常見的生物質能源熱處理工藝

熱處理法：

1) 熱解法：

將預處理后生物質能源隔絕氧氣，給予一定的熱量（400℃）左右，使得生物質能源的分子鍵斷開甚至重組，由此獲得液體燃料（多為生物柴油）。

2) 氣化法：

和煤的氣化機理相似，將固體的生物質能變?yōu)楹铣蓺猓╯yngas），主要成分為一氧化碳和氫氣，這兩種物質可用作發(fā)電。

3) 液化法：

通過氣化產(chǎn)生的合成氣，通過費托合成工藝，生產(chǎn)液體燃料。

4) 燃燒法：

傳統(tǒng)的應用工藝，通常和煤混燃，灰量大。

熱處理法生產(chǎn)生物燃料簡介

熱解：即將反應物在隔絕氧氣的狀態(tài)下進行分子鏈的斷鍵反應，該反應溫度通常處在300度以上650度以下，斷鍵產(chǎn)物通常為甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣、苯和苯酚還有氫氣，在其中由于生物質本身性質的不同會產(chǎn)生一定的液體（熱解油）和焦類物質（主要是生物質中PAH焦化形成）。由于生物質能細胞的基本特點，傳熱成為了一個限制熱解效率很重要的因素。通常低速的熱解給成焦提供了一個很好的條件，焦在這種情況下的產(chǎn)量是很高的。 而快速的熱解，分子鍵分離快，成焦時間不夠充裕使得生物油的產(chǎn)量占主導地位。工藝條件的調節(jié)需要根據(jù)實際需求來進行改動。

1.固定床熱解器

固定床熱解器的基本結構如圖1所示，預處理后的生物質能源，隨著運輸器源源不斷地流入熱解器，值得注意的是熱解器內(nèi)部是隔絕氧氣的而熱解器的外面是一個燃燒爐，空氣進入燃燒爐提供氧氣，其燃料可以用燃氣或是分配一些生成的熱解氣進入燃燒爐。

圖1 熱解器的具體構造

固定床熱解器是較老的一種熱解器的形式，熱解器中有時會有生物焦油的產(chǎn)生，其產(chǎn)生率由熱解速率決定。

2.流化床熱解器

流化床熱解器是另一種熱解器的工作形式，反應器中被劇烈擾動的惰性顆粒，形成了相對靜止的一種類似于液相的狀態(tài)，氣體進入反應裝置攜帶的熱量能將一定粒徑的生物質能進行干燥和熱解，這兩步的完成時間是很短的，反應過后，熱解器，焦油等會隨著氣流在上口排出，由于流化床層的擾動經(jīng)過了一定的實驗，床層顆粒不會被帶出反應器。值得注意的是氣流的過大或過小都會使得反應器出現(xiàn)運行問題。

圖2 流化床熱解器

在熱解器中，顆粒的擾動劇烈，對于生物質入料的粉碎程度是較高的，擾動氣體為惰性氣，故不會發(fā)生氣化或燃燒的反應。

3.熱燒蝕熱解器

熱燒蝕熱解器的工作機理為：在熱解器與生物質能之間增加一個壓力，隨著加熱轉盤的旋轉，生成的熱解油品會從轉盤上面隨著離心力被收集下來，不同的加熱機理使得熱量傳遞的效率變得更高。

圖3 熱燒蝕熱解器?

本反應器的反應溫度被控制在600攝氏度以內(nèi)，其熱轉化效率能達到80%以上。但是此種反應器的形式相對較新，應用經(jīng)驗較少。

4.旋轉錐熱解器

本反應器利用倒扣的旋轉錐不斷轉動，且不斷被加熱，生物質能在旋轉錐內(nèi)被熱解，成焦會被離心力甩出旋轉錐，進入側方的焦粒燃燒區(qū)域，入氣的氧氣會把焦粒里的有機物完全消耗，且產(chǎn)生熱量。

圖4 旋轉錐熱解器

該反應器中惰性沙會發(fā)生部分回流，使得砂層一直維持在一個相同的界面，油類產(chǎn)物變?yōu)闅庀鄰臒峤馄魃戏诫x開。之后進行相應的冷卻。

生物質熱解器的不斷開發(fā)為我國相對富煤，貧油，少氣的現(xiàn)狀提供了一個相對優(yōu)勢的解決方案，大量的農(nóng)作垃圾，經(jīng)過適當?shù)奶幚?，轉化為熱解液體燃料，使得資源或是垃圾能夠被較大化的利用。