生物質(zhì)熱裂解液化裝置的實驗研究及經(jīng)濟性分析.pdf

1、能源需求的不斷提高和環(huán)境污染的日益嚴重，迫使各國尋求環(huán)保型替代能源。生物質(zhì)以其可再生、唯一物質(zhì)性碳源的優(yōu)點成為化石燃料未來的有效替代品之一。生物質(zhì)快速熱解液化是一種將固體生物質(zhì)轉化為液體燃料的熱化學轉化技術。利用固體熱載體與生物質(zhì)粉在混合流動中直接接觸實現(xiàn)快速升溫熱解這一原理，研發(fā)了一種新型生物質(zhì)熱裂解液化裝置，其處理量達300kg/h。研發(fā)的熱裂解液化裝置主要包括生物質(zhì)顆粒燃燒爐、隔板式換熱器、陶瓷球流量控制閥、生物質(zhì)喂料裝置、套管式

2、氣體加熱反應器、氣體/固體分離箱、陶瓷球提升機、旋風分離器、噴淋冷卻循環(huán)系統(tǒng)、熱裂解炭輸運裝置、水冷系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)等。
　　本文首先簡單介紹了熱裂解液化裝置的總體工藝、結構與原理，并對關鍵部件進行了詳細計算分析，然后進行了該裝置的總裝、調(diào)試和運行實驗。為了檢驗工業(yè)示范裝置工藝的可行性，分別采用研發(fā)的工業(yè)示范裝置裝置和小型流化床，以玉米秸稈和鋸木屑兩種生物質(zhì)為原料，在450℃、500℃、550℃下進行了熱裂解液化實驗研究，

3、并對兩種熱裂解液化裝置上獲得的生物油進行了產(chǎn)率和物化特性的比較分析，最后利用動態(tài)評價指標對生物質(zhì)熱裂解液化工業(yè)示范裝置的運行經(jīng)濟性進行了分析評價，結果表明：1.生物油產(chǎn)率隨著溫度的升高先增加后減少，鋸木屑在兩種反應器上獲得的生物油產(chǎn)率明顯高于玉米秸稈。溫度為500℃時，鋸木屑在流化床熱裂解裝置上獲得的生物油產(chǎn)率最大約53.5％，工業(yè)示范裝置生物油產(chǎn)率約47%。
　　2.對兩種反應器上獲得生物油進行成分分析發(fā)現(xiàn)，酚類、酮類及酸類物質(zhì)

4、受溫度影響明顯，隨著熱裂解溫度的升高呈現(xiàn)規(guī)律性變化。其中，酸類物質(zhì)隨著溫度的升高而增加，酚類物質(zhì)明顯減少，酮類物質(zhì)受生物質(zhì)種類影響較大，玉米秸稈油中酮類物質(zhì)含量最約為15wt%，鋸木屑油中酮類物質(zhì)含量最約為5wt%。鋸木屑為原料制取的生物油中糖類物質(zhì)含量遠遠高于玉米秸稈制取的生物油。
　　3.對在500℃下制取的生物油的物理特性進行分析發(fā)現(xiàn)，生物油的pH值在2-4之間，熱值在17-18MJ/kg，密度在1100-1200kg/m3

5、之間，遠大于生物質(zhì)密度，40℃時動力粘度在30-45Mpa.s之間。這些物理性質(zhì)表明生物油作為燃料直接應用具有局限性，需要對其進行改性提質(zhì)或作為燃料在特定燃用裝置上直接使用。
　　4.通過經(jīng)濟性分析發(fā)現(xiàn)，該工業(yè)示范裝置的財務凈現(xiàn)值為134.9萬元，內(nèi)部收益率為34.2%，投資回收期為4.44年（含建設期），投資回收期短，效益較好。當該工業(yè)示范裝置的生物質(zhì)年處理量達到840.73噸時，項目盈虧達到平衡。比較分析原料價格、初次投資、耗