第七章生物質(zhì)熱裂解液化裝置生物質(zhì)快速熱裂解反應(yīng)器是生物質(zhì)快速熱裂解液化技術(shù)的核心設(shè)備863第一節(jié) 生物質(zhì)熱裂解液化工藝過程及研究進(jìn)展一、生物質(zhì)熱裂解液化工藝過程及要求Bio-oi。生物質(zhì)快速熱裂解液化制取生物油系統(tǒng)的工藝流程如圖7-1所生物質(zhì)熱裂解氣生物質(zhì)熱裂解氣干燥炭冷凝器粉碎反應(yīng)器粉分離器生物油炭粉圖7-1生物質(zhì)熱裂解液化工藝流程圖生物質(zhì)快速熱裂解液化的工藝要求：10%。如采用流化床及其它形式的熱裂解器裂解，原料粒度一般應(yīng)小于。工藝裝置應(yīng)在無氧或者缺氧條件下運(yùn)行。450℃~600℃左右。0.2～3.0ｓ，大原料固相顆粒1～5s，小原料固相顆粒（<2mm）的熱裂解停留時(shí)間小于1s。徹底地除去。二、生物質(zhì)熱裂解液化工藝研究進(jìn)展2070802090ofTwente）研發(fā)的一種（PyRoNielsBech等開發(fā)的離心式反應(yīng)器（PyrolysisCentrifugeReactor）也是一種新型工藝，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物秸稈和木材的熱裂解液化。目前國外已經(jīng)開發(fā)出的各種類型的反應(yīng)器應(yīng)用情況見表7-1。表7-1國外生物質(zhì)熱裂解生產(chǎn)生物油工藝的研發(fā)情況規(guī)模/kg·h-1Dynamotive加拿大流化床1500運(yùn)行Interchem/kg·h-1Dynamotive加拿大流化床1500運(yùn)行Interchem美國燒蝕渦流床13601994年廢棄RedArrow/Ensyn美國循環(huán)傳輸床1250運(yùn)行RedArrow/Ensyn美國循環(huán)傳輸床1000運(yùn)行ENEL/Ensyn意大利循環(huán)傳輸床625運(yùn)行BTG/Kara荷蘭旋轉(zhuǎn)錐200運(yùn)行UnionFenosa/Waterloo西班牙流化床200運(yùn)行RedArrow/Ensyn加拿大循環(huán)傳輸床125運(yùn)行Ensyn加拿大循環(huán)傳輸床100運(yùn)行Pasquali/ENEL意大利循環(huán)流化床50停用BTG/SAU荷蘭/中國旋轉(zhuǎn)錐50運(yùn)行UniversityofHamburg德國流化床50運(yùn)行UniversityofLaval加拿大真空移動(dòng)床50運(yùn)行WWTC*加拿大奧格窯(Augurkiln)42運(yùn)行Ensyn加拿大循環(huán)傳輸床40運(yùn)行NREL美國燒蝕渦流器301997年拆除Dynamotive加拿大流化床20運(yùn)行NREL*美國燒蝕渦流器20運(yùn)行RTI加拿大流化床20運(yùn)行VTT/Ensyn芬蘭循環(huán)傳輸床20運(yùn)行CRES希臘循環(huán)傳輸床10運(yùn)行Ensyn加拿大循環(huán)傳輸床10運(yùn)行UniversityofTubingen*德國奧格窯(Augurkiln)10運(yùn)行UniversityofTwente荷蘭旋轉(zhuǎn)錐10運(yùn)行BFH/IWC德國流化床6運(yùn)行INETI葡萄牙流化床5運(yùn)行UniversityofAston英國燒蝕板5運(yùn)行RTI加拿大流化床3拆除UniversityofAston英國燒蝕板3運(yùn)行UniversityofWaterloo加拿大流化床31995年搬到RTIUniversityofAston英國流化床2運(yùn)行CPERI希臘循環(huán)流化床1重建BFH(IWC)德國流化床<1運(yùn)行NREL美國流化床<1運(yùn)行RTI加拿大流化床<1運(yùn)行UniversityofAston英國流化床<1運(yùn)行UniversityofLeeds英國流化床<1運(yùn)行UniversityofOldenbury德國流化床<1運(yùn)行UniversityofTechnology馬來西亞流化床<1運(yùn)行UniversityofSantiago西班牙流化床<1設(shè)計(jì)中UniversityofSassari意大利流化床<1運(yùn)行UniversityofZaragoza西班牙流化床<1運(yùn)行VTT芬蘭流化床<1運(yùn)行供所有氣體和揮發(fā)份燃燒的設(shè)備，但能夠生產(chǎn)液體產(chǎn)物。