本發(fā)明涉及生物質(zhì)熱解，具體涉及一種快速熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

生物質(zhì)熱解工藝基本上可以分為兩種類型：一種是慢速熱解，一種是快速熱解。慢速熱解工藝具有幾千年的歷史，是一種以生成木炭為目的的炭化過(guò)程，低溫?zé)峤獾募訜釡囟葹?00℃-580℃，中溫?zé)峤鉁囟葹?60℃-750℃，高溫?zé)峤獾臏囟葹?00℃-1100℃。將木材放在窯內(nèi)，在隔絕空氣的情況下加熱，可以得到占原料質(zhì)量30％-35％的木炭產(chǎn)量。快速熱解是將磨細(xì)的生物質(zhì)原料放在快速熱解裝置中，嚴(yán)格控制加熱速率(一般大致為10-200℃/s)和反應(yīng)溫度(控制在500℃左右)，生物質(zhì)原料在缺氧的情況下，被快速加熱到較高溫度，從而引發(fā)大分子的分解，產(chǎn)生了小分子氣體和可凝性揮發(fā)分以及少量焦炭產(chǎn)物。可凝性揮發(fā)分被快速冷卻成可流動(dòng)的液體，成為生物油或焦油，其比例一般可達(dá)到原料質(zhì)量的40％-60％。與慢速熱解相比，快速熱解的傳熱反應(yīng)過(guò)程發(fā)生在極短的時(shí)間內(nèi)，強(qiáng)烈的熱效應(yīng)直接產(chǎn)生熱解產(chǎn)物，再迅速冷卻，最大限度地增加了液態(tài)產(chǎn)物油。

現(xiàn)有的生物質(zhì)熱解工藝較復(fù)雜，且熱解爐熱解效率低，導(dǎo)致熱解生物質(zhì)的成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的快速熱解生物質(zhì)的新工藝。

本發(fā)明首先提供了一種快速熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

下行床快速熱解反應(yīng)器，具有熱解原料入口、熱解油氣出口和半焦出口；

兩級(jí)旋風(fēng)分離器，具有熱解油氣入口和凈油氣出口，所述熱解油氣入口與所述下行床快速熱解反應(yīng)器的熱解油氣出口相連；

冷凝器，具有凈油氣入口、生物油出口和熱解氣出口，所述凈油氣入口與所述兩級(jí)旋風(fēng)分離器的凈油氣出口相連；

凈化塔，具有熱解氣入口、凈化氣出口，熱解氣入口與所述冷凝器的熱解氣出口相連；

所述下行床快速熱解反應(yīng)器包括反應(yīng)器本體、輻射管和多層擋板；所述輻射管為多個(gè)，水平同方向間隔排布在所述反應(yīng)器本體內(nèi)的不同高度，相鄰高度層的所述輻射管錯(cuò)列布置；所述擋板傾斜設(shè)置在所述反應(yīng)器本體內(nèi)，最上層擋板位于所述反應(yīng)器本體高度的1/2-2/3處。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括破碎裝置，所述破碎裝置具有生物質(zhì)入口和破碎生物質(zhì)出口，所述破碎生物質(zhì)出口與所述下行床快速熱解反應(yīng)器的熱解原料入口相連。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括烘干裝置，所述烘干裝置具有破碎生物質(zhì)入口和烘干生物質(zhì)出口，所述破碎生物質(zhì)入口與所述破碎裝置的破碎生物質(zhì)出口相連，所述烘干生物質(zhì)出口與所述下行床快速熱解反應(yīng)器的熱解原料入口相連。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述輻射管的上側(cè)安裝有頂蓋，所述頂蓋的頂角為60°-90°，所述頂蓋的垂直截面的寬度為所述輻射管直徑的1.1-1.5倍。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述擋板的長(zhǎng)度為所述輻射管直徑的1-2倍。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種利用上述系統(tǒng)快速熱解生物質(zhì)的方法，該方法包括如下步驟：

