生物质制燃油流化床反应器工作安全性研究

下 主要 问题 ：
（） 单 台流化 床 反应 器生 产 能力 多 处于 实验 室试 验研 究 阶段 ，产 能 不能满 足 规模 化 生产 １ 要求 ，需 要进行 工业 放大 。
（） 其 它反 应器 在规 模 化 生产 中存 在着 配套 装 置复 杂 ，生产 的连 续 性 、规 模化 也 受到 制 ２
必要 的【 ０生 物质 热 裂解 过程 ． 生物 质 在热 解 过程 中 生成气 、液 、 固三种 产 物 ，其 中气 、 固体 产物 分别 为 热解 气 和热 解 反应 发 生后残 留在 反应 器 内的半 焦 ，液态 产物 则包 括冷凝 下 来 的热解 水和焦 油 。
对低 成 本 、 大规 模 生产 生物 燃 油 技 术 推 广 应 用 提供 装 备 上 的保 障 。 关 键 词 ： 生物 燃 油；流 化 床 反 应 器；进 料 器；吸 热量 ；安全 性
中图分类号： Ｔ ２ Ｋ６
文献标识码： Ａ
利 用 生物 质制 成 生物燃 油来缓 解 石油 能源 短缺 ，被认 为 是一种 有 效 的途 径 。对于 反 应器
生 物质制燃油流化床反应器工作 安全性研 究
张 恩 惠 ，王 述 洋
（ 北林 业 大 学 机 电工 程 学 院，黑 龙 江 哈 尔滨 １０ ４ ） 东 ５ ０ ０ 摘 要 ： 针 对 生物 质 制 燃 油 流化 床 反 应 器工 作 中 生物 质 进 料 与 热 解 能 量 补 充 对 连 续 生 产 可 能
的选择 和设 计是 生物质 热 裂解制 油试 验研 究 的关键环 节 。 生物质 闪速 热裂解 制取 生物 燃油 工 艺
主要 是为 了获得 最大 化 的高 品质 的生物燃 油产 率 。闪速热 裂解 反应器 最 主要 的特 征有 ：① 很
高 的加热 和传热 速 率 ； 中等温 度和精 细 的温度 控制 ；③ 裂解 气迅速 冷 却 。具备 这些特 征 的 ② 反应 器很 多 ，如流化 床 反应器 、烧蚀 反应 器 、循环 流化床 反应 器 、引射流 反应 器 、旋转锥 反应
能源研究与信息
第２ ８卷 第 ２期
Ｅｎ ｒ ｙ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ｉ ｆ ｒ ａｉ ｎ ｅｇ ｓ ａ ｃ ｎ ｏ ｍ ｔｏ ｎ Ｖ １ ２ Ｎｏ ２ ２ ｏ． ８ ． ０ １ ２
文 章 编 号 ： １０ — ８ ７ ２ １ ）２ ０ １ ６０ ０ ８ ８５ （０ ２ ０ — ０ ０ — ５
带来的不安全 因素 ，分析 了其引起不安全的原 因，对 生物质进料 结构 上采取 了螺旋进料 器并
辅 以 流化 风 实现 ；对 热 解 反应 的 能 量补 充采 取 了 流化 气预 热 与 反 应 器外 壁加 热相 结合 的 方 法 ，
有效地解决存 在的技术 矛盾 ，消 除了连续 生产存在 的不安全因素。设 备的安全可靠运行 ，能
约 的 问题 。
（） 生 物质 热裂 解制 取 生物 燃 油 的规模 化 生产 技术 装备 的研 制滞 后 ，经 费投入 少 ，是 制 ３ 约 我 国这 项技 术应 用推广 的主 要 问题之 一 。
收 稿 日期 ：２ １－ １ １ ０２０—２
作者简介 ：张恩惠 （９ ５ ） １６ 一 ，男 （ ，博士后 ，副教授 ，ｅｈ ｉ ＠ｓ ａ ｏ 汉） ｎ ｕｚ ｉ ． ｍ ｈ ｎｃ
相 关研 究表 明 ，在 实验 温 度 范 围 内，随着 温 度升 高 ，对 于 不 同 的生物质 原 料 ，其 液态 产 物产 率演 化相 似 ，即都呈现 一 个先 上升 后下 降 的变化趋 势 ，其 液态 产物 产率 在 ５０ ６０Ｃ之 间 ０～ ０ ￣ 达到 最大 ，而后 ，随着温 度升 高 ，液 态产 物产 率 降低 。当热解温 度 高于 ６０ ０ ℃时 ，液态 产物 发 生二 次裂解 反应 ，产 生 大量 的气 体Ｌ ｚ ， 。 生物 质 的热 解产 物在 不 同热 解 温度 下 的产 率 分布 规律 表 明 ：生物 质 在热 解 过程 中主 要存 在着 生成热 解气 、 焦油 和结 炭三 个反 应 的竞争 和 随后 的焦油 二次裂 解 反应 ， 据裂解 温度 条件 依 决定 哪一种 反应 占主 要地 位 ，从 而得 到完全 不 同 的产 物产 率分 布 。生物 质 受热 时 ，首先进 行 的 是一 级热 分解 。当裂 解温 度 相对 较低 时 （５０ ，主 要 存在 的是 焦 油 的生成 和 自由基 发 生缩 ＜ ０ ℃）
基 金 项 目： 黑龙 江 省 自然 科 学 基 金 资 助 （２ １２ ） Ｅ ０ ０ ５
第 ２期
张恩惠，等： 生物质 制燃 油流化床 反应器 工作安全性研 究
本 研 究属 于 生物质 能 源利 用 技术 领 域规模 化 生 产装 备 的研 究 ，将 解 决当 前我 国生物质 能 源 开发利 用技 术领 域 中有关 生物 质液 化制 生物 燃油 技术 推广 应用 工程 中 的技术 矛盾 ， 为生 物质 闪速 热 裂解 生产 生物燃 油 开发 出一种 既 能简化 生产 配套 装 置 ， 能规模 化 生产 的实用 的流 化床 又 反应 器 ，为我 国低成 本 、 模化地 生 产实用 的高新 能源 生物燃 油提 供关 键技 术及 装备 的设 计理 规 论 依据 ，以缓解 我 国经济 建设 石油 供应 不足 、农林剩 余物 巨量 浪 费和农 业增 产不 增 收的 巨大压 力 。因此 ，本 研 究具有 能源 安全 、节 能环 保意 义和 非常 可观 的推 广应用 前 景 。但 是 ，设备 的安 全 可靠运 行是 必要 的前 提条 件 ， 实现 安 全性 与经 济性 的协 调统 一 ， 障生产 与公 共安 全是 十分 保
器 、输送 床 反应器 和真 空移动 床 反应器 等 。在这 些 反应器 中 ，流化床 反 应器 工艺 实现起 来较 简 单 ，而且 设计 技术 较成 熟 ，更重要 的是 成本 投入较 低等 【 ］ ｌ。 之 但 目前我 国生 物质 热裂 解 液化 制 生物燃 油 技术 中的流 化床 反应 器在 规模 化 生产 中存在 如