CN103060011A - 将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明目的是提供一种将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置，该制备方法包括将生物质进行挤压以排出空气；将排出空气后的生物质进行干燥；将干燥后的生物质进行挥发份反应；将得到的生物质挥发份混合物进行一次热裂解反应；以及将得到的生物质一次热裂解反应后混合物进行二次热裂解反应，以将生物质中的能量元素转化成燃气。本发明中的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置，能最大限度地将生物质能量转化为高品位的能源产品，不产生二恶英，结焦，灼减率可达100％，从根本上解决城市生活垃圾及废弃的生物质做到減量彻底，清洁环保，产出高品位人们生活生产急需的能源产品燃气。

Description

将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置

技术领域

本发明涉及生物质再生利用及其能源燃气制备技术领域，特别是涉及到一种能将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置。

背景技术

城市生活垃圾围城及大量废弃生物质乱丢弃严重制约着人类生存发展的环境空间,特别是现在城市生活垃圾焚烧发电产生二氧化碳及二恶英排放,结焦,能源转換效率低下,以及城市生活垃圾堆肥沼气发电堆场产生恶臭及甲烷排放,及城市生活垃圾中高分子塑料在沼气处理过程中难以降解,作为肥料施于田地造成白色污染等问题,以及生物质低温慢速(300℃-350℃)制炭技术产出的炭市场不好销售，生物质中温快速（550℃-750℃）成油技术，这种技术同时还产生炭及气，三种产物的处理成本只会得不偿失，所以研究开发城市生活垃圾及废弃生物质资源化,减量化,无害化处理工艺技术成为国内外企业及各国政府急待解决的重大课题。在申请号为CN200810042541的中国专利申请中，提出了一种以生物质为原料制备氢气的方法，是将生物质原料进行快速热裂解,然后直接进行水蒸气催化重整，并且，快速热裂解的温度较低,为350-600℃。但是，该方法具有很多缺陷，其一，生物质快速热解的产物主要是二氧化碳，氧化氮等气体,焦油和炭和少量的H₂,CO,与C₂H₄等气体，要产生氢气，必须经水蒸气重整工艺流程,还要有催化剂协同进行，才有氢气产生，能耗高。其二，这种工艺过程的生产成本比目前氢气的生产成本高，因为水蒸气控温,催化剂的输入均布与二氧化碳及高温炭的均匀接触，这些工艺的控制比目前的电解还原法制氢要复杂的多。其三，反应后催化剂的二次污染，带进重整反应器大量的氧化氮(占到总气量的40％)很难去除，只能稀释氢气造成纯度差,而热解产生的焦油气（占到总气量的25％以上）在热解气转输到重整反应器过程中对输送管线会产生腐蚀堵塞,还污染环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置，其可以将城市生活垃圾中的生物质分离出来，转变成不含氮，硫及二氧化碳高品位热值的燃气能源产品。   

本发明的目的可通过如下技术方案来实现：将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法，该制备方法包括：步骤1，将生物质进行挤压以排出空气；步骤2，将排出空气后的生物质进行干燥；步骤3，将干燥后的生物质进行挥发份反应；步骤4，将得到的生物质挥发份混合物进行一次热裂解反应；以及步骤5，将得到的生物质一次热裂解反应后混合物进行二次热裂解反应，以将生物质中的能量元素转化成燃气。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

将生物质进行预处理，该预处理包括，将生物质粗粉碎后进行烘干，筛选去灰沙，磁选去金属，风选去玻璃和砖石，最后再将生物质细粉碎。

优选的是，将生物质中的水分在250℃温度的作用下释放出来，经高温被气化成水蒸气。

优选的是，在步骤3中，使生物质中大分子纤维索，半纤维素，木质素及塑料在350℃温度的作用下吸热发生热解，使生物质中的能量挥发份释放出来，被热解出来的还有焦油及炭，以得到所述生物质挥发份混合物。

优选的是，在步骤4中，所述生物质挥发后混合物中的二氧化碳同高温碳及水蒸气吸热发生还原反应:

