專利名稱：一種生物質(zhì)螺旋熱解裝置及熱解工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)的熱解裝置及熱解工藝。
背景技術(shù)：
目前，世界各國尤其是發(fā)達(dá)國家，為實(shí)現(xiàn)國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供根本保障，都 在致力于開發(fā)高效、無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)，以保護(hù)本國的礦物能源資源。生物質(zhì)熱解 是指生物質(zhì)在沒有氧化劑(空氣、氧氣、水蒸氣等)存在或只提供有限氧的條件下，加熱到 逾50(TC，通過熱化學(xué)反應(yīng)將生物質(zhì)大分子物質(zhì)(木質(zhì)素、纖維素和半纖維素)分解成較小
分子的燃料物質(zhì)(固態(tài)炭、可燃?xì)狻⑸镉?的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)方法。生物質(zhì)熱解的燃料能 源轉(zhuǎn)化率可達(dá)95. 5 % ，最大限度的將生物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)品，物盡其用，而熱解也是燃 燒和氣化必不可少的初始階段 從化學(xué)反應(yīng)的角度對其進(jìn)行分析，生物質(zhì)在熱解過程中發(fā)生了復(fù)雜的熱化學(xué)反 應(yīng)，包括分子鍵斷裂、異構(gòu)化和小分子聚合等反應(yīng)。木材、林業(yè)廢棄物和農(nóng)作物廢棄物等的
主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。熱重分析結(jié)果表明，纖維素在52t:時(shí)開始熱解，隨 著溫度的升高，熱解反應(yīng)速度加快，到350 37(TC時(shí)，分解為低分子產(chǎn)物。根據(jù)熱解過程 的溫度變化和生成產(chǎn)物的情況等，可以分為干燥階段、預(yù)熱解階段、固體分解階段和煅燒階 段。干燥階段(溫度為120 150°C )，生物質(zhì)中的水分進(jìn)行蒸發(fā)，物料的化學(xué)組成幾乎不 變。預(yù)熱解階段(溫度為150 275°C )，物料的熱反應(yīng)比較明顯，化學(xué)組成開始變化，生物 質(zhì)中的不穩(wěn)定成分如半纖維素分解成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物質(zhì)。上述兩個(gè)階 段均為吸熱反應(yīng)階段。固體分解階段(溫度為275 475tO，熱解的主要階段，物料發(fā)生 了各種復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的分解產(chǎn)物。生成的液體產(chǎn)物中含有醋酸、木焦油 和甲醇(冷卻時(shí)析出來)；氣體產(chǎn)物中有C02、C0、CH4、H2等，可燃成分含量增加。這個(gè)階段 要放出大量的熱。煅燒階段(溫度為450 50(TC)，生物質(zhì)依靠外部供給的熱量進(jìn)行木炭 的燃燒，使木炭中的揮發(fā)物質(zhì)減少，固定碳含量增加，為放熱階段。實(shí)際上，上述四個(gè)階段的 界限難以明確劃分，各階段的反應(yīng)過程會(huì)相互交叉進(jìn)行。 從對生物質(zhì)的加熱速率和完成反應(yīng)所用時(shí)間的角度來看，生物質(zhì)熱解工藝基本上 可以分為兩種類型一種是慢速熱解，一種是快速熱解。在快速熱解中，當(dāng)完成反應(yīng)時(shí)間甚 短(<0.5s)時(shí)，又稱為閃速熱解。根據(jù)工藝操作條件，生物質(zhì)熱解工藝又可分為慢速、快 速和反應(yīng)性熱解三種。在慢速熱解工藝中又可以分為炭化和常規(guī)熱解。
慢速熱解(又稱干餾工藝、傳統(tǒng)熱解)工藝具有幾千年的歷史，是一種以生成木炭 為目的的炭化過程，低溫干餾的加熱溫度為500 580°C ，中溫干餾溫度為660 750°C ，高 溫干餾的溫度為900 1 IO(TC 。將木材放在窯內(nèi)，在隔絕空氣的情況下加熱，可以得到占原 料質(zhì)量30% 35%的木炭產(chǎn)量。 快速熱解是將磨細(xì)的生物質(zhì)原料放在快速熱解裝置中，嚴(yán)格控制加熱速率( 一般 大致為10 20(TC/s)和反應(yīng)溫度(控制在50(TC左右)，生物質(zhì)原料在缺氧的情況下，被 快速加熱到較高溫度，從而引發(fā)大分子的分解，產(chǎn)生了小分子氣體和可凝性揮發(fā)分以及少
