專利名稱：一種分段控溫流化床式生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)快速熱解的工藝設(shè)備，具體地指一種分段式生物質(zhì)快速熱解的反應(yīng)器 及加熱控溫方法。屬于能源化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著能源的短缺以及人們對可再生資源利用和環(huán)境保護的重視，生物質(zhì)快速熱解技術(shù)成 為當(dāng)今世界可再生能源發(fā)展領(lǐng)域中的前沿技術(shù)之一。生物質(zhì)快速熱解是指在完全沒有氧氣或 缺氧的條件下，采用中等反應(yīng)溫度(500 65(TC)、高加熱速率(l(T 10"C/s)和極短氣體停留 時間(小于2s)，將生物質(zhì)中大分子熱裂解變?yōu)樾》肿拥倪^程。快速熱解產(chǎn)物包括液、固和氣 三種，其中液體產(chǎn)物生物油(又稱熱解油)為主要產(chǎn)物?？焖贌峤庵饕哂蟹磻?yīng)時間短，熱 解速度快；原料粒徑小、加熱速率快；精準的中溫控制；極短的氣體停留時間(小于2s)等 特點。該技術(shù)作為生物質(zhì)能源化利用的一條有效途徑，得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
在生物質(zhì)快速熱解中，反應(yīng)器是技術(shù)的核心。目前國內(nèi)外現(xiàn)已研究開發(fā)出多種生物質(zhì)的 快速熱解反應(yīng)器，按照有無氣體載體可將快速熱解反應(yīng)器分為流化床式和非流化床式二類。 流化床式快速熱解反應(yīng)器主要特點是在反應(yīng)器內(nèi)生物質(zhì)顆粒和熱載體(如石英砂)主要依 靠流化氣體運動所產(chǎn)生的曳力進行碰撞和混合，以實現(xiàn)熱量傳遞進行快速熱解，如流化床反 應(yīng)器、快速引射床反應(yīng)器和循環(huán)流化床反應(yīng)器等；非流化床式快速熱解反應(yīng)器主要特點是 在反應(yīng)器內(nèi)，生物質(zhì)顆粒主要依靠自身的位移運動與灼熱的反應(yīng)器壁面或熱載體(如石英砂) 進行摩擦、碰撞和混合，以實現(xiàn)熱量傳遞進行快速熱解，如旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器、真空移動床反應(yīng) 器等。其中流化床式快速熱解反應(yīng)器具有運動部件少、結(jié)構(gòu)相對簡單、工作可靠和運行壽命 長等優(yōu)點，受到眾多科研單位青睞。通常流化床反應(yīng)器下部為密相段，氣固混合劇烈，傳熱 傳質(zhì)較好；上部為稀相段，熱載體相對較少，氣固混合不均勻。另外，即使流化床保持良好 的流動狀態(tài)，并且考慮到原料的種類、含水率、主要組成、進料速率等對流化床溫度的影響 而盡可能地將這些參數(shù)保持恒定，從而使流化床內(nèi)部的反應(yīng)溫度差別較小，然而流化床快速 熱解所需要的精準溫度控制仍然比較困難。并且在整個反應(yīng)過程中，氣體停留在高溫環(huán)境下 的時間越長二次熱解反應(yīng)越劇烈，對快速熱解制備生物油產(chǎn)率及組分有顯著影響。因此，流 化床反應(yīng)器采用適當(dāng)?shù)乜販胤椒▽τ谏镔|(zhì)快速熱解及降低能耗，最終在工業(yè)化生產(chǎn)中效益 最大化至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種高效快速熱解生物質(zhì)的反應(yīng)器及加熱控溫方法，以提高熱解油 的產(chǎn)率及品質(zhì)。
快速熱解反應(yīng)器具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案如下
用于生物質(zhì)快速熱解分段控溫流化床快速熱解反應(yīng)器，包括四段圓柱狀不銹鋼管，不銹 鋼管兩端分別焊接有不銹鋼法蘭盤，最下面一段不銹鋼管中部設(shè)有進料口。由這四段組成的 流化床熱解反應(yīng)器側(cè)壁上設(shè)有7個測溫口 。
熱解反應(yīng)器頂部設(shè)有一不銹鋼蓋。蓋的一側(cè)設(shè)有排氣口，頂端設(shè)有一測溫度口，下端設(shè)
有不銹鋼法蘭盤。
熱解反應(yīng)器底部設(shè)有錐形進氣口。倒錐形進氣口上部設(shè)有不銹鋼絲網(wǎng)和氣體分布板，并 在倒錐形進氣口的上部和下部分別設(shè)有法蘭盤。
