8.1.5.1 生物质热解反应器特性
生物质热解反应器主要有流化床热解炉、旋转锥反应器、喷动床、循环流化床等。德国鲁奇公司的循环流化床热解工艺具有传热传质性能好、处理物料适用性广、调节范围大、操作简便等优点，是目前应用最广泛的热解方式。因此，本节也选择循环流化床热解反应器用于示例计算，其简化模型如图8-7所示。经破碎、干燥等预处理后的生物质原料进入热解炉，在500℃左右的惰性环境下发生热解反应，生成的产物主要是高温下处于气态的有机物和固态的生物质炭，经两级旋风分离器进行气固分离。分离的气态产物进入冷凝塔进行喷淋冷凝，得到的液体产物作为生物油进行收集，得到的不可凝气体送回热解炉作为循环流化气；经旋风分离器得到的固体产物生物质炭则送入燃烧室进行燃烧，产生的热量由燃烧炉中的沙子传递给热解炉，以提供生物质热解过程所需的热量。
图8-7 生物质热解系统简化模型
1，7—生物质；2—流化床料；3—循环气；4—净化气体；5—空气；6—燃烧；8—废气；9—生物油
8.1.5.2 生物质热解过程模拟计算
生物质热解反应生成的气体产物主要有CO、H2、CO2、CH4、C2H6，此外还有少量的H2S、NH3等。生物质热解的液体产物生物油的成分则较为复杂，主要包括酚类、酸类、醛类以及酮类。已有研究表明，反应条件相同时，生物质快速热解产生的生物油主要成分不会有很大变化，本模型假设生物油组分信息如表8-11所示。(www.xing528.com)
表8-11 生物油组分
考虑到生物质热解产物组分的复杂性，本节选取UNIQUAC方法模拟热解物性。生物质热解反应的流程模拟如图8-8所示，采用RYield反应器模拟热解炉，采用RStoic反应器模拟生物质干燥过程，采用RGibbs反应器模拟焦炭燃烧过程，采用SSplit模块模拟气固分离过程，采用Flash模块模拟气液分离过程。不同生物质由于组分特点不同，热解产物也会有所不同，参考已有的实验研究结果，木屑、玉米秸秆、稻谷壳三种生物质热解产物分布如表8-12所示。
图8-8 生物质热解反应的流程模拟
表8-12 不同生物质热解产物分布
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