CN113025357A - 一种热解油回用的生物质热解联产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热解油回用的生物质热解联产方法，包括生物质热解联产工序、热解油雾化燃烧回用工序以及太阳能驱动工序；所述生物质热解联产工序产生的热解油经回收后，存放于热解油存储罐内；所述热解油存储罐内的热解油被加压打入热解油预热器，经预热后进入雾化室雾化，并通过燃烧器燃烧为所述生物质热解联产工序提供热能；所述太阳能驱动工序提供热源将热解油加热升温至设定温度；本发明利用太阳能驱动工序向热解油预热器提供热量，能够增强热解油的流动性，减少加热热解油所消耗的外部能源，降低运行成本，同时，由于提高了热解油的流动性，解决了热解油雾化效果差、燃烧回用系统不稳定的问题，实现了对热解油直接有效的利用。

Description

一种热解油回用的生物质热解联产方法

技术领域

本发明涉及生物质热解技术领域，特别是涉及一种热解油回用的生物质热解联产方法。

背景技术

生物质热解联产是基于热解技术，将生物质在隔绝空气或少量空气条件下，利用热能切断大分子中的化学键，生成气体、液体和固体小分子物质的过程；是以生物质连续炭化技术为核心，通过固气、气液分离和燃气净化提质，生产热解气、生物炭、焦油等多种产品。产物可应用于多领域，有效提高生物质的综合利用效率。热解气清洁、环保、可再生，可作为农村地区重要的替代能源。生物炭可用作吸附材料、土壤改良剂、肥料缓释载体和二氧化碳封存剂等，也可经加工作为高品质能源利用。热解联产是农林废弃物综合利用的重要途径之一，符合生物质资源化、能源化综合利用原则，能够进一步提升农林废弃物资源开发综合效益，具有良好的推广应用前景。

由于生物质原料松散，运输距离过大会导致原料成本过高，目前生物质热解联产技术主要应用于村镇供暖、工农业园区供热，其副产物热解油组分复杂，无法直接有效利用，随意堆弃既浪费资源又污染环境。授权公告号为CN 203442799 U的中国专利公开了一种生物质热解油直接雾化燃烧系统，利用生物质热解油直接雾化燃烧系统，能够克服生物质热解油本身性质缺陷，实现生物质热解油的直接雾化燃烧，扩大生物质热解油的利用方式和利用范围，也就是说，该方案提供了一种热解油燃烧回用的有效途径，但生物质热解油储罐中的油是冷却后的热解油，热解油冷却后，流动性变差，在雾化燃烧时会降低燃烧效果，如果在雾化燃烧前进行加热，则需要消耗大量的电力能源，会增加运行成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种热解油回用的生物质热解联产方法，以解决上述现有技术存在的问题，利用太阳能驱动工序向热解油预热器提供热量，能够增强热解油的流动性，保证热解油向燃烧器的顺利供给，减少加热热解油所消耗的外部能源，降低运行成本，同时，由于提高了热解油的流动性，解决了热解油雾化效果差、燃烧回用系统不稳定的问题，实现了对热解油直接有效的利用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种热解油回用的生物质热解联产方法，包括太阳能驱动工序、热解油雾化燃烧回用工序和生物质热解联产工序；

所述太阳能驱动工序包括太阳能集热器和太阳能储热器，所述太阳能集热器和所述太阳能储热器均与所述热解油雾化燃烧回用工序中的热解油预热器连接，且所述太阳能集热器还与所述生物质热解联产工序中的生物质预热进料器连接；

所述热解油雾化燃烧回用工序包括热解油的回收、存储、预热、雾化、燃烧过程，包括热解油回收管路、热解油存储罐、热解油预热器、雾化室、蒸汽发生器和燃烧器，热解油经所述热解油回收管路回收后，存放于所述热解油存储罐内，将热解油加压打入所述热解油预热器，通过所述太阳能驱动工序提供的热源将热解油加热升温至60-80℃后，与所述蒸汽发生器产生的水蒸气在所述雾化室中进行气泡雾化，通过所述燃烧器燃烧为所述生物质热解联产工序提供热能；

