專(zhuān)利名稱(chēng)：熱解反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于熱解生物質(zhì)的裝置，該裝置包括 反應(yīng)器，其具有外殼和設(shè)置在外殼中的反應(yīng)空間； 用于生物質(zhì)材料或者其它有機(jī)材料的第一進(jìn)料管，其連接到反應(yīng)空間的上部區(qū) 域； 用于例如沙子的經(jīng)過(guò)加熱的載熱材料的第二進(jìn)料管，其連接到反應(yīng)空間的上部；
用于熱解氣(pyrolysis gas)的第一排出口 ，其在與第一進(jìn)料管相距一定距離的 位置處連接到反應(yīng)空間的上部區(qū)域；以及 用于例如碳和載熱材料的固體材料的第二排出口，其連接到反應(yīng)空間的下部。
背景技術(shù)：
除了其它文獻(xiàn)之夕卜，這種反應(yīng)器在W0-A-03/106590、 W0-A-2007/017005和 DE-A-197 38 106的很多實(shí)施例中是已知的。 熱解氣已經(jīng)產(chǎn)生在反應(yīng)空間中的混合器區(qū)域中。這些氣體夾帶著細(xì)小的碳顆粒。 不希望發(fā)生的現(xiàn)象是這部分細(xì)小的顆粒在形成裝置的一部分的分離旋流器中堆積，并在經(jīng) 過(guò)一段時(shí)間后造成分離旋流器的阻塞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述問(wèn)題。 在這方面，本發(fā)明提供了一種前述類(lèi)型的裝置，該裝置的特點(diǎn)在于，反應(yīng)空間被制 作成阻塞從第一進(jìn)料管和第二進(jìn)料管到第一排出口的直接流動(dòng)； 反應(yīng)空間中設(shè)置有機(jī)械混合器，用于混合輸入的生物質(zhì)材料流和輸入的經(jīng)過(guò)預(yù)熱 的載熱材料流；并且 在溫度約為400-55(TC的條件下，反應(yīng)空間中混合器下游的熱解氣和由此夾帶的 材料的最大平均速度約和極限降落速度(terminal falling velocity) —樣大，使得熱解 氣和固體材料的各自的排出流之間的至少大部分分離主要(并且在任何情況下大于50% ) 在重力作用下進(jìn)行，而不需要旋流器的介入。 根據(jù)本發(fā)明的這些措施能夠有效地防止發(fā)生任何堵塞和阻塞，盡管碳和其它固體 材料稍微有一些粘性。 根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)能夠完全避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不希望發(fā)生的現(xiàn)象。根據(jù)本發(fā) 明，碳和(取決于生物質(zhì)的成分)有時(shí)未轉(zhuǎn)化的纖維以及載熱材料基本上僅通過(guò)第二排出 口排出，而第一排出口基本上僅排出熱解氣。 不同于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明，有效地阻止了從第一進(jìn)料管和第二進(jìn)料管到第一 排出口的直接流動(dòng)，該直接流動(dòng)被認(rèn)為是捷徑流(short-cut flow)。 根據(jù)本發(fā)明，在反應(yīng)器的布置有機(jī)械混和器的第一部分中，基本上所有的固體顆 粒都被從熱解氣中分離出來(lái)。
上述分離可以以多種方式實(shí)施。例如，反應(yīng)器可以包括兩個(gè)子空間，即，設(shè)置有混 和器的實(shí)際反應(yīng)空間，和在下部上連接到所述第一子空間的下部分并且在上部上連接到第 一排出口的排出部分。 例如，速度可以設(shè)定成使得v〈 10m/s，優(yōu)選v〈 5m/s，更優(yōu)選v〈 2m/s，并且對(duì)于 幾乎完全的分離，v〈 lm/s。 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置具有如下特定的結(jié)構(gòu)反應(yīng)空間中設(shè)置有至少或多 或少豎直的擋板，該擋板連接到反應(yīng)空間的上壁，由此，來(lái)自混合器的包括熱解氣和固體材 料的混合物的流，和/或熱解氣和固體材料的部分流(part-flows)，通過(guò)越過(guò)所述擋板的 下邊緣而僅能夠分別到達(dá)第一排出口和第二排出口 。 反應(yīng)器優(yōu)選設(shè)置成使得反應(yīng)空間的下部區(qū)域具有朝著第二排出口變窄的構(gòu)造。


