1、生物质气化裂解技术,热解定义,热解定义,可燃气（煤气）：包括C15烃类、氢和CO气体 Combustible gases液态油（煤油）：包括C25烃类、乙酸、丙酮、甲醇等液态燃料 Combustible liquid 固体燃料（煤炭）：包括含纯碳和聚合高分子含碳物 Combustible coal-like solid,在无氧或缺氧条件下促使有机物分解方法Pyrolysis process,热解：缺氧；裂解：无氧；两者往往混用,回转炉热解反应器Rotational Reactor,热解法和焚烧法比较,热解法和焚烧法：两个完全不同的过程 Pyrolysis or incineration焚烧产物
2、：二氧化碳和水 CO2 and water for incineration and combustible components for gasification热解产物：可燃的低分子化合物，气态的有氢气、甲烷、一氧化碳；液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等；固态的主要是焦炭或碳黑 焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量热量,热解过程,直接加热间接加热Direct or indirect heating,多重热解过程,典型农林废弃物及生活垃圾热解气体主要特性及组分,典型农林废弃物及生活垃圾热解生物油特性,不同温度下木屑热解生物炭的SEM图,热解工艺,温度和加热方式,低温热解
3、（900）直接加热间接加热,反应器及气化方式,反应器固定床、移动床、流化床和回转窑气化方式气化方式、液化方式和碳化方式气化产品差异性反应温度、升温速率、停留时间、催化剂不同，热解产品差异较大,热解过程,（1）直接加热法热解过程提供氧气，产生CO2、H2O，热值极低或无热值，与焚烧类似，适用于工业废物，特别是有机危险废物空气热解，热解气体中有CO2、H2O，以及大量N2，与焚烧类似，热解气热值极低纯氧热解，热解气热值稍高，但成本高昂，适用于焚烧、热解、灰渣熔融一体化,（2）间接加热法热解物料与加热介质分开干墙式导热，热阻大，熔渣包覆传热壁面或者腐蚀反应器中间介质传热，如回转窑或流化床热解炉“三煤
4、”产品品位较高，作为燃气直接燃烧利用,（1）高温热解900直接加热方式高温纯氧热解工艺，反应器中氧化熔渣区段温度1500热解残留惰性固体熔化，以液态渣形式排出反应器，清水淬冷后作建筑材料骨料,（2）中温热解热解温度600900相对单一物料热解，回收能源和资源，如废轮胎、废塑料转换成类重油物质类重油物质可作能源，也可做化工初级原料,（3）低温热解热解温度600适用于农业、林业和农业产品加工后的废物产品是活性炭和水煤气原料，如传统的焦炭生产,热解反应主要工艺类型,影响热解主要参数,（1）热解温度热解温度与气体产量成正比各种液体物质和固体残渣，随分解温度增加而减少温度较低，有机废物中大分子裂解成较多
5、中小分子，油类含量相对较多温度升高，除大分子裂解外，许多中小分子发生二次裂解，C5以下分子、CH4及H2成分增多，固态碳产率降低，但最终趋于一定值,（2）湿度水分对产气量和成分有明显影响水分在高温条件下，也是反应物，与物料发生反应，改变热解产物组成900，物料水分4-50%，气体按重量百分比计，从70%上升到86%,（3）反应时间反应物料完成热解时，所需要的在炉内停留时间物料粒度愈小，反应时间愈短物料分子结构愈复杂，反应时间愈长反应温度愈高，反应物颗粒内外温度梯度愈大,（4）加热速率低温-低速，热解速度快慢，有机物分子有足够时间在其最薄弱的接点处分解，重新结合为热稳定性固体，产物中固体产率增加
6、高温-高速，热解速度快，有机物分子结构全面裂解，生成低分子有机物，产物中气体组分增加,（5）反应器类型固定床热解炉物料为块状及大颗粒原料结构简单，制作方便，较高热效率内部过程难以控制，内部物料容易搭桥形成空腔处理量小，处理强度低,（5）反应器类型流化床热解炉适合含水分大、热值低、着火难细颗粒原料原料适应性广，可大规模、高效率利用，处理量大，处理强度高气固充分接触、混合均匀反应温度700-850oC气化反应在床内进行，焦油也在床内裂解,（6）物料特性物料粒径及其分布影响到物料之间温度传递以及气体流动，影响热解反应时间颗粒度越小，热解反应越容易进行物料含水率会影响物料加热的时间，对合成气热值产生影
