海藻生物质综合利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种海藻生物质综合利用的方法，属于海洋生物质资源利用技术领域。本发明专利技术将采集后的海藻干燥与切割粉碎，小粒度的海藻送入热解装置制取生物油与燃气，所生成的海藻半焦废弃物与海藻炼油中未切割破碎完全的海藻混合或者再添加经过切割的秸秆等陆上生物质构成混合物料，供给循环流化床锅炉燃烧，燃烧生成的热量转化为蒸汽，可以供热，也可以驱动汽轮机带动发电机发电。燃烧后产生的灰渣可以用来作肥料等。本发明专利技术高效、清洁、合理地利用了丰富的海藻资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，可实现海藻制油、气化、发 电、供热、农用肥料的全方位的综合利用，属于海洋生物质资源利用

技术介绍
随着化石能源的日益枯竭和环境恶化问题的日趋严重，开发洁净的可再生 能源已经成为了 21世纪全球紧迫的问题。自然界蕴藏着一种丰富的"绿色"可再生能源生物质能源，占世界能源总消耗的14%，仅次于石油、煤炭和天然 气。生物质能源的载体是生物质。生物质指任何可再生的或可循环的有机物质(不包括多年生长的用材林)，主 要包括薪柴、农林作物、杂草、城市固体废弃物、生活污水、水生植物、禽畜粪便等。根据专家估算，地球上每年生长的生物能总量约1400-1800亿吨(干 重)，相当于目前世界总能耗的10倍。生物质能源分布极广、产量巨大，在理 想状态下地球上的生物质潜力可达到现实能源消费的180 200倍。世界上许多 国家都对生物质能的利用投入巨资研究。全世界大范围对能源植物的利用主要是木材与农作物，对海洋生物质的研 究还比较少。而海洋生物资源开发的潜力巨大，其中海藻植物约有一万多种， 尤其中国有广阔的海疆，海岛沿岸14200多公里，生长着三四千种海藻，包括 红藻、褐藻及绿藻等种群，部分海藻产量居世界首位。海藻相对于陆上生物质有其独特优势，生长在海里，不占用土地资源；生长速度快，便于养殖；种类繁多，各类海藻生长季节不单一，可以交替大量繁殖，保证全年资源充足，解 决了生物质资源分散和受季节限制等大规模应用的瓶颈问题。同时一些海藻的 自我生长繁殖能力也极其旺盛。在本次奥运会帆船青岛赛区近海领域，条浒苔和片浒苔(2种绿藻)大量聚集疯狂生长，全民出动共清理了六十多万吨浒苔。对于如此巨大的海藻量，肥料出口、食品等加工品的消耗能力有限，可以考虑 能源利用，进行综合处理。中国沿海很多经济发达地区，适合因地制宜地开发3当地海藻生物质能源解决当地的能源短缺问题。世界上一些国家正在关注海藻能源利用的开发LiveFuds公司宣称2010年美国将实现海藻-生物质原油的转化；日本也正在研究以海藻为原料提取甲烷发 电。由于海藻含有比普通陆地生物质更加容易热解的蛋白质，脂类和可溶性多 糖，可以用其制取生物油。但资料表明我国对海藻这类潜力巨大的生物质能源 利用却很少，尤其在利用海藻发电领域尚属空白(海藻的热解特性分析.中国 电机工程学报，2007年，第14期，102~106页)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有海藻作为生物质能源资源利用的单一不足，提 出一种，综合考虑生态环保、经济、能源利用与社 会效应，实现科学利用海藻资源，为海藻的综合、高效、经济、合理利用提供 有效途径。为实现上述目的，本专利技术将采集的海藻干燥后切割粉碎，将小粒度的海藻 送入热解装置制取生物油并获得燃气，所生成的海藻半焦废弃物与海藻炼油中未切割破碎完全的海藻混合或者再添加经过切割的秸秆等陆上生物质构成混合 物料，供给循环流化床锅炉燃烧，燃烧生成的热量转化为蒸汽，可以供热，也 可以驱动汽轮机带动发电机发电。燃烧后产生的灰渣可以用来作肥料等。本专利技术的海藻生物质综合利用方法包括如下具体步骤1、 收集的海藻经过干燥后，切割或粉碎成长度或直径小于50mm，继而进 行筛分，将其中长度或直径小于8mm的海藻送入热解装置热解，热解所需的热 量来自加热炉，热解温度为400-700'C，升温速率为100-10000°C/s，停留时间小 于5s。2、 热解产生的油气经过冷却装置后再送入分离装置，分离装置将海藻油气 分离为海藻生物油、燃气和飞灰，分别储存与利用。3、 热解后产生的半焦废弃物与筛分出的长度或直径大于8mm的海藻进行 混合，作为供给循环流化床锅炉的燃料。还可以添加普通陆上废弃生物质，例 如秸秆等进行混烧，燃烧温度一般为750-85(TC左右。4、 在循环流化床燃烧过程中，可以根据燃料含硫量，将石灰石加入燃料中， 作为脱硫媒介物，石灰石在床内煅烧生成CaO， CaO能与烟气中的S02反应进一步生成CaS04，减少了 S02的排放。