3量焦炭產(chǎn)物。可凝性揮發(fā)分被快速冷卻成可流動(dòng)的液體，成為生物油或焦油，其比例一般可 達(dá)原料質(zhì)量的40 % 60 % 。 與慢速熱解相比，快速熱解的傳熱反應(yīng)過程發(fā)生在極短的時(shí)間內(nèi)，強(qiáng)烈的熱效應(yīng) 直接產(chǎn)生熱解產(chǎn)物，再迅速淬冷，通常在0. 5s內(nèi)急冷至35(TC以下，最大限度地增加了液態(tài) 產(chǎn)物(油)。 總的來講，影響熱解的主要因素包括化學(xué)和物理兩大方面?；瘜W(xué)因素包括一系列 復(fù)雜的一次反應(yīng)和二次反應(yīng)；物理因素主要是反應(yīng)過程中的傳熱、傳質(zhì)以及原料的物理特 性等。具體的操作條件表現(xiàn)為溫度、物料特性、催化劑、滯留時(shí)間、壓力和升溫速率。
在生物質(zhì)熱解過程中，溫度是一個(gè)很重要的影響因素，它對熱解產(chǎn)物分布、組分、 產(chǎn)率和熱解氣熱值都有很大的影響。生物質(zhì)熱解最終產(chǎn)物中氣、油、炭各占比例的多少，隨 反應(yīng)溫度的高低和加熱速度的快慢有很大差異。 一般地說，低溫、長期滯留的慢速熱解主 要用于最大限度地增加炭的產(chǎn)量，其質(zhì)量產(chǎn)率和能量產(chǎn)率分別達(dá)到30%和50% (質(zhì)量分 數(shù))。溫度小于600°C的常規(guī)熱解時(shí)，采用中等反應(yīng)速率，生物油、不可凝氣體和炭的產(chǎn)率基 本相等；閃速熱解溫度在500 65(TC范圍內(nèi)，主要用來增加生物油的產(chǎn)量，生物油產(chǎn)率可 達(dá)80% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))；同樣的閃速熱解，若溫度高于70(TC，在非常高的反應(yīng)速率和極短的 氣相滯留期下，主要用于生產(chǎn)氣體產(chǎn)物，其產(chǎn)率可達(dá)80% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。當(dāng)升溫速率極快時(shí)， 半纖維素和纖維素幾乎不生成炭。 滯留時(shí)間在生物質(zhì)熱解反應(yīng)中有固相滯留時(shí)間和氣相滯留時(shí)間之分。固相滯留時(shí) 間越短，熱解的固態(tài)產(chǎn)物所占的比例就越小，總的產(chǎn)物量越大，熱解越完全。在給定的溫度 和升溫速率的條件下，固相滯留時(shí)間越短，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中的固相產(chǎn)物就越少，氣相產(chǎn)物 的量就越大。氣相滯留期時(shí)間一般并不影響生物質(zhì)的一次裂解反應(yīng)過程，而只影響到液態(tài) 產(chǎn)物中的生物油發(fā)生的二次裂解反應(yīng)的進(jìn)程。當(dāng)生物質(zhì)熱解產(chǎn)物中的一次產(chǎn)物進(jìn)入圍繞生 物質(zhì)顆粒的氣相中，生物油就會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的裂化反應(yīng)，在熾熱的反應(yīng)器中，氣相滯留時(shí)間 越長，生物油的二次裂解發(fā)生的就越嚴(yán)重，二次裂解反應(yīng)增多，放出H2、 CH4、 CO等，導(dǎo)致液 態(tài)產(chǎn)物迅速減少，氣體產(chǎn)物增加。所以，為獲得最大生物油產(chǎn)量，應(yīng)縮短氣相滯留期，使揮發(fā) 產(chǎn)物迅速離開反應(yīng)器，減少焦油二次裂解的時(shí)間。 現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)熱解方法是將生物質(zhì)原料放在現(xiàn)有的熱解裝置中，例如流化床熱 解。這種熱解通常是在低于60(TC的中等溫度及中等反應(yīng)速率(0. 1 rc /s)條件下，經(jīng)過 幾個(gè)小時(shí)的熱解，得到占原料質(zhì)量的20% 25%的生物質(zhì)炭及30% 40%的生物油。