生物質(zhì)快速熱解的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于可再生能源中的生物質(zhì)高效清潔利用技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本實(shí) 用新型設(shè)及一種生物質(zhì)快速熱解的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物質(zhì)熱解液化是生物質(zhì)在完全缺氧或有限氧供給的情況下受熱后主要降解為 液體產(chǎn)物W及一部分氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物的過(guò)程。影響生物質(zhì)熱解液化最主要的四個(gè)參數(shù) 是：10 4~105°C /s的加熱速率、500°C左右的反應(yīng)溫度、不超過(guò)2s的氣相滯留時(shí)間和生物油 的快速冷凝與收集。針對(duì)熱解液化的條件，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的生物質(zhì)快速熱解液化系統(tǒng)的反應(yīng) 器主要包括：流化床、旋轉(zhuǎn)錐、燒蝕床和移動(dòng)床等，根據(jù)所采用熱載體可W分為氣體載體、固 體載體和無(wú)熱載體型。由于該項(xiàng)技術(shù)從20世紀(jì)70年代才開(kāi)始發(fā)展，所采用的反應(yīng)器基本 參考了石油化工、煤化工方面的器型，針對(duì)生物質(zhì)快速熱解運(yùn)種原料結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反應(yīng)條件苛 刻的特殊工藝，需要開(kāi)發(fā)更適合各種原料種類(lèi)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的系統(tǒng)，促進(jìn)對(duì) 生物質(zhì)運(yùn)種可再生能源的高效、清潔利用，W緩解我國(guó)能源供應(yīng)緊張和環(huán)境污染的問(wèn)題。
[0003] 因此，現(xiàn)有的生物質(zhì)快速熱解技術(shù)有待進(jìn)一步研究。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本實(shí) 用新型的一個(gè)目的在于提出一種生物質(zhì)快速熱解的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可W將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高附 加值的生物油，從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的高效、清潔利用，并且極大簡(jiǎn)化了快速熱解反應(yīng)工藝流 程。 陽(yáng)〇化]在本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出了一種生物質(zhì)快速熱解的系統(tǒng)。根據(jù) 本實(shí)用新型的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括：
[0006] 快速熱解反應(yīng)器，
[0007] 所述快速熱解反應(yīng)器包括：
[0008] 反應(yīng)器本體，所述反應(yīng)器本體內(nèi)限定出反應(yīng)空間，所述反應(yīng)空間自上而下形成分 散區(qū)、熱解區(qū)和出料區(qū)；
[0009] 多層蓄熱式福射管，所述多層蓄熱式福射管在所述熱解區(qū)中沿所述反應(yīng)器本體高 度方向間隔分布，并且每層所述蓄熱式福射管包括多個(gè)沿水平方向間隔分布的蓄熱式福射 管；
[0010] 布料器；
[0011] 生物質(zhì)入口，所述生物質(zhì)入口位于所述分散區(qū)且位于所述布料器的上方；
[0012] 布料氣入口，所述布料氣入口位于所述分散區(qū)且與所述布料器相連通，W便采用 布料氣將所述布料器中的生物質(zhì)吹出進(jìn)入分散區(qū)，均勻地落入熱解區(qū)；
[0013] 多個(gè)熱解氣出口，所述多個(gè)熱解氣出口分別設(shè)置在所述分散區(qū)和/或所述熱解 區(qū)；
[0014] 半焦出口，所述半焦出口設(shè)置在所述出料區(qū)；
[0015] 所述快速熱解反應(yīng)器適于采用所述蓄熱式福射管對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行快速熱解處理，W 便得到半焦和熱解氣；
[0016] 冷渣機(jī)，所述冷渣機(jī)與所述半焦出口相連，且適于對(duì)半焦進(jìn)行冷卻處理；W及
