一种超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统及方法

本发明涉及生物质超临界水热转化，特别涉及一种超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统及方法。

背景技术：

1、生物质能具有清洁、可再生的特点，其占世界一次能源消费总量的14％，也是继三大主要化石能源：煤炭、石油和天然气之后的第四种能源。且生物质是一种清洁可再生固态碳基能源，具有天然固碳属性，推进生物质的高效利用可加速实现双碳目标。

2、传统的生物质利用方式主要包含热化学转化和生物转化两大类，其中热化学转化包括直接燃烧，热裂解，热解气化，高压液化等几个方面。直接燃烧放热具有污染物排放严重，效率低的缺点，所固定的碳以低浓度形式排放入大气，减排代价高昂，燃烧产生的氮硫氧化物会加重空气污染。

3、现有的超临界水气化技术需在较高操作参数下实现转化(600-700℃)。如专利cn106010662提出基于超临界-亚临界水协同作用的有机废弃物两步处理法，虽然亚临界超临界相结合方式处理固体废弃物可将其完全转化为富氢可燃气，但是该处理方法只能把生物质完全气化转化为气体，对生物质能源的转化利用效率低。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供的一种超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统及方法，能够在生物质的转化的过程中将不同阶段的转化产物排出进行收集，提高对生物质能源的利用效率。

2、本发明提供的一种超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统，包括超临界水热反应器，所述超临界水热反应器具有气液出口和固体出口，还包括：

3、温度控制模块，设置在所述超临界水热反应器上，用于调节所述超临界水热反应器的反应温度；

4、气液分离部，其具有气液入口、液体出口和气体出口，所述气液入口与所述气液出口连通；

5、气体收集部，其具有气体入口，所述气体入口和所述气体出口连通；

6、液体收集部，其具有液体入口，所述液体入口和所述液体出口连通；

7、固体收集部，其具有固体入口，所述固体入口和所述固体出口连通。

8、优选的，所述气液分离部包括冷凝器，所述冷凝器的入口与所述气液出口连通，所述冷凝器的出口连接有分离器，所述气体出口设置在分离器的顶部，所述液体出口设置在分离器的底部，所述气体出口连接有气体收集容器，所述液体出口连接有油水分离器，所述油水分离器具有油出口和水出口，所述油出口连接有油收集器，所述水出口连接有液体收集容器。

9、优选的，所述分离器的内部靠近气体出口的位置设置有捕雾器，所述分离器的内部设置有液位控制器，所述液体出口处设置有控制阀。

10、优选的，所述固体收集部包括水介质旋流器，所述水介质旋流器的入口和所述固体出口连通，所述水介质旋流器的出口连通有生物炭收集容器。

11、优选的，所述超临界水热反应器的外壁设置有电加热炉，所述电加热炉的外部设置有保温层。

12、优选的，所述超临界水热反应器的外壁面设置有第一温度检测件，所述第一温度检测件具有信号输出端，还包括温度控制仪，所述温度控制仪与所述信号输出端电连接，且与所述电加热炉电连接。

13、优选的，所述超临界水热反应器的内部设置有第二温度检测件，所述超临界水热反应器的外部设置有温度显示模块，所述温度显示模块与所述第二温度检测件电连接。

14、本发明还提供了超临界水热转化生物质废弃物处理多联产方法，该方法使用上述的系统，所述方法包括：

15、通过温度控制模块对超临界水热反应器进行加热至设定的反应温度；

16、将生物质浆料和水通入超临界水热反应器内部；

17、保持反应温度，进行超临界水热转化反应，直至反应完成；

18、将反应生成的固体产物收集至固体收集部；

19、将反应生成的高温气液混合物排至气液分离部进行气液分离；

20、将气液分离后的液体收集至液体收集部，将分离后的气体收集至气体收集部。

21、优选的，所述将反应生成的固体产物收集至固体收集部的方法包括：将反应生成的固体产物通过离心沉降将生物炭分离出来，将生物炭收集至固体收集部。

22、优选的，所述气液分离的方法包括：对高温气液混合物进行冷却降温，对降温后的高温气液混合物进行降压。

23、与现有技术相比，本发明提供的一种超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统及方法，其有益效果是：

