生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，包括料斗(1)、螺旋進料器(2)、快速熱解爐(3)和螺旋出料器(5)，料斗(1)與螺旋進料器(2)相連，螺旋進料器(2)與快速熱解爐(3)的物料進口相連，快速熱解爐(3)的物料出口與螺旋出料器(5)相連，其特征在于：快速熱解爐(3)還包括有循環(huán)顆粒床除塵器(4)，循環(huán)顆粒床除塵器(4)部分嵌入到快速熱解爐(3)中，將循環(huán)顆粒床除塵器設置于快速熱解爐內(nèi)部，無需添加外部熱源，除塵裝置溫度略低于爐膛溫度，可有效避免焦油的二次裂解或冷凝，生物油凈化除雜工藝簡單，除塵裝置的過濾介質(zhì)可循環(huán)使用，除塵效率高，操作簡單。
【專利說明】
生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)能是地球第四大資源，僅次于煤炭、石油、天然氣，同時也是儲量最大的可再生能源。生物質(zhì)具有分布廣泛、儲量豐富、可再生性、低污染性等特點，是最具潛力的化石能源替代能源之一。
[0003]生物質(zhì)快速熱解是指在無氧或限氧的條件下，將生物質(zhì)在極短的時間內(nèi)快速升溫至550 °C左右，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物油、生物炭和熱解氣的過程。生物質(zhì)快速熱解技術(shù)是將生物質(zhì)能源直接轉(zhuǎn)化液體燃料最有效的途徑。目前，市場上較為成熟的生物質(zhì)快速熱解工藝主要流化床快速熱解和固體熱載體快速熱解為主。但無論哪種方法，均存在生物油中雜質(zhì)含量高，生物油的后處理過程復雜、效果不佳且成本較高，使其難以工業(yè)化應用。目前的除塵系統(tǒng)均為外置式，需在除塵裝置外端添加保溫裝置且溫度不易控制，致使部分生物油冷凝或發(fā)生二次裂解，導致生物油產(chǎn)率降低，工藝復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0006]—種生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，包括料斗1、螺旋進料器2、快速熱解爐3和螺旋出料器5，料斗I與螺旋進料器2相連，螺旋進料器2與快速熱解爐3的物料進口相連，快速熱解爐3的物料出口與螺旋出料器5相連，其特征在于:快速熱解爐3還包括有循環(huán)顆粒床除塵器4，循環(huán)顆粒床除塵器4部分嵌入到快速熱解爐3中；循環(huán)顆粒床除塵器4包括除塵室4-2、提升管4-3、集氣室4-5，其中，提升管4-3的頂部與除塵室4-2的頂部連通，提升管4-3的底部與除塵室4-2的底部連通，除塵室4-2與提升管4-3相連通構(gòu)成環(huán)形回路;除塵室4-2位于快速熱解爐3內(nèi)，提升管4-3和集氣室4-5位于快速熱解爐3外;除塵室4-2伸入快速熱解爐內(nèi)部的側(cè)壁上設有孔道4-6，除塵室4-2與集氣室4-5相鄰且除塵室4-2與集氣室4-5共用的側(cè)壁上同樣設有孔道4-6;提升管4-3的頂部設置有排氣口 4-1，提升管4-3的底部設置有風帽4-4。
[0007]優(yōu)選地，循環(huán)顆粒床除塵器4還包括隔板4-7，隔板4-7設置在連通除塵室4-2的底部與提升管4-3的底部的管道中，隔板4-7是插板閥或蝶閥。
[0008]優(yōu)選地，所述孔道4-6的直徑為2-10mm，所述孔道4-6均勻分布在除塵室4-2的側(cè)壁上。
[0009]優(yōu)選地，所述集氣室4-5的側(cè)壁上設有熱解油氣出口 3-5。
[0010]優(yōu)選地，所述快速熱解爐3還包括布料氣管、布料氣管噴嘴3-1、輻射管3-2、燃氣進口 3-3、煙氣出口 3-4，其中布料氣管設置于快速熱解爐3物料進口的正下方、輻射管3-2多層布置于快速熱解爐3的內(nèi)部、燃氣進口 3-3設置于快速熱解爐3的側(cè)壁上且位于布料氣管的下方、煙氣出口 3-4設置于快速熱解爐3側(cè)壁上且位于燃氣進口 3-3的下方。
[0011]進一步地，所述布料氣管噴嘴3-1與快速熱解爐3的物料進口的距離為200?600mmo
[0012]進一步地，所述輻射管3-2在快速熱解爐3內(nèi)采用交錯布置方式，輻射管之間的距離為100?500mm。
[0013]優(yōu)選地，還包括一號換熱器6，所述一號換熱器6與快速熱解爐3相連。
[0014]優(yōu)選地，還包括二號換熱器9，所述二號換熱器9與快速熱解爐3相連。
[0015]優(yōu)選地，還包括回轉(zhuǎn)窯干燥器10，所述回轉(zhuǎn)窯干燥器10與料倉I和二號換熱器9相連。