準(zhǔn)備熱解用生物質(zhì)；

將所述生物質(zhì)送入所述下行床快速熱解反應(yīng)器進(jìn)行熱解，獲得熱解油氣和半焦；

將所述熱解油氣送入所述兩級(jí)旋風(fēng)分離器除去固體雜質(zhì)，然后再送入所述冷凝器，獲得生物油和熱解氣；

將所述熱解氣送入所述凈化塔去除油蒸汽，得到純凈的燃?xì)狻?/p>

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述生物質(zhì)的粒徑≤2mm。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在200℃-250℃的溫度下將所述生物質(zhì)烘干后再送入所述下行床快速熱解反應(yīng)器中進(jìn)行熱解。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述生物質(zhì)在熱解時(shí)還會(huì)產(chǎn)生煙氣，用所述煙氣將所述生物質(zhì)進(jìn)行烘干。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在550℃-650℃的溫度下對(duì)所述生物質(zhì)進(jìn)行熱解。

本發(fā)明提供的熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，熱解效果好、經(jīng)濟(jì)效益高。

本發(fā)明采用了下行床快速熱解反應(yīng)器熱解生物質(zhì)，無(wú)熱載體，反應(yīng)工藝簡(jiǎn)單，且溫度分布均勻，系統(tǒng)熱效率高。其內(nèi)部溫度場(chǎng)由輻射管提供，同時(shí)根據(jù)通過(guò)控制不同的溫度區(qū)域來(lái)精確的調(diào)節(jié)干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)、半焦生成區(qū)的溫度，可操作性強(qiáng)，燃燒效率高，節(jié)能效果好。

熱解產(chǎn)物中的熱態(tài)半焦由熱解爐底部排出，經(jīng)排渣冷卻螺旋冷卻得到冷態(tài)半焦直接進(jìn)入半焦收集裝置，對(duì)熱態(tài)焦油和熱解氣分別冷卻凈化處理，對(duì)熱解產(chǎn)品進(jìn)行了綜合利用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種快速熱解生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種快速熱解生物質(zhì)的工藝流程圖。

圖中：1、進(jìn)料料斗；2、下行床快速熱解反應(yīng)器；3、一級(jí)旋風(fēng)除塵器；4、二級(jí)旋風(fēng)除塵器；5、半焦收集裝置；6、冷凝器；7、冷凝水管路；8、儲(chǔ)油罐；9、凈化塔；10、集氣罐；11、料斗；12、提升管。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中的“輻射管”指得是蓄熱式無(wú)熱載體輻射管。其次，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供的熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)包括：進(jìn)料料斗1、下行床快速熱解反應(yīng)器2(本申請(qǐng)中也簡(jiǎn)稱反應(yīng)器)、一級(jí)旋風(fēng)除塵器3、二級(jí)旋風(fēng)除塵器4、半焦收集裝置5、冷凝器6、冷凝水管路7、儲(chǔ)油罐8、凈化塔9、集氣罐10、料斗11和提升管12。

進(jìn)料料斗1具有生物質(zhì)入口和生物質(zhì)出口。

參考圖1，本發(fā)明使用的下行床快速熱解反應(yīng)器2包括反應(yīng)器本體、輻射管和擋板。反應(yīng)器本體上設(shè)有熱解原料入口、半焦出口、燃料氣進(jìn)口、空氣入口、煙氣出口和熱解油氣出口，其中，熱解原料入口與進(jìn)料料斗1的生物質(zhì)出口相連。輻射管為多個(gè)，水平同方向間隔排布在反應(yīng)器本體的不同高度，相鄰高度層的輻射管錯(cuò)列布置。擋板為多個(gè)，擋板傾斜設(shè)置于兩層輻射管之間。輻射管的上方安裝有頂蓋。頂角的角度主要影響生物質(zhì)在頂蓋上停留的時(shí)間。頂角太大，生物質(zhì)容易堆積到頂蓋上；太小，生物質(zhì)在頂蓋上的停留時(shí)間短，熱解效果不好。頂蓋的垂直截面的寬度過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響輻射管熱量的有效利用，過(guò)短對(duì)分散物料的作用不大。頂角的角度優(yōu)選為60°-90°，頂蓋的垂直截面的寬度優(yōu)選為輻射管直徑的1.1-1.5倍。

本發(fā)明提供的下行床快速熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無(wú)熱載體輻射管加熱技術(shù)，無(wú)需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小，易于工業(yè)化。

