能源需求的不断提高和环境污染的日益严重,迫使各国寻求环保型替代能源。生物质以其可再生、唯一物质性碳源的优点成为化石燃料未来的有效替代品之一。生物质快速热解液化是一种将固体生物质转化为液体燃料的热化学转化技术。利用固体热载体与生物质粉在混合流动中直接接触实现快速升温热解这一原理,研发了一种新型生物质热裂解液化装置,其处理量达300kg/h。研发的热裂解液化装置主要包括生物质颗粒燃烧炉、隔板式换热器、陶瓷球流量控制阀、生物质喂料装置、套管式气体加热反应器、气体/固体分离箱、陶瓷球提升机、旋风分离器、喷淋冷却循环系统、热裂解炭输运装置、水冷系统及数据采集与监控系统等。本文首先简单介绍了热裂解液化装置的总体工艺、结构与原理,并对关键部件进行了详细计算分析,然后进行了该装置的总装、调试和运行实验。为了检验工业示范装置工艺的可行性,分别采用研发的工业示范装置装置和小型流化床,以玉米秸秆和锯木屑两种生物质为原料,在450℃、500℃、550℃下进行了热裂解液化实验研究,并对两种热裂解液化装置上获得的生物油进行了产率和物化特性的比较分析,最后利用动态评价指标对生物质热裂解液化工业示范装置的运行经济性进行了分析评价,结果表明:1.生物油产率随着温度的升高先增加后减少,锯木屑在两种反应器上获得的生物油产率明显高于玉米秸秆。温度为500℃时,锯木屑在流化床热裂解装置上获得的生物油产率最大约53.5%,工业示范装置生物油产率约47%。2.对两种反应器上获得生物油进行成分分析发现,酚类、酮类及酸类物质受温度影响明显,随着热裂解温度的升高呈现规律性变化。其中,酸类物质随着温度的升高而增加,酚类物质明显减少,酮类物质受生物质种类影响较大,玉米秸秆油中酮类物质含量最约为15wt%,锯木屑油中酮类物质含量最约为5wt%。锯木屑为原料制取的生物油中糖类物质含量远远高于玉米秸秆制取的生物油。3.对在500℃下制取的生物油的物理特性进行分析发现,生物油的pH值在2-4之间,热值在17-18MJ/kg,密度在1100-1200kg/m3之间,远大于生物质密度,40℃时动力粘度在30-45Mpa.s之间。这些物理性质表明生物油作为燃料直接应用具有局限性,需要对其进行改性提质或作为燃料在特定燃用装置上直接使用。4.通过经济性分析发现,该工业示范装置的财务净现值为134.9万元,内部收益率为34.2%,投资回收期为4.44年(含建设期),投资回收期短,效益较好。当该工业示范装置的生物质年处理量达到840.73吨时,项目盈亏达到平衡。比较分析原料价格、初次投资、耗电费、工人工资及热裂解产物售价五项指标对净现值、内部收益和投资回收期的影响表明,热裂解产物售价影响最大,其次是原料价格,而初次投资、耗电费及工人工资三项指标影响较小。因此产品价值、原料成本成为决定经济效益大小的关键因素。