所述生物质热解联产工序包括生物质热解联产系统和生物质预热进料器，通过生物质预热进料器对生物质原料进行预热，通过所述热解油雾化燃烧回用工序提供的热能将生物质原料加热至500-650℃热解生产热解气、热解炭产品，热解油通过所述热解油回收管路进行回收，存放于所述热解油存储罐内。

优选地，所述太阳能集热器转化的热能首先为所述热解油预热器加热，多余的太阳能存储在所述太阳能储热器中，所述太阳能储热器在太阳能不足时优先为热解油预热；所述太阳能驱动工序中再多余的热量为所述生物质预热进料器加热。

优选地，所述太阳能集热器和所述太阳能储热器均采用导热油预热加温方式和螺旋盘管的结构为热解油和生物质原料预热加温；导热油温度在90-110℃，在太阳能充足时，所述生物质预热进料器主要通过所述太阳能集热器为其提供热源加热导热油进行预热，当太阳能不足时，采用外部电源提供能源为所述生物质预热进料器进行预热。

优选地，所述太阳能集热器为槽式集热器、菲涅尔集热器、CPC集热器或平板集热器低聚光比的集热器，且连接有用于调整所述太阳能集热器方位的光敏传感器调控装置；所述太阳能储热器采用单罐结晶水合盐的固-液相变储热，所述结晶水合盐选用硝酸盐、碳酸盐或氰化盐。

优选地，通过所述蒸汽发生器将预热的热解油进行气泡雾化；雾化喷孔孔径为2.5mm、热解油质量流量为120kg/h、蒸汽质量流量为6.0kg/h。

优选地，太阳能不足时，由所述太阳能储热器为所述热解油预热器加温至60-80℃，当所述太阳能储热器热源不够时，采用所述蒸汽发生器产生的水蒸气为外部热源对所述热解油预热器加热。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

（1）本发明利用太阳能驱动工序向热解油雾化燃烧回用工序中的热解油预热器提供热量，能够增强热解油的流动性，保证热解油向燃烧器的顺利供给，减少加热热解油所消耗的外部能源，降低运行成本，同时，由于提高了热解油的流动性，解决了热解油雾化效果差、燃烧回用系统不稳定的问题，实现了对热解油直接有效的利用；

（2）本发明太阳能驱动工序包括太阳能集热器和太阳能储热器，在太阳能充足时，可以利用太阳能集热器为热解油预热器提供能量，并依靠太阳能储热器存储多余的能量，当太阳能不足时，可以利用太阳能储热器释放能量，从而无论太阳能是否充足均能够为热解油预热器提供稳定的加热热源，提高了热解油雾化燃烧回用工序运行的稳定性，保证热解油雾化燃烧回用工序的热能持续稳定输出，进而同时保证生物质热解联产工序的稳定运行；

（3）本发明太阳能驱动工序中的太阳能集热器与生物质热解联产工序中的生物质预热进料器连接，当太阳能储热器存储热能达到上限后，太阳能集热器的热量提供给生物质预热进料器，预热后的生物质原料再进入生物质热解联产工序，进一步提高生物质热解联产工序运行的稳定性；

（4）本发明太阳能储热器采用的是结晶水合盐的固-液相变储热存储，其存储温度达不到生物质热解需要的温度，仅考虑多余的热源为生物质预热进料器进行预热，生物质热解联产工序主要能源消耗仍然以热解油燃烧回用能源为主，本发明根据实际情况，能够利用太阳能尽量减少能源及运行成本；