輻射管的上側(cè)的頂蓋能有效地起到保護(hù)輻射管不受受到物料沖刷，延長(zhǎng)輻射管的使用壽命。頂蓋的形狀并不需要限定，其形狀優(yōu)選為開口向下且具有一個(gè)頂角，這樣設(shè)置可避免生物質(zhì)滯留在頂蓋上，也可以對(duì)生物質(zhì)起到引流作用。

生物質(zhì)從入口進(jìn)入爐內(nèi)中，從上到下經(jīng)過(guò)輻射管后會(huì)被分散，分散的物料如果不經(jīng)過(guò)減速或改變方向則大部分會(huì)從兩根輻射管中間的空隙落下，既減少了壁面?zhèn)鳠嵝视挚s短了物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，如果想增加物料在爐內(nèi)的熱解時(shí)間則必然要加高反應(yīng)器的高度，增加占地面積及投資，效益降低。通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)，兩層輻射管之間加入擋板能有效地的改善對(duì)物料在反應(yīng)器2中的分布，使其充分打散，最大面積的讓生物質(zhì)參與爐內(nèi)傳熱。

生物質(zhì)從進(jìn)料口進(jìn)入后，開始下落，碰到擋板和頂蓋后，被彈起，然后再下落；生物質(zhì)每碰到一次擋板和頂蓋，即被彈到一定高度，其下落速度被減緩，因此，增加了生物質(zhì)在熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間。而且，擋板和頂蓋還起到對(duì)生物質(zhì)的引流作用，增加了生物質(zhì)在反應(yīng)器本體內(nèi)移動(dòng)的距離，這也能增加生物質(zhì)在熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間。

因此，添加擋板和頂蓋后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加擋板和頂蓋后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。此外，擋板還可以起到打散物料的作用，提高生物質(zhì)的熱解效果。

擋板和頂蓋的材質(zhì)，優(yōu)選為金屬，金屬的熱傳導(dǎo)性好，能提高生物質(zhì)熱解的效果。

擋板的具體位置、形狀并不需要特別限定。為了更好的起到引流的作用，上下相鄰兩層的擋板最好錯(cuò)列布置。擋板可以根據(jù)需要設(shè)置在某層輻射管的上方或下方，擋板的最佳位置為兩層輻射管的正中間，即與上下兩層輻射管之間的垂直距離相等。同一層的擋板可以都往左傾斜，也可都往右傾斜，但為了更好的起到引流作用，可一左一右傾斜設(shè)置，配套使用。

如圖1所示，擋板最好設(shè)置在反應(yīng)器本體的中下部，最上層擋板位于反應(yīng)器本體高度的1/2-2/3處。

可將兩個(gè)擋板組成開口向下的擋板組件，該開口的角度優(yōu)選為60°-90°；也可將擋板的一端連在反應(yīng)器本體的內(nèi)側(cè)壁上，擋板與反應(yīng)器本體內(nèi)側(cè)壁形成15°-60°的夾角。圖1所示的反應(yīng)器2包括這兩種設(shè)置方式，需要說(shuō)明的是，反應(yīng)器2可只包括其中一種設(shè)置方式。

如圖1所示，上述擋板組件優(yōu)選設(shè)置在兩個(gè)輻射管之間的空隙的上方，其最佳位置為兩個(gè)輻射管之間的空隙的正上方，即擋板組件與該兩個(gè)輻射管之間的水平距離相等，能保證停留在擋板上的生物質(zhì)受熱均勻。

擋板的長(zhǎng)度優(yōu)選為輻射管的直徑的1-2倍。擋板的長(zhǎng)度主要影響生物質(zhì)在擋板上的停留時(shí)間及生物質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)的移動(dòng)的軌跡。擋板的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，生物質(zhì)在擋板上的停留時(shí)間越長(zhǎng)，但生物質(zhì)無(wú)法均勻的分散到下層輻射管；擋板的長(zhǎng)度越短，生物質(zhì)在擋板上的停留時(shí)間越少。

參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，反應(yīng)器2和進(jìn)料漏斗1之間還連接有螺旋進(jìn)料器，反應(yīng)器2的半焦出口與螺旋出料器相連。進(jìn)料料斗1和螺旋進(jìn)料器用于將生物質(zhì)送入反應(yīng)器2中，螺旋出料器用于將生物質(zhì)熱解后產(chǎn)生的固體產(chǎn)物運(yùn)送至下一工段。螺旋進(jìn)料器和螺旋出料器并不是必要裝置，可視現(xiàn)場(chǎng)情況和具體的工藝決定是否要添加。

