[发明专利]一种生物质燃料制备系统及工艺

说明书

本发明提供了一种生物质燃料制备系统，包括依次连接的预处理装置、水热碳化反应器、固液分离器、后处理装置、热气源装置，所述水热碳化反应器和固液分离器之间还设有循环补给装置，所述水热碳化反应器前端还设置有螺旋进料器。生物质原料依次经过粉碎机、旋风分离器、除尘装置、入水热碳化反应器、固液分离器和后处理装置处理，最终形成生物质颗粒物用于燃料。用该系统制备的生物质颗粒具有较大的比表面积，有利于提高反应效率；水热碳化反应器内设有螺旋搅拌器和曝气装置使得颗粒物与热水、热气混合更加充分；固液分离器可以实现固液分离及干燥处理，减少后处理干燥压力，产物含水率更低，热值更高。

技术领域

本发明涉及生物质能源技术领域，尤其涉及一种生物质燃料制备系统及工艺。

背景技术

能源供应是社会进步和经济增长的重要物质保障。化石燃料消耗量日益增加和其不可再生特性，一方面造成严峻的能源短缺问题，另一方面带来严重的环境污染和气候变化问题，这将威胁到社会的发展和人类的生存。

我国风能和太阳能发电技术发展极快，但风能和光伏受制于自然资源稳定性较差，对电网负荷稳定有一定负面影响，只能作为间歇性的低碳能源，水电和核电受水力资源和核安全因素影响，发展空间有限。国外燃煤发电厂通过多年摸索与实践证明，采用生物质固体颗粒燃料替代煤炭，是煤电减碳清洁升级改造最可靠的方案，同时也是生物质能源化利用效率最高的方案。

与化石燃料相比，生物质具有高水分含量、低能量密度、亲水特性和植物纤维韧性难研磨等特性，这些生物质原材料的固有特性极大的限制了生物质燃料的大规模使用。生物质中的高水分降低了工艺效率并增加了燃料生产成本。同时高水分含量导致自然分解，造成生物质燃料质量损失和存储困难，之外高水分也导致生物质物理、化学和微生物特性中存在不确定性。为了克服这些挑战并使生物质适合能源化大规模应用，必须对原材料进行预处理。

有鉴于此，有必要对现有技术中的生物质燃料制备技术予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的一在于公开一种生物质燃料制备系统，该系统能够在预处理时对生物质进行粉碎、细化处理，然后经过水热碳化反应后，由固液分离器和后处理装置进行两次干燥处理后，最终得到生物质颗粒物用作燃料。

为实现上述目的，本发明提供了一种生物质燃料制备系统，包括依次连接的预处理装置、水热碳化反应器、固液分离器、后处理装置、热气源装置，所述水热碳化反应器和固液分离器之间还设有循环补给装置，所述水热碳化反应器前端还设置有螺旋进料器；所述预处理装置内有粉碎机和旋风分离器，以及位于旋风分离器上方的除尘装置；所述循环补给装置内设有循环泵、反渗透膜组及加热换热器。

在一些实施方式中，所述旋风分离器和除尘装置连通，所述旋风分离器下方接口连接至粉碎机进料口。

在一些实施方式中，所述水热碳化反应器顶部设有电机，所述电机连接有螺旋搅拌器并延伸至水热碳化反应器内部，所述水热碳化反应器底部设有曝气装置。

在一些实施方式中，所述热气源装置分别连接至旋风分离器进口、水热碳化反应器进口、固液分离器出液口和洗涤口、后处理装置。

本发明的目的二在于公开一种生物质燃料制备工艺，通过粉碎、旋风分离后再次粉碎处理，得到细化之后的生物质再经过水热碳化处理，两次干燥后造粒制备成生物质颗粒燃料，工艺过程高效，资源可循环利用。

为实现上述目的，本发明提供了一种生物质燃料制备工艺，包括以下步骤：

步骤一：将生物质原料加入至预处理装置进行预处理，所述预处理为生物质原料依次经过粉碎机粉碎、旋风分离器分离和除尘装置除尘处理；

步骤二：经预处理后的生物质通过螺旋进料器进入水热碳化反应器内反应，旋风分离器下方出料再次返回至粉碎机内处理；