專利名稱：一種將秸稈直接轉(zhuǎn)化為汽、柴油的熱解工藝與裝置的制作方法
一種將秸稈直接轉(zhuǎn)化為汽、柴油的熱解工藝與裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于可再生能源領(lǐng)域。
技術(shù)背景
隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，我國的能源消耗平均以6. 9%的年增長率快速 增長。2000年我國一次能源消耗量為7. 5億噸石油當(dāng)量，成為世界第二大能源消費(fèi)國，而 我國已探明的化石燃料人均資源量卻不到世界平均水平的30%，資源不足與用能增長之 間的矛盾今后將更加突出。自從1993年我國成為石油凈進(jìn)口國以來，石油進(jìn)口連年攀升， 2004年已達(dá)1. 2億噸，石油對外依存度超過了 30%，預(yù)計(jì)到2020年我國石油供應(yīng)缺口將達(dá) 到2. 5億噸，屆時(shí)石油對外依存度將達(dá)到M%。按照國際通行的說法，當(dāng)石油對外依存度達(dá) 到30%以上的時(shí)候，這個(gè)國家必須擁有足夠的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和外交手段方可確保石油進(jìn)口 ；而 當(dāng)石油對外依存度達(dá)到50%以上的時(shí)候，除了足夠的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和外交手段外，國家還必須 擁有足夠的軍事威懾力方可確保石油進(jìn)口。由此可見，石油安全已經(jīng)成為我國國家戰(zhàn)略安 全的重要構(gòu)成之一。從世界范圍來看，石油資源將在未來50 80年之間消耗殆盡。中東 石油危機(jī)和伊拉克戰(zhàn)爭表明，人類已經(jīng)進(jìn)入為了獲得石油資源而不惜進(jìn)行戰(zhàn)爭的時(shí)代。
一方面我國每年消耗大量化石燃料(煤，石油，天然氣)，另一方面大量使用化石 燃料導(dǎo)致了嚴(yán)重環(huán)境污染和其他生態(tài)問題。我國每年燃煤和使用石油等化石燃料產(chǎn)生的二 氧化碳約10億噸；我國每年僅燃煤排放的二氧化硫液化后就足以填滿十余個(gè)西湖，產(chǎn)生約 3億噸煙塵。我國采煤沉陷面積已達(dá)40萬公頃，每年產(chǎn)生煤矸石1. 3億噸，占用土地已經(jīng)超 過15萬畝，部分煤矸石自燃和淋溶水還造成了嚴(yán)重的大氣污染和水污染。因此使用包括石 油、煤在內(nèi)的化石燃料排放的大量二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體和其他污染物對我國環(huán) 境和氣候的危害已經(jīng)越來越嚴(yán)重，產(chǎn)生了嚴(yán)重的大氣污染和固體廢棄物污染，造成暴雨、干 旱和反常的高溫天氣等自然災(zāi)害頻發(fā)。
開發(fā)包括生物質(zhì)能在內(nèi)各種可再生能源，是克服我國乃至全世界能源緊缺和環(huán)境 生態(tài)危機(jī)的重要途徑之一。
熱解技術(shù)能夠?qū)⑥r(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為生物油。在無氧、適宜的反應(yīng)溫度(500°C左 右)、快速加熱速率(1000 10000°C /s)、短的氣相停留時(shí)間(不超過2s)的條件下，各種 林業(yè)采伐、林業(yè)加工廢棄物(如落葉、枯樹枝、木材加工業(yè)的下腳料和木屑等)和各種農(nóng)作 物秸桿(如稻殼、麥秸稈、玉米秸稈和水稻秸稈等)能夠被熱裂解為有機(jī)蒸汽、炭和不可冷 凝氣體，然后有機(jī)蒸汽被快速冷凝為液體燃料一生物質(zhì)熱解油(產(chǎn)率50wt% 70wt% )。 生物質(zhì)熱解油是一種棕褐色液體，高位熱值約18MJ/kg，相當(dāng)于柴油熱值的五分之二，黏度 介于汽油與重油之間，它可以直接在鍋爐和工業(yè)窯爐中燃燒供熱，也可以用在渦輪機(jī)和透 平中燃燒發(fā)電。