還可將螺旋出料器與一間冷裝置相連，用冷卻介質(zhì)冷卻從螺旋出料器排出的高溫半焦，并回收熱量。

輻射管為公稱直徑為200-300mm的圓形管，左右相鄰的兩輻射管的水平間距為200-400mm，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距為500-1200mm。

如圖1所示，輻射管錯(cuò)列分布于反應(yīng)器2內(nèi)，輻射管為單向蓄熱式輻射管，輻射管按層單獨(dú)控溫。

反應(yīng)器本體的高度為5-20m、寬度(其內(nèi)壁的寬度)為2-6m、長(zhǎng)度(其內(nèi)壁的長(zhǎng)度)為5-15m，反應(yīng)器本體中輻射管的層數(shù)為10-25層。燃料氣進(jìn)口和空氣入口分別與輻射管相連。

如圖1所示，熱解油氣從右上側(cè)部出來(lái)，并利用兩級(jí)旋風(fēng)分離結(jié)構(gòu)除去熱解油氣中的固體半焦，降低了焦油含塵量，以便后續(xù)能對(duì)熱解油氣進(jìn)一步加工。圖1所示的除塵裝置包括兩個(gè)一級(jí)旋風(fēng)除塵器3和兩個(gè)二級(jí)旋風(fēng)除塵器4，旋風(fēng)除塵器除塵效率高，兩級(jí)除塵能有效的將熱解油氣中的半焦清除。當(dāng)然，也可選用其他除塵裝置。

如圖1所示，一級(jí)旋風(fēng)除塵器3和二級(jí)旋風(fēng)除塵器4具有熱解油氣入口、凈油氣出口和排灰口，其中，一級(jí)旋風(fēng)除塵器3的進(jìn)氣口與下行床快速熱解反應(yīng)器2的熱解油氣出口相連。從二級(jí)旋風(fēng)除塵器4排出的半焦進(jìn)入半焦收集裝置5中儲(chǔ)存，另做他用。

冷凝器6具有凈化油氣入口、熱解油出口和熱解氣出口；凈化油氣入口和一級(jí)旋風(fēng)除塵器3的凈化油氣出口相連。如圖1所示，冷凝器6連接有冷凝水管路7，用循環(huán)水與從高溫油氣換熱，冷卻高溫油氣，并回收熱量。當(dāng)然，也可采用其他方式冷卻高溫油氣。

高溫油氣冷卻后，其中的熱解油變?yōu)橐后w，從熱解油出口排出，進(jìn)入儲(chǔ)油罐8中儲(chǔ)存，剩下的熱解氣送入凈化塔9中再次凈化后，再送往集氣罐10中儲(chǔ)存。

如圖1所示，進(jìn)料料斗1前還設(shè)有料斗11和提升管12。提升管12內(nèi)通有熱空氣，在輸送的過(guò)程中干燥生物質(zhì)。料斗11和提升管12之間用螺旋進(jìn)料器連接。提升管12設(shè)有進(jìn)料口、熱空氣入口、出料口和空氣出口。

圖2為本發(fā)明提供的利用上述系統(tǒng)熱解生物質(zhì)的工藝流程圖。生物質(zhì)經(jīng)料斗11由提升管12送入進(jìn)料料斗1中進(jìn)行熱解。提升管12中通入了200℃-250℃的熱空氣，在輸送的過(guò)程中一并對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行干燥。

熱解后的半焦由螺旋出料器排出，冷卻后儲(chǔ)存。熱解油氣從反應(yīng)器2的側(cè)部排出，經(jīng)過(guò)一級(jí)旋風(fēng)分離器3和二級(jí)旋風(fēng)分離器4后收集下來(lái)的細(xì)半焦進(jìn)入半焦收集裝置5，經(jīng)過(guò)兩級(jí)旋風(fēng)分離后較純凈的熱解油氣送入冷凝器6內(nèi)快速冷卻，熱解油蒸汽被冷卻，形成熱解油進(jìn)入儲(chǔ)油裝置8，從冷凝器6出來(lái)的熱解氣進(jìn)入凈化塔9中再次凈化后，再送往集氣罐10中儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