[0017] 噴淋塔，所述噴淋塔與所述熱解氣出口相連，且適于采用冷卻液對(duì)所述熱解氣進(jìn) 行噴淋處理，W便得到生物油和燃?xì)狻?br>[0018] 在本實(shí)用新型的生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)中，蓄熱式福射管W多層的方式布置。 相鄰的兩個(gè)蓄熱式福射管在水平方向上和豎直方向上W-定的間距隔開(kāi)。
[OOW 溫麼場(chǎng)
[0020] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，多層蓄熱式福射管用于提供熱源，使得在熱解區(qū) 形成一個(gè)或多個(gè)溫度場(chǎng)，并且每個(gè)溫度場(chǎng)的溫度是均勻的，由此，在熱解區(qū)形成溫度梯度。
[0021] 例如，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解 段和完全熱解段。（即，形成了 3個(gè)溫度場(chǎng)）
[0022] 溫度場(chǎng)的個(gè)數(shù)W及溫度梯度可根據(jù)需要設(shè)置。
[0023] 溫度場(chǎng)的溫度可通過(guò)多種方式調(diào)節(jié)，例如，調(diào)整蓄熱式福射管在水平方向和/或 豎直方向上的個(gè)數(shù)；蓄熱式福射管的層數(shù)；蓄熱式福射管彼此之間的間距（豎直方向和/ 或水平方向）；各蓄熱式福射管本身的溫度；等等。
[0024] 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，蓄熱式福射管上設(shè)置有燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥，用于調(diào)整通 入蓄熱式福射管的燃?xì)獾牧髁浚瑥亩軌蚓_控制蓄熱式福射管的溫度。 陽(yáng)做]蓄熱式猛射管
[00%] 蓄熱式福射管在管體的兩端分別具有燃燒器，在一端燃燒器燃燒產(chǎn)生的火焰在噴 出時(shí)形成溫度梯度，即，從燃燒器向外溫度逐漸降低。類(lèi)似的是，在另一端燃燒器燃燒產(chǎn)生 的火焰在噴出時(shí)也形成溫度梯度。當(dāng)兩端的燃燒器交替進(jìn)行燃燒時(shí)，所形成的兩個(gè)溫度梯 度疊加，使得溫度互補(bǔ)，導(dǎo)致整個(gè)蓄熱式福射管整體的溫度均勻。例如，單根所述蓄熱式福 射管上的溫度差不大于30°C。
[0027] 本實(shí)用新型的生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)使用本實(shí)用新型的蓄熱式福射管的布置 方式，由于蓄熱式福射管本身固有的屬性（如上所述，在蓄熱式福射管兩端的燃燒器能夠 快速交替燃燒，實(shí)現(xiàn)蓄熱式燃燒），允許根據(jù)需要在反應(yīng)器布置一個(gè)或多個(gè)不同的溫度場(chǎng)， 實(shí)現(xiàn)溫度梯度并且確保每個(gè)溫度場(chǎng)具有均勻的溫度。
[0028] 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案中，各蓄熱式福射管的溫度相同或不同，只要確保 溫度場(chǎng)的溫度均勻即可。
[0029] 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案中，介于相鄰蓄熱式福射管之間的間距可W相同或 不同，只要確保溫度場(chǎng)的溫度均勻即可。例如，相鄰所述蓄熱式福射管外壁間的水平距離和 豎直距離分別獨(dú)立地為100~500mm，例如200~300mm，例如200mm，例如300mm。
[0030] 在所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解段和完全熱解段的實(shí)施例中，在預(yù) 熱段中的各蓄熱式福射管的溫度相同或不同，優(yōu)選相同，只要確保預(yù)熱段的溫度均勻即可。
[0031] 在所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解段和完全熱解段的實(shí)施例中，在快 速熱解段中的各蓄熱式福射管的溫度相同或不同，優(yōu)選相同，只要確保快速熱解段的溫度 均勻即可。
[0032] 在所述熱解區(qū)自上而下形成預(yù)熱段、快速熱解段和完全熱解段的實(shí)施例中，在完 全熱解段中的各蓄熱式福射管的溫度相同或不同，優(yōu)選相同，只要確保完全熱解段的溫度 均勻即可。
[0033] 雖然并不限于理論，但據(jù)信，如果生物質(zhì)在熱解區(qū)不能均勻受熱，局部溫度過(guò)高則 導(dǎo)致熱解過(guò)程中局部生物油發(fā)生高溫裂解，使熱解產(chǎn)物中部分能產(chǎn)生物油的高分子物質(zhì)直 接生成了燃?xì)夂桶虢?，或者局部溫度過(guò)低則導(dǎo)致熱解過(guò)程中局部生物質(zhì)熱解不充分，致使 生物質(zhì)中的揮發(fā)分不能釋放出來(lái)，從而降低了生物油產(chǎn)率。
