秸秆热解生物质油工程项目工艺技术方案

秸秆热解生物质油工程项目工艺技术方案1.1设计原则1.1.1选用先进、成熟、可靠的工艺技术方案，工艺技术含量立足于新世纪高起点，并按相应的产品质量管理规范要求确定合理工艺方案。1.1.2设备选型上考虑技术性能先进，使项目所用技术水平达到或超过国内同类企业水平。1.1.3设备选型上充分考虑节能环保性能，使项目的环保技术水平在国内领先。1.1.4设备配置合理，避免重复。1.1.5选择最经济的技术方案。1.2工艺技术方案1.2.1工艺技术先进性1.本项目所用生物柴油生产工艺方案具有三大最具创新性的工艺设计。（1）采用两级螺旋进料系统。项目中所采用的进料系统分成了两级：第一级螺旋主要控制送料速率；第二级快速螺旋主要将原料迅速送入反应器，防止木质纤维受热软化堵塞进料通道。两级螺旋送料器是解决生物质物料输送的一个非常有效的方法。（2）冷凝中采用大流量生物质油喷雾直冷方式。项目中采用的冷却介质是冷凝获得的生物质油，能够将热解蒸汽中的可冷凝部分基本完全冷却下来，而传统的间接冷凝生物质油的收率很低，而且不易扩大规模。生物质油是一种水分和复杂含氧有机物的混合物，并含有少量的固体颗粒杂质，其中检测出的有机物种类已经超过300种，大量的氧含量（40%~50%）是生物质油和化石燃油在化学组成和物理特性上完全不同的主要原因，生物质油较差的燃料性质可以简单表述为：水分含量高(25%~30%)、粘度大（20~100cP，40℃）、热值低（16~18MJ/kg）、安定性差（长时间保存或受热超过80℃后容易变性）。生物质油作为一种液体燃料，最易开发的应用技术是直接燃烧，但生物质油较差的燃料性质使得其燃烧工艺的开发比化石燃油复杂，一种最简单也最成熟的应用就是将生物质油作为一种辅助燃料和化石燃料共燃，如荷兰就分别在600MWe的煤和天然气发电厂对生物质油进行了共燃试验，但从和化石燃料的能量比价上来讲，煤是唯一比生物质油便宜的能源，而我国大多数发电厂都是使用煤作为燃料来发电的，将生物质油和煤共燃在经济成本上是不可行的。立足于大量的燃油锅炉和窑炉，公司采用东北林业大学开发的生物质油完全替代化石燃油的直接雾化燃烧技术，其中涉及到的一些工艺技术难题和解决方案主要是：①生物质油较大的粘度和表面张力使得雾化效果较差，本项目通过预热降低生物质油粘度或在生物质油中加入少量添加剂，并采用针对生物质油能量密度低而设计的新型空气雾化喷嘴实现了较低压力下生物质油的良好雾化。②生物质油气化潜热大，十六烷值低，点火困难，本项目在现有的燃油自动点火工艺上，采用改进的高能点火装置，成功实现了生物质油燃烧的冷启动问题。③生物质油中一些固体颗粒和高分子木质素裂解物难以燃尽，通过燃料和空气的充分混合强化燃烧的充分性，从而降低了污染的排放。2.项目所选三联产热解液化成套设备节能环保。项目选用东北林业大学所产的三联产热解液化成套设备和生物柴油乳化成套设备，其设计充分体现了节能环保，使项目建成后不因处理农业废弃物而产生出其它污染物。（1）三联产设备不外排废水。三联产设备在运行过程中只在直接喷淋冷凝器的热交换中用到了水。此处的水是冷却循环补充水，水耗体现在蒸发损失上，没有外排废水。（2）三联产设备不外排废气。三联产设备在运行时，所产生的气体来自于两个地方：一是秸秆热解后的不冷凝气体，一是炭粉燃烧时产生的高温尾气。这两处气体均被有效利用。秸秆热解后的不冷凝气体一部分作为燃料气去发电机组转化成电能供项目工厂使用，另一部分在炭粉燃烧室换热后作为直接喷淋冷凝器的载气，不对外以气体形式排放。炭粉燃烧时产生的高温尾气经旋风分离器去渣后，全部回用。