（5）本发明雾化室通过蒸汽发生器产生的蒸汽将预热过的热解油进行气泡雾化，蒸汽发生器产生的水蒸气使热解油破裂成细小滴群进而达到雾化的效果，且蒸汽可作为气化剂选择性地产生H₂并降低焦炭含量，防止热解油中焦炭等杂质堵塞管路，而且，还可以利用蒸汽发生器产生的水蒸气作为外部热源对热解油预热器加热，从而在太阳能储热器热源不够的情况下，仍旧能够保证系统的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明热解油回用的生物质热解联产方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种热解油回用的生物质热解联产方法，以解决现有技术存在的问题，利用太阳能驱动工序向热解油预热器提供热量，能够增强热解油的流动性，保证热解油向燃烧器的顺利供给，减少加热热解油所消耗的外部能源，降低运行成本，同时，由于提高了热解油的流动性，解决了热解油雾化效果差、燃烧回用系统不稳定的问题，实现了对热解油直接有效的利用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1所示，本发明提供一种热解油回用的生物质热解联产方法，包括太阳能驱动工序、热解油雾化燃烧回用工序和生物质热解联产工序。

太阳能驱动工序包括太阳能集热器和太阳能储热器，太阳能集热器和太阳能储热器均与热解油雾化燃烧回用工序中的热解油预热器连接，且太阳能集热器还与生物质热解联产工序中的生物质预热进料器连接；所谓的连接指的是可以进行热传递，例如通过导热油的方式实现热传递。

热解油雾化燃烧回用工序包括热解油的回收、存储、预热、雾化、燃烧等过程，具体用到的设备包括热解油回收管路、热解油存储罐、热解油预热器、雾化室、蒸汽发生器和燃烧器等，热解油经热解油回收管路回收后，存放于热解油存储罐内，将热解油加压打入热解油预热器，蒸汽发生器用于产生水蒸气，通过太阳能驱动工序提供的热源将热解油加热升温至60-80℃后，与蒸汽发生器产生的水蒸气在雾化室中进行气泡雾化，通过燃烧器燃烧为生物质热解联产工序提供热能。

生物质热解联产工序包括生物质热解联产系统和生物质预热进料器，通过生物质预热进料器对生物质原料进行预热，通过热解油雾化燃烧回用工序提供的热能将生物质原料加热至500-650℃热解生产热解气、热解炭产品，热解油通过热解油回收管路进行回收，存放于热解油存储罐内。

本发明利用太阳能驱动工序向热解油雾化燃烧回用工序中的热解油预热器提供热量，能够增强热解油的流动性，保证热解油向燃烧器的顺利供给，减少加热热解油所消耗的外部能源，降低运行成本，同时，由于提高了热解油的流动性，解决了热解油雾化效果差、燃烧回用系统不稳定的问题，实现了对热解油直接有效的利用。另外，在村镇地区电力负荷不够，尽量采用太阳能而避免采用电力消耗，能够保证系统的顺利运行。

太阳能驱动工序包括太阳能集热器以及太阳能储热器，太阳能集热器和太阳能储热器均与热解油预热器连接，也就是说，既可以依靠太阳能集热器为热解油预热器提供能量，又可以利用太阳能储热器为热解油预热器提供能量。在太阳能充足时，可以利用太阳能集热器为热解油预热器提供能量，将热解油预热器中的热解油预热加热至60-80℃，多余热量存储在太阳能储热器中。太阳能集热器可以与生物质预热进料器连接，生物质预热进料器为对生物质热解联产工序的原料进行预热的装置，安装在生物质热解联产工序的进料口的一侧；在太阳能储热器存储热能达到上限后，多余的热能可以提供给生物质预热进料器，对生物质原料预热，预热后的生物质原料再进入生物质热解联产工序，预热后的生物质输送至生物质热解联产工序，通过燃烧器提供热量加热至500-650℃下热解产生热解气、热解炭以及热解油。需要说明的是，当太阳能不足时，还可以采用少量电力提供外部热源为生物质预热进料器进行预热，对生物质原料进行预热能够进一步提高生物质热解联产工序运行的稳定性。

太阳能集热器和太阳能储热器可以都采用导热油预热加温方式和螺旋盘管的结构为热解油和生物质原料预热加温。导热油温度控制在90-110℃，在太阳能充足时，生物质预热进料器主要通过太阳能集热器为其提供热源加热导热油进行预热，当太阳能不足时，可以采用外部电源提供能源的方式为生物质预热进料器进行预热。

