專利名稱：低能耗生物質(zhì)熱裂解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種低能耗生物質(zhì)熱裂解裝置，屬于生物質(zhì)能利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今世界的能源結(jié)構(gòu)中，可再生的生物質(zhì)能占有重要的地位，生物質(zhì)是一種清潔的可再生能源，生物質(zhì)(閃速)熱裂解制油技術(shù)作為生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化利用領(lǐng)域中的前沿技術(shù)，能將低品位的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換成高品位的液體燃料和高附加值產(chǎn)品。它是理想的清潔燃料油，在燃燒過程中幾乎不產(chǎn)生有害氣體；更為重要的是，生物油的原料是生物質(zhì)，從而生物油的利用過程中能實(shí)現(xiàn)CO2的零排放。將生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)能的方法有許多種，根據(jù)為獲得最終目標(biāo)產(chǎn)物(液體、氣體、固體)數(shù)量的多少，其轉(zhuǎn)換方法和工藝過程也不一樣。提高能量密度，便于儲存和運(yùn)輸，使生物資源轉(zhuǎn)換的最終生成物的最大量為液體(生物油)則最為理想。生物質(zhì)快速熱裂解技術(shù)是最新的生物質(zhì)能利用技術(shù)，其最大的特點(diǎn)是終端產(chǎn)物中的生物油比例量最大。然而關(guān)于生物質(zhì)快速熱裂解技術(shù)的研究歷史還不長，國外的研究工作雖然已有20多年，尚處在工業(yè)性試驗(yàn)階段，但對一些機(jī)理和關(guān)鍵技術(shù)仍在研究之中，尚未有成熟的技術(shù)提供給市場。國內(nèi)這方面的工作起步較晚，但已受到廣泛重視，已有一些高校和科研院所正在從事這方面的研究工作。流化態(tài)技術(shù)雖然在工業(yè)上已得到了廣泛應(yīng)用，但是采用流化床做生物質(zhì)快速熱裂解反應(yīng)裝置，并采用高溫氣體冷卻過程中加熱非凝結(jié)性氣體，升溫后的非凝結(jié)性氣體再循環(huán)可大大降低能耗。該種系統(tǒng)，尚未見文獻(xiàn)報道。綜合比較各種生物質(zhì)熱裂解方法所采用的裝置，流化床反應(yīng)器有著溫度場均勻穩(wěn)定。氣體與物料混合均勻，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設(shè)備投資費(fèi)用低的諸多優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了能將低品位的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換成高品位的液體燃料和高附加值產(chǎn)品，提供一種基于流化床的低能耗生物質(zhì)熱裂解裝置。
低能耗生物質(zhì)熱裂解采用以下工藝流程連續(xù)送料至反應(yīng)器，使其在高溫下氣化，分離，含生物質(zhì)的氣體經(jīng)熱交換冷凝成油，升溫后的非凝結(jié)性氣體再循環(huán)。
為了使上述工藝流程中氣體與物料混合均勻，溫度場均勻穩(wěn)定，采用流化床作為反應(yīng)器，為了連續(xù)進(jìn)料采用由調(diào)頻電機(jī)、進(jìn)料棒、料斗組成的給料器，為了節(jié)省能源采用氣-氣熱交換器、氣-水熱交換器、茨循環(huán)風(fēng)機(jī)，因此，本裝置是由給料器、調(diào)速電機(jī)及減速器、進(jìn)料套筒及螺旋進(jìn)料棒、流化床反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、作為能源回收的氣-氣熱交換器、氣-水熱交換器、集油器、羅茨循環(huán)風(fēng)機(jī)、主電加熱器、輔助電加熱器等組成。主電加熱器、輔助電加熱器；流化床反應(yīng)器豎直放置，底部置有多孔板，并放入石英砂作為中間載體；主電加熱器置于反應(yīng)器入口前端，輔助電加熱器置于反應(yīng)器外壁面。
由于采用流化床反應(yīng)器，其優(yōu)點(diǎn)是溫度場穩(wěn)定，氣料與物料混合均勻，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設(shè)備投資費(fèi)用低，本實(shí)用新型可連續(xù)式循環(huán)操作，提高產(chǎn)量，特別是在高溫氣體的冷卻過程中加熱再循環(huán)的非凝結(jié)性氣體，可大大節(jié)省能源。


圖1為低能耗生物質(zhì)熱裂解的裝置示意圖；圖2為低能耗生物質(zhì)熱裂解的工程流程圖。
具體實(shí)施方式