 C＋H₂0＝CO＋H₂

C＋C0₂＝2C0

C＋H₂＝CH₄

生成H₂，C0，CH₄可燃气体，同未参于反应焦油及炭混合在一起，以得到所述生物质一次热裂解反应后混合物。 

优选的是，在步骤5中，在1500℃温度下，反应环境中充满了氢，高温水蒸气，使热解气中的焦油，炭，水蒸气发生还原反应生成C0、H₂、CH₄，同时还拌有焦油及焦炭在高温下发生裂解反应，生成C0、H₂、CH₄，生物质中不能气化的灰份释出。

优选的是，该制备方法还包括，在步骤5之后，将生成的所述燃气，进行快速冷凝和燃气脱硫净化，以得到能使用及销售的燃气。

本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备装置，该制备装置包括第一生物质进料口、第二生物质进料口、第一级压缩螺杆A、第一级压缩螺杆B、第二级压缩螺杆和一次气化腔，所述第一生物质进料口和所述第二生物质进料口位于制备装置的顶端，为生物质进入所述制备装置的进口，所述第一级压缩螺杆A连接于所述第一生物质进料口，所述第一级压缩螺杆B连接于所述第二生物质进料口，以通过两个－次压缩锣杆机挤压所述生物质使空气排出，所述第二级压缩螺杆连接于所述第一级压缩螺杆A和第一级压缩螺杆B，以继续挤压所述生物质,使空气进一步排净，所述一次气化腔与所述第二级压缩螺杆的出口相连，接收挤净空气的生物质料，该生物质料在所述一次气化腔中完成干燥,挥发份释出并发生一次热解反应和进行二次热裂解反应，并在二次热裂解反应后得到燃气。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

所述制备装置还包括辐射加热腔和加热器，该辐射加热腔将所述一次气化腔隔成上下结构，所述加热器连接于所述辐射加热腔，并将所述辐射加热腔加热至1500℃。

优选的是，所述辐射加热腔位于距离所述一次气化腔底部的三分之一处，与所述一次气化腔处于隔离密封状态，所述辐射加热腔采用耐2200℃耐高温钼合金材料，中空园型，采用等离子体，燃气燃油加热器中空加热幅射导热方式。

优选的是，所述制备装置还包括第三流速热电耦和第四流速热电耦，所述第三流速热电耦位于所述辐射加热腔的上部，所述第四流速热电耦位于所述辐射加热腔的下部，通过所述第三流速热电耦和所述第四流速热电耦测得温度为1500℃时，所述第一生物质进料口和所述第二生物质进料口同时进所述生物质。

优选的是，所述制备装置还包括燃气输出管，该燃气输出管连接于所述一次气化腔的下部，以将所述燃气从所述一次气化腔中输出。

优选的是，所述制备装置还包括集灰密封室、螺杆输灰器和活动出灰门，所述集灰密封室连接在所述一次气化腔的下部的出口处，所述螺杆输灰器连接在所述集灰密封室的出口处，所述活动出灰门连接在所述螺杆输灰器的出口处，以将所述生物质中不能气化的灰份释出所述一次气化腔，并确保所述一次气化腔的气密性。