*慢速生物質(zhì)熱裂解液化我國在生物質(zhì)快速熱裂解液化技術(shù)領(lǐng)域的研究起步較晚，最早用于生物質(zhì)熱裂解液化的反應(yīng)器是90200kg/h山東理工大學(xué)研發(fā)的下降管和雙螺旋滾筒式熱裂解反應(yīng)器是利用高溫散體固體熱載體（比如陶瓷了溫室氣體的排放；規(guī)模擴(kuò)大方便，利于工業(yè)化生產(chǎn)；區(qū)別于流化床反應(yīng)器，不需要引入其它氣體（“十一五”和863計(jì)劃的支持。1、流化床反應(yīng)器鼓泡流化床7-21000倍，與粉狀的生物質(zhì)接觸可實(shí)現(xiàn)高的傳熱速率100/s以上，反應(yīng)停留時(shí)間極短，揮發(fā)物經(jīng)過快速分離和冷80%以上。鼓泡流化床通過調(diào)節(jié)熱載氣流量來控制原料顆粒和熱裂解蒸汽的停留時(shí)間，非常適合進(jìn)行小顆粒（2mm）原料的熱率好，非常有利于快速熱裂解進(jìn)行。圖7-2鼓泡流化床生物質(zhì)熱裂解液化工藝流程 循環(huán)流化床7-32mm）60%。在目前各種快速熱裂解生產(chǎn)裝置中，循環(huán)流化床的處理量最大，可達(dá)200kg/h。但循環(huán)流化床內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)情況十分復(fù)增加了系統(tǒng)的操作復(fù)雜性。

圖7-3循環(huán)流化床生物質(zhì)熱裂解液化工藝流程華東理工大學(xué)已建成生物質(zhì)最大處理量為15kg/h2、燒蝕式反應(yīng)器Aston7-46.35mm的生物質(zhì)顆粒通過密封的螺旋給料器，喂入到氮?dú)猸h(huán)境的反應(yīng)器中，四個(gè)不對(duì)稱的葉片以200rpm的速率旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了傳遞給生物質(zhì)的機(jī)械壓力，將顆粒送入加熱到600圖7-4燒蝕反應(yīng)器3、旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)錐式反應(yīng)器由荷蘭Twente1989600r/min1000℃/s5000.5s，0.3s60%~70%。旋轉(zhuǎn)錐式反應(yīng)器運(yùn)行中所需載氣量比流化床少4、真空快速裂解反應(yīng)器加拿大Laval大學(xué)設(shè)計(jì)的生物質(zhì)真空熱裂解反應(yīng)器，如圖7-5所示。物料經(jīng)過干燥和破碎后在真空狀態(tài)下導(dǎo)入反應(yīng)器，在反應(yīng)器兩個(gè)水平的恒溫金屬板間受熱裂解（頂層板溫度為200℃，底層板溫度400℃。由于反應(yīng)是在15kPa35%~50%。由于真空熱裂解系統(tǒng)需要有真空泵，而圖7-5真空熱裂解反應(yīng)器5、渦流反應(yīng)器A..Bridgewaterand..C.Peacocke,200反應(yīng)器壁面上發(fā)生燒蝕。燒蝕顆粒產(chǎn)生的生物油膜留7-667％左右產(chǎn)率的生物油。圖7-6渦旋反應(yīng)器6、攜帶床反應(yīng)器7-7所示。以燃燒后的高溫?zé)煹罋庾鳛檩d流氣，采用較大的載流氣流量（81，以0.3－0.42m58％。