下面結(jié)合附圖來(lái)闡述本發(fā)明。 在附圖中，圖1、2、3和4示出了根據(jù)本發(fā)明的熱解反應(yīng)器的四個(gè)相應(yīng)的任意的實(shí) 施例。
具體實(shí)施例方式
功能上一致的部件在所有附圖中都用相同的附圖標(biāo)記表示。其它部件的設(shè)計(jì)和關(guān) 系在不同的實(shí)施例中可以不同。 圖1示出了用于對(duì)生物質(zhì)材料流或其它有機(jī)材料流5進(jìn)行熱解的裝置1。所述裝 置包括反應(yīng)器6，其具有外殼7和設(shè)置在所述外殼7中的反應(yīng)空間8 ;用于生物質(zhì)材料流5 的第一進(jìn)料管IO，所述第一進(jìn)料管IO連接到所述反應(yīng)空間8的上部區(qū)域9 ;用于經(jīng)過(guò)預(yù)熱 的載熱材料12的第二進(jìn)料管ll，所述第二進(jìn)料管11連接到所述反應(yīng)空間8的上部區(qū)域9 ; 用于熱解氣14的排出口 13，所述排出口 13連接到反應(yīng)空間8的上部區(qū)域9，在示出的方式 中，除了用于固體材料流17 (例如碳、可能的剩余纖維和載熱材料)并連接到反應(yīng)空間8的 下部區(qū)域15的第二排出口 16之外，所述排出口 13還與第一進(jìn)料管10和第二進(jìn)料管11相 距較遠(yuǎn)的距離。 熱解氣14和固體材料17的排出流的分離基本上僅在重力作用下完成，這是因?yàn)?在混合器18的下游，氣體和由其夾帶的固體材料的平均速度具有較低的值，例如5m/s。相 比較而言，旋流器(cyclone)產(chǎn)生大約20m/s或更高的流速。與已知的熱解反應(yīng)器不同的 是，裝置l不包括旋流器。 反應(yīng)空間8制作成阻塞從第一進(jìn)料管10和第二進(jìn)料管11到第一排出口 13的直 接流動(dòng)，使得不會(huì)發(fā)生"捷徑流"。反應(yīng)空間8中的料流14和17用箭頭表示。明顯的是，這 些箭頭僅給出了方向，而實(shí)際的流動(dòng)具有更加復(fù)雜的特性。 反應(yīng)空間8中設(shè)置有機(jī)械混合器18，該混和器18的示意性繪制的葉片由馬達(dá)(未 示出)驅(qū)動(dòng)?；旌掀饔糜诨旌仙镔|(zhì)材料流5和經(jīng)過(guò)加熱的載熱材料12 (例如沙子)。
反應(yīng)空間8中設(shè)置有豎直擋板19，該豎直擋板19與反應(yīng)空間8的上壁20連接。
反應(yīng)空間8的下部區(qū)域15具有朝著第二排出口 16變窄的構(gòu)造。變窄部分的側(cè)壁 21、22和豎直方向形成小于30度的角。
圖2示出了反應(yīng)器2，反應(yīng)器2與圖l所示的反應(yīng)器在結(jié)構(gòu)上的不同之處在于，擋 板19在豎直方向上的尺寸更大，但是擋板19和設(shè)置在其下方的壁23 (這個(gè)實(shí)施例中的壁 23具有傾斜的位置)之間的距離仍大體上與圖1中的實(shí)施例的擋板19和水平放置的壁23 之間的距離相同。 圖3示出了裝置3，在裝置3中，中心外圍擋板19連接到上壁20。在混合空間24 的下部設(shè)置有水平偏轉(zhuǎn)擋板25，在所示的方式中，該水平偏轉(zhuǎn)擋板25橫向地偏轉(zhuǎn)料流14、 17，使得熱解氣14的流動(dòng)在方向上發(fā)生一定的變化，從而能夠更加容易地排出到兩個(gè)第一 排出口 13。 圖4示出了反應(yīng)器4，反應(yīng)器4和圖3中所示的反應(yīng)器3的不同之處在于水平偏轉(zhuǎn) 擋板25被一個(gè)大致錐形的偏轉(zhuǎn)體26代替，偏轉(zhuǎn)體26使得能夠容易地在第二排出口 16的 方向上向下引導(dǎo)固體材料流17。