在 流化床反應(yīng)器中，生物質(zhì)顆粒加熱到合適溫度后其固體顆粒在氮?dú)獾膸?dòng)下呈流化狀態(tài)， 生物質(zhì)在1-3秒的停留時(shí)間內(nèi)完成熱解過程，然后被裂解的各種有機(jī)物和焦碳進(jìn)入旋風(fēng)分 離器，焦碳分離后收集回用，氣體則進(jìn)入冷凝器，冷凝后即得到成分復(fù)雜的生物油。由于熱 解過程中生物質(zhì)顆粒在流化床反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間無法準(zhǔn)確控制，熱解溫度也難以控制， 因此得到的熱解產(chǎn)品成分復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)熱解產(chǎn)品即生物油成分的可控，不容易精煉提取 化學(xué)品。也就是說現(xiàn)有熱解技術(shù)得到的生物油成分和濃度是隨機(jī)的。因此其得到的生物油 只能作為低品位的燃料，附加值比較低，這限制了熱解技術(shù)的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種能準(zhǔn)確控制生物質(zhì)顆粒熱解時(shí)間和熱解溫度的螺旋熱解裝置及其熱解工藝，從而有效控制生物油成分和濃度，使生物質(zhì)熱解技術(shù)能進(jìn)一步得 到推廣。 本發(fā)明的生物質(zhì)螺旋熱解裝置，由加料系統(tǒng)、熱解反應(yīng)器以及熱解產(chǎn)品收集系統(tǒng)
構(gòu)成，該熱解反應(yīng)器帶有外加熱系統(tǒng)和保溫系統(tǒng)，其特征在于，所述熱解反應(yīng)器是螺旋熱解
反應(yīng)器，它包括一個(gè)兩端由蓋體密封的園形筒體，通過兩蓋體的中孔支撐安裝有一能相對
于園形筒體轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，在筒體腔內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)有作為螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片，該螺
旋葉片頂端與園形筒體內(nèi)壁面間隙配合，轉(zhuǎn)動(dòng)軸在園形筒體外的伸出端連接有變頻電機(jī)；
在園形筒體側(cè)壁上分別設(shè)有生物質(zhì)進(jìn)料管和熱解產(chǎn)品的出口管，其進(jìn)料管與進(jìn)料倉連通，
其出口管垂直通入到熱解產(chǎn)品收集系統(tǒng)的焦碳收集罐中，在焦碳收集罐側(cè)壁上設(shè)有一出氣
管道，該出氣管道依次和冷凝器、生物油收集罐、尾氣排放管連通。所述外加熱系統(tǒng)是可調(diào)
功率的電加熱板，并設(shè)有熱電偶測溫；所述安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的螺旋推進(jìn)器的螺距1滿足公 _ 丄
式^ ='其中，L為螺旋推進(jìn)器的軸向長度，t為設(shè)定的生物質(zhì)在螺旋反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí) 60
間，通常為t = 1-3秒，n為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通常為100-400轉(zhuǎn)/分。 上述裝置中，所述熱解反應(yīng)器帶有的外加熱系統(tǒng)是整體的或者是分離的可調(diào)功率
的電加熱板，每塊電加熱板設(shè)有測溫的熱電偶。 上述裝置中，所述作為螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片、園形筒體內(nèi)壁和轉(zhuǎn)動(dòng)軸表面均由 耐腐蝕材料構(gòu)成，以防止因腐蝕現(xiàn)象影響生物油的品質(zhì)。 利用本發(fā)明的螺旋熱解裝置對生物質(zhì)進(jìn)行熱解的工藝過程，包括首先啟動(dòng)外加熱
系統(tǒng)，使螺旋熱解反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)區(qū)溫度穩(wěn)定在500-550°C ;再將生物質(zhì)顆粒原料通過進(jìn)口