圖7-7攜帶床熱裂解液化裝置7、下降管反應(yīng)器圖7-8PyRos下降管反應(yīng)器是山東理工大學(xué)清潔能源研究中心自主研制開發(fā)的下降管式載體循環(huán)快速熱裂解裝陶瓷球迅速混合、受熱，溫度在0.1～0.5圖7-8PyRos8、PyRos熱裂解反應(yīng)器UniversityofTwentePyRos反應(yīng)器，此種反應(yīng)器外形見圖7-8，其結(jié)構(gòu)是將旋風(fēng)分離器內(nèi)裝高速旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)速度2880rpm）的過濾轉(zhuǎn)子，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖7-9。工作原理：惰性氣體攜7-10PyRos反應(yīng)器進(jìn)行生物質(zhì)熱裂解液化工7-11冷凝氣體通過鼓風(fēng)機(jī)吹送，作為輸送砂子與生物質(zhì)粉的惰性攜帶氣體，多余的不可冷凝氣體可通入供熱裝置中燃燒供熱。7-9PyRos7-10PyRos圖7-11PyRos反應(yīng)器生物質(zhì)熱裂解液化工藝流程圖7-11PyRos反應(yīng)器生物質(zhì)熱裂解液化工藝流程9、雙螺旋滾筒式熱裂解反應(yīng)器7-12為山東理工大學(xué)新近開發(fā)的雙螺旋滾筒式熱裂解反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)原理是調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)7-13滾筒反應(yīng)器圖7-12雙螺旋滾筒反應(yīng)器7-2。表7-2復(fù)雜原料顆粒大載入氣設(shè)備放大可反應(yīng)反應(yīng)器類型使用狀況產(chǎn)油率器性能比程度小流尺寸行性較表流化床示范裝置75中等小大中等容易循環(huán)流化床工廠實(shí)驗(yàn)75復(fù)雜中等大大容易攜帶床反應(yīng)器無65復(fù)雜小大大容易旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器工廠實(shí)驗(yàn)65復(fù)雜較小/小較難燒蝕反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)室75復(fù)雜大低小較難真空反應(yīng)器工廠實(shí)驗(yàn)60復(fù)雜大低大較難下降管式示范裝置50中等小/大容易第二節(jié)流化床生物質(zhì)熱裂解液化裝置在生物質(zhì)快速熱裂解的各種工藝中（生物油由于運(yùn)行簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、適合放大而得到越來越多的重視。一、流化床生物質(zhì)裂解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及工作原理層現(xiàn)象有以下幾種狀態(tài)：7-13流化床反應(yīng)器固定床7-13流化床反應(yīng)器初始或臨界流化床——當(dāng)流體的流速增大至一定程度時(shí)，顆粒開始松動(dòng)，顆粒位置也在一定的區(qū)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，床層化狀態(tài)，此時(shí)的氣流速度稱為臨界流化速度。流化床——如果流體的流速升高到全部顆粒剛好懸浮在向上流動(dòng)的氣體中而能做隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)顆粒與流體之間的這種床層稱為流化床，對(duì)應(yīng)的氣體流速為操作流化速度?！诹骰搽A段氣流速度不是太大，且床內(nèi)具有良好的傳熱傳質(zhì)效果，生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器常用這個(gè)階段的流化床。