生物質(zhì)熱裂解液化裝置的實(shí)驗(yàn)研究及經(jīng)濟(jì)性分析.pdf

1、能源需求的不斷提高和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，迫使各國(guó)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(diǎn)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(zhuǎn)化為液體燃料的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)。利用固體熱載體與生物質(zhì)粉在混合流動(dòng)中直接接觸實(shí)現(xiàn)快速升溫?zé)峤膺@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(dá)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(yīng)器、氣體/固體分離箱、陶瓷球提升機(jī)、旋風(fēng)分離器、噴淋冷卻循環(huán)系統(tǒng)、熱裂解炭輸運(yùn)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(jiǎn)單介紹了熱裂解液化裝置的總體工藝、結(jié)構(gòu)與原理，并對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算分析，然后進(jìn)行了該裝置的總裝、調(diào)試和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。為了檢驗(yàn)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(jìn)行了熱裂解液化實(shí)驗(yàn)研究，

3、并對(duì)兩種熱裂解液化裝置上獲得的生物油進(jìn)行了產(chǎn)率和物化特性的比較分析，最后利用動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)生物質(zhì)熱裂解液化工業(yè)示范裝置的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，結(jié)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(yīng)器上獲得的生物油產(chǎn)率明顯高于玉米秸稈。溫度為500℃時(shí)，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(duì)兩種反應(yīng)器上獲得生物油進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于玉米秸稈制取的生物油。
　　3.對(duì)在500℃下制取的生物油的物理特性進(jìn)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(yuǎn)大于生物質(zhì)密度，40℃時(shí)動(dòng)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(yīng)用具有局限性，需要對(duì)其進(jìn)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(jì)性分析發(fā)現(xiàn)，該工業(yè)示范裝置的財(cái)務(wù)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(shè)期），投資回收期短，效益較好。當(dāng)該工業(yè)示范裝置的生物質(zhì)年處理量達(dá)到840.73噸時(shí)，項(xiàng)目盈虧達(dá)到平衡。比較分析原料價(jià)格、初次投資、耗