24、本发明通过温度控制模块控制超临界水热反应器的升温过程及停留时间，并通过产物分离实现联产。将温度升至400℃，使得生物质内有机物能快速分解，此时超临界水热反应器出口保持关闭，并维持一段时间，使得炭化更加充分，随后打开固体出口，使固体产物进入固体收集部，收集生物炭。气液混合物进入气液分离器，实现气液产物分离后分别进行收集，能够在生物质转化过程中将不同反应阶段的转化产物排出后进行收集利用，提高生物质能源的利用效率。

技术特征：

1.一种超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统，包括超临界水热反应器(5)，其特征在于，所述超临界水热反应器(5)具有气液出口(14)和固体出口(15)，还包括：

2.如权利要求1所述的超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统，其特征在于，所述气液分离部包括冷凝器(8)，所述冷凝器(8)的入口与所述气液出口(14)连通，所述冷凝器(8)的出口连接有分离器(9)，所述气体出口(23)设置在分离器(9)的顶部，所述液体出口(22)设置在分离器(9)的底部，所述气体出口(23)连接有气体收集容器(21)，所述液体出口(22)连接有油水分离器(33)，所述油水分离器(33)具有油出口和水出口，所述油出口连接有油收集器(34)，所述水出口连接有液体收集容器(10)。

3.如权利要求2所述的超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统，其特征在于，所述分离器(9)的内部靠近气体出口(23)的位置设置有捕雾器(27)，所述分离器(9)的内部设置有液位控制器(28)，所述液体出口(22)处设置有控制阀(24)。

4.如权利要求1所述的超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统，其特征在于，所述固体收集部包括水介质旋流器(6)，所述水介质旋流器(6)的入口和所述固体出口(15)连通，所述水介质旋流器(6)的出口连通有生物炭收集容器(7)。

5.如权利要求1所述的超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统，其特征在于，所述温度控制模块包括电加热炉(30)，电加热炉(30)设置在超临界水热反应器(5)的外壁，所述电加热炉(30)的外部设置有保温层。

6.如权利要求5所述的超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统，其特征在于，所述超临界水热反应器(5)的外壁面设置有第一温度检测件，所述第一温度检测件具有信号输出端，还包括温度控制仪(17)，所述温度控制仪(17)与所述信号输出端电连接，且与所述电加热炉(30)电连接。

7.如权利要求6所述的超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统，其特征在于，所述超临界水热反应器(5)的内部设置有第二温度检测件，所述超临界水热反应器(5)的外部设置有温度显示模块，所述温度显示模块与所述第二温度检测件电连接。

8.超临界水热转化生物质废弃物处理多联产方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的系统，所述方法包括：

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将反应生成的固体产物收集至固体收集部的方法包括：将反应生成的固体产物通过离心沉降将生物炭分离出来，将生物炭收集至固体收集部。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述气液分离的方法包括：对高温气液混合物进行冷却降温，对降温后的高温气液混合物进行降压。

技术总结本发明涉及生物质超临界水热转化技术领域，具体涉及一种超临界水热转化生物质废弃物处理多联产系统及方法，该系统包括超临界水热反应器，超临界水热反应器具有气液出口和固体出口，还包括温度控制模块、气液分离部、气体收集部、液体收集部、固体收集部。温度控制模块设置在超临界水热反应器上，用于调节反应温度；气液分离部具有气液入口、液体出口和气体出口，气液入口与气液出口连通；气体收集部具有气体入口，气体入口和气体出口连通；液体收集部具有液体入口，液体入口和液体出口连通；固体收集部具有固体入口，固体入口和固体出口连通。本发明通过温度控制模块控制超临界水热反应器的升温过程及停留时间，并通过产物分离实现联产。技术研发人员：王翠,白波,宗世超,王鹏乾,耿嘉峰受保护的技术使用者：长安大学技术研发日：技术公布日：2024/5/6