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 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)物的過程。影響生物質(zhì)熱解液化最主要的四個參數(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2s的氣相滯留時間和生物油 的快速冷凝與收集。針對熱解液化的條件，國內(nèi)外開發(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 體載體和無熱載體型。由于該項技術(shù)從20世紀(jì)70年代才開始發(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，針對生物質(zhì)快速熱解運種原料結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反應(yīng)條件苛 刻的特殊工藝，需要開發(fā)更適合各種原料種類、結(jié)構(gòu)簡便、易于實現(xiàn)工業(yè)化的系統(tǒng)，促進對 生物質(zhì)運種可再生能源的高效、清潔利用，W緩解我國能源供應(yīng)緊張和環(huán)境污染的問題。
[0003] 因此，現(xiàn)有的生物質(zhì)快速熱解技術(shù)有待進一步研究。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實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)問題之一。為此，本實 用新型的一個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，從而實現(xiàn)生物質(zhì)的高效、清潔利用，并且極大簡化了快速熱解反應(yīng)工藝流 程。 陽〇化]在本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種生物質(zhì)快速熱解的系統(tǒng)。根據(jù) 本實用新型的實施例，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)吹出進入分散區(qū)，均勻地落入熱解區(qū)；
[0013] 多個熱解氣出口，所述多個熱解氣出口分別設(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生物質(zhì)進行快速熱解處理，W 便得到半焦和熱解氣；
[0016] 冷渣機，所述冷渣機與所述半焦出口相連，且適于對半焦進行冷卻處理；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所述熱解氣進 行噴淋處理，W便得到生物油和燃?xì)狻?br>[0018] 在本實用新型的生物質(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。
[OOW 溫麼場
[0020] 根據(jù)本實用新型的一個實施例，多層蓄熱式福射管用于提供熱源，使得在熱解區(qū) 形成一個或多個溫度場，并且每個溫度場的溫度是均勻的，由此，在熱解區(qū)形成溫度梯度。
[0021] 例如，在本實用新型的一個實施例中，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個溫度場）
[0022] 溫度場的個數(shù)W及溫度梯度可根據(jù)需要設(shè)置。
[0023] 溫度場的溫度可通過多種方式調(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] 在本實用新型的一個實施例中，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?，從而能夠精確控制蓄熱式福射管的溫度。 陽做]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 出時形成溫度梯度，即，從燃燒器向外溫度逐漸降低。類似的是，在另一端燃燒器燃燒產(chǎn)生 的火焰在噴出時也形成溫度梯度。當(dāng)兩端的燃燒器交替進行燃燒時，所形成的兩個溫度梯 度疊加，使得溫度互補，導(dǎo)致整個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] 本實用新型的生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)使用本實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，實現(xiàn)蓄熱式燃燒），允許根據(jù)需要在反應(yīng)器布置一個或多個不同的溫度場， 實現(xiàn)溫度梯度并且確保每個溫度場具有均勻的溫度。
[0028] 在本實用新型的一個實施方案中，各蓄熱式福射管的溫度相同或不同，只要確保 溫度場的溫度均勻即可。
[0029] 在本實用新型的一個實施方案中，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?？焖贌峤舛蔚臏囟?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，局部溫度過高則 導(dǎo)致熱解過程中局部生物油發(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?，或者局部溫度過低則導(dǎo)致熱解過程中局部生物質(zhì)熱解不充分，致使 生物質(zhì)中的揮發(fā)分不能釋放出來，從而降低了生物油產(chǎn)率。
[0034] 在本實用新型中，當(dāng)蓄熱式福射管被布置成形成一個或多個溫度場時，由于溫度 場各自的溫度是大致均勻的，因此，生物質(zhì)在落入各溫度場時均勻受熱，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。 陽的引 熱解氣的快巧導(dǎo)出
[0036] 利用本實用新型的生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)系統(tǒng)，能夠在生物質(zhì)熱解之后實現(xiàn)熱解氣 的快速導(dǎo)出。具體而言，在本實用新型的一個實施方案中，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)有一個或多個熱解氣出口。在熱解反應(yīng)過程 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] 在本實用新型的一個優(yōu)選實施方案中，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的物料接觸，把進入反應(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，例如 2-100 個，3-80 個，5-70 個，10-50, 20-40, 30-40 個。 更具體而言，熱解氣出口是8個、15個、22個或28個。本實用新型并不限于此。
[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：
[0043] 另外本實用新型通過使用布料器，可W使得生物質(zhì)在熱解區(qū)中均勻分散，進而顯 著提高裝置的運行穩(wěn)定性。
[0044] 牛物質(zhì)
[0045] 通過設(shè)置的布料系統(tǒng)使小顆粒生物質(zhì)分散的、均勻的進入熱解反應(yīng)器，小顆粒生 物質(zhì)在均勻的溫度場中經(jīng)換熱，每個生物質(zhì)顆粒都受熱均勻，避免了生物質(zhì)團聚造成升溫 速率不均勻和降低進而導(dǎo)致油氣產(chǎn)率下降的問題。例如生物質(zhì)粒徑小于3mm。
[0046] 效果
[0047] 由于采用本實用新型的蓄熱式福射管布置方式，生物質(zhì)在熱解過程中在反應(yīng)器內(nèi) 能夠被快速升溫。同時產(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 在熱解過程、導(dǎo)出過程和冷卻過程中可能發(fā)生的二次反應(yīng)（該反應(yīng)會降低生物油產(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極大簡化快 速熱解反應(yīng)工藝流程，進而顯著降低裝置的故障率。
[0049] 本實用新型通過采用特定的蓄熱式福射管布置方式，可W在反應(yīng)器中形成一個或 多個溫度場并能夠確保每個溫度場的溫度均勻，同時允許反應(yīng)器各個溫度場的溫度是可控 的。由此，使生物質(zhì)在反應(yīng)器中能夠均勻受熱，實現(xiàn)快速烘干和更充分的熱解，進而提高了 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)本實用新型上述實施例的生物質(zhì)快速熱解的系統(tǒng)還可W具有如