一種新型快速熱解裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型快速熱解裝置,包括加熱系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)與產(chǎn)物采集系統(tǒng),所述的加熱系統(tǒng)包括熱解反應(yīng)筒體外部的加熱元件與內(nèi)部載熱粒子,熱解反應(yīng)筒體的上部與進(jìn)料系統(tǒng)相連,電機(jī)通過減速裝置與攪拌軸相連,攪拌軸穿過反應(yīng)器端蓋帶動螺旋型攪拌片旋轉(zhuǎn)、攪拌反應(yīng)筒內(nèi)部的載熱粒子實現(xiàn)載熱粒子的混合、流動,進(jìn)而實現(xiàn)反應(yīng)器筒壁與反應(yīng)器內(nèi)部的熱量傳遞;生物質(zhì)顆粒由位于反應(yīng)器上部的進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部并與高溫的載熱粒子混合接觸,迅速完成熱解反應(yīng),熱解熱產(chǎn)物穿過載熱粒子層由位于反應(yīng)器筒體底部的多孔板與導(dǎo)出口流出反應(yīng)器;所述的攪拌系統(tǒng)包括配有減速裝置的電機(jī)、攪拌軸、攪拌片與限位軸承;所述的測溫系統(tǒng)包括測溫元件與溫度顯示裝置;本發(fā)明可以很好的提高熱解反應(yīng)熱能利用率,快速熱解更充分,適于規(guī)模化、低能耗的工業(yè)生產(chǎn)需求。
【專利說明】
一種新型快速熱解裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)新型快速熱解裝置,該發(fā)明屬于生物質(zhì)再生利用及其能源轉(zhuǎn)化的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國農(nóng)林生產(chǎn)剩余物等生物質(zhì)資源利用效率比較低,簡單的焚燒不但使自然界碳源利用效率低而且會帶來環(huán)境污染,快速熱解是指在無氧或貧氧的狀態(tài)下,在中等溫度(450°C?650°C)下,生物質(zhì)顆粒在高升溫速率的條件下迅速斷裂成小分子熱轉(zhuǎn)化過程??焖贌峤夤に囈云湟后w得率(50%?70% )高得到廣泛的關(guān)注,熱解液相產(chǎn)物可以繼續(xù)深加工為化學(xué)原料或燃料,副產(chǎn)物固體炭和可燃?xì)怏w也可以很好的利用。
[0003]作為快速熱解工藝的核心,快速熱解反應(yīng)器在很大程度上決定了操作維修費用、工業(yè)放大可行性以及熱解效率。目前常見的工業(yè)化快速熱解反應(yīng)器主要有流態(tài)化反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器、下行床反應(yīng)器等幾種。流態(tài)化反應(yīng)器需要大量的流化氣體,因此能量消耗較大同時氣體輸送風(fēng)機(jī)容易被焦油堵塞;旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器設(shè)備具有高速旋轉(zhuǎn)部件需要定期維修,同時需要粒子外加熱系統(tǒng);下行床反應(yīng)器高度較大,下行的載熱粒子與生物質(zhì)接觸力小,生物質(zhì)顆粒加熱速度相對較慢,液體產(chǎn)率低,并且需要相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)建設(shè)。如何使反應(yīng)器體積小,生物質(zhì)顆粒升溫速率高、操作費用低是研究者們探索的目標(biāo)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明克服了已有快速熱解傳熱效率低的問題,特別是在大型反應(yīng)器的情況下,載熱粒子可以很好地提高傳熱效率,升溫迅速,有利于快速熱解的充分反應(yīng)。
[0005]—種新型快速熱解裝置,包括加熱系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)與產(chǎn)物采集系統(tǒng),所述的加熱系統(tǒng)包括熱解反應(yīng)筒體、加熱元件與載熱粒子,熱解反應(yīng)筒體的上部與進(jìn)料系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)相連,熱解反應(yīng)筒體底部與產(chǎn)物采集系統(tǒng)相連;所述的進(jìn)料系統(tǒng)包括進(jìn)料口與進(jìn)料驅(qū)動裝置;所述的攪拌系統(tǒng)包括電機(jī)、攪拌軸、攪拌片與限位軸承;所述的測溫系統(tǒng)包括測溫元件與溫度顯示裝置;所述的產(chǎn)物采集系統(tǒng)包括多孔板與導(dǎo)出口。
[0006]熱解反應(yīng)筒體及攪拌片可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)行尺寸調(diào)整,可滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),所述的加熱元件為電熱絲、中頻線圈或熱煙氣,可保持反應(yīng)器內(nèi)部長期在450?650°C,所述的載熱粒子為載熱性能優(yōu)異的陶瓷球、氧化鋁球或強(qiáng)度好的金屬珠,直徑為I?20_,熱解反應(yīng)加熱方式采用加熱元件間接加熱與載熱粒子直接傳熱相結(jié)合的方式。
