新型下降管生物质热裂解液化装置的设计及试验研究

生物质快速热裂解液化技术是通过热化学转化方法将生物质原料转变为液体生物油的技术,是生物质高效利用的途径之一。利用高温热载体直接加热生物质颗粒快速升温热解工艺方法,研发了一种新型下降管式热解液化系统。该系统以陶瓷球为热载体,实现生物质快速升温从而获取生物油。系统包括热载体换热装置、喂料装置、V型下降管反应器、分离装置、冷凝装置、热载体循环装置和数据采集与控制部分为了科学设计新型下降管式热解液化装置,利用粒子图像测速技术对螺旋喷嘴进行了喷淋冷态雾化试验研究,确定了喷淋系统的关键参数,在此基础上开发了生物油循环喷淋冷却系统。利用研发的固体热载体加热新型V型下降管式生物质热解液化装置,以玉米秸秆粉为原料,分别在热载体475℃、525℃和575℃的温度下对其进行了快速热裂解液化试验研究。固体热载体与生物质颗粒的质量比为20：1。并对热裂解产物,包括生物油的理化特性、碳粉和不可冷凝气体等进行了分析。得到了以下结论：1.喷淋冷态试验结果表明,试验所用螺旋喷嘴适用于快速热裂解中喷淋塔内的雾化喷淋,满足其喷淋介质的雾化要求。当液体压力为0.2MPa,喷孔直径为5.6mm时,对于新型V型下降管热裂解液化装置最为合适。2.以陶瓷球为热载体进行的热裂解试验中,随着陶瓷球温度的升高,对应的生物油产率先增加后降低。玉米秸秆粉热裂解生物油收集率受温度影响显著,当热载体温度为525℃时,生物油收集率最高,达到了53.32%。3.试验表明,研发的固体热载体加热新型下降管式生物质热裂解液化装置运行稳定,可靠性较好,液体收集率较高。在试验过程中,发现了许多问题并予以改善,为以后热裂解反应器的设计提供一定的参考依据。