權(quán)利要求
一種生物質(zhì)熱解裝置，該裝置包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器具有外殼和設(shè)置在所述外殼中的反應(yīng)空間；第一進(jìn)料管，所述第一進(jìn)料管用于生物質(zhì)材料或者其它有機(jī)材料，并且連接到所述反應(yīng)空間的上部區(qū)域；第二進(jìn)料管，所述第二進(jìn)料管用于經(jīng)過(guò)加熱的例如沙子的載熱材料，并且連接到所述反應(yīng)空間的上側(cè)；第一排出口，所述第一排出口用于熱解氣，并且在與所述第一進(jìn)料管相距一定距離的位置處連接到所述反應(yīng)空間的上部區(qū)域；第二排出口，所述第二排出口用于例如碳和載熱材料的固體材料，并且連接到所述反應(yīng)空間的下部；其特征在于所述反應(yīng)空間制作成阻塞從所述第一進(jìn)料管和所述第二進(jìn)料管到所述第一排出口的直接流動(dòng)；在所述反應(yīng)空間內(nèi)設(shè)置有機(jī)械混合器，用于混合輸入的生物質(zhì)材料流和輸入的經(jīng)過(guò)預(yù)熱的載熱材料流；并且在溫度約為400-550℃的條件下，在所述反應(yīng)空間中的混合器下游處，熱解氣和由此夾帶的材料的最大平均速度約和極限降落速度一樣大，使得熱解氣和固體材料的各自的排出流之間的至少大部分分離主要在重力作用 進(jìn)行，特別是不需要旋流器介入。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，v < 10m/s。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，v < 5m/s。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，v < 2m/s。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，v < lm/s。
6. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，在所述反應(yīng)空間中設(shè)置有至少或 多或少豎直的擋板，所述擋板連接到所述反應(yīng)空間的上壁，由此，來(lái)自于混合器的包括熱解 氣和固體材料的混合物的流，和/或熱解氣和固體材料的部分流，通過(guò)越過(guò)所述擋板的下 邊緣而僅能夠分別到達(dá)所述第一排出口和所述第二排出口 。
7. 如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)空間的下部區(qū)域具有朝 著所述第二排出口變窄的構(gòu)造。
全文摘要
一種生物質(zhì)熱解裝置，包括反應(yīng)空間；用于生物質(zhì)材料的第一進(jìn)料管，其與反應(yīng)空間的上部區(qū)域連接；用于經(jīng)過(guò)加熱的載熱材料的第二進(jìn)料管，其與反應(yīng)空間的上部連接；用于熱解氣的第一排出口，其在與第一進(jìn)料管相距一定距離的位置處連接到反應(yīng)空間的上部區(qū)域；以及，用于例如碳和載熱材料的固體材料的第二排出口，其與反應(yīng)空間的下部連接。熱解氣和固體材料的排出流之間的大部分分離主要在重力的作用下進(jìn)行，而不需要旋流器的介入。反應(yīng)空間制作成阻塞從第一進(jìn)料管和第二進(jìn)料管到第一排出口的直接流動(dòng)。反應(yīng)空間中設(shè)置有機(jī)械混合器，以混合生物質(zhì)材料流和經(jīng)過(guò)預(yù)熱的載熱材料流。
文檔編號(hào)C10B53/00GK101755033SQ200880100161
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月22日
發(fā)明者D·阿斯辛克, E·甘瑟克勒, L·范德貝爾德, R·H·萬(wàn)德?tīng)柌┦?申請(qǐng)人:Btg生物流體有限公司