管輸送進(jìn)入螺旋熱解反應(yīng)器，其特征在于，同時(shí)啟動(dòng)變頻電機(jī)，并根據(jù)設(shè)定的生物質(zhì)在螺旋
_ 丄
熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間t，以及螺旋推進(jìn)裝置的軸向長度L和螺距1，使用公式^ = J'
60
確定變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，通常轉(zhuǎn)動(dòng)速度在100-400轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)；然后啟動(dòng)熱解產(chǎn)品收集系 統(tǒng)，即可得到液體生物油和其它熱解產(chǎn)物。所述生物質(zhì)顆粒原料是被粉碎的生物質(zhì)顆粒，其 粒徑為20-200目。 在實(shí)際操作中，可根據(jù)得到的生物油的品質(zhì)分析，然后適當(dāng)調(diào)整變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速，即
調(diào)整生物質(zhì)在螺旋反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，以得到合適的生物油品質(zhì)和產(chǎn)量。 所述"啟動(dòng)外加熱系統(tǒng)，使螺旋熱解反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)區(qū)溫度穩(wěn)定在500-550°C "，可
以是通過控制不同的電加熱板將螺旋反應(yīng)器在長度方向上分成不同溫區(qū)，從50(TC沿著生
物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向逐漸升溫至550°C ，更有利提高生物油的產(chǎn)率和油品。 本發(fā)明的螺旋熱解裝置對生物質(zhì)進(jìn)行熱解的工藝過程，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有兩個(gè) 主要優(yōu)點(diǎn) (1)能精確的控制生物質(zhì)在反應(yīng)器器內(nèi)的停留時(shí)間 生物質(zhì)在流化床反應(yīng)器中的停留時(shí)間一般與進(jìn)料量及流化床反應(yīng)器的有效容積 有關(guān)，它是一個(gè)平均停留時(shí)間，由于流化床內(nèi)的混合物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜，往往存在短路、返 混與死角現(xiàn)象，而且由于生物質(zhì)顆粒在熱解過程中不斷失重等，生物質(zhì)個(gè)體的停留時(shí)間差 異很大。因此平均停留時(shí)間無法準(zhǔn)確反映個(gè)體停留時(shí)間。本螺旋熱解反應(yīng)器則完全不同，
5只要設(shè)計(jì)合理的螺距，避免物料打滑和反噴現(xiàn)象，則生物質(zhì)的個(gè)體停留時(shí)間也就是平均停 留時(shí)間。 從理論上講，生物質(zhì)顆粒在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間不同，即發(fā)生反應(yīng)的時(shí)間不同，其熱 解生成物的成分即會(huì)有區(qū)別，也即生物油成分和濃度會(huì)有變化。本發(fā)明的螺旋熱解裝置，由 于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可由變頻電機(jī)調(diào)節(jié)，使得生物質(zhì)顆粒的行進(jìn)速度，即生物質(zhì)顆粒在反 應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間能得到精確控制，(可精確到0. 1秒)，因此熱解得到的生物油成分和濃 度比較一致，這對于產(chǎn)品的進(jìn)一步優(yōu)化具有很大的優(yōu)勢。
