海藻熱解制油、半焦燃燒雙循環(huán)組合系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于生物質(zhì)資源利用，特指一種海藻熱解制油、半焦燃燒雙循環(huán)組合系統(tǒng)。本實用新型將快速床作為熱解爐，以循環(huán)流化床為半焦燃燒利用裝置，以循環(huán)流化床燃燒生成的熱灰和循環(huán)不凝氣作為熱解爐的熱載體。海藻碎片在熱解爐內(nèi)受熱分解氣態(tài)物經(jīng)分離后形成生物油和不凝氣，快速床出口排出的半焦直接送入循環(huán)流化床燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入氣固分離器，分離下來的飛灰送往返料閥進(jìn)而進(jìn)入熱解床作為熱載體，除塵后的煙氣流過尾部受熱面，最后排入大氣，尾部受熱面加熱產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電與供熱。從而真正實現(xiàn)了海藻生物質(zhì)綜合高效利用。
【專利說明】海藻熱解制油、半焦燃燒雙循環(huán)組合系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于生物質(zhì)資源利用，特指一種海藻熱解制油、半焦燃燒雙循環(huán)組合系統(tǒng)，具體涉及一種以快速流化床作為熱解爐、以循環(huán)流化床為半焦燃燒利用裝置、以循環(huán)流化床燃燒生成的熱灰和循環(huán)不凝氣作為熱解爐的熱載體的海藻生物質(zhì)組合利用系統(tǒng)，用于制油及供熱發(fā)電等。
【背景技術(shù)】
[0002]自然界蘊藏著一種豐富的“綠色”可再生能源:生物質(zhì)能源，占世界能源總消耗的14%，僅次于石油、煤炭和天然氣；隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境惡化問題的日趨嚴(yán)重，生物質(zhì)能的開發(fā)與利用愈發(fā)受到重視；生物質(zhì)指任何可再生的或可循環(huán)的有機(jī)物質(zhì)(不包括多年生長的用材林)，主要包括薪柴、農(nóng)林作物、雜草、城市固體廢棄物、生活污水、水生植物、禽畜糞便等；各國對海洋生物質(zhì)的研究還比較少，而海洋生物資源開發(fā)的潛力巨大，其中海藻植物約有一萬多種，尤其我國有廣闊的海疆，海島沿岸14200多公里，生長著三四千種海藻，包括紅藻、褐藻及綠藻等種群，部分海藻產(chǎn)量居世界首位；海藻類植物的生存環(huán)境是海洋，其在種植空間、生長速度和吸收二氧化碳方面與陸地植物相比有很大的優(yōu)勢。
[0003]同時一些海藻的自我生長繁殖能力也極其旺盛。在本次奧運會帆船青島賽區(qū)近海領(lǐng)域，條滸苔和片滸苔(2種綠藻)大量聚集瘋狂生長，全民出動共清理了六十多萬噸滸苔；對于如此巨大的海藻量，肥料出口、食品等加工品的消耗能力有限，可以考慮能源利用處理，中國沿海很多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，適合因地制宜地開發(fā)當(dāng)?shù)睾Ｔ迳镔|(zhì)能源解決當(dāng)?shù)氐哪茉炊倘眴栴}，世界上一些國家正在關(guān)注海藻能源利用的開發(fā)=LiveFuels公司宣稱美國將實現(xiàn)海藻-生物質(zhì)原油的轉(zhuǎn)化；日本也正在研究以海藻為原料提取甲烷發(fā)電。
