生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置，屬于能源【技術(shù)領(lǐng)域】，包括流化床熱解爐，流化床熱解爐的側(cè)壁上設(shè)有生物質(zhì)入口，底部設(shè)有風(fēng)室，上部設(shè)有煙氣出口；煙氣出口通過管道依次與氣固分離器、冷凝器以及貯氣柜相連，氣固分離器下部設(shè)有貯炭箱，貯炭箱通過喂料絞龍與設(shè)置在流化床熱解爐側(cè)壁上的炭粉入口相連；流化床熱解爐下還設(shè)有燃燒室，燃燒室的進氣口與貯氣柜相連，燃燒室的出氣口通過管道連入流化床熱解爐底部的風(fēng)室；所述風(fēng)室同時還與進風(fēng)管連通，進風(fēng)管上設(shè)有風(fēng)機。本實用新型不產(chǎn)生二次污染、節(jié)能、設(shè)備投資少、降低生產(chǎn)成本、提高了生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化率。
【專利說明】生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于能源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 能源是現(xiàn)代社會賴以生存與發(fā)展的基礎(chǔ)。目前我國能源結(jié)構(gòu)中85%以上為煤炭、 石油、天然氣等不可再生的化石燃料，這些化石燃料不僅日益匱乏，在其開采到利用的大循 環(huán)中還對環(huán)境造成了嚴重的污染，因此，尋求可再生利用的清潔能源成了世界各國都十分 關(guān)心的問題。生物質(zhì)(包括各種農(nóng)業(yè)廢棄物、林業(yè)及木材加工工業(yè)的廢棄物、水生植物及各 種有機垃圾等）就是通過光合作用而產(chǎn)生的可再生利用的清潔能源的原料。生物質(zhì)能源化 技術(shù)主要包括氣化、燃燒發(fā)電、固體燃料以及液化等，氣化、燃燒發(fā)電、固體燃料三種技術(shù)已 經(jīng)達到比較成熟的商業(yè)化水平，但從提高能量密度、便于儲存和運輸?shù)冉嵌葋砜矗焉镔|(zhì) 資源轉(zhuǎn)換為液體(生物油）則最為理想，而且，清潔的生物油還具有低灰分、低硫等特點，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)，在生物質(zhì)利用的 大循環(huán)系統(tǒng)中能實現(xiàn)二氧化碳的零排放。生物質(zhì)液化技術(shù)工藝可分為生物化學(xué)法和熱化學(xué) 法，生物化學(xué)法主要是指通過水解或發(fā)酵等手段將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料乙醇，熱化學(xué)法主要 包括加壓催化液化和快速熱解液化等。生物質(zhì)快速熱解生產(chǎn)生物油技術(shù)是目前最為經(jīng)濟的 生物質(zhì)液化法。國內(nèi)外研究生物質(zhì)快速熱解的工藝系統(tǒng)構(gòu)成基本是相通的，均由四大部分 組成：生物質(zhì)原料的制備、快速熱解、氣固分離、快速冷凝。但是，不同研發(fā)單位采用不盡相 同的熱解方式和不同的載體加熱方式，決定了生物質(zhì)液化技術(shù)路線存在較大的差異。
[0003] 生物質(zhì)熱解液化是指在一定溫度(草本生物質(zhì)約450°C、木本生物質(zhì)約550°C )缺 氧條件下使生物質(zhì)快速受熱分解，熱解氣體再經(jīng)快速冷凝而獲得液體產(chǎn)物(生物油）和一部 分氣體產(chǎn)物(可燃氣）及固體產(chǎn)物(炭粉）的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程。影響生物質(zhì)熱解的因素主要 有加熱速率、熱解反應(yīng)溫度、氣相滯留時間和熱解高溫氣體的淬冷等。在最佳反應(yīng)條件下， 三種熱解產(chǎn)物的能量產(chǎn)率之和都大于100%，其原因是熱解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，吸收的熱量轉(zhuǎn) 變?yōu)榛瘜W(xué)能儲藏在了熱解產(chǎn)物之中。氣體產(chǎn)物的發(fā)熱量較低，燃燒后的煙氣溫度約700?， 以煙氣為流化介質(zhì)時，帶入的熱量不能維持快速熱解所需的溫度。需補充少量的能量，本項 目對流化床熱解爐進行了巧妙的設(shè)計，可完成炭粉的燃燒、生物質(zhì)的熱解氣化與生物質(zhì)的 熱解液化。生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的可燃氣與炭粉可用于生物質(zhì)原料的干燥，也可做為商品能源 出售。