[0007]所述的進(jìn)料系統(tǒng)包括進(jìn)料口與進(jìn)料驅(qū)動裝置,熱解原料為3mm直徑以下粉末,所述的進(jìn)料驅(qū)動裝置采用螺旋式進(jìn)料或活塞式進(jìn)料系統(tǒng);所述的攪拌系統(tǒng)通過攪拌軸穿過反應(yīng)器端蓋帶動螺旋型攪拌片旋轉(zhuǎn)、攪拌反應(yīng)筒內(nèi)部的載熱粒子實現(xiàn)載熱粒子的混合、流動,進(jìn)而實現(xiàn)反應(yīng)器筒壁與反應(yīng)器內(nèi)部的熱量傳遞,并實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)部熱量均勻;生物質(zhì)顆粒由位于反應(yīng)器上部的進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部并與高溫的載熱粒子混合接觸,迅速完成熱解反應(yīng),熱解熱產(chǎn)物穿過載熱粒子層由位于反應(yīng)器筒體底部的多孔板與導(dǎo)出口流出反應(yīng)器。測溫元件為位于反應(yīng)器上部、中部及下部的鎧裝熱電偶,通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)反應(yīng)器筒體外的加熱量。所述的多孔板直徑要求小于載熱粒子直徑,反應(yīng)產(chǎn)生的焦炭和氣體經(jīng)過多孔板依次進(jìn)入高溫氣固分離系統(tǒng)。
[0008]綜上所述,本發(fā)明可以實現(xiàn)較大顆粒的快速熱解過程,在熱解過程中,顆粒與載熱粒子緊密接觸碰撞,期間顆粒表面由于熱解產(chǎn)生的炭層不斷被除去,顆粒內(nèi)部升溫速度快,熱解液相產(chǎn)率高;同時反應(yīng)器可以在正壓及負(fù)壓下操作,可以滿足不同需求。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明新型快速熱解裝置示意圖。
[0010]圖1中,I是具有減速裝置的電機(jī),2是進(jìn)料系統(tǒng),3是反應(yīng)器外加熱元件,4是反應(yīng)器筒體,5是攪拌軸,6是載熱粒子,7是螺旋攪拌片,8是測溫元件,9是多孔板,10是限位軸承,11是導(dǎo)出口。
【具體實施方式】
[0011]以下結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0012]圖1是本發(fā)明新型快速熱解裝置示意圖,熱解原料優(yōu)選為60目木粉,通過進(jìn)料系統(tǒng)2進(jìn)入熱解反應(yīng)器筒體4內(nèi)部,與載熱粒子6混合接觸發(fā)生快速熱解反應(yīng),攪拌軸5在電機(jī)I的帶動下以一定速率旋轉(zhuǎn),攪拌軸下方置于限位軸承10中,用于固定攪拌軸位置,載熱粒子6在攪拌片7的作用下可以形成一定的流動狀態(tài),使熱量分布均勻,快速熱解反應(yīng)充分,載熱粒子優(yōu)選為直徑為l-20mm強(qiáng)度好的金屬鋼珠,常用直徑為5mm的金屬鋼柱,熱解反應(yīng)采用加熱元件3間接加熱和載熱粒子6直接傳熱相結(jié)合的方式,熱解反應(yīng)溫度為450-650°C,反應(yīng)溫度通過測溫元件8進(jìn)行測量,優(yōu)選為鎧裝熱電偶,熱解反應(yīng)產(chǎn)物依次通過多孔板9和導(dǎo)出口 11進(jìn)行采集,其中多孔板直徑小于載熱粒子直徑以避免載熱粒子漏出反應(yīng)器,反應(yīng)溫度在450?650°C區(qū)間,操作壓力在5?300kPa (絕壓)之間,最終反應(yīng)液相得率為50%?70%,固體炭得率為10%?20%,可燃不凝氣得率為10%?20%。
【主權(quán)項】
1.一種新型快速熱解裝置,包括加熱系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)、產(chǎn)物采集系統(tǒng)及位于反應(yīng)器上部的進(jìn)料系統(tǒng),其特征是,所述的加熱系統(tǒng)由熱解反應(yīng)器筒體外加熱元件及筒體內(nèi)部載熱粒子及位于筒體軸心位置的攪拌系統(tǒng)構(gòu)成;熱解產(chǎn)物通過筒體底部的多孔板導(dǎo)出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型快速熱解裝置,其特征是,所述的攪拌系統(tǒng)包括配有減速裝置的電機(jī)、與減速裝置相連的攪拌軸、固定在攪拌軸上的螺旋攪拌片與位于攪拌軸末端的限位軸承。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型快速熱解裝置,其特征是,所述的加熱元件為電熱絲、中頻線圈或熱煙氣。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型快速熱解裝置,其特征是,所述的載熱粒子為載熱性能優(yōu)異的陶瓷球、氧化鋁球或強(qiáng)度好的金屬小球,直徑為I?20_。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型快速熱解裝置,其特征是,所述的進(jìn)料系統(tǒng)包括進(jìn)料口與進(jìn)料驅(qū)動裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型快速熱解裝置,其特征是,所述的進(jìn)料驅(qū)動裝置采用螺旋式進(jìn)料或活塞型進(jìn)料型式。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型快速熱解裝置,其特征是,所述的多孔板孔隙尺寸要求小于載熱粒子直徑。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型快速熱解裝置,其特征是,反應(yīng)器內(nèi)溫度為450?.650 0C,絕對壓力為5kPa?3OOkPa。
【文檔編號】C10B51/00GK105885890SQ201410830385
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月29日
【發(fā)明人】李 瑞, 許蘭淑, 孫雅偉, 程毅
【申請人】北京林業(yè)大學(xué)