[0004]在能源利用方面，中國實用新型專利“利用海藻與陸上生物質(zhì)共同熱解制取生物油的方法”(ZL200810041468.X)和“海藻生物質(zhì)的異密度循環(huán)流化床燃燒處理方法”(ZL200710172603.X)從不同角度分別提出了熱解與燃燒利用海藻生物質(zhì)的新方法，但單獨作為孤立系統(tǒng)時熱量利用不充分，尤其熱解時需要外界提高熱源，燃燒時很多熱量和灰分也沒得到充分利用，浪費較多，實際操作時并不利于經(jīng)濟(jì)性的推廣，不符合資源的高效綜合利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的就是為了克服以上的缺點而提出一種可成功實現(xiàn)海藻的快速熱解制油床與海藻半焦燃燒循環(huán)流化床有機(jī)結(jié)合，能夠有效提高系統(tǒng)能量利用率，將海藻的高灰分作為系統(tǒng)熱載體合理利用，減少環(huán)境污染的海藻熱解制油、半焦燃燒雙循環(huán)組合系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]海藻生物質(zhì)熱解制油、半焦燃燒雙循環(huán)組合系統(tǒng)，該組合系統(tǒng)包括快速熱解床、半焦循環(huán)流化床、熱解床返料閥、流化床返料閥、熱解床氣固分離器、半焦流化床氣固分離器、氣液分離器、油水分離器、生物油儲罐、不凝氣儲罐、尾部受熱面，以上部件采用以下方式連接:熱解床氣固分離器下部固體半焦出口連接熱解床返料閥入口，熱解床返料閥溢流口與循環(huán)流化床半焦入口連接，快速熱解床頂部出口與熱解床氣固分離器的入口連接，熱解床氣固分離器上部出口與氣液分離器入口連接，氣液分離器油水混合液出口與油水分離器入口連接，油水分離器水出口與氣液分離器冷卻水入口連接，油水分離器油出口與生物油儲罐入口相連接，氣液分離器氣體出口與不凝氣儲罐入口相連，不凝氣儲罐第一出口與快速熱解床下部不凝氣入口相連，不凝氣儲罐第二出口與半焦循環(huán)流化床下部補(bǔ)燃?xì)馊肟谙噙B，剩余不凝氣外供；循環(huán)流化床的底灰溢流口與流化床返料閥第一入口相連，流化床返料閥灰出口與快速熱解床灰載體進(jìn)口相連；半焦循環(huán)流化床流化床頂部出口與半焦流化床氣固分離器的入口連接，半焦流化床氣固分離器下部灰出口與流化床返料閥第二入口相連，流化床氣固分離器上部煙氣出口與尾部受熱面相連。
[0008]所述的快速熱解床是快速流化床，以循環(huán)不凝氣和半焦循環(huán)流化床燃燒產(chǎn)生的熱灰作為熱載體。
[0009]所述的快速熱解床熱解制油后產(chǎn)生的半焦直接送入半焦循環(huán)流化床內(nèi)燃燒，熱解制油后產(chǎn)生的部分不凝氣作為補(bǔ)燃?xì)庵苯铀腿胙h(huán)流化床內(nèi)燃燒。
[0010]本實用新型系統(tǒng)的使用方法為:將海藻生物質(zhì)進(jìn)行采集與篩選，曬干，粉碎或切割成長度為0.1-1Omm顆粒，進(jìn)入快速熱解床，熱解床初始階段通入氮氣，當(dāng)不凝氣達(dá)到保證海藻在熱解床停留時間Is的流量后停止氮氣，床內(nèi)溫度控制在450°C飛00°C范圍內(nèi)，所需熱量來自循環(huán)流化床燃燒產(chǎn)生的熱灰和快速熱解床的循環(huán)不凝氣；海藻在快速熱解床內(nèi)熱解產(chǎn)生熱解氣、水蒸汽和半焦，熱解氣和水蒸汽通過熱解床氣固分離器進(jìn)入氣液分離器冷凝下生物油和水，一起由氣液分離器底部出口進(jìn)入油水分離器，分離形成的生物油進(jìn)入生物油儲罐，分離出來的水則作為冷卻水返回氣液分離器；氣液分離器排出的不凝氣進(jìn)入不凝氣儲罐，一部分作為補(bǔ)燃?xì)膺M(jìn)入半焦循環(huán)流化床燃燒，一部分作為熱載體循環(huán)進(jìn)入快速熱解