太阳能集热器可以为槽式集热器、菲涅尔集热器、CPC集热器或平板集热器等低聚光比的集热器，系统控制和运行相对较为简单，易于维护。太阳能集热器可以连接有用于调整方位的光敏传感器调控装置，通过光敏传感器监测太阳的位置，并将信号传递到驱动装置，驱动太阳能集热器旋转或偏转角度，以更好的面向太阳进行集热。

由于太阳能具有间歇性和不稳定性的特点，可以通过太阳能储热器保证热能的持续稳定输出，太阳能储热器可以采用单罐结晶水合盐的固-液相变储热，其存储温度能够保证热解油预热器的热解油加热到设定温度，达不到生物质热解需要的温度，本发明考虑多余的热源（太阳能储热器存储热能达到上限后，太阳能集热器转化的多余的热能）为生物质预热进料器进行预热，生物质热解联产工序主要能源消耗仍然以热解油燃烧回用能源为主。本发明根据实际情况，能够利用太阳能的能源，而尽量减少外部能源，进而降低运行成本。结晶水合盐可以选用硝酸盐、碳酸盐或氰化盐等成本低廉，单位储热密度大的结晶水和盐。

通过蒸汽发生器将预热的热解油进行气泡雾化。雾化喷孔孔径可以根据需要进行设定，优选为2.5mm；热解油质量流量根据需要进行设定，优选为120kg/h；蒸汽质量流量根据需要进行设定，优选为6.0kg/h。蒸汽发生器产生的水蒸气使热解油破裂成细小滴群进而达到雾化的效果，且蒸汽可作为气化剂选择性地产生H₂并降低焦炭含量，防止热解油中焦炭等杂质堵塞管路。

太阳能不足时，可以由太阳能储热器为热解油预热器加热，将热解油预热加温至60-80℃，当太阳能储热器热源不够时，可以采用电力作为外部热源为热解油预热器加热。因此，无论太阳能是否充足均能够为热解油预热器提供稳定的加热热源，提高了热解油雾化燃烧回用工序运行的稳定性，保证热解油雾化燃烧回用工序的热能的持续稳定输出，进而同时保证生物质热解联产工序的稳定运行。其中，热解油预热器还可以连接到蒸汽发生器上，蒸汽发生器通过接入外部能源产生热量，电力可以用于蒸汽发生器，在极端环境下，太阳能匮乏严重无法满足需求时，为雾化室提供预热后的热解油。通过蒸汽发生器产生的水蒸气为外部热源对热解油预热器加热，从而蒸汽发生器既可以作为雾化室雾化的雾化设备，又可以作为电力加热的加热设备，满足多方面的需求，能够保证生物质热解联产工序尽量不会受到天气的影响，保证正常工作。

对于前文所记载的热解油回用的生物质热解联产方法，本发明还提供一种应用该方法的热解油回用的生物质热解联产系统，包括热解油雾化燃烧回用工序以及太阳能驱动工序，其中，热解油雾化燃烧回用工序包括与生物质热解联产工序顺次连接的热解油回收管路、热解油存储罐、热解油预热器、雾化室、蒸汽发生器以及燃烧器；具体的，生物质热解联产工序产生的热解油通过热解油回收管路通入到热解油存储罐中进行存储，热解油存储罐通过热解油预热器连接到雾化室，雾化室通过蒸汽发生器进行气泡雾化将热解油雾化后通入燃烧室进行燃烧，燃烧室产生的热量再供给到生物质热解联产工序中，为生物质热解提供能量。热解油存储罐中的热解油是冷却后的热解油，其在通入雾化室时流动性较差，因此，在热解油雾化燃烧回用工序中增设有热解油预热器，热解油预热器能够加热热解油存储罐流出的热解油，保证热解油的流动性；并且，热解油预热器连接有太阳能驱动工序，热解油预热器依靠太阳能驱动工序提供热量进行加热，也就是说，本发明利用太阳能驱动工序向热解油雾化燃烧回用工序中的热解油预热器提供热量，能够增强热解油的流动性，保证热解油向燃烧器的顺利供给，减少加热热解油所消耗的外部能源，降低运行成本，同时，由于提高了热解油的流动性，解决了热解油雾化效果差、燃烧回用系统不稳定的问题，实现了对热解油直接有效的利用。