[0016]優(yōu)選地，還包括凈化單元11，所述凈化單元11與二號換熱器9相連。
[0017]優(yōu)選地，還包括熄焦室7，所述熄焦室7與一號換熱器6直接相連。
[0018]優(yōu)選地，還包括生物炭儲倉8，所述生物炭儲倉8與媳焦室7相連。
[0019]優(yōu)選地，過濾介質(zhì)的粒徑為5-20mm。
[0020]優(yōu)選地，過濾介質(zhì)為陶瓷球。
[0021]采用上述生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，將生物質(zhì)原料輸送至料斗I中，生物質(zhì)原料經(jīng)螺旋進料器2將生物質(zhì)輸送至快速熱解爐3內(nèi)，同時經(jīng)布料氣噴嘴3-1噴出的布料氣布料后均勻下落，下落過程中生物質(zhì)原料與輻射管3-2直接接觸發(fā)生快速熱解，得到的熱解油氣通過循環(huán)顆粒床除塵器4的除塵室進行除塵，生物炭由螺旋出料器5排出；本系統(tǒng)生物油產(chǎn)率高、雜質(zhì)含量少，無需外加除塵裝置，節(jié)約成本。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:將循環(huán)顆粒床除塵器設置于快速熱解爐內(nèi)部，無需添加外部熱源，除塵裝置溫度略低于爐膛溫度，可有效避免焦油的二次裂解或冷凝，生物油凈化除雜工藝簡單，除塵裝置的過濾介質(zhì)可循環(huán)使用，除塵效率高，操作簡單。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的生物質(zhì)熱解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的快速熱解爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明的循環(huán)顆粒床除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中:1、料斗，2、螺旋進料器，3、快速熱解爐，3-1、布料氣管噴嘴，3_2、輻射管，3_
3、燃氣進口，3-4、煙氣出口，3-5、熱解油氣出口，4、循環(huán)顆粒床除塵器，4-1、排氣口，4-2、除塵室，4-3、提升管，4-4、風帽，4-5、集氣室，4-6、孔道，4-7隔板，5、螺旋出料器，6、一號換熱器，7、熄焦室，8、生物炭儲倉，9、二號換熱器，10、回轉(zhuǎn)窯干燥器，11、凈化單元，12、生物油儲罐。
【具體實施方式】
[0027]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]參照圖1、圖2、圖3。
[0029]—種生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，包括料斗1、螺旋進料器2、快速熱解爐3和螺旋出料器5，料斗I與螺旋進料器2相連，螺旋進料器2與快速熱解爐3的物料進口相連，快速熱解爐3的物料出口與螺旋出料器5相連，快速熱解爐3還包括有循環(huán)顆粒床除塵器4，循環(huán)顆粒床除塵器4部分嵌入到快速熱解爐3中；循環(huán)顆粒床除塵器4包括除塵室4-2、提升管4-3、集氣室4-5，其中，提升管4-3的頂部與除塵室4-2的頂部連通，提升管4-3的底部與除塵室4-2的底部連通，除塵室4-2與提升管4-3相連通構(gòu)成環(huán)形回路;除塵室4-2位于快速熱解爐3內(nèi)，提升管4-3和集氣室4-5位于快速熱解爐3外;除塵室4-2伸入快速熱解爐內(nèi)部的側(cè)壁上設有孔道4-6，除塵室4-2與集氣室4-5相鄰且除塵室4-2與集氣室4-5共用的側(cè)壁上同樣設有孔道4-6;提升管4-3的頂部設置有排氣口 4-1，提升管4-3的底部設置有風帽4-4。
[0030]循環(huán)顆粒床除塵器4還包括隔板4-7，隔板4-7設置在連通除塵室4-2的底部與提升管4-3的底部的管道中，隔板4-7是插板閥或蝶閥。
[0031 ] 所述孔道4-6的直徑為2-10mm，所述孔道4-6均勻分布在除塵室4-2的側(cè)壁上。
[0032]所述集氣室4-5的側(cè)壁上設有熱解油氣出口 3-5。
[0033]所述快速熱解爐3還包括布料氣管、布料氣管噴嘴3-1、輻射管3-2、燃氣進口3-3、煙氣出口 3-4，其中布料氣管設置于快速熱解爐3物料進口的正下方、輻射管3-2多層布置于快速熱解爐3的內(nèi)部、燃氣進口 3-3設置于快速熱解爐3的側(cè)壁上且位于布料氣管的下方、煙氣出口 3-4設置于快速熱解爐3側(cè)壁上且位于燃氣進口 3-3的下方。