床，剩余不凝氣收集在不凝氣儲罐可用于外供；快速熱解床產(chǎn)生的半焦溫度介于4500C飛00°C，由熱解床氣固分離器進(jìn)入熱解床返料閥再送入半焦循環(huán)流化床內(nèi)燃燒，空氣由循環(huán)流化床底部供入用于燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣一起攜帶飛灰由循環(huán)流化床出口進(jìn)入流化床氣固分離器，分離出的飛灰進(jìn)入流化床返料閥，連同循環(huán)流化床的底灰溢流灰一起送入快速熱解床；氣固分離器排出的熱煙氣流經(jīng)尾部受熱面，最后排入大氣；尾部受熱面產(chǎn)生的高溫蒸汽可用于供熱和發(fā)電；流化床返料閥下行排灰口排出的灰可以作為建筑和化工原料。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0012](I)實現(xiàn)了海藻生物質(zhì)資源的制油、制氣、供熱、發(fā)電的循環(huán)利用，具有高的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益；
[0013](2)海藻快速熱解后產(chǎn)生的高溫半焦直接送入循環(huán)流化床燃燒，減少了系統(tǒng)能量損失和環(huán)境污染；
[0014](3)以海藻灰和不凝氣作為熱解供熱熱載體，充分利用了海藻的高含灰量，同時提聞了熱解品質(zhì)，減少了熱解制油成本；
[0015](4)采用循環(huán)流化床燃燒海藻，充分利用了海藻適合低溫燃燒，同時海藻灰分多也充當(dāng)了床料的作用?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中I為快速熱解床、2為循環(huán)流化床、3為熱解床返料閥、4為流化床返料閥、5為熱解床氣固分離器、6為流化床氣固分離器、7為氣液分離器、8為油水分離器、9為生物油儲
?ο為不凝氣儲te、11為尾部受熱面。
【具體實施方式】
[0018]結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0019]海藻生物質(zhì)熱解制油、半焦燃燒雙循環(huán)組合系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該結(jié)構(gòu)如圖1所示，該組合系統(tǒng)包括快速熱解床(爐體高度6m，直徑0.lm)、循環(huán)流化床(密相區(qū)垂直段直徑0.095m,高度0.3m ;密相區(qū)擴(kuò)展段高度0.2m ;稀相區(qū)直徑0.14m,高度0.5m)、熱解床返料閥、流化床返料閥、熱解床氣固分離器、流化床氣固分離器、氣液分離器、油水分離器、生物油儲罐、不凝氣儲罐、尾部受熱面；系統(tǒng)各部分連接方式:快速熱解床氣固分離器下部固體半焦出口連接熱解床返料閥入口，熱解床返料閥溢流口與循環(huán)流化床半焦入口連接，快速熱解床氣固分離器上部出口與氣液分離器入口連接，氣液分離器油水混合液出口與油水分離器入口連接，油水分離器水出口與氣液分離器冷卻水入口連接，油水分離器油出口與生物油儲罐入口相連接，氣液分離器氣體出口與不凝氣儲罐入口相連，不凝氣儲罐第一出口與快速熱解床下部不凝氣入口相連，不凝氣儲罐第二出口與循環(huán)流化床下部補(bǔ)燃?xì)馊肟谙噙B，剩余不凝氣可外供；循環(huán)流化床的底灰溢流口與流化床返料閥第一入口相連，流化床返料閥灰出口與快速熱解床灰載體進(jìn)口相連；循環(huán)流化床的流化床氣固分離器下部灰出口與流化床返料閥第二入口相連，流化床氣固分離器上部煙氣出口與尾部受熱面相連。