(2)能分區(qū)控制熱解過程的溫度 根據(jù)熱解原理，生物質(zhì)在不同溫區(qū)熱解可以提高生物油的產(chǎn)率和油品。因?yàn)樵谏?物質(zhì)熱解過程中，溫度是一個(gè)很重要的影響因素，它對熱解產(chǎn)物分布、組分、產(chǎn)率和熱解氣 熱值都有很大的影響。生物質(zhì)熱解最終產(chǎn)物中氣、油、炭各占比例的多少，隨反應(yīng)溫度的高 低和加熱速度的快慢有很大差異。 一般地說，低溫、長期滯留的慢速熱解主要用于最大限度 地增加炭的產(chǎn)量，其質(zhì)量產(chǎn)率和能量產(chǎn)率分別達(dá)到30%和50% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。如果溫度小 于60(TC的常規(guī)熱解時(shí)、并采用中等反應(yīng)速率，則生物油、不可凝氣體和炭的產(chǎn)率基本相等； 如果采用閃速熱解溫度在500 65(TC范圍內(nèi)，可以增加生物油的產(chǎn)量，生物油產(chǎn)率可高達(dá) 80% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))；同樣的閃速熱解，若溫度高于70(TC，在非常高的反應(yīng)速率和極短的氣相 滯留期下，會(huì)增加氣體產(chǎn)物產(chǎn)出，其產(chǎn)率可達(dá)80% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。 流化床熱解反應(yīng)器盡管可以采用電加熱，也可以采用熱電偶分區(qū)控制，但由于流
化床內(nèi)物料處于流化狀態(tài)，往往會(huì)出現(xiàn)返混現(xiàn)象，熱量對流傳遞，使得反應(yīng)器內(nèi)的溫度較均
勻分布，很難通過熱電偶控制溫度分區(qū)。本螺旋熱解反應(yīng)器中不存在流化和返混現(xiàn)象，熱量
傳遞完全靠熱傳導(dǎo)方式，因此傳熱速率小，便于溫度控制，這有利于產(chǎn)品的優(yōu)化。 本發(fā)明通過螺旋熱解裝置直接將生物質(zhì)熱解生成生物油，不僅便于儲(chǔ)存運(yùn)輸，而
且生物油成分可控，易精煉提取化學(xué)品。 下面通過實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


圖1是本發(fā)明的螺旋熱解裝置的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 參見圖1，園筒形反應(yīng)器的筒體5的一頭為法蘭盤狀，起保溫作用的外套筒6的兩 端也為法蘭盤狀，筒體5和外套筒6相互套在一起，加上左右兩端蓋4、 11和螺紋連接件構(gòu) 成一個(gè)整體，外套筒6的內(nèi)壁與筒體5的外壁間有足夠大的間隙，四塊電加熱板8設(shè)置在此 間隙中，并包圍在筒體5的外壁面上。該電加熱板為4X 1KW的可調(diào)功率的電加熱板，分別由 四個(gè)熱電偶9控制，達(dá)到設(shè)定溫度后，自動(dòng)減小加熱功率，因此能有效控制反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng) 溫度在一定的范圍內(nèi)(500-550°C)。四個(gè)熱電偶獨(dú)立控制四個(gè)加熱板，可以實(shí)現(xiàn)螺旋反應(yīng) 器內(nèi)有四個(gè)不同溫區(qū)，以實(shí)現(xiàn)在園形筒體長度方向上不同溫度的需要。熱電偶9的一端與 筒體5的外壁面接觸，另一端穿過外套筒到達(dá)外部空間，接儀表以方便觀察。生物質(zhì)進(jìn)料管 7設(shè)置在靠近左端的上方，其軸線與筒體5垂直，出口管12設(shè)置在靠近右端的下方，其軸線也與筒體5垂直。在左右兩端蓋4、11的中軸孔中通過軸承支撐有轉(zhuǎn)動(dòng)軸3，并有耐高溫密 封圈1密封。變頻電機(jī)2與轉(zhuǎn)動(dòng)軸3左端連接，使轉(zhuǎn)動(dòng)軸3能跟隨電機(jī)主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，該變 頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速在100-400轉(zhuǎn)/分范圍內(nèi)可調(diào)。在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的被包容在筒體內(nèi)腔部分安裝有作 為螺旋推進(jìn)裝置的螺旋葉片IO，螺旋葉片頂端與筒體內(nèi)壁面間隙配合。本實(shí)施例選擇筒體 內(nèi)徑為52毫米，葉片外徑50毫米，轉(zhuǎn)動(dòng)軸直徑為30毫米；螺旋推進(jìn)部分的長度240毫米， 設(shè)定生物質(zhì)停留時(shí)間在l-3秒內(nèi)，根據(jù)有關(guān)公式計(jì)算得到螺距為16-48毫米，本實(shí)施例選擇 螺距為30毫米，并選用了螺旋推進(jìn)裝置常用的螺旋角15° 。出口管12通入到下方的焦碳 收集罐13中，然后由出氣管道14與冷凝器15、生物油收集罐16和尾氣排放管17連接成整 體。 本實(shí)施例中，所述作為螺旋推進(jìn)裝置的螺旋葉片、園筒形反應(yīng)器和轉(zhuǎn)動(dòng)軸均由不 銹鋼材料制造。所述變頻電機(jī)由市場購得，型號為CHF100-1R5G-4(INVT ELECTRIC CO. LTD)