[0004] 快速熱解是本系統(tǒng)的核心，常用的有氣流床與流化床。氣流床床料粒徑小，氣流速 度高，有單獨的床料加熱裝置，也就是雙流化床熱解系統(tǒng)。另一種為循環(huán)流化床，炭粉返回 爐膛，以空氣為流化介質(zhì)，與生物質(zhì)粉同時燃燒放熱以提供熱解所需能量。也有的以熱解時 產(chǎn)生的不凝氣燃燒產(chǎn)生煙氣為流化介質(zhì)，由于質(zhì)量不夠用，再把炭粉氣化產(chǎn)生可燃氣進行 補充。由于氣化時要添加水蒸氣，以至于產(chǎn)生的液體燃料中有較多的水，液體燃料的發(fā)熱量 較低。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，CN00235792. 5號專利涉及一種生物質(zhì)熱解液化器；02270176.1 號專利涉及一種生物質(zhì)液體燃料轉(zhuǎn)換裝置；01134142. 4號專利涉及低成本無污染的生物 質(zhì)液化工藝及裝置；專利申請?zhí)?3128901. 0涉及低能耗生物質(zhì)熱裂解的工藝及其裝置； CN1003S7367C號專利涉及一種生物質(zhì)熱解液化的工藝方法及其裝置系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)中存在 的不足是：消耗優(yōu)質(zhì)能源來加熱中間熱載體，使得液化成本較高、不利于產(chǎn)業(yè)化；使用氮氣 作為載氣，使得成本增高；使用后的熱載體若處理不當，易對環(huán)境造成二次污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型目的在于提供一種生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置。
[0007] 基于上述目的，本實用新型采取如下技術(shù)方案：
[0008] 生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置，包括流化床熱解爐，流化床熱解爐的側(cè)壁上設(shè)有 生物質(zhì)入口，底部設(shè)有風(fēng)室，上部設(shè)有煙氣出口；煙氣出口通過管道依次與氣固分離器、冷 凝器以及貯氣柜相連，氣固分離器下部設(shè)有貯炭箱，貯炭箱通過喂料絞龍與設(shè)置在流化床 熱解爐側(cè)壁上的炭粉入口相連；流化床熱解爐下還設(shè)有燃燒室，燃燒室的進氣口與貯氣柜 相連，燃燒室的出氣口通過管道連入流化床熱解爐底部的風(fēng)室；所述風(fēng)室同時還與進風(fēng)管 連通，進風(fēng)管上設(shè)有風(fēng)機。
[0009] 優(yōu)選的，所述冷凝器為列管式冷凝器，冷凝器的排液口與生物油儲罐相連。
[0010] 優(yōu)選的，所述流化床熱解爐內(nèi)的煙氣出口處設(shè)有擋板，防止熱解氣被帶出流化床 熱解爐時，未燃燒完全的炭粉和生物質(zhì)粉被帶出流化床熱解爐。
[0011] 優(yōu)選的，所述貯氣柜上設(shè)有排空閥，當貯氣柜內(nèi)的可燃氣貯滿后，打開排空閥，排 出一部分可燃氣，以免引起貯氣柜壓力過大而產(chǎn)生事故。
[0012] 優(yōu)選的，所述氣固分離器為旋風(fēng)分離器。
[0013] 本實用新型的有益效果：本實用新型貯炭箱通過喂料蛟龍與流化床熱解爐側(cè)壁上 的炭粉入口相連，以供炭粉喂入流化床熱解爐，燃燒室出氣口和流化床熱解爐底部的風(fēng)室 相連接，風(fēng)室同時還與進風(fēng)管連通，流化床熱解爐熱量主要來源于可燃氣和炭粉，而可燃氣 和炭粉均是生物質(zhì)熱解后的產(chǎn)物，實現(xiàn)了可燃氣和炭粉的二次利用，節(jié)約了外在能源，不產(chǎn) 生二次污染，流化床熱解爐內(nèi)的煙氣出口處設(shè)有擋板，防止熱解氣被帶出流化床熱解爐時， 未燃燒完全的炭粉和生物質(zhì)被帶出流化床熱解爐，而貯氣柜內(nèi)的可燃氣貯滿后，打開排空 閥，以免引起貯氣柜壓力過大?？傊?，本實用新型裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作安全可靠、不產(chǎn)生二次 污染、節(jié)能、設(shè)備投資少、降低了生產(chǎn)成本，提高了生物油的質(zhì)量(熱轉(zhuǎn)化率提高)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2為圖1中流化床熱解爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0016] 生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置，如圖1和圖2所示，包括流化床熱解爐1，流化床熱 解爐1的側(cè)壁上設(shè)有生物質(zhì)入口 8,底部設(shè)有風(fēng)室13,風(fēng)室13上部設(shè)置有布風(fēng)板11，流化^ 熱解爐1上部設(shè)有煙氣出口，煙氣出口處設(shè)有擋板12 ;煙氣出口通過管道依次與氣固分離 器、冷凝器以及貯氣柜5相連，氣固分離器下部設(shè)有貯炭箱3，忙炭箱3通過喂料絞龍與設(shè) 置在流化床熱解爐1側(cè)壁上的炭粉入口 7相連，貯氣柜5上設(shè)有排空閥15 ;流化床熱解爐1 下還設(shè)有燃燒室6,燃燒室6的進氣口與貯氣柜5相連，燃燒室6的出氣口通過管道連入流 化床熱解爐1底部的風(fēng)室13 ;所述風(fēng)室13同時還與進風(fēng)管14連通，進風(fēng)管上設(shè)有風(fēng)機。