但生物油具有熱值低、粘度大、含有炭粉和其它固體顆粒、在高溫下容易聚合結(jié)焦 的缺點(diǎn)。它和普通的石化柴油和重油的性質(zhì)具有顯著不同，無法直接用于內(nèi)燃機(jī)和各種交 通車輛。
本發(fā)明建立了一種利用農(nóng)作物秸稈直接制取汽、柴油的新型熱解工藝和系統(tǒng)。本 發(fā)明的核心工藝是采用一定比例的廢塑料作為添加劑輔助農(nóng)作物秸稈熱解，有效的降低了 熱解溫度，提高了熱解油的品質(zhì)(達(dá)到了與汽、柴油相同的品質(zhì))。本發(fā)明涉及的新型熱解 系統(tǒng)采用自熱、高效氣固分離和直接冷凝技術(shù)，能夠?qū)⑸镔|(zhì)原料完全轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)生物 質(zhì)汽、柴油(產(chǎn)率約50%)。生物質(zhì)汽油、柴油，可直接在內(nèi)燃機(jī)上燃燒使用，并且可有效降 低汽車尾氣排放。熱解過程后獲得的生物炭(產(chǎn)率約30% )和可燃?xì)怏w(產(chǎn)率約20% ) 可用作熱解的熱源，多余部分可用于燃燒發(fā)電，并入商業(yè)電網(wǎng)獲得額外的經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用農(nóng)作物秸稈直接制取汽、柴油的新型熱解工藝與系統(tǒng)，能 夠?qū)⑥r(nóng)作物秸稈通過熱解的方式直接轉(zhuǎn)化高品質(zhì)汽、柴油。
1.工藝流程、操作方法與工藝創(chuàng)新
1.烘干原料農(nóng)作物秸稈，在105士5°C條件下烘干，保證農(nóng)作物秸稈的含水率小 于 0. Iwt % ；
2.粉碎與篩分將烘干的秸稈粉碎為為6 20目的粉末；
3.加料將粉碎后的秸稈粉末按照一定比例添加廢塑料(質(zhì)量比例 5wt % -15wt % )和催化劑(Pt/Si02-Ni 或 SiO2-Fe2O3 或 Fe/SiO2-MgO,質(zhì)量比例 0. Iwt % -0. 5wt% )，然后投入到熱解反應(yīng)釜2中，攪拌均勻；
4.啟動(dòng)熱解系統(tǒng)在燃燒器8燃燒柴油或天然氣，加熱熱解反應(yīng)釜2至300 400°C，使得農(nóng)作物秸稈發(fā)生熱解；
5.切換至自熱熱解方式當(dāng)熱解系統(tǒng)運(yùn)行15-30分鐘后，已有足量的熱解副產(chǎn)品 (生物炭粉和可燃?xì)怏w)產(chǎn)生，關(guān)閉柴油或天然氣輸入管路，將熱解副產(chǎn)品(生物炭粉和可 燃?xì)怏w)送入燃燒器8中燃燒，提供熱解所需要的熱量；
6.生物炭粉收集農(nóng)作物秸稈受熱分解為熱解蒸汽、生物炭粉和不可冷凝的可燃 氣體。生物炭粉在高溫氣流的作用下被帶出熱解反應(yīng)釜2，生物炭粉被擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器 3 (無外包水冷夾套)收集下來；
7.焦油液滴收集熱解蒸汽通過外包水冷夾套的擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器4，高沸點(diǎn)的 焦油成分首先被冷凝為焦油液滴，冷凝的焦油液滴通過管路流入生物油油箱6中；