典型的流化床生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器由氣體分布器、旋風(fēng)分離器、換熱器、擴(kuò)大段和床內(nèi)構(gòu)件等組成，如圖7-13所示。其中某些部分不一定在每一具體的流化床中出現(xiàn)，具體的工藝過程和操作條件將決定每個(gè)流化床的特點(diǎn)。1、氣體分布器泡罩式、浮閥式、多層板式等等。一般來說10%~30%是對(duì)分布器壓降較常見的要求。但在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，因?yàn)榇矊虞^高，為了減少壓頭損失，分布器的壓降有時(shí)設(shè)計(jì)在全床壓降的5%左右。流化床中2、自由空間和擴(kuò)大段(、)、流化氣速和自由空間的高度。關(guān)重要的。3、旋風(fēng)分離器和料腿)的情況。旋風(fēng)分離器所分離的顆粒經(jīng)過一根連接在旋風(fēng)分離器錐形段底部的管道返回床層或進(jìn)入收集顆粒袋過濾器等。4、內(nèi)部構(gòu)件因?yàn)樗鼈冊(cè)谟绊懘矁?nèi)氣固兩相流動(dòng)行為方面與其它形式的內(nèi)部構(gòu)件具有相似的功效。于濃相之中，也可以部分或完全部暴露在自由空間中?？亓骰驳?。5、流化床熱裂解反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：良好的反應(yīng)床層均溫性：由于氣固流化床內(nèi)流體和顆粒劇烈攪動(dòng)混合，床層區(qū)域的溫度較為均了反應(yīng)器內(nèi)溫度的大幅波動(dòng)，為反應(yīng)器提供了良好的恒溫狀態(tài)。（到很短的氣相滯留期，防止熱裂解蒸汽的二次裂解，從而獲得較高的生物油產(chǎn)率。反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)模靈活，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)：熱容量很高的砂子在強(qiáng)烈的湍動(dòng)狀態(tài)下成為使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行；由于反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)的簡單，使其更易于放大，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。正是由于流化床反應(yīng)器裝置的這些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)重視。但是，它仍是一個(gè)發(fā)展中的新技術(shù)，同時(shí)也不可避免地存在一些缺點(diǎn)。采用流化床結(jié)構(gòu)需要用惰性載氣對(duì)設(shè)備內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行流化：惰性載氣一般使用純氮?dú)饣蜇氀鯕夤腆w物料的停留時(shí)間不均勻：因?yàn)楣腆w顆粒在流化床內(nèi)的混合、運(yùn)動(dòng)比較劇烈，在連續(xù)進(jìn)、排這種物料停留時(shí)間不均勻的現(xiàn)象會(huì)影響反應(yīng)速度及反應(yīng)的完全性。設(shè)備磨損嚴(yán)重：流化床中固體顆粒的強(qiáng)烈碰撞、摩擦運(yùn)動(dòng)必然對(duì)反應(yīng)器表面產(chǎn)生磨損。易堵塞：為了減少生成產(chǎn)物在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，生成產(chǎn)物需隨載氣氣流迅速排出反應(yīng)器。否則，容易使炭、灰與冷凝的焦?fàn)钌镉突旌显斐啥氯?。二、流化床生物質(zhì)裂解液化裝置結(jié)構(gòu)4器；4、收集裝置等。裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖7-14。