由圖2所示，本實(shí)用新型的工藝流程為1、生物質(zhì)由調(diào)頻電機(jī)、進(jìn)料棒、料斗組成的給料器連續(xù)送入流化床反應(yīng)器，反應(yīng)器是整個裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，必須使木屑在極短的時間能均勻受熱，并能達(dá)到較高的升溫速率(大于1000℃/s)和限定的停留時間；2、由中間設(shè)置的羅茨風(fēng)機(jī)把高溫氮?dú)馑腿胗墒⑸白鳛橹虚g載體的流化床，在高溫氣體、高溫石英砂作用下生物質(zhì)氣化；3、氣化生物質(zhì)進(jìn)入旋風(fēng)分離器分離，部分碳粒子分離進(jìn)入碳收集器，氣體進(jìn)入氣-氣交換器，使生物質(zhì)氣體降溫，氣-氣交換器是為了節(jié)省加熱的能源；4、經(jīng)氣-氣熱換熱后，400-450℃的氣體進(jìn)入氣-水換熱器再用水降溫至40℃，經(jīng)集油器含生物質(zhì)氣體冷凝成油，5、經(jīng)集油器分離出的非凝結(jié)性氣體被高溫氣體加熱后作為循環(huán)氣體。集油器實(shí)為一種氣液分離器，將凝結(jié)的生物油與不凝結(jié)氣體分離。本實(shí)施例中是生物質(zhì)為木屑，在較高的升降速率條件下，經(jīng)熱裂解后生成液體、氣體、固體三種產(chǎn)品。
低能耗生物質(zhì)熱裂解裝置如圖1所示，裝置主要有給料器1、調(diào)速電機(jī)及減速器2、進(jìn)料套筒及螺旋進(jìn)料棒3、流化床反應(yīng)器4、旋風(fēng)分離器5、氣-氣熱交換器6、氣-水熱交換器7、集油器8、羅茨循環(huán)風(fēng)機(jī)9、主電加熱器10、輔助電加熱器11等組成。反應(yīng)器4為流化床結(jié)構(gòu)型式，豎直放置，底部設(shè)置多孔板，并放入石英砂作為中間載熱體。反應(yīng)器是整個試驗(yàn)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，必須使木屑在極短的時間能均勻受熱，并能達(dá)到較高的升溫速率(大于1000℃/s)和限定的停留時間。分離器5為旋風(fēng)式，作用是分離木屑被熱解后生成物中的固定產(chǎn)物。設(shè)置氣-氣熱交換器6是為量節(jié)省加熱的能源。氣-水熱交換器7需要達(dá)到較快的冷卻速率(大于650℃/s)，將高溫氣體快速冷卻到45℃以下，生成物中可凝結(jié)氣體凝結(jié)成液體(生物油)。集油器8實(shí)為一種氣液分離器，將凝結(jié)的生物油與不凝結(jié)氣體分離。給料器1為一螺旋送進(jìn)結(jié)構(gòu)，并配以調(diào)頻電機(jī)，經(jīng)多次冷態(tài)調(diào)試后定出單位時間給料量與頻率的對應(yīng)關(guān)系，保證試驗(yàn)時給料量隨均勻性和可調(diào)性。主電加熱器10設(shè)置在反應(yīng)器入口前端，將進(jìn)入反應(yīng)器的循環(huán)氣體預(yù)先加熱到反應(yīng)終端溫度。輔助電加熱器11設(shè)置在反應(yīng)器外壁面。分別設(shè)置主、輔加熱器是為量減少反應(yīng)器內(nèi)氣固介質(zhì)的加熱時間，同時可保證反應(yīng)器內(nèi)溫度的均勻性、穩(wěn)定性和可調(diào)性。整個裝置為閉式循環(huán)，中間設(shè)置羅茨風(fēng)機(jī)9，以提供足夠高的循環(huán)壓頭。
權(quán)利要求1.一種低能耗生物質(zhì)熱裂解裝置，其特征在于，它主要由調(diào)頻電機(jī)、進(jìn)料棒、料斗組成的給料器(1)、調(diào)速電機(jī)及螺旋進(jìn)料棒(3)、流化床反應(yīng)器(4)、旋風(fēng)分離器(5)、作為能源回收的氣-氣熱交換器(6)、氣-水熱交換器(7)、集油器(8)、羅茨循環(huán)風(fēng)機(jī)(9)、主電加熱器(10)、輔助電加熱器(11)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低能耗生物質(zhì)熱裂解裝置，其特征在于所述的流化床反應(yīng)器為豎直放置，底部置有多孔板，并放入石英砂作為中間載體；主電加熱器置于反應(yīng)器入口前端，輔助電加熱器置于反應(yīng)器外壁面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種低能耗生物質(zhì)熱裂解裝置，其特點(diǎn)是裝置主要由給料器、流化床反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、作為能源回收的氣－氣熱交換器、氣－水熱交換器、集油器、羅茨循環(huán)風(fēng)機(jī)、主電加熱器、輔助電加熱器組成。由于生物質(zhì)熱裂解裝置中反應(yīng)器采用流化床反應(yīng)器，其優(yōu)點(diǎn)是溫度場穩(wěn)定，氣料與物料混合均勻，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設(shè)備投資費(fèi)用低，另外，本實(shí)用新型采用由調(diào)頻電機(jī)、進(jìn)料棒、料斗組成的給料器，中間設(shè)置羅茨風(fēng)機(jī)，裝置組成閉式循環(huán)，裝置可連續(xù)式循環(huán)操作，提高產(chǎn)量，特別是在高溫氣體的冷卻過程中加熱再循環(huán)的非凝結(jié)性氣體，可大大節(jié)省能源。
文檔編號C10G1/00GK2622184SQ0323160
公開日2004年6月30日 申請日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者李瑞陽, 徐開義, 郁鴻凌 申請人:上海理工大學(xué)