常見的生物質(zhì)能源熱處理工藝

熱處理法：

1) 熱解法：

將預處理后生物質(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(zhì)本身性質(zhì)的不同會產(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(diào)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(jié)構如圖1所示，預處理后的生物質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)能之間增加一個壓力，隨著加熱轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，生成的熱解油品會從轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)錐熱解器

本反應器利用倒扣的旋轉(zhuǎn)錐不斷轉(zhuǎn)動，且不斷被加熱，生物質(zhì)能在旋轉(zhuǎn)錐內(nèi)被熱解，成焦會被離心力甩出旋轉(zhuǎn)錐，進入側(cè)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(zhuǎn)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(zhì)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(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。