1、供熱裝置該部分為整個(gè)系統(tǒng)的熱量來源,一般包括流化氣體的供熱和流化床輔助加熱兩部分。供熱方式可以是電爐直接加熱或用油爐及煤爐間接加熱流化氣體。輔助加熱可采用在流化床的管壁外側(cè)纏繞電阻絲加熱。2、生物質(zhì)喂入裝置生物質(zhì)熱裂解的前提首先是能夠保證熱裂解生物質(zhì)原料連續(xù)、均勻、穩(wěn)定地的輸送到反應(yīng)器中。喂料裝置大多采用螺旋喂料器。生物質(zhì)顆粒粒度較小，屬于粉末狀物料，輸送較困難。螺旋喂料器輸送機(jī)構(gòu)是利用旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片連續(xù)推送物料，它結(jié)構(gòu)簡單，密顆粒之間容易搭接，進(jìn)料過程中料倉和螺旋進(jìn)料器接口處常形成空隙，使螺旋進(jìn)料器空轉(zhuǎn)而無物料顆粒進(jìn)入反應(yīng)器本體，影響流化床正常工作。因此，在料倉內(nèi)應(yīng)裝設(shè)攪拌器，以防止物料的搭接狀態(tài)產(chǎn)生。實(shí)際操作中為了防止反應(yīng)器內(nèi)的高壓、高溫氣體反竄回料倉，在料倉裝好物料后需要密閉。由于螺旋進(jìn)料器與反應(yīng)器聯(lián)成一體，為防止接口處物料過早地發(fā)生熱裂解反應(yīng)，產(chǎn)生的少量生物油和炭集結(jié)于此阻礙進(jìn)料，在流化床生物質(zhì)喂入口部分應(yīng)焊接冷卻套管，通入循環(huán)水降低該部分的溫度。生物質(zhì)顆粒密度較小，從反應(yīng)器頂部進(jìn)料時(shí)物料與流化床內(nèi)高溫?zé)煔庀嘞蜻\(yùn)動(dòng)，造成進(jìn)料口積炭，影響反應(yīng)器正常工作。因此，應(yīng)使生物質(zhì)粉沿反應(yīng)器筒體垂直的方向進(jìn)入反應(yīng)器。3、流化床反應(yīng)器

圖7-14生物質(zhì)熱裂解液化流化床裝置示意圖1布風(fēng)板；2—流化介質(zhì)；3—加熱器件；4—567—集油器；8—集炭箱段）耐熱不銹鋼管螺栓連接而成。鋼管外部纏繞電阻絲0.5%。4、收集裝置收集裝置由旋風(fēng)分離器、集炭箱、冷凝器和集油器等組成。熱裂解蒸氣離開反應(yīng)器后，先進(jìn)入旋風(fēng)分離器，由于離心作用，固體炭被分離出去。接著，熱裂解蒸氣進(jìn)入冷凝器中，大部分可冷凝熱裂解蒸氣被冷凝成生物油，靠重力流入集油器中。通過冷凝器后，剩余的不可冷凝氣體排出裝置外。三、流化床生物質(zhì)裂解液化工藝流程進(jìn)行描述：1、惰性載氣供應(yīng)作用下，生成的貧氧混合氣體通入反應(yīng)管為熱裂解反應(yīng)提供具有穩(wěn)定壓力的熱載氣。2、物料喂入率。由于載氣的通入，整個(gè)加料系統(tǒng)都需處于密封狀態(tài)。3、物料反應(yīng)被立即攜帶出流化床，以抑制二次裂解的發(fā)生。4、產(chǎn)物收集器收集，不可冷凝熱裂解氣體經(jīng)過過濾，由氣體流量計(jì)顯示流量排出。目前，許多研究者采用生物油噴淋技術(shù)冷卻熱解氣，得到生物油。這種方法提高了液體產(chǎn)物的純度。四、以等離子體做熱源的流化床熱裂解液化試驗(yàn)裝置1、流化床的結(jié)構(gòu)7-15器、冷凝器、溫度控制與檢測(cè)等主要部分。圖圖7-15流化床生物質(zhì)熱裂解液化實(shí)驗(yàn)裝置加熱系統(tǒng)圖7-16二級(jí)生物質(zhì)喂料器1氣力喂料管2觀察窗3滾筒喂料輪4料斗加熱系統(tǒng)由等離子主加熱源和電熱絲輔900～1900℃的Ar氣流，1000～10000℃/sAr圖7-16二級(jí)生物質(zhì)喂料器1氣力喂料管2觀察窗3滾筒喂料輪4料斗喂料器7-16在調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)的滾筒（滾筒上開有槽）反應(yīng)器圖7-17圖7-17反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖1等離子槍2硅碳管3布風(fēng)板4篩網(wǎng)5水冷喂料管6反應(yīng)管7熱電偶插孔8壓差測(cè)量管7-17310S/0Cr25Ni20/2520不銹鋼管，反應(yīng)管總長度為1400mm。