生物质热解炉的直接燃烧分散供热方法技术

本发明专利技术生物质热解炉的直接燃烧分散供热方法涉及生物质的热化学技术领域。热解炉的供热燃烧装置由多个燃烧器组而组成，所有燃烧器组在热解炉上部沿轴向分散布置，每个燃烧器组均由多个小燃烧器喷嘴构成，炉内燃烧区域最高温度在１６００℃以下；为热解炉供热的燃料与氧化剂在进入热解炉前是分隔开的，在炉内为非预混燃烧；热解炉为外壳固定的卧式布置，以带搅拌杆的搅拌轴旋转对炉内生物质进行搅拌；运行中可通过调整外部提供的燃料量和／或氧化剂中的惰性组分含量和／或通过调整带搅拌杆的搅拌轴转速来调节燃烧区域的最高温度。用于生物质热解处理。以“直接燃烧分散供热”技术满足生物质原料的中温快速热解及后续气流床气化的工程应用需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的，涉及能源化工
；特别 涉及生物质的热化学
；尤其涉及为了实现生物质的气流床气化而对生物质进行中 温快速热解处理的
；具体涉及的技术领 域。
技术介绍
生物质是通过光合作用吸收空气中二氧化碳生成的有机物质，其分布广泛、可利 用量大、并且是唯一可再生的含有碳氢组分和热能的、可储存的自然原料；利用生物质进行 能源利用和化工生产，具有C02零排放的特征。随着传统化石能源储量的日益减少，以及由 于使用化石能源带来的环境污染问题，重视和发展可再生、环保能源已成为各国政府的共 识。通过热化学、生物化学等方法，能够将生物质转变为清洁的气体或液体燃料，生产合成 柴油/汽油、化工产品以及满足电力需求等等，具有全面替代化石能源的潜力，成为世界各 国优先发展的新能源。 将生物质转变为清洁气体或液体燃料的方法很多，在这其中，生物质高温气流床 气化技术与其它技术相比能够适应所有的生物质种类，其气化温度较高，炉内温度比较均 匀，焦油在气流床中全部裂解，CH4含量较少，气化得到精制合成气；同时气流床具有很好的 放大特性，特别适用于大型工业化的应用。而精制合成气指的是气化直接得到的合成气 中，C0和^为主要组分，无焦油，(^4含量<0.5%。精制合成气主要用于生产合成柴油/ 汽油、烯烃、烷烃、石脑油、润滑油，以及作为燃料电池原料等等，适用于生产各种化工产品、 以及各种超清洁油品的新能源利用；特别在可再生的生物质能源利用领域，它是生物质化 工产业、生物质合成油新能源产业的关键技术。但是，气流床气化对原料的粒径有着严格的 限制，进入气流床的原料需要磨成超细的微米级的颗粒，然而按照现有的破碎或制粉技术， 无法将含纤维较多的生物质原料磨制成满足气流床运行所需的粒径，这就导致了无法将生 物质原料直接用于气流床气化；最好就是先将生物质进行热解分解成热解气和固态炭，然 后将固态炭制粉和热解气一起送入气流床中气化。 为了降低热解炉设备的材料要求，最好的方法就是在40(TC 60(rC的中等热解 温度下(简称中温热解)，对生物质进行中温快速热解处理、将生物质分解成热解气和固态 炭(将固态炭研磨成炭粉)后再送入气流床中进行气化。而实现生物质中温快速热解技术 的关键就是热解炉的供热方法，它是决定生物质热解的热量利用效率、热解速率、热解产物 品质、以及热解炉设备造价和热解炉供热安全运行的核心。 目前对生物质进行热解的供热方法主要分为两类，一是间接换热热解，另一是直 接换热热解。 间接换热热解是先将热量传递到热解炉的加热部件，然后再由加热部件将热量传 递给需热解的生物质，如申请号为2000480005170.3中国专利、申请号为200610124521.3 中国专利等，都是典型的间接换热热解的供热装置，可以较好地满足慢速热解的需求，但其缺点就是热解升温速率慢、传热效率低、外供热量大、热量利用率低，特别针对大型工业化 的生物质中温快速热解需求，导致外供热量极大、传热效率及热量利用率低、加热部件温度 很高或加热部件设备庞大、加热部件材质要求极高且容易损坏，基本不能满足工业化生物 质快速热解的需求。 直接换热热解目前有两种方式，一是将热介质(如外部高温烟气等)直接输入到 热解炉中；另一是在热解炉中通入氧化剂和/或外部燃料直接燃烧供热，与需热解的生物 质直接混合。其共同特点是传热效率高、热量利用率可达到100%，但在工业化的应用中如 果供热方法不当将存在极大的运行安全隐患。 