8.熱解蒸汽冷凝與生物油收集脫除焦油液滴的熱解蒸汽進(jìn)入篩板塔5進(jìn)行冷 凝，冷凝獲得的生物油通過管路流入生物油油箱6 ；
9.汽液分離不可冷凝的可燃?xì)怏w離開篩板塔5時(shí)，必然夾帶一些液沫。將夾帶液 沫的不可冷凝的可燃?xì)怏w通入汽液分離器7，收集液沫，液沫通過管道流入生物油油箱6 ；
10.多余電力并網(wǎng)將熱解副產(chǎn)品(生物炭粉和不能冷凝可燃?xì)怏w)燃燒的多余 熱量引入汽輪機(jī)發(fā)電，電力并入商業(yè)電網(wǎng)，獲得額外的經(jīng)濟(jì)效益。
傳統(tǒng)的農(nóng)作物秸稈熱解工藝是將農(nóng)作物秸稈直接熱裂解，由于秸稈熱解溫度 較高(一般在500°C)，因此需要消耗較多的能量用于加熱。本工藝采用采用一定比例 (5wt%-15wt%)的廢塑料作為添加劑輔助農(nóng)作物秸稈熱解。由于塑料具有較低的熱解 溫度以下)，因此在秸稈原料中添加廢棄塑料，能夠有效降低秸稈熱解溫度，節(jié)省能 量。本工藝采用的熱解能量主要來自于農(nóng)作物秸稈的熱解副產(chǎn)品(生物炭粉和可燃?xì)怏w)，這些熱解副產(chǎn)品燃燒提供熱解需要的熱量。由于添加廢棄塑料后，大大降低了熱解溫度，從 而能夠大量節(jié)省熱解副產(chǎn)品燃燒產(chǎn)生的熱量，熱解副產(chǎn)品燃燒產(chǎn)生的多余熱量可以用于發(fā) 電，產(chǎn)生的電力可以并入商業(yè)電網(wǎng)，獲得額外的經(jīng)濟(jì)效益。
傳統(tǒng)的固定床熱解反應(yīng)釜在熱解農(nóng)作物秸稈時(shí)，傳熱速率不高，熱解速度較慢。本 工藝在秸稈原料中添加含量為0. Iwt % -0. 5wt%催化劑PVSiO2-Ni或SiO2-Fii2O3或Fe/ SiO2-MgO,通過耦合作用，降低熱解反應(yīng)的活化能，提高熱解反應(yīng)速率，從而大大提高設(shè)備 的生產(chǎn)能力。
傳統(tǒng)通過熱解秸稈獲得的生物油，含水量較高、熱值低、粘度較大，只能用于鍋爐 燃燒或窯爐燃燒，無法直接用于內(nèi)燃機(jī)、柴油機(jī)和各種交通車輛。本發(fā)明專利在秸稈原料中 添加廢塑料和催化劑，不但能降低熱解溫度、節(jié)省熱解能量、提高熱解速度和生產(chǎn)能力，還 能抑制熱解過程中水的生成，增加烴類的含量，從而顯著提高生物油的品質(zhì)，使得本發(fā)明專 利生產(chǎn)的生物油的品質(zhì)與高品質(zhì)汽、柴油相當(dāng)，能夠直接用于內(nèi)燃機(jī)、柴油機(jī)和各種車輛， 無需進(jìn)一步品質(zhì)提升或轉(zhuǎn)化。
2.熱解系統(tǒng)與熱解系統(tǒng)創(chuàng)新
本發(fā)明專利涉及的熱解系統(tǒng)如圖1所示，包括螺旋進(jìn)料器1、帶攪拌器的熱解反應(yīng) 釜2、擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器3、4( 一共兩臺，其中一臺[4]外包水冷夾套)、篩板塔5、生物油油 箱6、汽液分離器7、燃燒器8和穩(wěn)壓器9。燃燒器8用于提供熱解所需熱量。穩(wěn)壓器9將熱 解反應(yīng)釜2的真空度穩(wěn)定在50kpa以上。此外，本熱解系統(tǒng)還配套滾筒式干燥器和錘式粉 碎機(jī)等輔助設(shè)備。
熱解系統(tǒng)涉及的設(shè)備的詳細(xì)說明如下
