生物質(zhì)慢速熱解工藝已具有幾千年歷史,該技術已經(jīng)很成熟,目前較多的研究和應用集中在設備方面。生物質(zhì)熱解炭化設備主要包括兩種類型,即窯式熱解炭化爐和固定床式熱解炭化反應爐。熱解炭化機理以及高效、節(jié)能、穩(wěn)定且具有較高自動化、機械化水平的生物質(zhì)熱解炭化反應設備將是未來的主要研究方向。
而在生物質(zhì)快速熱解方面,1995年沈陽農(nóng)業(yè)大學從荷蘭twente大學BTG集團引進一套生物質(zhì)原料處理量為50kg/h的旋轉(zhuǎn)錐式快速熱解設備,標志著我國快速熱解技術研究工作的開始;山東理工大學1999年用等離子體做熱源進行了生物質(zhì)快速熱解技術的研究,生物油產(chǎn)率達到50%,2001年又設計建造了原料處理量為200kg/h的以陶瓷球為熱載體的下降管式快速熱解工業(yè)示范設備;北京林業(yè)大學從2004年開始從事生物質(zhì)熱裂解液化技術的研究,將不可冷凝氣體作為循環(huán)流化載氣,成功研發(fā)了處理量分別為1kg/h、5kg/h、25kg/h以及30kg/h的四代流化床式生物質(zhì)熱裂解液化設備,又分別在江蘇邳州和河北平泉建成了年處理量為1500噸的自熱式生物質(zhì)熱裂解液化示范生產(chǎn)線;在產(chǎn)物利用方面,主要將生物油用于制備化工產(chǎn)品,包括酚醛樹脂、脲醛樹脂、淀粉樹脂等膠黏劑以及固沙劑、發(fā)泡材料等化工產(chǎn)品,熱解炭被用于制備活性炭和土壤改良劑。廣州迪森集團公司采用自行研發(fā)的快速攜帶床與多室流化床技術結(jié)合的反應技術,于2006年開始設計建設3000t/a的中試裝置,2008年成功進行了不同生物質(zhì)原料的熱解液化測試與裝置運行。測試結(jié)果顯示,生物質(zhì)原油收率依原料不同而異,農(nóng)作物秸稈為55%,木材最高可達70%。該裝置的創(chuàng)新點在于使用熱解產(chǎn)生的可燃氣通過內(nèi)燃機發(fā)電,用于裝置的部分電力供應,從而提高了裝置的能效。該公司還成功解決了生物油燃燒器技術,實現(xiàn)了利用生物油在鍋爐和窯爐上的燃燒測試。公司于2014年建成了1萬t/a生物質(zhì)原油的生產(chǎn)示范裝置,所生產(chǎn)的生物質(zhì)原油主要用于工業(yè)鍋爐燃料油替代。
近年來,國內(nèi)外在熱裂解煉制技術的研究上取得了很大進展,但是仍處于實驗室小試、中試階段和工業(yè)化示范階段,并未實現(xiàn)熱裂解煉制生物油的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)應用。特別是由于快速熱解技術的復雜性以及受到生物油下游產(chǎn)品利用和經(jīng)濟效益等問題困擾,很多關鍵科學問題有待解決,不少關鍵技術需要突破。
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