高温尾气先通到设备等干燥器，将破碎好的秸秆快速干燥，再挟带着干燥后的秸秆经螺旋进料器快速到流化床反应器进行热解液化反应。高温尾气不仅在此起到一个载气的作用，而且它的热量也被利用到了热风干燥之中。因此，以上两种气体并不是废气，而是设备运行中必不可少的一份子，在整个运行过程中均被充分利用，不外排污染环境。（3）三联产设备不产生废渣。三联产设备产生渣的地方在炭粉燃烧工段。炭粉燃烧后产生的废渣是优质的钾肥，经肥料造粒机加工后，作为项目产品出售，并不丢弃。（4）三联产设备充分考虑了节能。三联产设备通过下几个途径达到节能的目的：①炭粉燃烧室高温尾气中的热量回用。高温尾气全部通到设备等干燥器中，除作载气之外，另一个重要角色就是热风。热风在流化床中与破碎好的秸秆充分接触，将秸秆快速干燥、升温，充分利用了尾气中的热量。②炭粉燃烧室的热量回用。炭粉燃烧产生大量的湿热，这些热量被巧妙地设计成主反应器——流化床反应器的热源，不必外加能量即可保证主反应的进行。③不可冷凝气体转化成电能后，不仅可以满足项目工厂自用，而且有可能有余量供出。由以上分析可知，项目所用工艺技术在保证产品质量的同时，又充分考虑到了节能环保，不仅能让生物质油的生产做到“不与人争粮，不与粮争地”，而且能做到不因治污（减少农业废弃物——秸秆）而增污（排放“三废”），达到了生产水平与环保水平双高的目的。1.2.3生产工艺流程项目所用工艺流程见生产工艺流程图（图6-1）。项目工厂生产工艺流程简述如下：经过破碎处理过的秸秆先到流化床干燥器里，在高温尾气的快速干燥与挟带下经两级螺旋进料器迅速送到主反应器——反应器。在此反应器中，秸秆颗粒被热解成气体，并被迅速导出反应器，之后通过两极旋风分离器将固体炭粉颗粒分离出来。分离出的炭粉通过立管送入燃烧室内燃烧，燃烧释放的能量提供给流化床反应器。炭粉燃烧产生的高温尾气经旋风分离后进入流化床干燥器回收利用。炭粉燃烧后的残渣是优质的钾肥，被送到肥料造粒机中生产成肥料成品。经过气固分离后的热解气体进入一个直接喷淋冷凝器，和大量的生物质油喷雾直接接触而将其中的可冷凝部分完全冷却下来。冷却后的生物质油存积在冷凝器底部用作，部分作为直接喷淋冷凝器的冷凝介质，其余的作为产品生物质油贮存在储罐里。从冷凝器中出来的不可冷凝的气体一部分通过炭粉燃烧室中的换热器加热后用作直接喷淋冷凝器的载气，其余的送入燃气发电机组中发电，以提供整座项目工厂的电力，多余的电能还可供给项目工厂周围的用电单位。经过以上工序，秸秆成功地转化成了三种物质：生物质油、固体钾肥和电能。秸秆流化床干燥器秸秆流化床干燥器高温尾气回用做载气两级螺旋进料器流化床反应器两级旋风分离器炭粉燃烧室肥料造粒机肥料炭粉气体高温尾气热量回用旋风分离器渣直接喷淋冷凝器生物质油冷凝下液体发电机组电部分自用不可冷凝气体其它用途热量水冷换热器做冷凝介质在炭粉燃烧室换热做喷淋气体渣破碎机生物柴油0号柴油乳化剂超声乳化生物柴油成套设备三联产热解液化成套设备生产工艺流程图图6-11.3主要设备选型1.3.1设备配置原则1.充分考虑设备的可靠性、先进性、实用性，努力使性价比最高。2.设备要标准化、通用化、系列化、自动化。3.在技术选进和满足产品规格、质量等方面的要求下，尽可能地节约设备费用，做到经济合理。4.选择节能环保性能高的设备。5.要结合建设地点的实际情况和资源、动力、运输条件选择设备。1.3.2主要设备选型及购置方案项目所选主要生产设备如下表6-3所示，全部设备选型见附表1-2。主要设备一览表表6-3序号设备名称规格型号单位数量备注1三联产热解液化成套设备FRS