滾筒式干燥器將原料農(nóng)作物秸稈在105 士 5°C條件下烘干，保證農(nóng)作物秸稈的含水 率小于0. Iwt% ；錘式粉碎機(jī)將烘干的秸稈粉碎、篩分為為6 20目的粉末；螺旋進(jìn)料器 1將粉碎的秸稈粉末(含有廢塑料(質(zhì)量比例5wt% -15wt% )和催化劑(PVSiO2-Ni或 SiO2-Fe2O3或i^e/SiOfMgO，質(zhì)量比例0. Iwt % -0. 5wt% ))送入熱解反應(yīng)釜2 ；熱解反應(yīng)釜 2中的攪拌器將秸稈粉末、廢塑料和催化劑攪拌均勻；熱解反應(yīng)釜2是農(nóng)作物秸稈發(fā)生熱解 的場所；穩(wěn)壓器9保持熱解反應(yīng)釜處于低壓狀態(tài)，促進(jìn)熱解；無外包水冷夾套的擴(kuò)散式旋風(fēng) 分離器3用于氣固分離，收集生物炭粉；外包水冷夾套的擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器4用于冷凝、收 集熱解蒸汽中的焦油液滴；篩板塔5是冷凝熱解蒸汽，獲得高品質(zhì)生物油的主要裝置。熱解 蒸汽從篩板塔下方進(jìn)入，隨著熱解蒸汽在篩板塔的向上流動(dòng)，熱解蒸汽逐漸冷凝成生物油 液體，生物油液體向下流動(dòng)，在塔板上和下方上升的熱解蒸汽接觸換熱，將上升的熱解蒸汽 冷凝；生物油油箱6用于存儲獲得的高品質(zhì)生物油。汽液分離器7的作用是去除和收集包 括冷凝可燃?xì)怏w中夾帶的液沫；燃燒器8中發(fā)生燃燒反應(yīng)，供給熱解系統(tǒng)需要的熱量；
本發(fā)明涉及的熱解系統(tǒng)的創(chuàng)新之處詳細(xì)說明如下
熱解反應(yīng)釜2配置葉輪攪拌器，攪拌器器轉(zhuǎn)速2 4r/min。攪拌物料，能夠使得農(nóng) 作物秸稈粉末、廢塑料和催化劑均勻混合，既保證了廢塑料和催化劑在整個(gè)反應(yīng)釜混合均 勻的作用，又保證了熱量在整個(gè)熱解反應(yīng)釜的均勻傳遞和溫度在整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)均勻分布； 采用前饋控制系統(tǒng)控制熱解反應(yīng)釜溫度，使熱解反應(yīng)釜2的溫度保持在穩(wěn)定的水平，防止 溫度波動(dòng)對生物油的品質(zhì)造成不利影響。前饋控制系統(tǒng)屬于自動(dòng)化控制設(shè)備，可靠性高，能 夠最大程度得保持熱解溫度穩(wěn)定；由于在減壓條件下農(nóng)作物秸稈更容易熱解，因此在設(shè)備配置上，本發(fā)明專利專門配置了我公司自行開發(fā)的穩(wěn)壓器9，該穩(wěn)壓器9克服了單純真空泵 抽真空造成的真空度波動(dòng)現(xiàn)象，能夠?qū)峤夥磻?yīng)器的真空度保持在50kpa以上，從而保證 了熱解生產(chǎn)穩(wěn)定、連續(xù)的進(jìn)行；由于焦油粘度較大，如果在篩板塔5內(nèi)收集焦油，有可能造 成焦油堵塞篩板的篩孔，惡化篩板塔5的冷凝能力，因此本發(fā)明專利采用外包水冷夾套的 擴(kuò)散式分離器4提前冷凝、收集焦油，防止了焦油堵塞篩板塔5篩孔的情況；熱解蒸汽冷凝 問題，是熱解系統(tǒng)的關(guān)鍵和技術(shù)難點(diǎn)，因此，我公司通過細(xì)致調(diào)研和精心設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)制造了 專門的篩板塔5冷凝熱解蒸汽。熱解蒸汽從篩板塔下方進(jìn)入，隨著熱解蒸汽在篩板塔的向 上流動(dòng)，熱解蒸汽逐漸冷凝成生物油液體，生物油液體向下流動(dòng)，在塔板上和下方上升的熱 解蒸汽接觸換熱，將上升的熱解蒸汽冷凝。該篩板塔5冷凝效果好，不易堵塞，運(yùn)行穩(wěn)定；篩 板塔5內(nèi)采用串級控制系統(tǒng)控制溫度，串級控制系統(tǒng)也屬高度自動(dòng)化的控制系統(tǒng)，能夠?qū)?篩板塔5內(nèi)的溫度保持溫度在20°C 士5°C，從而保證冷凝效果。