优选的是，所述集灰密封室和所述螺杆输灰器中装有干燥后灰沙。

优选的是，所述制备装置还包括耐火层和耐热层，该耐火层位于所述一次气化腔的内壁上，所述耐热层位于所述耐火层的外层,以防止烧损

优选的是，所述制备装置还包括隔热层和石棉保温层，所述隔热层位于所述耐火层的外层，所述石棉保温层位于所述隔热层的外层，以使所述制备装置保温。

技术人员不难看出，上述各优选方案的任意组合所构成的方案都是本发明的一部分。

本发明中的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置，生产成本低,生物质转变成燃气反应过程是在同一腔体内,用同一个高温热源完成的,能产生经济效益外，没有废气排放。生物质经无氧高温热裂解，能使低品位的生物质中的能量元素，高热值的氢，碳元素，通过高温热裂解反应及高温还原反应使生成H₂，C0,CH₂等小分子的燃气不含杂质地被分解出来，所有杂质灰份被裂解分离去除,使低品位低热值的生物质变成高品位高热值的燃气产品。本发明中将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置是通过生物质热化学反应将生物质中大分子物质（木质索，纤维素，半纤维素）分解成小分子的高温（1500℃）闪速（反应时间为1秒）热裂解气化工艺技术,在这种无氧高温环境中的生物质只能发生气化热裂解及高温还原反应，生物质只能全部地将能量转化为高品位的燃气能源产品,不产生焦油,焦炭，二氧化碳，二恶英，结焦，灼减率达100％，是从根本上解决了城市生活垃圾及废弃的生物质做到減量彻底，清洁环保，只能生成高品位人们生活生产急需的清洁资源-燃气，通过低温高压技术一样能将这种燃气液化成高品位的燃油。

附图说明

图1为本发明的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法的一优选实施例的流程图；

图2为本发明的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备装置的一优选实施例的结构图；

图3为图2所示的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备装置的俯视图；

图4为图2所示的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备装置中各流程段的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

图1为本发明的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法的一优选实施例的流程图。在步骤101中，将生物质进行预处理。在一实施例中，该预处理包括，将生物质粗粉碎后进行烘干，筛选去灰沙，磁选去金属，风选去玻璃和砖石，最后再将生物质细粉碎。流程进入到步骤102。

在步骤102中，将经预处理后的生物质进行挤压以排出空气。在一实施例中，需要将生物质进行多次，例如两次挤压，以尽可能的排出空气。对生物质挤压排出空气，是因为只有不含有空气的生物质在无氧高温中发生闪速热裂解气化反应，能将生物质中的能量元素氢，碳，氧等分解出来，灰份杂质去除出去。流程进入到步骤103。

在步骤103中，将排出空气后的生物质进行干燥,将生物质中的水份在250℃温度的作用下释放出来，经高温被气化成水蒸气。流程进入到步骤104。

在步骤104中，将干燥后的生物质进行挥发（例如，在350℃下进行挥发），使生物质中大分子纤维索，半纤维素，木质素及塑料在350℃温度的作用下吸热发生热解，使生物质中70％的能量挥发份(主要成份是C0,H₂，CH₄)释放出来，被热解出来的还有焦油及炭，受容器空间的窂引全部被混合在一起。流程进入到步骤105。

在步骤105，将生物质挥发后得到的混合物进行一次热裂解反应(例如在800℃下)，这时混合气体中的二氧化碳同高温碳及水蒸气吸热发生还原反应:

 C＋H₂0＝CO＋H₂

C＋C0₂＝2C0

C＋H₂＝CH₄

生成H₂，C0，CH₄可燃气体，同未参于反应焦油及炭混合在一起。流程进入到步骤106。

在步骤106，将生物质一次热裂解反应得到后的混合物进行二次热裂解反应 (例如1500℃下)，随着温度的升高，在这一反应环境中充满了氢，高温水蒸气，使热解气中的焦油，炭，水蒸气发生还原反应生成C0、H₂、CH₄，同时还拌有焦油及焦炭在高温下发生裂解反应，生成C0、H₂、CH₄，所以在1500℃时段，反应速率增大，生物质的大分子全部被气化，H₂急剧上升，含量占到气体总成份的45％以上，C0₂与高温炭发生还原反应生成C0约占20％，CH₄占到8％，热值成倍增长（热值高达18000kJ／m），最后生物质中只剩不能气化的灰份释出,生物质中的能量元素（H，C，O）全部转化成高品质的能源产品燃气。流程进入到步骤107。

在步骤107，将生成的燃气，进行快速冷凝（30℃-25℃）和燃气脱硫净化（20℃-15℃），以得到能使用及销售的燃气。快速冷凝的目的是为高温燃气脱硫做准备,国家标准规定人工燃气－定不能含硫,高温燃气是无法收集及储存.使用及销售的, 必须降到自燃点50℃以下，流程结束。