太阳能驱动工序包括太阳能集热器和太阳能储热器，太阳能充足情况下，太阳能集热器提供热量将热解油预热器中的热解油预热加热至60-80℃，多余热量存储在太阳能储热器中，在太阳能储热器存储热能达到上限后以热能的形式提供给生物质原料预热进料器，对生物质原料预热，预热后的生物质原料再进入生物质热解联产工序。

太阳能驱动工序提供热源将热解油预热器内的热解油加热升温至60-80℃后，再进入雾化室雾化，无论是太阳能集热器还是太阳能储热器均可以使得热解油加热升温至60-80℃，并且，加热到该温度的热解油可以顺利流动，并能够提高雾化室的雾化效果，进而为燃烧室顺利燃烧提供帮助。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种热解油回用的生物质热解联产方法，其特征在于：包括太阳能驱动工序、热解油雾化燃烧回用工序和生物质热解联产工序；

所述太阳能驱动工序包括太阳能集热器和太阳能储热器，所述太阳能集热器和所述太阳能储热器均与所述热解油雾化燃烧回用工序中的热解油预热器连接，且所述太阳能集热器还与所述生物质热解联产工序中的生物质预热进料器连接；

所述热解油雾化燃烧回用工序包括热解油的回收、存储、预热、雾化、燃烧过程，包括热解油回收管路、热解油存储罐、热解油预热器、雾化室、蒸汽发生器和燃烧器，热解油经所述热解油回收管路回收后，存放于所述热解油存储罐内，将热解油加压打入所述热解油预热器，通过所述太阳能驱动工序提供的热源将热解油加热升温至60-80℃后，与所述蒸汽发生器产生的水蒸气在所述雾化室中进行气泡雾化，通过所述燃烧器燃烧为所述生物质热解联产工序提供热能；

所述生物质热解联产工序包括生物质热解联产系统和生物质预热进料器，通过生物质预热进料器对生物质原料进行预热，通过所述热解油雾化燃烧回用工序提供的热能将生物质原料加热至500-650℃热解生产热解气、热解炭产品，热解油通过所述热解油回收管路进行回收，存放于所述热解油存储罐内。

2.根据权利要求1所述的热解油回用的生物质热解联产方法，其特征在于：所述太阳能集热器转化的热能首先为所述热解油预热器加热，多余的太阳能存储在所述太阳能储热器中，所述太阳能储热器在太阳能不足时优先为热解油预热；所述太阳能驱动工序中再多余的热量为所述生物质预热进料器加热。

3.根据权利要求1或2所述的热解油回用的生物质热解联产方法，其特征在于：所述太阳能集热器和所述太阳能储热器均采用导热油预热加温方式和螺旋盘管的结构为热解油和生物质原料预热加温；导热油温度在90-110℃，在太阳能充足时，所述生物质预热进料器主要通过所述太阳能集热器为其提供热源加热导热油进行预热，当太阳能不足时，采用外部电源提供能源为所述生物质预热进料器进行预热。

4.根据权利要求1或2所述的热解油回用的生物质热解联产方法，其特征在于：所述太阳能集热器为槽式集热器、菲涅尔集热器、CPC集热器或平板集热器低聚光比的集热器，且连接有用于调整所述太阳能集热器方位的光敏传感器调控装置；所述太阳能储热器采用单罐结晶水合盐的固-液相变储热，所述结晶水合盐选用硝酸盐、碳酸盐或氰化盐。

5.根据权利要求1所述的热解油回用的生物质热解联产方法，其特征在于：通过所述蒸汽发生器将预热的热解油进行气泡雾化；雾化喷孔孔径为2.5mm、热解油质量流量为120kg/h、蒸汽质量流量为6.0kg/h。

6.根据权利要求1、2或5所述的热解油回用的生物质热解联产方法，其特征在于：太阳能不足时，由所述太阳能储热器为所述热解油预热器加温至60-80℃，当所述太阳能储热器热源不够时，采用所述蒸汽发生器产生的水蒸气为外部热源对所述热解油预热器加热。

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