圖1為一種利用農(nóng)作物秸稈直接制取汽、柴油的新型熱解系統(tǒng)示意圖。
包括螺旋進(jìn)料器1、帶攪拌器的熱解反應(yīng)釜2、擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器3、4( 一共兩臺， 其中一臺[4]外包水冷夾套)、篩板塔5、生物油油箱6、汽液分離器7、燃燒器8和穩(wěn)壓器9。
螺旋進(jìn)料器1將粉碎的秸稈粉末(含有廢塑料(質(zhì)量比例5wt% -15wt% )和催 化劑(PVSiO2-Ni 或 SiO2-Fii2O3 或 Fe/Si02-Mg0，質(zhì)量比例 0. Iwt% -0. 5wt% ))送入熱解反 應(yīng)釜2 ；熱解反應(yīng)釜2中的攪拌器將秸稈粉末、廢塑料和催化劑攪拌均勻；熱解反應(yīng)釜2是 農(nóng)作物秸稈發(fā)生熱解的場所；穩(wěn)壓器9保持熱解反應(yīng)釜處于低壓狀態(tài)，促進(jìn)熱解；無外包水 冷夾套的擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器3用于氣固分離，收集生物炭粉；外包水冷夾套的擴(kuò)散式旋風(fēng) 分離器4用于冷凝、收集熱解蒸汽中的焦油液滴；篩板塔5是冷凝熱解蒸汽，獲得高品質(zhì)生 物油的主要裝置。熱解蒸汽從篩板塔5下方進(jìn)入，隨著熱解蒸汽在篩板塔5的向上流動(dòng)，熱 解蒸汽逐漸冷凝成生物油液體，生物油液體向下流動(dòng)，在塔板上和下方上升的熱解蒸汽接 觸換熱，將上升的熱解蒸汽冷凝；汽液分離器7的作用是去除和收集包括冷凝可燃?xì)怏w中 夾帶的液沫；生物油油箱6用于存儲獲得的高品質(zhì)生物油。燃燒器8用于提供熱解所需熱 量。穩(wěn)壓器9將熱解反應(yīng)釜2的真空度穩(wěn)定在50kpa以上。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將農(nóng)作物秸稈通過滾筒干燥器干燥，使得農(nóng)作物秸稈的含水率為0. 05wt%，將農(nóng) 作物秸稈用錘式破碎機(jī)破碎為粒徑10目的顆粒，然后和7wt%的廢塑料、0. Iwt^WPt/ SiO2-M催化劑混合，輸入熱解反應(yīng)釜2。開動(dòng)攪拌器，轉(zhuǎn)速2r/min。在燃燒器8中燃燒柴 油，加熱熱解反應(yīng)釜15min。停止向燃燒器8供應(yīng)柴油，將農(nóng)作物秸稈熱解的副產(chǎn)品(生物 質(zhì)炭粉和不可冷凝可燃?xì)怏w)引入燃燒器8燃燒供給熱解熱量。農(nóng)作物秸稈在熱解反應(yīng) 釜2內(nèi)受熱分解為熱解蒸汽、生物炭粉和不可冷凝的可燃?xì)怏w，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器9和前饋控制系 統(tǒng)，將熱解反應(yīng)釜2的真空度控制在60kpa，溫度控制350°C。生物炭粉在高溫氣流的作用 下被帶出熱解反應(yīng)釜2，生物炭粉被擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器3 (無外包水冷夾套)收集下來，引入 燃燒器8。熱解蒸汽通過外包水冷夾套的擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器4，高沸點(diǎn)的焦油成分首先被冷凝為焦油液滴，冷凝的焦油液滴通過管路流入生物油油箱6中。脫除焦油液滴的熱解蒸汽 進(jìn)入篩板塔5進(jìn)行冷凝，調(diào)節(jié)串級控制系統(tǒng)，將篩板塔5內(nèi)溫度控制15°C，冷凝獲得的生物 油通過管路流入生物油油箱6。夾帶液沫的不可冷凝的可燃?xì)怏w通入汽液分離器7，去除、 收集液沫，液沫通過管道流入生物油油箱6。將熱解副產(chǎn)品(生物炭粉和不能冷凝可燃?xì)?體)燃燒的多余熱量引入汽輪機(jī)發(fā)電，電力并入商業(yè)電網(wǎng)，獲得額外的經(jīng)濟(jì)效益。
