述热解段。

8、根据本发明的一实施方式，所述生物质原料的粒径为5-30mm。

9、根据本发明的一实施方式，所述第一生物质层的厚度为100-300mm；和/或，所述干燥气的温度为180-320℃。

10、根据本发明的一实施方式，所述第二生物质层的厚度为100-300mm；和/或，所述第二高温烟气的温度为500-700℃。

11、根据本发明的一实施方式，所述冷却气的温度为30-50℃；和/或，所述对进入所述余热回收段的所述生物碳进行冷却，具体为：将进入所述余热回收段的所述生物碳冷却至50-70℃。

12、本发明提供的生物质热解方法及装置至少具有如下有益效果：

13、(1)生物质热解装置采用双层炉体(即第一炉体和第二炉体)设计，使得装置结构更加简单和紧凑，占地面积小，节省占地空间；

14、(2)生物质热解装置中，第二炉体中通过挡板分隔为热解段和余热回收段，第一炉体与第二炉体的热解段连通，且第一炉体和第二炉体内分别设置第一传送带和第二传送带传送物料，通过第一炉体对生物质原料进行干燥，随后再输送至第二炉体的热解段热解，所产生的高温生物碳进入余热回收段冷却，以回收生物碳显热避免熄碳废水的产生，同时实现余热回收，降低工业成本，从而解决现有技术所存在的热解气不回收、产生大量熄碳废水、熄碳废水难处理、生物碳显热无法回收利用等问题；

15、(3)在余热回收段，对高温生物碳进行冷却时，所用的冷却气是由热解段产生的热解油气经第二冷凝段冷凝后产生的冷热解气，实现了生物质热解过程中烟气的回收利用，避免将生物质热解所产生的热解气排入空气(放空或排空)中所造成的环境污染和资源浪费，同时，实现了整个系统的物料和能量的循环利用，降低成本；

16、(4)通过第一炉体(或称干燥预热段或预处理系统)、包括热解段和第二冷凝段的热解及油气冷凝回收系统、余热回收段(或称生物碳热量回收系统)，可实现生物质干燥-热解以及热解产物的分离回收-余热回收一体化自动处理，解决了现有技术存在的自动化程度低的问题。

17、(5)通过上述生物质热解装置，可减少二次反应，提高焦油品质和热解气热值，同时可提高焦油收率，降低气体和生物碳的产率。

18、(6)适用范围广，对于生物质原料的选择更广泛，可解决不同来源的生物质原料的热解利用问题，且应用灵活，可根据生物质能源种类集约式分布，灵活调节装置规模和工艺条件。