下面利用上述裝置進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用并測試有關(guān)數(shù)據(jù)。 生物質(zhì)原料是木屑，被粉碎后的粒徑約為40-80目。首先將電加熱板加熱到設(shè)定 的溫度四個(gè)熱電偶從左至右分別分別設(shè)定為500°C ， 520°C ， 530°C ， 550°C ，反應(yīng)器內(nèi)的實(shí) 際溫度會(huì)有少許變動(dòng)。然后將生物質(zhì)原料從進(jìn)料器加入到螺旋熱解反應(yīng)器的進(jìn)料口中，同 時(shí)啟動(dòng)變頻電機(jī)，并開通冷凝器和尾氣排放系統(tǒng)。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)軸以300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，即 生物質(zhì)原料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間1.6秒。生物質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)迅速產(chǎn)生熱解，其產(chǎn)品為有 機(jī)物分子氣體和固體焦碳，螺旋推進(jìn)裝置將焦碳推出經(jīng)出口管到焦碳收集罐中，氣體經(jīng)出 口管并從焦碳收集罐的出氣口進(jìn)入冷凝器，冷凝后得到生物油進(jìn)入生物油收集罐，其余尾 氣從尾氣排放管5排出。 具體的反應(yīng)條件和有關(guān)檢測數(shù)據(jù)如下 生物質(zhì)原料的進(jìn)入流量為18公斤/小時(shí)，得到的生物油產(chǎn)量8. 6公斤/小時(shí)。
初步檢測分析顯示，得到的生物油含水率< 30%，高位熱值為21MJ/kg。
與現(xiàn)有技術(shù)中的流化床熱解得到的生物油相比，本螺旋熱解生物油中苯酚類含量 比流化床熱解提高40 %左右，含量大于1 %的有機(jī)物達(dá)到22種，使用通常流化床的只有 10-15種。
權(quán)利要求
一種生物質(zhì)螺旋熱解裝置，由加料系統(tǒng)、熱解反應(yīng)器以及熱解產(chǎn)品收集系統(tǒng)構(gòu)成，該熱解反應(yīng)器帶有外加熱系統(tǒng)和保溫系統(tǒng)，其特征在于，所述熱解反應(yīng)器是螺旋熱解反應(yīng)器，它包括一個(gè)兩端由蓋體密封的園形筒體，通過兩蓋體的中孔支撐安裝有一能相對于園形筒體轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，在筒體腔內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)有作為螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片，該螺旋葉片頂端與園形筒體內(nèi)壁面間隙配合，轉(zhuǎn)動(dòng)軸在園形筒體外的伸出端連接有變頻電機(jī)；在園形筒體側(cè)壁上分別設(shè)有生物質(zhì)進(jìn)料管和熱解產(chǎn)品的出口管，其進(jìn)料管與進(jìn)料倉連通，其出口管垂直通入到熱解產(chǎn)品收集系統(tǒng)的焦碳收集罐中，在焦碳收集罐側(cè)壁上設(shè)有一出氣管道，該出氣管道依次和冷凝器、生物油收集罐、尾氣排放管連通。
2. 如權(quán)利要求1的生物質(zhì)螺旋熱解裝置，其特征在于，所述外加熱系統(tǒng)是整體的或者 是分離的可調(diào)功率的電加熱板，每塊電加熱板設(shè)有測溫的熱電偶。