外部螺旋狀纏繞電熱絲加熱元件。在反應(yīng)管壁上開有6605mm的小孔，用來安放熱電偶，測(cè)定反應(yīng)管內(nèi)氣流溫度是否均勻一致。同時(shí)，在反應(yīng)管兩端裝有內(nèi)徑10mm的壓差測(cè)量管用以聯(lián)接U型壓力計(jì)。(4)氣固分離器(旋風(fēng)分離器)生物質(zhì)熱裂解產(chǎn)物包括熱裂解氣和殘?zhí)繗夤虄上啵鶕?jù)快速熱裂解機(jī)理，熱裂解氣離開反應(yīng)器后要求快速冷凝液化以得到生物油。因此在冷凝之前要對(duì)熱裂解氣和殘?zhí)窟M(jìn)行分離，以得到較高品質(zhì)的生物油。生物質(zhì)熱裂解后氣固分離通常采用旋風(fēng)分離器，基本結(jié)構(gòu)主要由進(jìn)氣管、上圓筒、下部的圓錐筒、出氣管等組成。旋風(fēng)分離器具有結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、操作方便、分離效率高等特點(diǎn)，是常用的分離和除塵設(shè)備。（5）冷凝器的安排和連接方式，以達(dá)到最佳冷凝效果。2、原料及物性實(shí)驗(yàn)用石英砂作為流化介質(zhì)，以Ar作為流化氣體進(jìn)行玉米秸稈粉末的熱裂解試驗(yàn)。它們的物性參數(shù)見表7-3。表7-3實(shí)驗(yàn)材料的物性參數(shù)物料石英砂玉米秸稈粉末Ar（527℃）粒徑平均粒徑ds0.2～0..45mm0.3845mm0.15mm～0.45mm0.336mm44.35×10－6N·s/m2g72×10－6m2/s。g密度s1.266x103Kg/m3174.4Kg/m30.63Kg/m33、流動(dòng)特性的冷態(tài)實(shí)驗(yàn)圖7-18冷態(tài)實(shí)驗(yàn)原理圖為了確定最小流化速度和操作流化速度等參1:1Ar氣流量時(shí)石英砂的流動(dòng)情圖7-18冷態(tài)實(shí)驗(yàn)原理圖40mm石英砂1:1ArAr流量從小到大變化，觀察管內(nèi)石英砂和玉米秸稈粉末流動(dòng)狀態(tài)的變化并記錄氬氣流量、壓降和床層高度變化。床層壓差、高度和狀態(tài)隨Ar流速變化見表7-4。表7-4床層狀態(tài)隨氣體流量變化表Aru/ms-1

床層壓差△p/mmHO

床層高度h/mm

床層狀態(tài) 2 0～0.30.30.420.580.680.790.891.051.21.361.57

0～3030383839393940404040

4043445253556085

固定床，床層上浮不大，上層面中間開始出現(xiàn)大氣泡，氣泡最高處達(dá)70mm，玉米秸稈粉末開始緩慢溢出。床層波動(dòng)較大，出現(xiàn)較多氣泡，氣泡變小，分布趨于均勻，最高處達(dá)到100mm，玉米秸稈粉末基本吹出。床層上端氣泡越來越多，分布越來越均勻，最高處達(dá)到140mm，玉米秸稈粉末很快溢出。氣泡分布消失，上端床面趨于水平，床層高度達(dá)到150mm從表7-4可以看出，最小流化速度應(yīng)在0.4m/s左右，與根據(jù)理論計(jì)算的數(shù)據(jù)基本相符；當(dāng)氣體流速為0.79-1.57m/s，流化效果較好，實(shí)驗(yàn)中選擇的操作流化速度為0.89m/s。4、等離子槍頭氬氣流量控制7-15600K-850K。要保證床內(nèi)操作流化速0.89/s，需通過調(diào)節(jié)Ar1-3m3/h致氣體速度u是隨流量Q變化的。利用等壓理想氣體方程流量與溫度的關(guān)系是：TQ1Q2T

3600T 1

d2

（1）1 T 2 2Qm/；T；Qm3/T1 1 2

:床內(nèi)氣體溫度，K；dmum/(1T2

