CN105969413A - 生物质快速热解*** - Google Patents

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陈水渺
姜朝兴
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Abstract

本发明公开了一种生物质快速热解***，包括料斗(1)、螺旋进料器(2)、快速热解炉(3)和螺旋出料器(5)，料斗(1)与螺旋进料器(2)相连，螺旋进料器(2)与快速热解炉(3)的物料进口相连，快速热解炉(3)的物料出口与螺旋出料器(5)相连，其特征在于：快速热解炉(3)还包括有循环颗粒床除尘器(4)，循环颗粒床除尘器(4)部分嵌入到快速热解炉(3)中，将循环颗粒床除尘器设置于快速热解炉内部，无需添加外部热源，除尘装置温度略低于炉膛温度，可有效避免焦油的二次裂解或冷凝，生物油净化除杂工艺简单，除尘装置的过滤介质可循环使用，除尘效率高，操作简单。

Description

生物质快速热解***
技术领域
本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及一种生物质快速热解***。
背景技术
生物质能是地球第四大资源，仅次于煤炭、石油、天然气，同时也是储量最大的可再生能源。生物质具有分布广泛、储量丰富、可再生性、低污染性等特点，是最具潜力的化石能源替代能源之一。
生物质快速热解是指在无氧或限氧的条件下，将生物质在极短的时间内快速升温至550℃左右，将生物质转化为生物油、生物炭和热解气的过程。生物质快速热解技术是将生物质能源直接转化液体燃料最有效的途径。目前，市场上较为成熟的生物质快速热解工艺主要流化床快速热解和固体热载体快速热解为主。但无论哪种方法，均存在生物油中杂质含量高，生物油的后处理过程复杂、效果不佳且成本较高，使其难以工业化应用。目前的除尘***均为外置式，需在除尘装置外端添加保温装置且温度不易控制，致使部分生物油冷凝或发生二次裂解，导致生物油产率降低，工艺复杂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种生物质快速热解***。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种生物质快速热解***，包括料斗1、螺旋进料器2、快速热解炉3和螺旋出料器5，料斗1与螺旋进料器2相连，螺旋进料器2与快速热解炉3的物料进口相连，快速热解炉3的物料出口与螺旋出料器5相连，其特征在于：快速热解炉3还包括有循环颗粒床除尘器4，循环颗粒床除尘器4部分嵌入到快速热解炉3中；循环颗粒床除尘器4包括除尘室4-2、提升管4-3、集气室4-5，其中，提升管4-3的顶部与除尘室4-2的顶部连通，提升管4-3的底部与除尘室4-2的底部连通，除尘室4-2与提升管4-3相连通构成环形回路；除尘室4-2位于快速热解炉3内，提升管4-3和集气室4-5位于快速热解炉3外；除尘室4-2伸入快速热解炉内部的侧壁上设有孔道4-6，除尘室4-2与集气室4-5相邻且除尘室4-2与集气室4-5共用的侧壁上同样设有孔道4-6；提升管4-3的顶部设置有排气口4-1，提升管4-3的底部设置有风帽4-4。
优选地，循环颗粒床除尘器4还包括隔板4-7，隔板4-7设置在连通除尘室4-2的底部与提升管4-3的底部的管道中，隔板4-7是插板阀或蝶阀。
优选地，所述孔道4-6的直径为2-10mm，所述孔道4-6均匀分布在除尘室4-2的侧壁上。
优选地，所述集气室4-5的侧壁上设有热解油气出口3-5。