進(jìn)入反應(yīng)器2中生物質(zhì)的粒徑≤2mm時(shí)，熱解的效果的較好。

熱解生物質(zhì)時(shí)，將輻射管的管壁溫度控制在550-700℃范圍，生物質(zhì)在反應(yīng)器2中自上而下停留2s-10s，被加熱到550-650℃，進(jìn)行熱解。燃?xì)馊肟诤涂諝馊肟诜謩e和輻射管相連，在輻射管內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的熱煙氣經(jīng)與空氣換熱后，降溫至約200℃。熱煙氣可用來(lái)干燥進(jìn)入反應(yīng)器的生物質(zhì)，進(jìn)一步提高了反應(yīng)器效率和燃燒效率。

由于每根輻射管可單獨(dú)控溫，可將反應(yīng)器2自上而下分為三個(gè)區(qū)：干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)、半焦生成區(qū)。將干燥脫水區(qū)的溫度控制在600-700℃。將干燥脫水區(qū)的溫度設(shè)置得較高的目的是為了快速脫去入爐料所含的水分，此外還可以減少干燥脫水區(qū)長(zhǎng)度。將熱解反應(yīng)區(qū)的溫度控制為500-700℃、半焦成熟區(qū)的溫度為500-600℃。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。下述實(shí)施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述發(fā)明內(nèi)容中所示。下述實(shí)施例所用的檢測(cè)方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測(cè)方法。

實(shí)施例1

利用圖1所示的系統(tǒng)對(duì)玉米秸稈進(jìn)行熱解處理。反應(yīng)器2中，由兩個(gè)擋板組成開口向下的擋板組件的開口的角度為90°，擋板與反應(yīng)器本體內(nèi)側(cè)壁形成的夾角為50°，頂蓋的頂角為80°，頂蓋的垂直截面的寬度為300mm，擋板的長(zhǎng)度均為400mm，輻射管均為是公稱直徑為200mm的圓形管，左右相鄰的兩輻射管的水平間距為400mm，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距為1200mm。反應(yīng)器本體的高度為20m、內(nèi)壁的寬度為6m、內(nèi)壁的長(zhǎng)度為15m，有25層輻射管。

該玉米秸稈的成分分析如表1所示。熱解工藝流程如圖2所示，具體如下：

將玉米秸稈干燥、破碎，選取粒徑≤2mm的玉米秸稈送入反應(yīng)器2中進(jìn)行熱解。往提升管11中通入200℃的熱空氣。每根輻射管單獨(dú)控溫，反應(yīng)器自上而下設(shè)有三個(gè)區(qū)：干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)。往輻射管中分別通入燃料氣和空氣，將干燥脫水區(qū)的溫度控制在600℃、熱解反應(yīng)區(qū)的溫度在控制650℃，半焦成熟區(qū)的溫度控制在500℃。玉米秸稈自上而下依次通過(guò)干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)，完成熱解過(guò)程。調(diào)節(jié)熱解反應(yīng)區(qū)的輻射管的數(shù)量，使得玉米秸稈通過(guò)熱解反應(yīng)區(qū)的時(shí)間為2s。熱解產(chǎn)生的熱解油氣經(jīng)過(guò)兩級(jí)旋風(fēng)除塵后冷凝分離成熱解油和熱解氣，分別收集儲(chǔ)存。半焦冷卻后，也收集儲(chǔ)存。

熱解還會(huì)產(chǎn)生煙氣，煙氣從煙氣出口中排出反應(yīng)器本體外，煙氣與空氣換熱后會(huì)降溫至200℃左右。將降溫后的煙氣用于干燥進(jìn)入反應(yīng)器2的玉米秸稈，這樣能進(jìn)一步提高反應(yīng)器效率和燃燒效率。