下的等離子槍操作流量Q。1表7-5玉米秸稈液化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的表頭流量見表7-5。表7-5玉米秸稈液化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)熱裂解溫度表頭流量喂料速率液體產(chǎn)率T/℃Q/m3h-1kgh-1%4372.950.628.74372.950.7304372.950.830.64772.720.6354772.720.675364772.720.737.15002.630.6305002.630.731.75002.630.830.05172.580.628.35172.580.728.45172.580.828.65572.450.627.05572.450.727.15572.450.827.85、實(shí)驗(yàn)結(jié)果按表7-5設(shè)定工況分別調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和喂料速率，得到生物油產(chǎn)率。6、溫度與喂料速率對(duì)液體產(chǎn)率影響7-57-19物油產(chǎn)率有一定影響，生物油產(chǎn)率隨喂料速率的增大而增加。這是因?yàn)槲沽纤俾实脑龃笫箽庀喈a(chǎn)物在密相區(qū)這一較高溫度區(qū)域停留時(shí)間的降低，從而抑制氣相生物油二次裂解成小分子氣體。圖7-19溫度與喂料速率對(duì)生物油產(chǎn)率的影響圖7-19溫度與喂料速率對(duì)生物油產(chǎn)率的影響高而增大，在477℃左右時(shí)，產(chǎn)油率最高。溫度繼續(xù)升高，生物油產(chǎn)率反而下降為得到較高的油產(chǎn)量，反應(yīng)溫度宜選取在477℃左右，溫度過低有可能導(dǎo)致生物質(zhì)的不完全熱裂解，而7、結(jié)論通過實(shí)驗(yàn)，證明以等離子體為主加熱熱源，同時(shí)配合電熱阻保溫的新型流化床反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定，477℃左右液體產(chǎn)率最高，溫度高于或低于此溫度都會(huì)使液體產(chǎn)率減小。第三節(jié)旋轉(zhuǎn)錐生物質(zhì)裂解液化裝置7-20Twente1989~199310kg/h7-207-20的惰性熱載體砂子一起沿著高溫錐壁呈螺旋狀上升,沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)在聯(lián)合國糧農(nóng)組織和中國國家教委的資助下，在考察意大利、加拿大、美國、瑞士荷蘭等國家生物質(zhì)熱裂解技術(shù)的基礎(chǔ)上，決定從荷引進(jìn)旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器生物質(zhì)閃速熱裂解中試裝置及技術(shù)，作為聯(lián)合國糧農(nóng)組織（ FAO）和開發(fā)計(jì)劃署（UNDP）地區(qū)綜合能源示范基地”研究項(xiàng)目的一個(gè)重要組成部TwenteBTG1993年簽訂了“生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù)合作研究”的合同，按照合同規(guī)定，由聯(lián)合國UNDP和荷蘭政府共同出資，由荷蘭BTG集團(tuán)設(shè)50kg/h1995年運(yùn)到沈陽農(nóng)BTG2000年研制了生物質(zhì)喂入率為200kg/h一。圖7-21圖7-21旋轉(zhuǎn)錐生物質(zhì)裂解液化裝置組成如圖7-20所示，該裝置包括喂入、反應(yīng)器、收集、冷凝四個(gè)主要部分。喂入部分：由N224組成。預(yù)先粉碎的生物質(zhì)被喂料器輸送到反應(yīng)器中，在喂料器和反應(yīng)器之間通入一定量N2以加速生物質(zhì)顆粒的流動(dòng)，防止生物質(zhì)顆粒堵塞；與此同時(shí)，預(yù)先加熱的沙子也被傳送到反應(yīng)器中。