本发明的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法，是将生物质经预处理后，在排挤出生物质所含空气的设备机构环境中,连续不断地输进1500℃以上无氧高温段，在所产燃气质量及产量受控制的条件下,将生物质中所含能量,通过无氧高温热裂解反应及高温还原反应,转变成高品位，高热值的淸洁燃气产品。

图2为本发明的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备装置的一优选实施例的结构图，图3为图2所示的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备装置的俯视图。该将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备装置包括第一生物质进料口1、第一级压缩螺杆A2、第二级压缩螺杆3、第一级压缩螺杆B4、第二生物质进料口5、一次气化腔6、耐火层7、耐热层8、隔热层9、石棉保温层10、辐射加热腔11、燃气输出管12、集灰密封室13、螺杆输灰器14、活动出灰门15、加热器16及第一流速热电耦A, 第二流速热电耦B, 第三流速热电耦C, 第四流速热电耦D。

第一生物质进料口1和第二生物质进料口5位于制备装置的顶端，为预处理后的生物质进入到所述制备装置的进口。第一级压缩螺杆A2连接于第一生物质进料口1，第一级压缩螺杆B4连接于第二生物质进料口5，以通过两个－次压缩锣杆机挤压生物质使空气排出。第二级压缩螺杆3连接于第一级压缩螺杆A2和第一级压缩螺杆B4，以继续挤压生物质,使空气进一步排净。一次气化腔6与该第二级压缩螺杆3的出口相连，接收挤净空气的生物质料，该生物质料在该一次气化腔6中完成干燥,挥发份释出并发生一次热解反应和进行二次热裂解反应。

辐射加热腔11将一次气化腔6隔成上下结构，在一实施例中，辐射加热腔位于距离该一次气化腔6底部的三分之一处，与一次气化腔6处于隔离密封状态。

加热器16连接于辐射加热腔11，并将辐射加热腔11加热至1500℃。在一实施例中，辐射加热腔11采用耐2200℃耐高温钼合金材料，中空园型，采用等离子体，燃气燃油加热器中空加热幅射导热方式，目的是使加热废气不能进入热裂解反应室稀释热值。

第三流速热电耦C位于辐射加热腔11的上部，第四流速热电耦D位于辐射加热腔11的下部，通过第三流速热电耦C和第四流速热电耦D测得控制台可调流速热电耦仪表显示，当仪表显示温度1500℃时，第一生物质进料口1和第二生物质进料口5同时进预处理好的生物质，以使一次气化腔6下部温度通过进料速度控制使温度保持在1500℃±20℃范围，进行二次热裂解反应。

在一次气化腔6的上部还从上到下分布着第一流速热电耦A和第二流速热电耦B，以得到一次气化腔6的反应温度及生物质在气化反应过程中的速度。

燃气输出管12连接于一次气化腔6的下部，以将二次热裂解反应后生成的燃气从一次气化腔6中输出。集灰密封室13连接在一次气化腔6的下部的出口处，螺杆输灰器14连接在集灰密封室13的出口处，活动出灰门15连接在螺杆输灰器14的出口处，以将生物质中不能气化的灰份释出一次气化腔6，并确保一次气化腔6的气密性。

耐火层7位于一次气化腔6的内壁上，耐热层8位于耐火层7的外层,以防止烧损,提高装置使用寿命。隔热层9位于耐火层8的外层，石棉保温层10位于隔热层9的外层，以使装置保温。

