秸稈熱解生物質(zhì)油工程項(xiàng)目工藝技術(shù)方案

秸稈熱解生物質(zhì)油工程項(xiàng)目工藝技術(shù)方案1.1設(shè)計原則1.1.1選用先進(jìn)、成熟、可靠的工藝技術(shù)方案，工藝技術(shù)含量立足于新世紀(jì)高起點(diǎn)，并按相應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量管理規(guī)范要求確定合理工藝方案。1.1.2設(shè)備選型上考慮技術(shù)性能先進(jìn)，使項(xiàng)目所用技術(shù)水平達(dá)到或超過國內(nèi)同類企業(yè)水平。1.1.3設(shè)備選型上充分考慮節(jié)能環(huán)保性能，使項(xiàng)目的環(huán)保技術(shù)水平在國內(nèi)領(lǐng)先。1.1.4設(shè)備配置合理，避免重復(fù)。1.1.5選擇最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方案。1.2工藝技術(shù)方案1.2.1工藝技術(shù)先進(jìn)性1.本項(xiàng)目所用生物柴油生產(chǎn)工藝方案具有三大最具創(chuàng)新性的工藝設(shè)計。（1）采用兩級螺旋進(jìn)料系統(tǒng)。項(xiàng)目中所采用的進(jìn)料系統(tǒng)分成了兩級：第一級螺旋主要控制送料速率；第二級快速螺旋主要將原料迅速送入反應(yīng)器，防止木質(zhì)纖維受熱軟化堵塞進(jìn)料通道。兩級螺旋送料器是解決生物質(zhì)物料輸送的一個非常有效的方法。（2）冷凝中采用大流量生物質(zhì)油噴霧直冷方式。項(xiàng)目中采用的冷卻介質(zhì)是冷凝獲得的生物質(zhì)油，能夠?qū)峤庹羝械目衫淠糠只就耆鋮s下來，而傳統(tǒng)的間接冷凝生物質(zhì)油的收率很低，而且不易擴(kuò)大規(guī)模。生物質(zhì)油是一種水分和復(fù)雜含氧有機(jī)物的混合物，并含有少量的固體顆粒雜質(zhì)，其中檢測出的有機(jī)物種類已經(jīng)超過300種，大量的氧含量（40%~50%）是生物質(zhì)油和化石燃油在化學(xué)組成和物理特性上完全不同的主要原因，生物質(zhì)油較差的燃料性質(zhì)可以簡單表述為：水分含量高(25%~30%)、粘度大（20~100cP，40℃）、熱值低（16~18MJ/kg）、安定性差（長時間保存或受熱超過80℃后容易變性）。生物質(zhì)油作為一種液體燃料，最易開發(fā)的應(yīng)用技術(shù)是直接燃燒，但生物質(zhì)油較差的燃料性質(zhì)使得其燃燒工藝的開發(fā)比化石燃油復(fù)雜，一種最簡單也最成熟的應(yīng)用就是將生物質(zhì)油作為一種輔助燃料和化石燃料共燃，如荷蘭就分別在600MWe的煤和天然氣發(fā)電廠對生物質(zhì)油進(jìn)行了共燃試驗(yàn)，但從和化石燃料的能量比價上來講，煤是唯一比生物質(zhì)油便宜的能源，而我國大多數(shù)發(fā)電廠都是使用煤作為燃料來發(fā)電的，將生物質(zhì)油和煤共燃在經(jīng)濟(jì)成本上是不可行的。立足于大量的燃油鍋爐和窯爐，公司采用東北林業(yè)大學(xué)開發(fā)的生物質(zhì)油完全替代化石燃油的直接霧化燃燒技術(shù)，其中涉及到的一些工藝技術(shù)難題和解決方案主要是：①生物質(zhì)油較大的粘度和表面張力使得霧化效果較差，本項(xiàng)目通過預(yù)熱降低生物質(zhì)油粘度或在生物質(zhì)油中加入少量添加劑，并采用針對生物質(zhì)油能量密度低而設(shè)計的新型空氣霧化噴嘴實(shí)現(xiàn)了較低壓力下生物質(zhì)油的良好霧化。②生物質(zhì)油氣化潛熱大，十六烷值低，點(diǎn)火困難，本項(xiàng)目在現(xiàn)有的燃油自動點(diǎn)火工藝上，采用改進(jìn)的高能點(diǎn)火裝置，成功實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)油燃燒的冷啟動問題。