优选地，所述快速热解炉3还包括布料气管、布料气管喷嘴3-1、辐射管3-2、燃气进口3-3、烟气出口3-4，其中布料气管设置于快速热解炉3物料进口的正下方、辐射管3-2多层布置于快速热解炉3的内部、燃气进口3-3设置于快速热解炉3的侧壁上且位于布料气管的下方、烟气出口3-4设置于快速热解炉3侧壁上且位于燃气进口3-3的下方。
进一步地，所述布料气管喷嘴3-1与快速热解炉3的物料进口的距离为200～600mm。
进一步地，所述辐射管3-2在快速热解炉3内采用交错布置方式，辐射管之间的距离为100～500mm。
优选地，还包括一号换热器6，所述一号换热器6与快速热解炉3相连。
优选地，还包括二号换热器9，所述二号换热器9与快速热解炉3相连。
优选地，还包括回转窑干燥器10，所述回转窑干燥器10与料仓1和二号换热器9相连。
优选地，还包括净化单元11，所述净化单元11与二号换热器9相连。
优选地，还包括熄焦室7，所述熄焦室7与一号换热器6直接相连。
优选地，还包括生物炭储仓8，所述生物炭储仓8与熄焦室7相连。
优选地，过滤介质的粒径为5-20mm。
优选地，过滤介质为陶瓷球。
采用上述生物质快速热解***，将生物质原料输送至料斗1中，生物质原料经螺旋进料器2将生物质输送至快速热解炉3内，同时经布料气喷嘴3-1喷出的布料气布料后均匀下落，下落过程中生物质原料与辐射管3-2直接接触发生快速热解，得到的热解油气通过循环颗粒床除尘器4的除尘室进行除尘，生物炭由螺旋出料器5排出；本***生物油产率高、杂质含量少，无需外加除尘装置，节约成本。
本发明的有益效果是：将循环颗粒床除尘器设置于快速热解炉内部，无需添加外部热源，除尘装置温度略低于炉膛温度，可有效避免焦油的二次裂解或冷凝，生物油净化除杂工艺简单，除尘装置的过滤介质可循环使用，除尘效率高，操作简单。
附图说明
图1是本发明的生物质热解***的结构示意图。
图2是本发明的快速热解炉的结构示意图。
图3是本发明的循环颗粒床除尘器的结构示意图。
其中：1、料斗，2、螺旋进料器，3、快速热解炉，3-1、布料气管喷嘴，3-2、辐射管，3-3、燃气进口，3-4、烟气出口，3-5、热解油气出口，4、循环颗粒床除尘器，4-1、排气口，4-2、除尘室，4-3、提升管，4-4、风帽，4-5、集气室，4-6、孔道，4-7隔板，5、螺旋出料器，6、一号换热器，7、熄焦室，8、生物炭储仓，9、二号换热器，10、回转窑干燥器，11、净化单元，12、生物油储罐。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1、图2、图3。
一种生物质快速热解***，包括料斗1、螺旋进料器2、快速热解炉3和螺旋出料器5，料斗1与螺旋进料器2相连，螺旋进料器2与快速热解炉3的物料进口相连，快速热解炉3的物料出口与螺旋出料器5相连，快速热解炉3还包括有循环颗粒床除尘器4，循环颗粒床除尘器4部分嵌入到快速热解炉3中；循环颗粒床除尘器4包括除尘室4-2、提升管4-3、集气室4-5，其中，提升管4-3的顶部与除尘室4-2的顶部连通，提升管4-3的底部与除尘室4-2的底部连通，除尘室4-2与提升管4-3相连通构成环形回路；除尘室4-2位于快速热解炉3内，提升管4-3和集气室4-5位于快速热解炉3外；除尘室4-2伸入快速热解炉内部的侧壁上设有孔道4-6，除尘室4-2与集气室4-5相邻且除尘室4-2与集气室4-5共用的侧壁上同样设有孔道4-6；提升管4-3的顶部设置有排气口4-1，提升管4-3的底部设置有风帽4-4。
循环颗粒床除尘器4还包括隔板4-7，隔板4-7设置在连通除尘室4-2的底部与提升管4-3的底部的管道中，隔板4-7是插板阀或蝶阀。
所述孔道4-6的直径为2-10mm，所述孔道4-6均匀分布在除尘室4-2的侧壁上。
所述集气室4-5的侧壁上设有热解油气出口3-5。