该装置在工作时，由加热器16将辐射加热腔11加热至1500℃，通过第三流速热电耦C和第四流速热电耦D测得控制台可调流速热电耦仪表显示，当仪表显示温度1500℃时，生物质进料口A1和生物质进料口B5同时进预处理好的生物质，通过空气挤出机构2和4两个－次压缩锣杆机挤压生物质使空气排出，并送进二次压缩锣杆机构3继续挤压生物质,使空气进一步排净，挤净空气的生物质料通过二次压缩锣杆出口进入一次气化腔6,使生物质完成干燥,挥发份释出并发生一次热解反应转变成粗质能源燃料产品炭，焦油，可燃气及高温水蒸气并使一次气化腔6内膨胀产生低气压，因一次气化腔6被辐射加热腔11隔成上下结构,下部温度通过进料速度控制使温度保持在1500℃±20℃范围,在反应空间下部,全部是灰沙预先填满集灰密封室13至螺杆输灰器14腔体使之不漏气，这样即保证了出灰又保证了气密性，一次气化产生的炭,焦油,挥发份及水蒸气通过辐射加热体11两侧间隙进下部1500℃高温区，停留时间为1秒钟,使产生的高温水蒸气与二氧化碳发生还原反应生成H₄，CO等小分子不可凝可燃气，同时在这1500℃高温区间，焦炭与焦油在高温富氢，高温水蒸气及低气压状态环境中，焦炭及焦油发生闪速热裂解反应，成生CH₄，C₂H₄，C0等烃类小分子不可凝可燃气，经燃气输出管12输出，再经快速冷凝，脱硫净化处理后得到高品位热值的燃气以进行市场销售。图4为图2所示的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备装置中各流程段的示意图，从图4中可以看出在该装置中将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备流程。

 在一实施例中，本发明的方法及装置具有以下特点：

A. 将生物质高温闪速热裂解成燃气的主要方法是:经预处理后的生物质是经过去除了空气处理后，才能进入无氧高温(1500℃)闪速(热解反应速度0.5秒)热裂解室，因为只有不含有空气的生物质在无氧高温中发生闪速热裂解气化反应，能将生物质中的能量元素氢，碳，氧等分解出来，灰份杂质去除出去。

B. 将生物质高温闪速热裂解成燃气的装置的上部安装的挤压式锣旋送料机，目的是挤压出生物质中的空气外，同时也起到封闭反应腔进口的空气进入。

C. 将生物质高温闪速热裂解成燃气的装置,反应室长的三分之二部分为生物质干燥，挥发份热解，一次反应段，三分之一为二次热裂解段，幅射加热体安装在热裂室长三分之一处，并且与热裂室处于隔离密封状态，幅射加热体采用耐2200℃耐高温钼合金材料，中空园型，采用等离子体，燃气燃油加热器中空加热幅射导热方式，目的是使加热废气不能进入热裂解反应室稀释热值。

D. 将生物质高温闪速热裂解成燃气的装置生物质燃气反应的值量,由加热器控温调节，生物质燃气的产量由进料锣旋送料器转速调节。

E. 将生物质高温闪速热裂解成燃气的装置正式投料生产前,必须先加热热裂解室，温度为热裂解室加热幅射体段1500℃，目的是排净热裂解室内氧气。

F. 将生物质高温闪速热裂解成燃气的装置正式投料生产前，必须先将热裂解室燃气出口以下200mm处，到下部锣旋出灰器腔体内全部填满干燥后细沙，目的是密封热裂解室下排碴口。

本发明的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备装置使用的生物质，经预处理后，在排挤出生物质所含空气的设备机构环境中,连续不断地输进1500℃以上无氧高温段，在所产燃气质量及产量受控制的条件下，生物质在高温下发生闪速热裂解的气化腔体装置中，将生物质中所含能量,通过无氧高温热裂解反应及高温还原反应,转变成高品位，高热值的淸洁燃气产品的装置，本装置采用的方法是下行侧出式高温闪速干馏塔式热裂解方法，经预处理后的生物质挤出空气后,经无氧输送机构送进塔式热裂解装置，→经干燥段,将生物质中的水份在250℃温度的作用下释放出来，经高温被气化成水蒸气并下行至→挥发段(350℃)使生物质中大分子纤维索，半纤维素，木质素及塑料在350℃温度的作用下吸热发生热解，使生物质中70％的能量挥发份(主要成份是C0,H₂，CH₄)释放出来，被热解出来的还有焦油及炭，受容器空间的窂引全部被混合在一起下行至 →一次热裂解反应段(800℃)，这时混合气体中的二氧化碳同高温碳及水蒸气吸热发生还原反应: C＋H₂0＝CO＋H₂，C＋C0₂＝2C0，C＋H₂＝CH₄,生成H₂，C0，CH₄可燃气体，同未参于反应焦油及炭继续下行至 →二次热裂解反应段(1500℃)，随着温度的升高，热解室在这一段的反应环境中充满了氢，高温水蒸气，使热解气中的焦油，炭，水蒸气发生还原反应生成C0、H₂、CH₄，同时还拌有焦油及焦炭在高温下发生裂解反应，生成C0、H₂、CH₄，所以在1400℃时段，反应速率增大，生物质的大分子全部被气化，H₂急剧上升，含量占到气体总成份的45％以上，C0₂与高温炭发生还原反应生成C0约占20％，CH₄占到8％，热值成倍增长（热值高达18000kJ／m），最后生物质中只剩不能气化的灰份释出,生物质中的能量元素（H，C，O）全部转化成高品质的能源产品燃气的方法及装置。  