實(shí)施例2
將農(nóng)作物秸稈通過滾筒干燥器干燥，使得農(nóng)作物秸稈的含水率為0.02wt%，將 農(nóng)作物秸稈用錘式破碎機(jī)破碎為粒徑8目的顆粒，然后和10wt%的廢塑料、0.2wt%的 SiO2-Fe2O3催化劑混合，輸入熱解反應(yīng)釜2。開動(dòng)攪拌器，轉(zhuǎn)速3r/min。在燃燒器8中燃燒 柴油，加熱熱解反應(yīng)釜220min。停止向燃燒器8供應(yīng)柴油，將農(nóng)作物秸稈熱解的副產(chǎn)品(生 物質(zhì)炭粉和不可冷凝可燃?xì)怏w)引入燃燒器8燃燒供給熱解熱量。農(nóng)作物秸稈在熱解反應(yīng) 釜2內(nèi)受熱分解為熱解蒸汽、生物炭粉和不可冷凝的可燃?xì)怏w，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器9和前饋控制系 統(tǒng)，將熱解反應(yīng)釜2的真空度控制在70kpa，溫度控制300°C。生物炭粉在高溫氣流的作用 下被帶出熱解反應(yīng)釜2，生物炭粉被擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器3(無外包水冷夾套)收集下來，引入 燃燒器8。熱解蒸汽通過外包水冷夾套的擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器4，高沸點(diǎn)的焦油成分首先被冷 凝為焦油液滴，冷凝的焦油液滴通過管路流入生物油油箱6中。脫除焦油液滴的熱解蒸汽 進(jìn)入篩板塔5進(jìn)行冷凝，調(diào)節(jié)串級控制系統(tǒng)，將篩板塔5內(nèi)溫度控制10°C，冷凝獲得的生物 油通過管路流入生物油油箱6。夾帶液沫的不可冷凝的可燃?xì)怏w通入汽液分離器7，去除、 收集液沫，液沫通過管道流入生物油油箱6。將熱解副產(chǎn)品(生物炭粉和不能冷凝可燃?xì)?體)燃燒的多余熱量引入汽輪機(jī)發(fā)電，電力并入商業(yè)電網(wǎng)，獲得額外的經(jīng)濟(jì)效益。
實(shí)施例3
將農(nóng)作物秸稈通過滾筒干燥器干燥，使得農(nóng)作物秸稈的含水率為0. 03wt%，將農(nóng) 作物秸稈用錘式破碎機(jī)破碎為粒徑15目的顆粒，然后和15wt%的廢塑料、0. 5wt%的Fe/ SiO2-MgO催化劑混合，輸入熱解反應(yīng)釜2。開動(dòng)攪拌器，轉(zhuǎn)速4r/min。在燃燒器8中燃燒柴 油，加熱熱解反應(yīng)釜220min。停止向燃燒器8供應(yīng)柴油，將農(nóng)作物秸稈熱解的副產(chǎn)品(生 物質(zhì)炭粉和不可冷凝可燃?xì)怏w)引入燃燒器8燃燒供給熱解熱量。農(nóng)作物秸稈在熱解反應(yīng) 釜2內(nèi)受熱分解為熱解蒸汽、生物炭粉和不可冷凝的可燃?xì)怏w，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器9和前饋控制系 統(tǒng)，將熱解反應(yīng)釜2的真空度控制在80kpa，溫度控制400°C。生物炭粉在高溫氣流的作用 下被帶出熱解反應(yīng)釜2，生物炭粉被擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器3 (無外包水冷夾套)收集下來，引入 燃燒器8。