[0034] 在本實(shí)用新型中，當(dāng)蓄熱式福射管被布置成形成一個(gè)或多個(gè)溫度場(chǎng)時(shí)，由于溫度 場(chǎng)各自的溫度是大致均勻的，因此，生物質(zhì)在落入各溫度場(chǎng)時(shí)均勻受熱，發(fā)生反應(yīng)的程度大 體相同。由此，順而避免生物油產(chǎn)率下降。 陽(yáng)的引 熱解氣的快巧導(dǎo)出
[0036] 利用本實(shí)用新型的生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)，能夠在生物質(zhì)熱解之后實(shí)現(xiàn)熱解氣 的快速導(dǎo)出。具體而言，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案中，生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng) 器在熱解區(qū)的側(cè)壁和/或分散區(qū)的頂壁上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)熱解氣出口。在熱解反應(yīng)過(guò)程 中，產(chǎn)生熱解氣，使得該反應(yīng)器內(nèi)部的壓力升高。產(chǎn)生的熱解氣在升高的壓力的驅(qū)使下快速 從熱解氣出口導(dǎo)出。
[0037] 在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在反應(yīng)器外部設(shè)有與熱解氣出口連通的抽 氣裝置，有利于將熱解氣從該反應(yīng)器中快速導(dǎo)出。
[0038] 熱解過(guò)程中產(chǎn)生的熱解氣從反應(yīng)器側(cè)部導(dǎo)出，而位于熱解氣出口處、反應(yīng)器內(nèi)側(cè) 的熱解氣與上方落下來(lái)的物料接觸，把進(jìn)入反應(yīng)器側(cè)部的熱解氣中的細(xì)塵在所述物料重力 作用下被攜帶下落，使得導(dǎo)出的熱解氣中含塵率低，從而冷卻后得到的生物油中含塵率低。
[0039] 熱解氣出口是至少 2 個(gè)，例如 2-100 個(gè)，3-80 個(gè)，5-70 個(gè)，10-50, 20-40, 30-40 個(gè)。 更具體而言，熱解氣出口是8個(gè)、15個(gè)、22個(gè)或28個(gè)。本實(shí)用新型并不限于此。
[0040] 熱解氣的快巧冷卻
[0041] 從熱解氣出口導(dǎo)出的熱解氣通過(guò)冷卻裝置被快速冷卻，由此將不可凝氣體與生物 油分離。
[0042] 並進(jìn)：
[0043] 另外本實(shí)用新型通過(guò)使用布料器，可W使得生物質(zhì)在熱解區(qū)中均勻分散，進(jìn)而顯 著提高裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性。
[0044] 牛物質(zhì)
[0045] 通過(guò)設(shè)置的布料系統(tǒng)使小顆粒生物質(zhì)分散的、均勻的進(jìn)入熱解反應(yīng)器，小顆粒生 物質(zhì)在均勻的溫度場(chǎng)中經(jīng)換熱，每個(gè)生物質(zhì)顆粒都受熱均勻，避免了生物質(zhì)團(tuán)聚造成升溫 速率不均勻和降低進(jìn)而導(dǎo)致油氣產(chǎn)率下降的問(wèn)題。例如生物質(zhì)粒徑小于3mm。
[0046] 效果
[0047] 由于采用本實(shí)用新型的蓄熱式福射管布置方式，生物質(zhì)在熱解過(guò)程中在反應(yīng)器內(nèi) 能夠被快速升溫。同時(shí)產(chǎn)生的熱解氣能夠被快速導(dǎo)出反應(yīng)器并且被快速冷卻。由此減少了 在熱解過(guò)程、導(dǎo)出過(guò)程和冷卻過(guò)程中可能發(fā)生的二次反應(yīng)（該反應(yīng)會(huì)降低生物油產(chǎn)率），因 此，所得的生物油產(chǎn)率被顯著提高。
[0048] 同時(shí)較傳統(tǒng)的使用氣體熱載體或固體熱載體作為熱解熱源的熱解反應(yīng)裝置相比， 本實(shí)用新型的快速熱解的系統(tǒng)不需要設(shè)置預(yù)熱單元和載體分離單元，從而可W極大簡(jiǎn)化快 速熱解反應(yīng)工藝流程，進(jìn)而顯著降低裝置的故障率。
[0049] 本實(shí)用新型通過(guò)采用特定的蓄熱式福射管布置方式，可W在反應(yīng)器中形成一個(gè)或 多個(gè)溫度場(chǎng)并能夠確保每個(gè)溫度場(chǎng)的溫度均勻，同時(shí)允許反應(yīng)器各個(gè)溫度場(chǎng)的溫度是可控 的。由此，使生物質(zhì)在反應(yīng)器中能夠均勻受熱，實(shí)現(xiàn)快速烘干和更充分的熱解，進(jìn)而提高了 生物油產(chǎn)率，提高了生物質(zhì)的快速熱解效率。
[0050] 另外，根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)施例的生物質(zhì)快速熱解的系統(tǒng)還可W具有如