在应用本发明的一具体实施例中，生物质高温闪速热裂解生成燃气是生物质经过预处理后，经过去除生物质中所含的空气，在无氧的高温（200℃）环境中，生物质完成干燥，(300℃)挥发份释出及(700℃)－次裂解反应，生成水蒸气，氢气，－氧化碳，甲烷，炭及焦油生成气，液，炭三种形态物质，在同－腔体内继续下行通过幅射加热体两侧空隙到二次高温裂解区，在1500℃度高温环境中，气，液，炭全部在0.5秒时间气化生成不可凝的氢气，一氧化碳气，甲烷，乙烷等全部气体，生物质中的灰份同时也全部释放出,从而完成了生物质从低品位低热值到高品位高热值燃气的高温闪速转变。

在应用本发明的另一具体实施例中，生物质生成燃气的生产过程是,首先将大块的生物质(特别是城市生活垃圾中的破衣,旧被沙发垫等)破碎成小于100mm的生物质体,干燥(150℃-200℃)以利分离出生物质中的灰沙及多余的水份,筛选分离出灰沙,在经过风选分离出重的砖石,玻璃等无机物,在粉碎至5mm以下后，送到第一级两个挤压式锣旋挤出机中,通过挤压使生物质中所含空气被挤出压实后,送进第二级挤压式锣旋挤出机将生物质中的空气排净压实后送进入了经先升温排氧的裂解室,在脱离挤出机口时,压力释放生物质松开下落在第一反应段(150℃-1100℃),完成干燥脱出全部水份,热解高温水蒸气的形成,生物质越往下走温度越高,在经过300℃-400℃温度区段时生物质中占70％的挥发份释放出来(也就是生物质所含有的能量开始释放),也就是生物质中的氢H(9％),碳C(45％),氧O(6％),氮N(0.1℃),硫S(0.1％) 等成份释放出来,受反应结构空间约束这些产物只能下行,在下行过程中温度越来越高,水蒸气被加热成高温水蒸气(700℃)与氧和高温碳发生还原反应生成氢H₂及－氧化碳C0，甲烷C₂H₄，CmHm乙烷，丙烷，二氧化碳CO₂等气体及液体焦油及炭,当这些物质穿过幅射加热体段时,这时二氧化碳与高温炭及高温水蒸气发生还原反应生成大量的H₂(占到总气量30％)及C0(总气量15％),形成了高温氢环境,当到达1500℃高温二次反应段时,焦油及炭都将被裂解生成CH₄,C₂H₄及C0还有少量的C0₂,这产生的二氧化碳与高温炭及高温水蒸气继续发生还原反应生成H₂与C0，这时的氢H₂含量会占到气体总量的50％,一氧化碳CO占到气体总量的20％，CH₂占到8％等可燃性气体,最后生物质灰份脱出，低品位低热值的生物质(稻草,麦草,杂草,树叶,树枝,塑料,布匹,纸张,及动物尸体等) 转換反应成高品位,高热值的燃气,经急冷,脱硫净化就可销售(民用燃烧,工业用燃气发电)。