③生物質(zhì)油中一些固體顆粒和高分子木質(zhì)素裂解物難以燃盡，通過燃料和空氣的充分混合強(qiáng)化燃燒的充分性，從而降低了污染的排放。2.項(xiàng)目所選三聯(lián)產(chǎn)熱解液化成套設(shè)備節(jié)能環(huán)保。項(xiàng)目選用東北林業(yè)大學(xué)所產(chǎn)的三聯(lián)產(chǎn)熱解液化成套設(shè)備和生物柴油乳化成套設(shè)備，其設(shè)計充分體現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保，使項(xiàng)目建成后不因處理農(nóng)業(yè)廢棄物而產(chǎn)生出其它污染物。（1）三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備不外排廢水。三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行過程中只在直接噴淋冷凝器的熱交換中用到了水。此處的水是冷卻循環(huán)補(bǔ)充水，水耗體現(xiàn)在蒸發(fā)損失上，沒有外排廢水。（2）三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備不外排廢氣。三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行時，所產(chǎn)生的氣體來自于兩個地方：一是秸稈熱解后的不冷凝氣體，一是炭粉燃燒時產(chǎn)生的高溫尾氣。這兩處氣體均被有效利用。秸稈熱解后的不冷凝氣體一部分作為燃料氣去發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)化成電能供項(xiàng)目工廠使用，另一部分在炭粉燃燒室換熱后作為直接噴淋冷凝器的載氣，不對外以氣體形式排放。炭粉燃燒時產(chǎn)生的高溫尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離器去渣后，全部回用。高溫尾氣先通到設(shè)備等干燥器，將破碎好的秸稈快速干燥，再挾帶著干燥后的秸稈經(jīng)螺旋進(jìn)料器快速到流化床反應(yīng)器進(jìn)行熱解液化反應(yīng)。高溫尾氣不僅在此起到一個載氣的作用，而且它的熱量也被利用到了熱風(fēng)干燥之中。因此，以上兩種氣體并不是廢氣，而是設(shè)備運(yùn)行中必不可少的一份子，在整個運(yùn)行過程中均被充分利用，不外排污染環(huán)境。（3）三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備不產(chǎn)生廢渣。三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生渣的地方在炭粉燃燒工段。炭粉燃燒后產(chǎn)生的廢渣是優(yōu)質(zhì)的鉀肥，經(jīng)肥料造粒機(jī)加工后，作為項(xiàng)目產(chǎn)品出售，并不丟棄。（4）三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備充分考慮了節(jié)能。三聯(lián)產(chǎn)設(shè)備通過下幾個途徑達(dá)到節(jié)能的目的：①炭粉燃燒室高溫尾氣中的熱量回用。高溫尾氣全部通到設(shè)備等干燥器中，除作載氣之外，另一個重要角色就是熱風(fēng)。熱風(fēng)在流化床中與破碎好的秸稈充分接觸，將秸稈快速干燥、升溫，充分利用了尾氣中的熱量。②炭粉燃燒室的熱量回用。炭粉燃燒產(chǎn)生大量的濕熱，這些熱量被巧妙地設(shè)計成主反應(yīng)器——流化床反應(yīng)器的熱源，不必外加能量即可保證主反應(yīng)的進(jìn)行。③不可冷凝氣體轉(zhuǎn)化成電能后，不僅可以滿足項(xiàng)目工廠自用，而且有可能有余量供出。