[0017] 工作過程：設(shè)備啟動時，將原料粉碎成粒徑小于等于3mm的生物質(zhì)粉后喂入流 化床熱解爐1，以空氣為流化介質(zhì)使生物質(zhì)粉充分燃燒，流化床熱解爐1溫度升至600? 650?，增加生物質(zhì)粉給料量，使流化床熱解爐1內(nèi)的生物質(zhì)粉不完全燃燒，生成熱解氣體 和炭粉，將產(chǎn)生的熱解氣體和炭粉帶出流化床熱解爐1，進入旋風(fēng)分離器2進行氣固分離， 分離后的炭粉存貯于旋風(fēng)分離器2下部的貯炭箱3內(nèi)，分離后的熱解氣體進入列管冷凝器4 冷凝，可燃氣進入貯氣柜5貯存，生物油存貯于生物油儲罐9中；待貯氣柜5中的可燃氣貯 滿時，啟動可燃氣燃燒器10,以產(chǎn)生的高溫?zé)煔鉃榱骰橘|(zhì)，煙氣溫度控制在680?720°C， 同時停止空氣供給，喂入生物質(zhì)粉，生物質(zhì)粉閃速熱解，產(chǎn)生的熱解氣體分離、冷凝、收集， 流化床熱解爐溫度低于450?500°C，啟動空氣供給，同時向流化床熱解爐1內(nèi)供入收集到 的炭粉，持續(xù)燒炭粉直到流化床熱解爐1內(nèi)的溫度升至600?650?，此時開始增加生物質(zhì) 粉給料量，進入下一個循環(huán)工作流程。所述生物質(zhì)包括草本類和木質(zhì)類。草本類閃速熱解 溫度范圍為450?550°C，木質(zhì)類閃速熱解溫度范圍為500?600°C，流化床熱解爐溫度低 于生物質(zhì)閃速熱解溫度下限時，（也即是說，草本生物質(zhì)的最低閃速熱解溫度為450°C，木質(zhì) 生物質(zhì)的最低閃速熱解溫度為500°C)啟動空氣供給；持續(xù)燒炭粉至流化床熱解爐內(nèi)的溫 度比閃速熱解溫度上限稍高一些，（也即是說，草本類生物質(zhì)的最高閃速熱解溫度為550?， 流化床熱解爐加熱到600°C即可，木質(zhì)類生物質(zhì)的最高閃速熱解溫度為600°C，流化床熱解 爐內(nèi)溫度加熱到600?650°C即可)。
[0018] 下面利用上述方法及其配套裝置，分別以玉米秸稈粉和楊木粉為生物質(zhì)生產(chǎn)生物 油的試驗數(shù)據(jù),如下表1。
[0019] 我,:_i:為五米Kff 患物質(zhì)生產(chǎn)生物濁的試驗數(shù)據(jù)

【權(quán)利要求】
1. 生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置，包括流化床熱解爐，流化床熱解爐的側(cè)壁上設(shè)有生 物質(zhì)入口，底部設(shè)有風(fēng)室，上部設(shè)有煙氣出口；煙氣出口通過管道依次與氣固分離器、冷凝 器以及貯氣柜相連，氣固分離器下部設(shè)有貯炭箱，其特征在于：所述貯炭箱通過喂料絞龍與 設(shè)置在流化床熱解爐側(cè)壁上的炭粉入口相連；流化床熱解爐下還設(shè)有燃燒室，燃燒室的進 氣口與貯氣柜相連，燃燒室的出氣口通過管道連入流化床熱解爐底部的風(fēng)室；所述風(fēng)室同 時還與進風(fēng)管連通，進風(fēng)管上設(shè)有風(fēng)機。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置，其特征在于：所述冷凝器為 列管式冷凝器，冷凝器的排液口與生物油儲罐相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置，其特征在于：所述流化床熱 解爐內(nèi)的煙氣出口處設(shè)有擋板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置，其特征在于：所述貯氣柜上 設(shè)有排空閥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)流化閃速熱解液化裝置，其特征在于：所述氣固分離 器為旋風(fēng)分離器。
【文檔編號】C10G1/00GK204039337SQ201420394155
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】李在峰, 于顯敬, 雷廷宙, 朱金陵, 楊樹華, 何曉峰, 白煒, 張征, 吳藝峰, 李自杰, 石杰 申請人:河南省科學(xué)院能源研究所有限公司, 河南省生物質(zhì)能源重點實驗室