本领域技术人员在阅读了本说明书后不难理解，本发明的将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法及装置由现有技术结合而构成，这些现有技术虽然并没有事无巨细地全部一一描述，但在阅读了本说明书后本领域技术人员会知其所云。本说明书中描述了上述现有技术的结合而构成本发明的各个方案，本领域技术人员可以理解，这些方案的各种结合，以及构成这些方案的各个部分和/或特征的结合都属于本发明的方案的范畴。本领域技术人员显然可以理解的是，将上述现有技术结合起来构成本发明，这需要大量创造性劳动付出，是多年理论研究和大量实验的结晶。

Claims (10)

1.将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：

步骤1，将生物质进行挤压以排出空气；

步骤2，将排出空气后的生物质进行干燥；

步骤3，将干燥后的生物质进行挥发份反应；

步骤4，将得到的生物质挥发份混合物进行一次热裂解反应；以及

步骤5，将得到的生物质一次热裂解反应后混合物进行二次热裂解反应，以将生物质中的能量元素转化成燃气。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该制备方法还包括，在步骤1之前，将生物质进行预处理，该预处理包括，将生物质粗粉碎后进行烘干，筛选去灰沙，磁选去金属，风选去玻璃和砖石，最后再将生物质细粉碎。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤2中，将生物质中的水分在250℃温度的作用下释放出来，经高温被气化成水蒸气。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤3中，使生物质中大分子纤维索，半纤维素，木质素及塑料在350℃温度的作用下吸热发生热解，使生物质中的能量挥发份释放出来，被热解出来的还有焦油及炭，以得到所述生物质挥发份混合物。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤4中，所述生物质挥发后混合物中的二氧化碳同高温碳及水蒸气吸热发生还原反应:

 C＋H₂0＝CO＋H₂

C＋C0₂＝2C0

C＋H₂＝CH₄

生成H₂，C0，CH₄可燃气体，同未参于反应焦油及炭混合在一起，以得到所述生物质一次热裂解反应后混合物。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤5中，在1500℃温度下，反应环境中充满了氢，高温水蒸气，使热解气中的焦油，炭，水蒸气发生还原反应生成C0、H₂、CH₄，同时还拌有焦油及焦炭在高温下发生裂解反应，生成C0、H₂、CH₄，生物质中不能气化的灰份释出。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，该制备方法还包括，在步骤5之后，将生成的所述燃气，进行快速冷凝和燃气脱硫净化，以得到能使用及销售的燃气。

8.将生物质高温闪速热裂解成燃气的制备装置，其特征在于，该制备装置包括第一生物质进料口、第二生物质进料口、第一级压缩螺杆A、第一级压缩螺杆B、第二级压缩螺杆和一次气化腔，所述第一生物质进料口和所述第二生物质进料口位于制备装置的顶端，为生物质进入所述制备装置的进口，所述第一级压缩螺杆A连接于所述第一生物质进料口，所述第一级压缩螺杆B连接于所述第二生物质进料口，以通过两个－次压缩锣杆机挤压所述生物质使空气排出，所述第二级压缩螺杆连接于所述第一级压缩螺杆A和第一级压缩螺杆B，以继续挤压所述生物质,使空气进一步排净，所述一次气化腔与所述第二级压缩螺杆的出口相连，接收挤净空气的生物质料，该生物质料在所述一次气化腔中完成干燥,挥发份释出并发生一次热解反应和进行二次热裂解反应，并在二次热裂解反应后得到燃气。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述制备装置还包括辐射加热腔和加热器，该辐射加热腔将所述一次气化腔隔成上下结构，所述加热器连接于所述辐射加热腔，并将所述辐射加热腔加热至1500℃。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述辐射加热腔位于距离所述一次气化腔底部的三分之一处，与所述一次气化腔处于隔离密封状态，所述辐射加热腔采用耐2200℃耐高温钼合金材料，中空园型，采用等离子体，燃气燃油加热器中空加热幅射导热方式。

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