[发明专利]热风供热连续式生物质热解生产方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生物质能综合利用的装置；尤其是涉及一种可以将农林剩余物转化为清洁能源及高值商品的热解生产方法及设备。

背景技术

生物质能作为农村能源的重要组成部分，在中国经济发展中仍将发挥重要作用，它的合理开发和利用必将有效地弥补能源需求和供给的不足，扩大农村地区可再生能源的消费比例，降低秸秆、薪柴等传统生物质能源和石油、煤炭等石化能源的消耗强度，从而对农村生态环境保护也将起到积极的推动作用。目前，生物质能源化利用所采用的主流技术分为物理转化、化学转化和生物转化。

物理转化主要指将生物质固化成型为棒状或颗粒状燃料，替代煤用于居民采暖和炊事。这种方式较生物质直燃来说有效提高了热转化效率，但对于农村居民来说，一方面原料的加工需要专用设备，且加工成本较高；另外要采取专用炉具，需要增加新的投资。从而从一定程度上制约该利用方式的推广。

生物转化主要指水解制成乙醇、发酵制成沼气、酶法合成生物柴油及光合制成氢气等，由于涉及生物菌种的培养，且受外界环境影响较大，目前尚未达到产业化推广和利用的程度。

化学转化是生物质能源化利用最为广泛和成熟的热化学处理技术，特别是生物质热解生产和氧化法制气技术，是较为成熟并得到一定程度推广应用的两种工艺。

工艺特点及存在的问题如下：

1、氧化制气工艺

1)由于受到工艺方法的局限，多采用空气作为气化剂，所生产的气体中CO含量超标(一般大于20％)，安全性差；且氮气含量较高，通常在50％左右，造成燃气热值较低，一般仅为4500-5000MJ/m³(标准状态)；

2)由于生物质原料有一些不利于气化的因素，如生物质原料挥发份含量高、固定碳含量相对较低，使获得的生物质气体中的焦油含量较高，易发生管网和灶具的堵塞现象；

3)其制气设备成本较低，但由于所产燃气热值低，产气量大，要使处理效果达到标准的要求，则燃气净化设备及输配管网庞大，工程成本造价较高；

4)可利用的产品仅为燃气，无木炭、木焦油及木醋液等高价值副产品产生，造成运行成本较高，无法实现自负盈亏及投资回收，而且燃气净化过程中会产生大量的污水排放等二次污染。

2、热解生产工艺

如图1所示，为现有技术的热解生产工艺流程图。农林剩余物等废弃材料通过原料收集和原料储存环节而进行备料，然后经干燥、粉碎和成型等处理后，进入热解炉等热解工艺设备中，在热解气化机组进行高温加热气化，产生气体通过净化机组、输配机组等净化过程，最后，气体产品进入储气装置以备输送给农户或作为其他商业化应用，与此同时，热解工艺过程中还产生生物质炭、木焦油、木醋液等副产品。

1)在热解工艺生产过程是无供氧热解技术，生产气体的品质高，可满足国家人工煤气的要求；在所生产气体中CO含量一般小于10％，燃气热值可达15000-17000kJ/m³(标准状态)，燃气的使用具有较高的安全性；

2)木焦油、木醋液等副产物来自于燃气净化过程的分离与收集，从而有效减少燃气中的灰分、水分及焦油等物质，使燃气灰分及焦油含量达到标准要求(小于10mg/m³)，解决了氧化法制气中焦油含量较高，易发生管网和灶具的堵塞现象等问题；

3)本工艺实现了生物质能的高效利用，将有机废弃物转化为可燃气、木炭、木焦油及木醋液等高价值产品，从而具有较好的经济效益，可实现自负盈亏及投资回收，从而具有较好的产业化推广条件。

4)热解生产过程需要外供一定的热量，本装置采用高效热风炉，实现了连续加热和连续生产。目前加热方式一般采用直燃式间歇加热方式，热效率较低、生产成本较高，投资较高，生产能力不易扩展，在停工期间会造成大量的能量浪费，制约着该技术向大型供气工程方向发展及产业化推广。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是为了提高生物质综合利用水平及经济效益，解决热解生产工艺的整体效率低，设备的自动化程度及可控性差，投资及运行费用高的缺点，对现有的间歇式热解生产工艺的加热设备、运转方式、自动化程度及附属设备进行综合改进，克服间歇式热解工艺的加热方式效率低，热能和设备利用率低等缺点，提高热解生产的综合效益。