3. 如權(quán)利要求l的生物質(zhì)螺旋熱解裝置，其特征在于，所述安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的螺旋推 進(jìn)器的螺距1滿足公式^ = ^ '其中，L為螺旋推進(jìn)器的軸向長度，t為設(shè)定的生物質(zhì)在螺 旋反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，n為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
4. 如權(quán)利要求l的生物質(zhì)螺旋熱解裝置，其特征在于所述作為螺旋推進(jìn)器的螺旋葉 片、園形筒體內(nèi)壁和轉(zhuǎn)動(dòng)軸表面均由耐腐蝕材料構(gòu)成。
5. 利用如權(quán)利要求1的螺旋熱解裝置對生物質(zhì)進(jìn)行熱解的工藝過程，包括首先啟動(dòng) 外加熱系統(tǒng)，使螺旋熱解反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)區(qū)溫度穩(wěn)定在500-550°C ;再將生物質(zhì)顆粒原料 通過進(jìn)口管輸送進(jìn)入螺旋熱解反應(yīng)器，其特征在于，同時(shí)啟動(dòng)變頻電機(jī)，并根據(jù)設(shè)定的生物 質(zhì)在螺旋熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間t，以及螺旋推進(jìn)器的軸向長度L和螺距l(xiāng)，使用公式<formula>formula see original document page 2</formula>^-y^—'確定變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速n;然后啟動(dòng)熱解產(chǎn)品收集系統(tǒng)，即可得到液體生物油和其 它熱解產(chǎn)物。
6. 如權(quán)利要求4所述的工藝過程，其特征在于，所述生物質(zhì)顆粒原料是被粉碎的生物 質(zhì)顆粒，其粒徑為20-200目。
7. 如權(quán)利要求4所述的工藝過程，其特征在于，所述"啟動(dòng)外加熱系統(tǒng)，使螺旋熱解反 應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)區(qū)溫度穩(wěn)定在500-55(TC"，是通過控制不同的電加熱板將螺旋反應(yīng)器在長度 方向上分成不同溫區(qū)，從50(TC沿著生物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向逐漸升溫至550°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物質(zhì)熱解裝置及其工藝。該裝置包括加料系統(tǒng)、螺旋熱解反應(yīng)器及產(chǎn)品收集系統(tǒng)，在反應(yīng)器園筒體兩端蓋的中孔內(nèi)安裝有與變頻電機(jī)連通、并設(shè)置有螺旋推進(jìn)器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸；筒體側(cè)壁上設(shè)有生物質(zhì)進(jìn)料管和熱解產(chǎn)品出口管，其出口管垂直通入焦碳收集罐中，該收集罐通過側(cè)壁上的出氣管依次和冷凝器、生物油收集罐、尾氣排放管連通。其工藝過程是先啟動(dòng)外加熱系統(tǒng)，使反應(yīng)器內(nèi)溫度為500-550℃；將生物質(zhì)顆粒原料通過進(jìn)口管送進(jìn)反應(yīng)器，同時(shí)啟動(dòng)變頻電機(jī)，并根據(jù)設(shè)定的停留時(shí)間t、螺旋推進(jìn)裝置的軸向長度L和螺距l(xiāng)，確定變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速n；再啟動(dòng)熱解產(chǎn)品收集系統(tǒng)。本發(fā)明能精確控制熱解時(shí)間，分區(qū)控制熱解溫度，使得到的生物油成分可控，易于提取化學(xué)品。
文檔編號C10G1/00GK101709224SQ200910185370
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者俞漢青, 江鴻, 郭慶祥 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)