所述快速热解炉3还包括布料气管、布料气管喷嘴3-1、辐射管3-2、燃气进口3-3、烟气出口3-4，其中布料气管设置于快速热解炉3物料进口的正下方、辐射管3-2多层布置于快速热解炉3的内部、燃气进口3-3设置于快速热解炉3的侧壁上且位于布料气管的下方、烟气出口3-4设置于快速热解炉3侧壁上且位于燃气进口3-3的下方。
所述布料气管喷嘴3-1与快速热解炉3的物料进口的距离为200～600mm。
所述辐射管3-2在快速热解炉3内采用交错布置方式，辐射管之间的距离为100～500mm。
还包括一号换热器6，所述一号换热器6与快速热解炉3相连。
还包括二号换热器9，所述二号换热器9与快速热解炉3相连。
还包括回转窑干燥器10，所述回转窑干燥器10与料仓1和二号换热器9相连。
还包括净化单元11，所述净化单元11与二号换热器9相连。
还包括熄焦室7，所述熄焦室7与一号换热器6直接相连。
还包括生物炭储仓8，所述生物炭储仓8与熄焦室7相连。
过滤介质的粒径为5-20mm。
过滤介质为陶瓷球。
所述熄焦室7用于对中温生物炭进行熄焦处理；所述一号换热器6与快速热解炉3和熄焦室7相连，以便高温生物炭与烟气进行换热，得到中温生物炭和一级换热烟气；所述二号换热器9与快速热解炉3相连，以便高温热解油气与一级换热烟气进行换热，得到中温热解油气和二级换热烟气；以便于利用高温热解油气中所含显热，提高***的能源利用效率；所述回转窑干燥器10与料仓1和二号换热器9相连，以便二级换热烟气用于对生物质原料进行预热干燥，提高生物质热解效率；所述净化单元11与二号换热器9相连，以便对中温热解油气进行冷凝净化处理，得到生物油和热解气；所述料仓2设置于快速热解炉3顶部与所述螺旋进料器2直接相连，用于储存经过预热干燥的生物质原料；所述生物炭储仓8与熄焦室7相连，以便对经过熄焦处理的生物炭进行储存；所述生物油储管12与净化单元11相连，以便对经净化单元处理得到的生物油进行储存。
本实施例的工作流程为：将粒径1mm-3mm的木屑经回转窑干燥器10干燥后输送至料仓1中，由螺旋进料器2输送至快速热解炉3中，木屑经布料气均匀布料后，依靠自身重力下落同时发生快速热解反应；高温生物炭经螺旋出料器输5送至一号换热器6与烟气进行换热，得到中温生物炭和一级换热烟气，中温生物炭送至熄焦室7进行熄焦处理；高温热解油气通过除尘室4-2过滤除尘后进入到二号换热器9与一级换热烟气进行换热，得到中温热解油气和二级换热烟气，中温热解油气送至净化单元11进行冷凝净化处理，得到的生物油储存至生物油储罐12，热解气送至辐射管3-2为辐射管3-2提供能量。
根据本发明的具体实施例，所述的高温热解油气是生物质经快速热解得到的产物，温度区间400℃-550℃；中温热解油气为高温热解油气与一级换热烟气换热后的产物，温度区间300℃-400℃；高温生物炭为生物质经快速热解得到的产物，温度区间400℃-500℃；中温生物炭为高温生物炭与烟气换热后的产物，温度区间200℃-350℃；烟气为辐射管排出的气体，温度区间50℃-70℃；一级换热烟气为烟气与高温生物炭换热后的产物，温度区间100℃-180℃；二级换热烟气为一级换热烟气与高温热解油气换热后的产物，温度区间150℃-250℃。
当粒径1mm-3mm的木屑经回转窑干燥器干燥10后输送至料仓1中，由螺旋进料器2输送至快速热解炉3(550℃)中，木屑经布料气均匀布料后，依靠自身重力下落同时发生快速热解反应；高温生物炭(450℃)经螺旋出料器输5送至一号换热器6与烟气(55℃)进行换热，得到中温生物炭(270℃)和一级换热烟气(155℃)，中温生物炭送至熄焦室7进行熄焦处理；高温热解油气(500℃)通过除尘室4-2过滤除尘后进入到二号换热器与一级换热烟气(155℃)进行换热，得到中温热解油气(380℃)和二级换热烟气(225℃)，中温热解油气送至净化单元11进行冷凝净化处理，得到的生物油储存至生物油储罐12，热解气送至辐射管3-2为辐射管3-2提供能量。热解得到的生物油产率56.4％，其中生物油含水率35.4％，生物油含尘量由8.5％降低至2.4％。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (13)