石灰石添加比例根据混合燃料本身的含 硫量的质量而确定，使加入石灰石后燃料中钙硫的摩尔比为2-3，脱硫效果可达 90%以上。5、 燃料产生的热量转化为蒸汽，可以送入蒸汽供热装置作为供热工质，同 时蒸汽的热能通过汽轮机转变为动能，驱动发电机发电。6、 循环流化床燃烧后产生的灰渣，由于含有较多钾盐、钠盐，以及其他土 壤改良物质(Mg、 P和Ca等元素)可以进一步用来制作肥料或用于水泥生产等。本专利技术上述步骤3中，适用海藻与普通陆上废弃生物质品种的灰熔点不低 于1000度，混合物低位发热量一般大于5 MTkg-l 。本专利技术上述步骤3中，混合燃料中，普通生物质一般要切割或粉碎到长度 小于30mm。本专利技术中所述循环流化床中的燃烧床料一般选择为粒径较小的河砂。本专利技术具有以下有益效果(1)本专利技术实现了以海藻作为生物质资源的制 油、供热、发电、农用制肥的全方位的综合利用，利用方式科学、创新，也具 有较高的经济、环境和社会效益；(2)将海藻制油产生的半焦废弃物与较大粒 径的海藻或其它普通生物质进行混合作为循环流化床的燃料，实现了海藻制油 过程中的废弃物资源化高效洁净利用；(3)利用循环流化床燃烧方式，方法简 单易行，成本低，效益高，加入石灰石能达到良好的脱硫效果，同时流化床内 控制为低温燃烧，也有利于控制热力型NOx的生成与排放；(4)循环燃烧后残 留灰渣还能制造肥料和水泥等，充分利用了资源；(5)采用循环流化床燃烧技 术燃用海藻半焦和海藻原样混合物料，由于海藻是高灰量燃料，因而提高了燃 烧效率，减少了媒体物料的补充量；(6)解决了大量种植海藻后的多余海藻问 题，形成了生态修复与能源利用产业链，更加合理、充分地利用了海藻资源。本专利技术充分合理实现了海藻资源的全面综合优化利用，具有较高的经济、 环境和社会效益，可在我国沿海地区推广应用。 附图说明图l为本专利技术海藻综合利用流程示意图。 具体实施例方式以下结合附图对本专利技术实施例作进一步描述，但是实施例的内容不用于限定本专利技术的保护范围。如图1所示，为本专利技术海藻综合利用流程示意图。具体实施步骤如下1、 在近陆海域养植海藻，采集后的海藻可以作为能源资源进行能源利用，海藻经过干燥后，经过切割粉碎成长度小于50mm的海藻，其中粒径小于8mm 的海藻送入一个料斗，其余海藻送入另一料斗，粒径小于8mm的海藻在热解装 置里进行热裂解反应，热解装置温度一般400—70(TC，升温速率为100-10000 °C/s，停留时间小于5s，热解所需的热量来自加热炉，加热炉所需燃气来自海藻 油与飞灰及燃气分离装置。2、 热解产生的气经油气冷却装置后送入海藻油与飞灰及燃气分离装置，海 藻油与飞灰及燃气分离装置将冷却的海藻油气分离为海藻生物油、燃气和飞灰， 将飞灰送入飞灰仓，将燃气送入燃气储罐，或是供给燃料电池和燃气轮机利用， 将油送入海藻生物油储罐。3、 海藻经过热解后产生的半焦收集于半焦仓中。将料斗中的海藻原样与半 焦仓中的半焦进行混合。可以根据需要，混合添加普通生物质仓中粒度为30mm 下的生物质(秸秆等)。混合物料的低位发热量一般大于5Mlkg-l。将混合物料 送入混合燃料仓中储存。运行时将混合物料送入循环流化床锅炉进行燃烧。燃 烧床本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海藻生物质综合利用的方法，其特征在于包括如下步骤：　１）收集的海藻经过干燥后，切割或粉碎成长度或直径小于５０ｍｍ，继而进行筛分，将其中长度或直径小于８ｍｍ的海藻送入热解装置热解，热解所需的热量来自加热炉，热解温度为４００－７００℃ ，升温速率为１００－１００００℃／ｓ，停留时间小于５ｓ；　２）热解产生的油气经过冷却装置后再送入分离装置，分离装置将海藻油气分离为海藻生物油、燃气和飞灰，分别储存与利用；　３）热解后产生的半焦废弃物与筛分出的长度或直径大于８ｍｍ 的海藻进行混合，作为供给循环流化床锅炉的燃料，添加或不添加陆上废弃生物质进行混烧，燃烧温度为７５０－８５０℃；　４）在循环流化床燃烧过程中，根据燃料含硫量，将石灰石作为脱硫媒介物加入燃料中，加入石灰石后的燃料中钙硫的摩尔比为２－３，石 灰石在床内煅烧生成ＣａＯ，ＣａＯ与烟气中的ＳＯ↓［２］反应生成ＣａＳＯ↓［４］，减少ＳＯ↓［２］的排放，并使脱硫效果达９０％以上；　５）燃料产生的热量转化为蒸汽，送入蒸汽供热装置作为供热工质，同时蒸汽的热能通过汽轮机转变为动能，驱动发 电机发电；　６）循环流化床燃烧后产生的灰渣，含有钾盐、钠盐，以及Ｍｇ、Ｐ和Ｃａ元素，将其用于制作肥料或用于水泥生产。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩向新，姜秀民，刘加勋，刘建国，王辉，王爽，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]