解蒸汽，這些蒸汽迅速離開反應(yīng)器以抑制二次裂解。795組成。冷凝部分：由冷凝器和熱交換器等組成。離開反應(yīng)器的熱裂解蒸汽首先進(jìn)入旋風(fēng)機(jī)710帶走，最后生物油從循環(huán)管道中放出。不可冷凝的熱裂解蒸汽排空燃燒。N2流量、砂子流量、冷卻水流量等參數(shù)。三、旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)及工作原理旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器主要由固定的內(nèi)錐、旋轉(zhuǎn)地外錐、反應(yīng)器加熱元件及外殼組成如圖7-21。其工作原7-227-23裂解。沙子、木炭及未轉(zhuǎn)化的生物質(zhì)被收集到反應(yīng)器周圍的容積中。該反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)錐頂角為π/2，最大直650mm木炭。如果需要，可以堵塞旋轉(zhuǎn)錐內(nèi)部的部分空間以減少旋轉(zhuǎn)內(nèi)部的氣體容積，從而減小反應(yīng)器中氣相滯留期，這可抑制氣相中生物油的二次裂解反應(yīng)，達(dá)到增加生物油產(chǎn)率的目的。采用旋轉(zhuǎn)錐式反應(yīng)器進(jìn)行熱裂解，經(jīng)過干燥的生物質(zhì)顆粒與經(jīng)過預(yù)熱的載體砂子混合后送入旋轉(zhuǎn)錐底部，在轉(zhuǎn)速為600r/min的旋轉(zhuǎn)錐熱器燃燒加熱原料。在此過程中，傳熱速率可達(dá)0.5s，熱裂解蒸汽停留時(shí)間約0.3s，生物油產(chǎn)率為60%~70%。旋轉(zhuǎn)錐式反應(yīng)器運(yùn)行中所需載氣量比流化負(fù)荷從而降低裝置的制造成本。

圖7-22旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器簡圖7-23原理第四節(jié)下降管生物質(zhì)裂解液化裝置863計(jì)劃資助下研制開發(fā)的一種新型生物質(zhì)熱裂解200-300kg/h。它采用陶瓷球顆粒（2-3mm）作為固一、下降管生物質(zhì)裂解液化裝置工藝流程7-247-24為下降管反應(yīng)器的工藝流程圖。作為固體熱載體的陶瓷球顆粒在換熱器中被加熱到一定溫度（一般是60700℃500（1-3后的0.1-0.5秒范圍內(nèi)使生物質(zhì)粉熱裂解7-24出，也可以引入生物質(zhì)燃燒室燃燒，作為加熱陶瓷球的熱源。二、下降管生物質(zhì)裂解液化裝置的組成下降管熱裂解液化裝置由下降管、加熱爐、載體換熱裝置、生物質(zhì)喂料裝置、熱裂解反應(yīng)管、旋轉(zhuǎn)篩分離裝置、炭粉排除裝置、陶瓷球循環(huán)提升裝置、旋風(fēng)除塵裝置、熱裂解氣冷凝裝置、冷卻水循環(huán)裝置、電器控制部分等幾部分組成。1、反應(yīng)管結(jié)構(gòu)下降管反應(yīng)器由熱裂解反應(yīng)管組成。三段熱裂解反應(yīng)直管連接呈“之”字形，如圖7-25管口為生物質(zhì)粉輸入口，豎直管口為熱載體陶瓷顆粒落入口。進(jìn)入熱裂解管的陶瓷顆粒在反應(yīng)管內(nèi)與生物質(zhì)粉迅速混合，生物質(zhì)粉受0.1～0.5500℃左右發(fā)生熱裂解反應(yīng)。反應(yīng)管做成“之”字形，是為了增加熱載體與生物質(zhì)粉在反應(yīng)管內(nèi)2、加熱爐下降管反應(yīng)器采用燃燒生物質(zhì)產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?000℃左右）加熱陶瓷球，生物質(zhì)燃燒器采用循環(huán)流化床。利用燃燒生物質(zhì)作為熱源，節(jié)約了電、煤等高品位能源的消耗。3、熱載體換熱裝置陶瓷顆粒作為熱載體，要求其溫度必須600℃～700℃之間。載7-26下爐體下開有圓孔作為陶瓷顆粒的出料孔，與流量調(diào)節(jié)閥門連接。4、生物質(zhì)喂料裝置被