内循环串行流化床生物质催化热解试验研究

叶江明, 潘其文, 张会岩, 王邓惠, 何光莹, 肖睿

(1.南京工程学院 能源与动力工程学院,南京 211167;2.东南大学 能源与环境学院,南京 210096)

近年来,在能源危机与气候变化背景下生物质热解液化制取生物油技术在国内外迅速发展,被认为是本世纪最具发展潜力的生物质利用技术之一.与生物质原料相比,生物油具有能量密度高、易储存和运输方便等显著优点,可以应用于工业锅炉、燃气轮机等设备,精制后还可以用来代替燃油、制备化学品[1-2].

为了实现自热式热解,笔者设计了新型内循环流化床反应器,鉴于其结构特点称之为内循环串行床(internally interconnected fluidized bed,IIFB).反应器结构如图1所示,中心安装导向管,漏斗型料腿气固分离和返料机构与导向管同轴布置.导向管喷动区与上部喷泉区为生物质热解床,外面环形区域为焦炭燃烧床,导向管底部开有槽型孔结构,连接内外2个床,实现相互之间物质和能量的交换.该反应器用于生物质快速热解制油的流程为:生物质原料和惰性气体(N2)从床体底部的喷动管给入,进入热解床内后,气体扩张将燃烧床中温度较高的石英砂等热载体颗粒卷吸入热解床.生物质颗粒在导向管内上升的过程中与热颗粒和壁面进行接触,温度迅速升高发生热解反应,产生热解气体和焦炭.热解气体经上出口进入凝汽器快速冷凝后可以获得液体产物(生物油);焦炭与石英砂上升至最大高度后回落,顺着料腿滑入燃烧床中,焦炭在空气中进……