[发明专利]生物质烘焙方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质能领域，特别涉及一种制备烘焙生物质的生物质烘焙方法。

背景技术

烘焙是一种生物质的热化学处理技术，其通常在200℃至400℃的相对低温下，在低氧或无氧气氛中进行。烘焙主要是将生物质原料中的水分及其它有机挥发物从生物质原料中去除，从而得到具有低含水量、高能量密度、易粉碎以及具有易磨性、疏水性的可燃性固体，这种可燃性固体被称为烘焙生物质或生物煤，其具有低级煤的特性并且能够被压缩为高品位燃料芯块。

专利号为201010257856.9的中国发明专利申请中公开了一种用于木质纤维素材料烘焙的方法，通过烘焙反应器自身的循环回路将烘焙产生的气体循环至烘焙反应器中作为热反应气体参与烘焙反应，通过烘焙反应器和冷却器之间的循环回路为烘焙反应器提供惰性气体，位于烘焙反应器中的生物质原料在烘焙反应器的内部压力（内部压力约为5—20个大气压）、热反应气体以及惰性气体的作用下发生烘焙反应，得到烘焙生物质。专利号为201180039772.0的中国发明专利申请中公开了一种使用堆叠托盘烘焙反应器对木质纤维素材料烘焙的方法，采用惰性加压气体作为烘焙反应介质，使位于烘焙反应器中的生物质原料在工作压力为20个大气压左右的无氧气氛中发生烘焙反应，得到烘焙生物质。上述的两种生物质烘焙方法，均需在高压力的环境下发生烘焙反应；在烘焙反应过程中均存在温度场分布不均匀的缺陷，位于烘焙反应器内的生物质原料的内外温差比较大，且烘焙反应器两端的温差也相对比较大，这就使得处于烘焙反应温度范围内的生物质原料发生烘焙反应，而低于烘焙反应温度的生物质原料则不发生烘焙反应，能量转化效率低，这大大降低了烘焙生物质的产率且得到的烘焙生物质的质量稳定性较差。

发明内容

本发明所需解决的技术问题是：提供一种制备烘焙生物质的生物质烘焙方法，在烘焙反应过程中，烘焙反应器内的温度分布均匀，生物质原料受热均匀，位于烘焙反应器内的生物质始终处于烘焙反应温度范围内。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的生物质烘焙方法，包括以下步骤：

（1）生物质原料破碎：将生物质原料破碎，破碎后的生物质原料的最大厚度不超过5mm，长度不超过20mm；

（2）生物质原料干燥：将破碎后的生物质原料通过螺杆输送装置输送至对流式干燥器内进行干燥处理，生物质原料从对流式干燥器的进料口输入，同时热烟气从对流式干燥器的出料口输送至对流式干燥器内，使热烟气与生物质原料直接接触并进行逆向对流换热，将生物质原料中的水分气化，换热后的热烟气连同水气一起从对流式干燥器中的排气口排出，进行干燥处理后的生物质原料从对流式干燥器的出料口输出至烘焙反应器中进行烘焙反应；对流式干燥器内的温度控制在150-180℃范围内，经过干燥处理后的生物质原料的含水量控制在3%以内；

（3）生物质原料烘焙：烘焙反应器为夹套式双层结构，将干燥处理后的生物质原料通过螺杆输送装置由烘焙反应器的进料口输送至烘焙反应器的内腔内，350-400℃的混合烟气从与烘焙反应器的进料口同侧的夹套进气口输入至烘焙反应器内腔外面的夹套中，夹套中混合烟气的流向与生物质原料的传送方向相同，混合烟气通过内腔壁将热量传递到烘焙反应器的内腔中，同时烘焙热气流从烘焙反应器的出料口处的气体进口输送至烘焙反应器的内腔中，使得烘焙热气流与生物质原料的传送方向相反流动，烘焙反应器内腔中形成的混合热气流从烘焙反应器的进料口处的气体出口排出，生物质原料与混合烟气同向间接传导换热、并与烘焙热气流逆向直接对流换热进行烘焙反应，烘焙反应后得到烘焙生物质；烘焙反应器的内腔温度控制为280-350℃，烘焙反应器内的氧气含量控制在0.5%以内，控制生物质原料在烘焙反应器中的停留时间为10-25分钟，烘焙反应器内腔中的工作压力为0.9-1个大气压；

（4）烘焙生物质降温：将烘焙生物质输送至冷却器中进行降温，降温后的烘焙生物质的温度控制在60-80℃范围内。

进一步地，前述的生物质烘焙方法，其中，步骤（2）中所述的对流式干燥器为螺旋输送对流式干燥器、滚筒对流式干燥器、流化床对流式干燥器中的一种。

进一步地，前述的生物质烘焙方法，其中，步骤（2）中所述的热烟气为烘焙反应器夹套中经过间接传导换热后的混合烟气，热烟气从烘焙反应器出料口同侧的夹套出气口输出；热烟气进入干燥器前的温度控制在180-275℃范围内。