[发明专利]基于太阳能集热和自供热的野外生物质热裂解炼油装置

说明书

技术领域

本发明属于生物质能源技术领域，具体涉及一种基于太阳能集热和自供热的野外生物质热裂解炼油装置。

背景技术

生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物体内部的能量。生物质资源储量丰富、可再生、资源量非常庞大，如以能量换算，相当于目前石油产量的15～20倍。如果这部分资源能得到充分利用，人类相当于拥有了一个取之不竭、用之不尽的资源宝库。

生物质是人类最早用来获取能源的物质，通过直接燃烧，可获得经光合作用储存在内部的能量。考虑到直接燃烧对环境的影响，也可通过一种“无氧燃烧”的手段来获得这部分能量，这便是热裂解技术。如果将生物质在没有氧气参与的条件下迅速加热，然后再迅速冷却，便会获得粉末状的炭、部分液态物质及部分气体。液态物质称为生物油，不仅能作为燃料使用，还可以直接提炼成化工原料；炭是冶金工业、活性炭产业等的优质原料，也是良好的供热原料；不凝结气体可作为清洁燃气或作为裂解过程热源。热裂解是一种“变废为宝”的良方，将人们生产、生活和工作中随处可见的生物质废弃物变为易于使用的清洁能源。

生物质资源较为分散，能量密度低，对于生物质热裂解这种消耗热量的过程，通常需要投入大量较昂贵的燃料以维持设备运转，因此其运输、储存很不方便，且成本较高。当前亟须发明一种可就地处理的移动式热裂解炼制装置，省去对原料收集、运输、储存等耗时耗力的处理环节。对于移动式热裂解装置而言，一个重要的挑战性问题是在野外的供能供热问题。专利CN2005101371137公开了一种移动式生物质液化系统，主要有气化炉、燃气净化装置、燃气发电机组、热解炉、冷却塔以及生物质预处理设备等，该系统工艺较为复杂、造价较高，而且没有合理利用外部太阳能以及副产物。专利CN200910170228.4公开了一种小型移动式农林生物质快速热裂解装置，由行进机构、燃烧炉、进料器、快速热裂解反应器、气固分离器、气体冷凝器6等组成，但该装置处理规模有限、不易放大，没有对生物质原料进行预处理，而且没有对副产物热解炭进行利用。

此外，生物油产品存在着高含水率、热值较低以及稳定性差等问题，阻碍了其大规模的商业化应用。生物油的这些劣质主要源于其高含氧量(约55％)，这是由于生物质原料本身含氧量较高所决定的。为了提高生物油的品质，人们通常采用加氢脱氧或者催化加氢裂解的方式来对生物油进行后处理，以降低生物油的含氧量。然而，这些处理方式通常都会消耗昂贵的氢气资源，使用价值不菲的催化剂，还面临着催化剂结焦等技术难题，而且高值生物油的产率较低。因此，迫切需要一种温和、廉价、易于大规模工业化应用的制备高值生物油的方法。提高生物油品质的一个创新的方法是从生物质原料入手，通过无氧条件下的热预处理(即“烘焙”处理)降低生物质的含氧量、提高生物质的热化学品质，进而用于快速热解制备较低含氧量的高值生物油，同时将烘焙及快速热解处理过程的能量流动结合起来，降低综合热解过程能耗。

发明内容

本发明的目的是，弥补现有技术的缺陷，发明一种多级利用太阳能，在室外就地对生物质原料进行热裂解炼制处理的生物质热裂解炼油装置，以获得能量密度较高的热解油、热解炭产品以及高生物活性的生物醋液产品。

本发明采用以下技术方案：

基于太阳能集热和自供热的野外生物质热裂解炼油装置，包括粉碎机、太阳能光热/光伏设备、高温烘培室、预热沙箱、旋转锥式生物质热裂解设备、静电捕集器和套管式换热器。

所述的太阳能光热/光伏设备上设有冷空气入口，在冷空气入口处安有空气进风机；太阳能光热/光伏设备的热空气出口通过管道通入高温烘培室；高温烘培室设有入料口和出料口，其入料口连接到粉碎机的输出口，出料口通过重力沉降料仓下端的出料管连接到旋转锥式生物质热裂解设备的螺旋进料器，螺旋进料器的出料管通到旋转锥反应器；所述的高温烘培室顶部的出气口通过预热沙箱也通入到旋转锥反应器中；旋转锥反应器的出料管通入到旋风分离器，旋风分离器的下端设有热解炭粉出口，上端设有热解气出口；所述的热解炭粉出口通过集炭箱与燃烧室连接，所述的热解气出口依次与静电捕集器和套管式换热器连接，静电捕集器和套管式换热器的底端管道分别通入储油罐。