由以上分析可知，項(xiàng)目所用工藝技術(shù)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，又充分考慮到了節(jié)能環(huán)保，不僅能讓生物質(zhì)油的生產(chǎn)做到“不與人爭糧，不與糧爭地”，而且能做到不因治污（減少農(nóng)業(yè)廢棄物——秸稈）而增污（排放“三廢”），達(dá)到了生產(chǎn)水平與環(huán)保水平雙高的目的。1.2.3生產(chǎn)工藝流程項(xiàng)目所用工藝流程見生產(chǎn)工藝流程圖（圖6-1）。項(xiàng)目工廠生產(chǎn)工藝流程簡述如下：經(jīng)過破碎處理過的秸稈先到流化床干燥器里，在高溫尾氣的快速干燥與挾帶下經(jīng)兩級螺旋進(jìn)料器迅速送到主反應(yīng)器——反應(yīng)器。在此反應(yīng)器中，秸稈顆粒被熱解成氣體，并被迅速導(dǎo)出反應(yīng)器，之后通過兩極旋風(fēng)分離器將固體炭粉顆粒分離出來。分離出的炭粉通過立管送入燃燒室內(nèi)燃燒，燃燒釋放的能量提供給流化床反應(yīng)器。炭粉燃燒產(chǎn)生的高溫尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離后進(jìn)入流化床干燥器回收利用。炭粉燃燒后的殘?jiān)莾?yōu)質(zhì)的鉀肥，被送到肥料造粒機(jī)中生產(chǎn)成肥料成品。經(jīng)過氣固分離后的熱解氣體進(jìn)入一個直接噴淋冷凝器，和大量的生物質(zhì)油噴霧直接接觸而將其中的可冷凝部分完全冷卻下來。冷卻后的生物質(zhì)油存積在冷凝器底部用作，部分作為直接噴淋冷凝器的冷凝介質(zhì)，其余的作為產(chǎn)品生物質(zhì)油貯存在儲罐里。從冷凝器中出來的不可冷凝的氣體一部分通過炭粉燃燒室中的換熱器加熱后用作直接噴淋冷凝器的載氣，其余的送入燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組中發(fā)電，以提供整座項(xiàng)目工廠的電力，多余的電能還可供給項(xiàng)目工廠周圍的用電單位。經(jīng)過以上工序，秸稈成功地轉(zhuǎn)化成了三種物質(zhì)：生物質(zhì)油、固體鉀肥和電能。秸稈流化床干燥器秸稈流化床干燥器高溫尾氣回用做載氣兩級螺旋進(jìn)料器流化床反應(yīng)器兩級旋風(fēng)分離器炭粉燃燒室肥料造粒機(jī)肥料炭粉氣體高溫尾氣熱量回用旋風(fēng)分離器渣直接噴淋冷凝器生物質(zhì)油冷凝下液體發(fā)電機(jī)組電部分自用不可冷凝氣體其它用途熱量水冷換熱器做冷凝介質(zhì)在炭粉燃燒室換熱做噴淋氣體渣破碎機(jī)生物柴油0號柴油乳化劑超聲乳化生物柴油成套設(shè)備三聯(lián)產(chǎn)熱解液化成套設(shè)備生產(chǎn)工藝流程圖圖6-11.3主要設(shè)備選型1.3.1設(shè)備配置原則1.充分考慮設(shè)備的可靠性、先進(jìn)性、實(shí)用性，努力使性價比最高。2.設(shè)備要標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化、自動化。3.在技術(shù)選進(jìn)和滿足產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量等方面的要求下，盡可能地節(jié)約設(shè)備費(fèi)用，做到經(jīng)濟(jì)合理。4.選擇節(jié)能環(huán)保性能高的設(shè)備。5.要結(jié)合建設(shè)地點(diǎn)的實(shí)際情況和資源、動力、運(yùn)輸條件選擇設(shè)備。1.3.2主要設(shè)備選型及購置方案項(xiàng)目所選主要生產(chǎn)設(shè)備如下表6-3所示，全部設(shè)備選型見附表1-2。主要設(shè)備一覽表表6-3序號設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1三聯(lián)產(chǎn)熱解液化成套設(shè)備FRS