7、响；含水率低，加热速率快；含水率高，合成气热值降低,热解设备与流程,回转炉热解反应器Rotational Reactor,直接加热流化床热解反应器Fluidized bed reactor,直接加热循环流化床气化炉构造,生产“三煤”双流化床气化炉构造,热解反应器 Reactors for pyrolysis,典型的固定燃烧床热解反应器Stationary Reactor,固定床,上吸式固定床气化炉构造,下吸式固定床气化炉构造,1、物料入口；2、上部炉体；3、中部炉体；4、下部炉体；5、旋转炉排；6、打散炉排；7、第一冷却风装置,中部炉排结构,下部炉膛结构,工业废弃物处置用热解炉,现场效果,工业
8、废弃物处置用热解炉,热解过程中在炉壁结焦粘接在浇注料表面敷设一层8mm陶瓷贴片陶瓷片表面光洁度高，摩擦系数小，能够助流，减少物料结焦粘接概率,生活垃圾自热解处理关键技术与装备,垃圾炭化气化烟气二次燃烧脱酸除尘达标排放,小型热解炉,运行指标测试,一氧化碳,氯化氢,小型热解炉,试运行指标测试,氮氧化物,氟化氢,小型热解炉,试运行指标测试,氧气,水蒸气,小型热解炉,运行指标测试,二氧化碳,小型热解炉,污泥低温碳化,（1）工艺一（2）工艺二,2022/7/12,49,电厂,生物质锅炉系统,新型污泥低温碳化技术相关指标,（1）处理80%含水率的湿污泥每公斤仅需200千卡/千克能耗。折合标煤：处理每吨污泥
9、0.04吨；折合天然气：处理每吨污泥20立方米（2）低温碳化固体颗粒物，燃值2000-3000千卡/千克（褐煤相当（3）灰、渣等可按锅炉灰渣处理，作为覆盖土、制砖材料等无机土处理,生物质biomass,生物质biomass,构成动、植物机体材料动物由脂肪、蛋白质组成，植物由淀粉纤维素组成蕴藏在生物质中能量，是绿色植物通过叶绿素，将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来,生物质,地球上只要有太阳光和植物，光合产物就不断产生，能量转化作用就不断持续下去木材料及森林工业废弃物农业废弃物水生植物油料植物城市和工业有机废弃物动物粪便,资源储量丰富，可再
10、生木质素和纤维素，每年约1640亿吨速度不断再生相当于目前石油年产量1520倍我国每年生产各种秸秆6亿吨生物质来源于CO2(光合作用)，燃烧后产生CO2，但不会增加大气中CO2含量，因此生物质是清洁燃料,生物质,生物质利用技术Utilization of biomass,1 发电技术：如生活垃圾发生发电、秸秆燃烧发电2 厌氧发酵产沼技术：家用沼气池、大中型沼气工程、城镇生活污水厌氧发酵；乙醇燃料；产氢3 生物质固化压块成型：成型燃料，如棒状、颗粒燃料4 气化热解技术：生产“三煤”5 合成技术：转化为化工原料 6 能源植物：富含碳氢化合物植物选育、植物油提取加工、植物油酪化、燃料化,生物质水解工
11、艺hydration of biomass,预处理：蒸气爆破、碱水解及稀酸水解蒸汽爆破法：蒸汽将生物质原料加热至200240，维持30s20min，高温和高压造成了木质素软化；然后迅速使原料减压，造成纤维素晶体和纤维素的爆裂，使木质素和纤维素分离（“垃圾炮”）酸水解：稀硫酸或SO2浸润生物质，再以蒸汽处理,生物质水解工艺,NaOH溶液处理法：木质素可溶解于碱性溶液，用稀NaOH溶液处理生物质，使其中的木质素结构破坏，便于后续酶水解或厌氧发酵NH3溶液处理法：生物质在NH3溶液浸泡，或熏蒸，破坏纤维素结构，NH3回收重复使用,生物质,采用水、超临界流体、离子溶液代替有机溶剂，用仿酶催化、固体酸催化、微波催化、光催化，促使生物质发生合成或分解反应通过取代、加成、消除、氧化、还原、关环、开环、重排等，合成生物质化合物,谢谢！,