所述快速熱解反應(yīng)器直徑為100畫，四段高度分別為150mm、 200mm、 300,和200mm;最 下面一段不銹鋼管中部設(shè)有進料口，開口直徑為32mm。
所述快速熱解反應(yīng)器蓋排氣口為長方形，長25mm，寬20mm。
所述快速熱解反應(yīng)器底部倒錐形進氣口，上部設(shè)有不銹鋼絲網(wǎng)為160目，氣體分布板開 孔率O. 30;下部進氣口直徑為32咖。
本發(fā)明的技術(shù)特征在于快速熱解反應(yīng)器分段式結(jié)構(gòu)，操作方便，能夠?qū)崿F(xiàn)快速熱解過程 中溫度精確控制，快速熱解效果好，降低能耗，有利于最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)分段控溫流化床快速熱解方法，其特征在于該方法將反應(yīng)器分 成四段，采用分段控溫的方式進行快速熱解，具體流程如下
1) 生物質(zhì)顆粒通過輸料裝置進入第一段快速熱解反應(yīng)器與熱載體充分混合，在第二段 反應(yīng)器中進行快速熱解反應(yīng)，該區(qū)域稱為主反應(yīng)區(qū)。采用電加熱，利用可控硅控制快速熱解 反應(yīng)溫度。
2) 形成的熱解氣與熱解固體產(chǎn)物炭及未反應(yīng)的細小生物質(zhì)顆粒在第三段反應(yīng)器進一步 反應(yīng)，該區(qū)域稱為副反應(yīng)區(qū)。利用調(diào)壓器(1)控制溫度。
3) 熱解氣與固體炭一道由載氣帶入第四段反應(yīng)器，該區(qū)域稱為緩沖區(qū)。利用調(diào)壓器(2) 控制溫度。


圖l為本發(fā)明反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性進步
1)將流化床快速熱解反應(yīng)器分成三個反應(yīng)區(qū)(分別為主反應(yīng)區(qū)，副反應(yīng)區(qū)和緩沖區(qū))；2)利用分段控溫的方式，主反應(yīng)區(qū)根據(jù)快速熱解條件，精準控制快速熱解溫度；副反應(yīng)區(qū)由 于處于稀相流化床狀態(tài)，載氣流湍動程度很大，致使器壁表面的氣膜厚度比密相區(qū)薄，傳熱 阻力減小。該區(qū)域傳熱較好，采用調(diào)壓器控制熱解溫度可適當(dāng)降低外加熱溫度，以達到反應(yīng) 區(qū)精準控溫的目的，從而提高了熱解油產(chǎn)率及品質(zhì)；3)緩沖區(qū)將溫度控制在適當(dāng)中溫，有效 的抑制二次熱解反應(yīng)，提高熱解油產(chǎn)率，并極大的降低了反應(yīng)器能耗。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖l對本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)及實施作進一步的描述 實施例l:
圖l為本發(fā)明提供的一種分段控溫流化床式生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖， 該反應(yīng)器主要包括l-螺旋進料器；2-調(diào)壓器(l); 3-測溫口； 4-熱解反應(yīng)器蓋；5-排氣口 ； 6-調(diào)壓器(2); 7-分段控溫流化床式熱解反應(yīng)器；8-可控硅調(diào)壓器；9-進氣口。
以用于木材快速熱解系統(tǒng)中的分段控溫流化床式生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器為例如圖l所 示，其工作過程為①木材顆粒物料由螺旋進料器1輸入到分段控溫流化床式熱解反應(yīng)器7; ②木材顆粒物料在熱解反應(yīng)器主反應(yīng)區(qū)，采用可控硅調(diào)壓器8精準控制熱解反應(yīng)溫度，通過流
化介質(zhì)傳熱實現(xiàn)快速熱解；③未完全熱解的物料顆粒，在副反應(yīng)區(qū)采用接觸調(diào)壓器2控制熱解 反應(yīng)溫度，主要通過對流換熱進一步熱解，外加熱溫度可以適當(dāng)調(diào)低；④熱解反應(yīng)產(chǎn)生的蒸 氣和炭一道進入緩沖區(qū)，該區(qū)采用接觸調(diào)壓器6控制適當(dāng)中溫，有效的抑制二次熱解反應(yīng)，熱 解氣和炭從排氣口5排出離開反應(yīng)器，完成快速熱解過程。