本實(shí)施例具體的工藝操作參數(shù)請(qǐng)見表2。表3為本實(shí)施例的物料平衡表。

實(shí)施例2

利用圖1所示的系統(tǒng)對(duì)木屑進(jìn)行熱解處理。反應(yīng)器2中，由兩個(gè)擋板組成開口向下的擋板組件的開口的角度為60°，擋板與反應(yīng)器本體內(nèi)側(cè)壁形成的夾角為30°，頂蓋的頂角為60°，頂蓋的垂直截面的寬度為400mm，擋板的長(zhǎng)度均為300mm，輻射管均為是公稱直徑為300mm的圓形管，左右相鄰的兩輻射管的水平間距為300mm，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距為1000mm。反應(yīng)器本體的高度為20m、內(nèi)壁的寬度為6m、內(nèi)壁的長(zhǎng)度為15m，有25層輻射管。

該木屑的成分分析如表4所示。熱解工藝流程如圖2所示，具體如下：

將木屑干燥、破碎，選取粒徑≤1mm的木屑送入反應(yīng)器2中進(jìn)行熱解。往提升管11中通入250℃的熱空氣。每根輻射管單獨(dú)控溫，反應(yīng)器自上而下設(shè)有三個(gè)區(qū)：干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)。往輻射管中分別通入燃料氣和空氣，將干燥脫水區(qū)的溫度控制在700℃、熱解反應(yīng)區(qū)的溫度在控制550℃，半焦成熟區(qū)的溫度控制在600℃。木屑自上而下依次通過(guò)干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)，完成熱解過(guò)程。調(diào)節(jié)熱解反應(yīng)區(qū)的輻射管的數(shù)量，使得木屑通過(guò)熱解反應(yīng)區(qū)的時(shí)間為10s。熱解產(chǎn)生的熱解油氣經(jīng)過(guò)兩級(jí)旋風(fēng)除塵后冷凝分離成熱解油和熱解氣，分別收集儲(chǔ)存。半焦冷卻后，也收集儲(chǔ)存。

熱解還會(huì)產(chǎn)生煙氣，煙氣從煙氣出口中排出反應(yīng)器本體外，煙氣與空氣換熱后會(huì)降溫至200℃左右。將降溫后的煙氣用于干燥進(jìn)入反應(yīng)器2的木屑，這樣能進(jìn)一步提高反應(yīng)器效率和燃燒效率。

本實(shí)施例具體的工藝操作參數(shù)請(qǐng)見表5。表6為本實(shí)施例的物料平衡表。

表1玉米秸稈的成分分析

表2工藝操作參數(shù)

表3物料平衡表

表4木屑的成分分析

表5工藝操作參數(shù)

表6物料平衡表

從表3和表6可知，本發(fā)明提供的系統(tǒng)能有效的熱解生物質(zhì)。

綜上可知，本發(fā)明提供的熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，熱解效果好、經(jīng)濟(jì)效益高。

本發(fā)明采用了下行床快速熱解反應(yīng)器熱解生物質(zhì)，無(wú)熱載體，反應(yīng)工藝簡(jiǎn)單，且溫度分布均勻，系統(tǒng)熱效率高。其內(nèi)部溫度場(chǎng)由輻射管提供，同時(shí)根據(jù)通過(guò)控制不同的溫度區(qū)域來(lái)精確的調(diào)節(jié)干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)、半焦生成區(qū)的溫度，可操作性強(qiáng)，燃燒效率高，節(jié)能效果好。

熱解產(chǎn)物中的熱態(tài)半焦由熱解爐底部排出，經(jīng)排渣冷卻螺旋冷卻得到冷態(tài)半焦直接進(jìn)入半焦收集裝置，對(duì)熱態(tài)焦油和熱解氣分別冷卻凈化處理，對(duì)熱解產(chǎn)品進(jìn)行了綜合利用。

其次，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置了擋板，擋板能增加生物質(zhì)在熱解反應(yīng)器內(nèi)停留的時(shí)間。因此，添加擋板后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加擋板后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。而且，擋板還可以起到打散物料的作用，提高生物質(zhì)的熱解效果。此外，輻射管上方安裝有頂蓋，頂蓋能有效地起到保護(hù)輻射管不受受到物料沖刷，延長(zhǎng)輻射管的使用壽命。

需要說(shuō)明的是，以上參照附圖所描述的各個(gè)實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除非特別說(shuō)明，那么任何實(shí)施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實(shí)施例的全部或一部分來(lái)使用。