将外部高温烟气直接输入到热解炉中的方法会导致外部进入的烟气温度很高、烟 气量极大、烟道材料要求极高，热解炉气量大，并导致后面的气流床气化效率低下，这种直 接换热热解方法显然并不适合在工业化中应用。目前，直接换热热解一般都采用在热解炉 中通入氧化剂和/或外部燃料直接燃烧供热。如德国科林公司的Carbon-V工艺中的热解 炉燃烧供热，在其对外公开宣传的材料中，其氧化剂为氧气或空气，布置在热解炉下部，用 烧结板将氧化剂进口与木炭分隔开，氧化剂与热解炉中自产的木炭和热解气进行燃烧反应 供热；其烧结板温度极高，并且在热解炉的搅拌状态下燃烧存在较大的安全隐患。又如申请 号为200810236614. 4中国专利中提出了利用外供的可燃气体和氧气在热解炉内发生直接 燃烧反应，反应放出的热量直接用于提供生物质热解所需的热量，但并没有说明如何进行 燃烧组织，只是提到通过控制氧化剂量来控制热解炉的平均温度，但没有说明如何在热解 炉中进行燃烧组织供热。而热解炉直接燃烧供热的技术关键是如何进行燃烧组织、如何控 制燃烧区域的最高温度，这是热解炉安全稳定运行的关键，也是决定热解炉设备材料要求 的核心。 为了满足生物质中温快速热解的各方面需求，采用直接换热热解为较好的方式， 而可以工程化实施的最佳方法就是采用直接燃烧供热热解。但从上面的介绍可看出，目前 所有已知的直接燃烧供热热解方法都存在各种不足和安全隐患，都不能同时满足高传热效 率、高热量利用效率、燃烧供热安全、运行安全稳定、热解炉设备低投资等工业化实施要求。 本专利技术的，是生物质可再生固体燃料的中 温快速热解技术中必须优先解决的关键技术。 基于专利技术人的专业知识底蕴与多年丰富的实践经验及对事业精益求精的不懈追 求，在认真而充分的调查、了解、分析、总结上述已有公知技术和现状基础上，根据生物质气 流床气化的要求，在生物质的热解处理过程中满足"生物质的中温快速热解及热解气多次 裂解"的技术要求前提下，对卧式热解炉采取"直接燃烧分散供热"关键技术，研制成功了 ""，可高效、燃烧供热安全、运行安全稳定、热解炉 设备低投资地满足生物质的精制合成气的原料预处理要求，具有非常重要的现实意义与深 远的战略意义。
技术实现思路
本专利技术的生物质热解炉采取"直接燃烧分散供热"关键技术，热解炉的供热燃烧装 置由多个燃烧器组而组成，所有燃烧器组均布置在热解炉的上部，并在热解炉上部沿轴向 分散布置，而每个燃烧器组均由多个小燃烧器喷嘴构成，热解炉内燃烧区域的最高温度控制在160(TC以下；为热解炉供热的燃料与氧化剂在进入热解炉内以前是分隔开的，在热解 炉内为非预混燃烧；热解炉为卧式布置，并且外壳固定，热解炉内采用带有搅拌杆的搅拌轴 旋转来对生物质进行搅拌；根据进入热解炉的生物质原料的热解温度要求，可以通过调整 氧化剂量来控制热解炉内的平均温度；热解炉在运行过程中，可以通过调整外部提供的燃 料量和氧化剂中的惰性组分含量来调节燃烧区域的最高温度，同时也可以通过调整所述带有搅拌杆的搅拌轴的转速来调节燃烧区域的最高温度。 通过本专利技术达到的目的是①、为应用气流床对生物质气化创造前提技术条件； ②、使自然生成、数量大、分布广、可再生的"生物质"新原料得到充分利用，变废为宝并有效 地保护环境；③、应用采用卧式热解炉，在满足"生物质的中温快速热解"的技术要求前提 下，以"直接燃烧分散供热"关键技术、提供""，实现 了生物质热解炉的高效、燃烧供热安全、运行安全稳定、设备低投资的技术要求；④、为生物 质化工产业及合成油新能源产业的开拓奠定坚实的技术依托；⑤、有效保护环境、提高综合 经济效益。 本专利技术可达到预期目的。 为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为 —种，热解炉的供热燃烧装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质热解炉的直接燃烧分散供热方法，其特征在于：热解炉的供热燃烧装置由多个燃烧器组而组成，所有燃烧器组均布置在热解炉的上部，并在热解炉上部沿轴向分散布置，而每个燃烧器组均由多个小燃烧器喷嘴构成，热解炉内燃烧区域的最高温度控制在１６００℃以下。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩剑锋，
申请(专利权)人：中节环北京能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[]