[0020]本實用新型系統(tǒng)工作原理為:將海藻生物質(zhì)進(jìn)行采集與篩選，曬干，粉碎或切割成長度為0.1-0.5_顆粒，給料速 度為10kg/h，進(jìn)入快速熱解床，熱解床初始階段通入氮氣，當(dāng)不凝氣達(dá)到0.04m3/s流量后停止氮氣，床內(nèi)溫度控制在450°C飛00°C范圍內(nèi)，所需熱量來自循環(huán)流化床燃燒產(chǎn)生的熱灰和快速熱解床的循環(huán)不凝氣；海藻在快速熱解床內(nèi)熱解產(chǎn)生的熱解氣、水蒸汽和半焦，熱解氣和水蒸汽通過熱解床頂部的氣固體分離器進(jìn)入氣液分離器冷凝下生物油和水，一起由氣液分離器底部出口進(jìn)入油水分離器，分離形成生物油進(jìn)入儲罐，分離出來的水則作為冷卻水返回氣液分離器；氣液分離器排出的不凝氣一部分作為補(bǔ)燃?xì)馑腿胙h(huán)流化床燃燒，一部分作為熱載體循環(huán)送入快速熱解床，剩余不凝氣可用于外供?？焖贌峤獯伯a(chǎn)生的半焦溫度介于450°C飛00°C，由返料閥進(jìn)入循環(huán)流化床內(nèi)燃燒，空氣由床底部供入用于燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣一起攜帶飛灰由循環(huán)流化床出口進(jìn)入氣固分離器，分離出的飛灰進(jìn)入返料閥，連同循環(huán)流化床的底灰溢流灰一起送入快速熱解床；氣固分離器排出的熱煙氣流經(jīng)尾部受熱面，最后排入大氣；尾部受熱面產(chǎn)生的高溫蒸汽可用于供熱和發(fā)電；流化床返料閥下行排灰口排出的灰可以作為建筑和化工原料。
【權(quán)利要求】
1.海藻生物質(zhì)熱解制油、半焦燃燒雙循環(huán)組合系統(tǒng)，其特征在于:所述組合系統(tǒng)包括快速熱解床、半焦循環(huán)流化床、熱解床返料閥、流化床返料閥、熱解床氣固分離器、半焦流化床氣固分離器、氣液分離器、油水分離器、生物油儲罐、不凝氣儲罐、尾部受熱面；熱解床氣固分離器下部固體半焦出口連接熱解床返料閥入口，熱解床返料閥溢流口與循環(huán)流化床半焦入口連接，快速熱解床頂部出口與熱解床氣固分離器的入口連接，熱解床氣固分離器上部出口與氣液分離器入口連接，氣液分離器油水混合液出口與油水分離器入口連接，油水分離器水出口與氣液分離器冷卻水入口連接，油水分離器油出口與生物油儲罐入口相連接，氣液分離器氣體出口與不凝氣儲罐入口相連，不凝氣儲罐第一出口與快速熱解床下部不凝氣入口相連，不凝氣儲罐第二出口與半焦循環(huán)流化床下部補(bǔ)燃?xì)馊肟谙噙B，剩余不凝氣外供；循環(huán)流化床的底灰溢流口與流化床返料閥第一入口相連，流化床返料閥灰出口與快速熱解床灰載體進(jìn)口相連；半焦循環(huán)流化床流化床頂部出口與半焦流化床氣固分離器的入口連接，半焦流化床氣固分離器下部灰出口與流化床返料閥第二入口相連，流化床氣固分離器上部煙氣出口與尾部受熱面相連。
2.如權(quán)利要求1所述的海藻生物質(zhì)熱解制油、半焦燃燒雙循環(huán)組合系統(tǒng)，其特征在于:所述快速熱解床的爐體高度6m，直徑0.1m;所述半焦循環(huán)流化床的密相區(qū)垂直段直徑.0.095m,高度0.3m ;密相區(qū)擴(kuò)展段高度0.2m ;稀相區(qū)直徑0.14m,高度0.5m。
【文檔編號】C10B49/02GK203530225SQ201320570274
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】王爽, 王謙, 姜秀民, 吉恒松, 何志霞, 徐姍楠, 韓向新, 劉建國 申請人:江蘇大學(xué)