實驗表明，這種分段控溫流化床式生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器及加熱控溫方法降低了熱解過 程中的能耗，熱解過程中能夠?qū)崿F(xiàn)精準的中溫控制。若該反應(yīng)器靜床高100mm，物料粒徑0.2 0.45mm，主反應(yīng)區(qū)溫度控制550'C ，副反應(yīng)區(qū)溫度控制500'C，緩沖區(qū)溫度控制在40(TC，進料 量為5kg/h，氣體流量8 m7h，產(chǎn)油率為65%。
實施例2:以用于處理量為5kg/h分段控溫流化床式生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器為例如圖所 示，其工作過程同實施例l。
實驗表明，反應(yīng)器靜床高120醒，物料粒徑O. 2 0. 45mm，主反應(yīng)區(qū)溫度控制650'C ，副 反應(yīng)區(qū)溫度控制600。C，緩沖區(qū)溫度控制在450'C，氣體流量IO m7h，產(chǎn)油率為67.3%。
權(quán)利要求
1. 分段控溫流化床式生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器，包括四段圓柱狀不銹鋼管，不銹鋼管兩端分別焊接有不銹鋼法蘭盤，最下面一段不銹鋼管中部設(shè)有進料口，其特征在于熱解反應(yīng)器頂部設(shè)有一不銹鋼蓋。蓋的一側(cè)設(shè)有排氣口，頂端設(shè)有一測溫度口，下端設(shè)有不銹鋼法蘭盤。熱解反應(yīng)器底部設(shè)有錐形進氣口。倒錐形進氣口上部設(shè)有不銹鋼絲網(wǎng)和氣體分布板，并在倒錐形進氣口的上部和下部分別設(shè)有法蘭盤。所述快速熱解反應(yīng)器直徑為100mm，四段高度分別為150mm、200mm、300mm和200mm；最下面一段不銹鋼管中部設(shè)有進料口，開口直徑為32mm。所述快速熱解反應(yīng)器蓋排氣口為長方形，長25mm，寬20mm。所述快速熱解反應(yīng)器底部倒錐形進氣口，上部設(shè)有不銹鋼絲網(wǎng)為160目，氣體分布板開孔率0.30；下部進氣口直徑為32mm。生物質(zhì)顆粒物料通過輸料裝置進入第一段快速熱解反應(yīng)器與熱載體充分混合，在第二段反應(yīng)器中進行快速熱解反應(yīng)，利用可控硅控制快速熱解反應(yīng)溫度；形成的熱解氣與熱解固體產(chǎn)物炭及未反應(yīng)的細小生物質(zhì)物料顆粒在第三段反應(yīng)器進一步反應(yīng)，利用調(diào)壓器(1)控制溫度；熱解氣與固體炭一道由載氣帶入第四段反應(yīng)器，該區(qū)域稱為緩沖區(qū)，利用調(diào)壓器(2)控制溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段控溫流化床式生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器，其特征在于所述 物料通過輸料裝置進入第一段快速熱解反應(yīng)器與熱載體充分混合，在第二段反應(yīng)器中進行快 速熱解反應(yīng)；形成的熱解氣與熱解固體產(chǎn)物炭及未反應(yīng)的細小生物質(zhì)物料顆粒在第三段反應(yīng) 器進一步反應(yīng)；熱解氣與固體炭一道由載氣帶入第四段反應(yīng)器，完成快速熱解過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分段控溫流化床式生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器。解決了快速熱解精準中溫控制和熱解能耗大的問題。快速熱解反應(yīng)器為四段圓柱狀不銹鋼管，不銹鋼管兩端分別焊接有不銹鋼法蘭盤，最下面一段不銹鋼管中部設(shè)有進料口，熱解反應(yīng)器頂部設(shè)有一不銹鋼蓋，底部設(shè)有錐形進氣口。本發(fā)明采用分區(qū)分段控溫的方法，熱解效果明顯，操作方便。實驗表明，這種分段控溫流化床式生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器在不同工藝條件下均能穩(wěn)定工作，耗能低，產(chǎn)油率可達到60％以上。
文檔編號C10B53/02GK101486919SQ20091000908
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者任學(xué)勇, 慧 司, 常建民, 瑞 李, 王鵬起 申請人:北京海潤川投資咨詢有限公司