常見的生物質(zhì)能源熱處理工藝

熱處理法：

1) 熱解法：

將預(yù)處理后生物質(zhì)能源隔絕氧氣，給予一定的熱量（400℃）左右，使得生物質(zhì)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(jī)理相似，將固體的生物質(zhì)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(zhì)可用作發(fā)電。

3) 液化法：

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

4) 燃燒法：

傳統(tǒng)的應(yīng)用工藝，通常和煤混燃，灰量大。

熱處理法生產(chǎn)生物燃料簡(jiǎn)介

熱解：即將反應(yīng)物在隔絕氧氣的狀態(tài)下進(jìn)行分子鏈的斷鍵反應(yīng)，該反應(yīng)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(zhì)本身性質(zhì)的不同會(huì)產(chǎn)生一定的液體（熱解油）和焦類物質(zhì)（主要是生物質(zhì)中PAH焦化形成）。由于生物質(zhì)能細(xì)胞的基本特點(diǎn)，傳熱成為了一個(gè)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(gè)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(shí)間不夠充裕使得生物油的產(chǎn)量占主導(dǎo)地位。工藝條件的調(diào)節(jié)需要根據(jù)實(shí)際需求來進(jìn)行改動(dòng)。

1.固定床熱解器

固定床熱解器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，預(yù)處理后的生物質(zhì)能源，隨著運(yùn)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(gè)燃燒爐，空氣進(jìn)入燃燒爐提供氧氣，其燃料可以用燃?xì)饣蚴欠峙湟恍┥傻臒峤鈿膺M(jìn)入燃燒爐。

圖1 熱解器的具體構(gòu)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(shí)會(huì)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(yīng)器中被劇烈擾動(dòng)的惰性顆粒，形成了相對(duì)靜止的一種類似于液相的狀態(tài)，氣體進(jìn)入反應(yīng)裝置攜帶的熱量能將一定粒徑的生物質(zhì)能進(jìn)行干燥和熱解，這兩步的完成時(shí)間是很短的，反應(yīng)過后，熱解器，焦油等會(huì)隨著氣流在上口排出，由于流化床層的擾動(dòng)經(jīng)過了一定的實(shí)驗(yàn)，床層顆粒不會(huì)被帶出反應(yīng)器。值得注意的是氣流的過大或過小都會(huì)使得反應(yīng)器出現(xiàn)運(yùn)行問題。

圖2 流化床熱解器

在熱解器中，顆粒的擾動(dòng)劇烈，對(duì)于生物質(zhì)入料的粉碎程度是較高的，擾動(dòng)氣體為惰性氣，故不會(huì)發(fā)生氣化或燃燒的反應(yīng)。

3.熱燒蝕熱解器

熱燒蝕熱解器的工作機(jī)理為：在熱解器與生物質(zhì)能之間增加一個(gè)壓力，隨著加熱轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，生成的熱解油品會(huì)從轉(zhuǎn)盤上面隨著離心力被收集下來，不同的加熱機(jī)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(yīng)器的反應(yīng)溫度被控制在600攝氏度以內(nèi)，其熱轉(zhuǎn)化效率能達(dá)到80%以上。但是此種反應(yīng)器的形式相對(duì)較新，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少。

4.旋轉(zhuǎn)錐熱解器

本反應(yīng)器利用倒扣的旋轉(zhuǎn)錐不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，且不斷被加熱，生物質(zhì)能在旋轉(zhuǎn)錐內(nèi)被熱解，成焦會(huì)被離心力甩出旋轉(zhuǎn)錐，進(jìn)入側(cè)方的焦粒燃燒區(qū)域，入氣的氧氣會(huì)把焦粒里的有機(jī)物完全消耗，且產(chǎn)生熱量。

圖4 旋轉(zhuǎn)錐熱解器

該反應(yīng)器中惰性沙會(huì)發(fā)生部分回流，使得砂層一直維持在一個(gè)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(jìn)行相應(yīng)的冷卻。

生物質(zhì)熱解器的不斷開發(fā)為我國相對(duì)富煤，貧油，少氣的現(xiàn)狀提供了一個(gè)相對(duì)優(yōu)勢(shì)的解決方案，大量的農(nóng)作垃圾，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?，轉(zhuǎn)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。