熱解蒸汽通過外包水冷夾套的擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器4，高沸點(diǎn)的焦油成分首先被冷 凝為焦油液滴，冷凝的焦油液滴通過管路流入生物油油箱6中。脫除焦油液滴的熱解蒸汽 進(jìn)入篩板塔5進(jìn)行冷凝，調(diào)節(jié)串級控制系統(tǒng)，將篩板塔5內(nèi)溫度控制22°C，冷凝獲得的生物 油通過管路流入生物油油箱6。夾帶液沫的不可冷凝的可燃?xì)怏w通入汽液分離器7，去除、 收集液沫，液沫通過管道流入生物油油箱6。將熱解副產(chǎn)品(生物炭粉和不能冷凝可燃?xì)?體)燃燒的多余熱量引入汽輪機(jī)發(fā)電，電力并入商業(yè)電網(wǎng)，獲得額外的經(jīng)濟(jì)效益。權(quán)利要求
1.一種將秸稈直接轉(zhuǎn)化為汽、柴油的熱解裝置，山螺旋進(jìn)料器、帶攪拌器的熱解反應(yīng) 釜、擴(kuò)散式旋風(fēng)分離器(一共兩臺，其中一臺外包水冷夾套)、篩板塔、生物油油箱、汽液分 離器、燃燒器和穩(wěn)壓器組成，本熱解系統(tǒng)還配套滾筒式干燥器和錘式粉碎機(jī)等輔助設(shè)備。
2.采用一定比例(5Wt%-15Wt%)的廢塑料作為添加劑輔助農(nóng)作物秸稈熱解。
3.采用使用催化劑為PVSiO2-Ni或SiO2-Fe2O3或!^/SiO2-MgO作為熱解反應(yīng)的催化 劑，其含量為0. Iwt% -0. 5wt%0
4.原料農(nóng)作物秸稈在105士5°C烘干、粉碎制成6 20目的粉末。
5.熱解溫度在300 400°C，且采用前饋控制系統(tǒng)控制熱解反應(yīng)釜溫度。
6.熱解壓力采用減壓操作，真空度>50kpa，且采用穩(wěn)壓器保持熱解釜低壓狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述，熱解反應(yīng)釜中采用葉輪攪拌器，攪拌物料，攪拌速度2 4r/min0
8.如權(quán)利要求1所述，采用篩板塔作為冷凝器直接冷凝熱解氣體。
9.如權(quán)利要求1篩板塔內(nèi)采用串級控制系統(tǒng)控制溫度，保持溫度在20°C士5°C。
全文摘要
本發(fā)明建立了一種將秸稈直接轉(zhuǎn)化為汽、柴油的熱解工藝與裝置。本發(fā)明的核心工藝是采用一定比例的廢塑料作為添加劑輔助農(nóng)作物秸稈熱解，有效的降低了熱解溫度，提高了熱解油的品質(zhì)(達(dá)到了與汽、柴油相同的品質(zhì))。本發(fā)明涉及的新型熱解系統(tǒng)采用自熱、高效氣固分離和直接冷凝技術(shù)，能夠?qū)⑸镔|(zhì)原料完全轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)生物質(zhì)汽、柴油(產(chǎn)率約50％)。生物質(zhì)汽油、柴油可直接在內(nèi)燃機(jī)上燃燒使用，并且可有效降低汽車尾氣排放。熱解過程后獲得的生物炭(產(chǎn)率約30％)和可燃?xì)怏w(產(chǎn)率約20％)可用作熱解的熱源，多余部分可用于燃燒發(fā)電，并入商業(yè)電網(wǎng)獲得額外的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C10B57/06GK102031131SQ201010594410
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者孔永平, 徐鵬君, 李永亮, 王小亮, 鄭冀魯 申請人:河南中埠新能源有限公司