1.一种生物质快速热解***，包括料斗(1)、螺旋进料器(2)、快速热解炉(3)和螺旋出料器(5)，料斗(1)与螺旋进料器(2)相连，螺旋进料器(2)与快速热解炉(3)的物料进口相连，快速热解炉(3)的物料出口与螺旋出料器(5)相连，其特征在于：快速热解炉(3)还包括有循环颗粒床除尘器(4)，循环颗粒床除尘器(4)部分嵌入到快速热解炉(3)中；循环颗粒床除尘器(4)包括除尘室(4-2)、提升管(4-3)、集气室(4-5)，其中，提升管(4-3)的顶部与除尘室(4-2)的顶部连通，提升管(4-3)的底部与除尘室(4-2)的底部连通，除尘室(4-2)与提升管(4-3)相连通构成环形回路；除尘室(4-2)位于快速热解炉(3)内，提升管(4-3)和集气室(4-5)位于快速热解炉(3)外；除尘室(4-2)伸入快速热解炉内部的侧壁上设有孔道(4-6)，除尘室(4-2)与集气室(4-5)相邻且除尘室(4-2)与集气室(4-5)共用的侧壁上同样设有孔道(4-6)；提升管(4-3)的顶部设置有排气口(4-1)，提升管(4-3)的底部设置有风帽(4-4)。
2.根据权利要求1所述的生物质快速热解***，其特征在于：循环颗粒床除尘器(4)还包括隔板(4-7)，隔板(4-7)设置在连通除尘室(4-2)的底部与提升管(4-3)的底部的管道中，隔板(4-7)是插板阀或蝶阀。
3.根据权利要求1所述的生物质快速热解***，其特征在于：所述孔道(4-6)的直径为2-10mm，所述孔道(4-6)均匀分布在除尘室(4-2)的侧壁上。
4.根据权利要求1所述的生物质快速热解***，其特征在于：所述集气室(4-5)的侧壁上设有热解油气出口(3-5)。
5.根据权利要求1所述的生物质快速热解***，其特征在于：所述快速热解炉(3)还包括布料气管、布料气管喷嘴(3-1)、辐射管(3-2)、燃气进口(3-3)、烟气出口(3-4)，其中布料气管设置于快速热解炉(3)物料进口的正下方、辐射管(3-2)多层布置于快速热解炉(3)的内部、燃气进口(3-3)设置于快速热解炉(3)的侧壁上且位于布料气管的下方、烟气出口(3-4)设置于快速热解炉(3)侧壁上且位于燃气进口(3-3)的下方。
6.根据权利要求5所述的生物质快速热解***，其特征在于：所述布料气管喷嘴(3-1)与快速热解炉(3)的物料进口的距离为200～600mm。
7.根据权利要求5所述的生物质快速热解***，其特征在于：所述辐射管(3-2)在快速热解炉(3)内采用交错布置方式，辐射管之间的距离为100～500mm。
8.根据权利要求1所述的生物质快速热解***，其特征在于：还包括一号换热器(6)，所述一号换热器(6)与快速热解炉(3)相连。
9.根据权利要求8所述的生物质快速热解***，其特征在于：还包括二号换热器(9)，所述二号换热器(9)与快速热解炉(3)相连。
10.根据权利要求1所述的生物质快速热解***，其特征在于：还包括回转窑干燥器(10)，所述回转窑干燥器(10)与料仓(1)和二号换热器(9)相连。
11.根据权利要求1所述的生物质快速热解***，其特征在于：还包括净化单元(11)，所述净化单元(11)与二号换热器(9)相连。
12.根据权利要求1所述的生物质快速热解***，其特征在于：还包括熄焦室(7)，所述熄焦室(7)与一号换热器(6)直接相连。
13.根据权利要求1所述的生物质快速热解***，其特征在于：还包括生物炭储仓(8)，所述生物炭储仓(8)与熄焦室(7)相连。
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