[0034]所述布料氣管噴嘴3-1與快速熱解爐3的物料進口的距離為200?600mm。
[0035]所述輻射管3-2在快速熱解爐3內(nèi)采用交錯布置方式，輻射管之間的距離為100?500mmo
[0036]還包括一號換熱器6，所述一號換熱器6與快速熱解爐3相連。
[0037]還包括二號換熱器9，所述二號換熱器9與快速熱解爐3相連。
[0038]還包括回轉(zhuǎn)窯干燥器10，所述回轉(zhuǎn)窯干燥器10與料倉I和二號換熱器9相連。
[0039]還包括凈化單元11，所述凈化單元11與二號換熱器9相連。
[0040]還包括熄焦室7，所述熄焦室7與一號換熱器6直接相連。
[0041 ]還包括生物炭儲倉8，所述生物炭儲倉8與媳焦室7相連。
[0042]過濾介質(zhì)的粒徑為5_20mm。
[0043]過濾介質(zhì)為陶瓷球。
[0044]所述熄焦室7用于對中溫生物炭進行熄焦處理;所述一號換熱器6與快速熱解爐3和熄焦室7相連，以便高溫生物炭與煙氣進行換熱，得到中溫生物炭和一級換熱煙氣;所述二號換熱器9與快速熱解爐3相連，以便高溫熱解油氣與一級換熱煙氣進行換熱，得到中溫熱解油氣和二級換熱煙氣；以便于利用高溫熱解油氣中所含顯熱，提高系統(tǒng)的能源利用效率;所述回轉(zhuǎn)窯干燥器10與料倉I和二號換熱器9相連，以便二級換熱煙氣用于對生物質(zhì)原料進行預熱干燥，提高生物質(zhì)熱解效率;所述凈化單元11與二號換熱器9相連，以便對中溫熱解油氣進行冷凝凈化處理，得到生物油和熱解氣;所述料倉2設置于快速熱解爐3頂部與所述螺旋進料器2直接相連，用于儲存經(jīng)過預熱干燥的生物質(zhì)原料;所述生物炭儲倉8與熄焦室7相連，以便對經(jīng)過熄焦處理的生物炭進行儲存;所述生物油儲管12與凈化單元11相連，以便對經(jīng)凈化單元處理得到的生物油進行儲存。
[0045]本實施例的工作流程為:將粒徑的木肩經(jīng)回轉(zhuǎn)窯干燥器10干燥后輸送至料倉I中，由螺旋進料器2輸送至快速熱解爐3中，木肩經(jīng)布料氣均勻布料后，依靠自身重力下落同時發(fā)生快速熱解反應;高溫生物炭經(jīng)螺旋出料器輸5送至一號換熱器6與煙氣進行換熱，得到中溫生物炭和一級換熱煙氣，中溫生物炭送至熄焦室7進行熄焦處理;高溫熱解油氣通過除塵室4-2過濾除塵后進入到二號換熱器9與一級換熱煙氣進行換熱，得到中溫熱解油氣和二級換熱煙氣，中溫熱解油氣送至凈化單元11進行冷凝凈化處理，得到的生物油儲存至生物油儲罐12，熱解氣送至輻射管3-2為輻射管3-2提供能量。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，所述的高溫熱解油氣是生物質(zhì)經(jīng)快速熱解得到的產(chǎn)物，溫度區(qū)間400°C_550°C;中溫熱解油氣為高溫熱解油氣與一級換熱煙氣換熱后的產(chǎn)物，溫度區(qū)間300°C-400°C;高溫生物炭為生物質(zhì)經(jīng)快速熱解得到的產(chǎn)物，溫度區(qū)間400°C-500°C ;中溫生物炭為高溫生物炭與煙氣換熱后的產(chǎn)物，溫度區(qū)間200°C-35(TC ;煙氣為輻射管排出的氣體，溫度區(qū)間50°C_70°C;—級換熱煙氣為煙氣與高溫生物炭換熱后的產(chǎn)物，溫度區(qū)間100°C-180°C; 二級換熱煙氣為一級換熱煙氣與高溫熱解油氣換熱后的產(chǎn)物，溫度區(qū)間150 °C-250 °C。
[0047]當粒徑的木肩經(jīng)回轉(zhuǎn)窯干燥器干燥10后輸送至料倉I中，由螺旋進料器2輸送至快速熱解爐3(550°C )中，木肩經(jīng)布料氣均勻布料后，依靠自身重力下落同時發(fā)生快速熱解反應;高溫生物炭(450°C)經(jīng)螺旋出料器輸5送至一號換熱器6與煙氣(55°C)進行換熱，得到中溫生物炭(270°C)和一級換熱煙氣(155°C)，中溫生物炭送至熄焦室7進行熄焦處理；高溫熱解油氣(500°C)通過除塵室4-2過濾除塵后進入到二號換熱器與一級換熱煙氣(155°C )進行換熱，得到中溫熱解油氣(380°C )和二級換熱煙氣(225°C)，中溫熱解油氣送至凈化單元11進行冷凝凈化處理，得到的生物油儲存至生物油儲罐12，熱解氣送至輻射管3-2為輻射管3-2提供能量。熱解得到的生物油產(chǎn)率56.4%，其中生物油含水率35.4%，生物油含塵量由8.5%降低至2.4%。
[0048]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項】
1.一種生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，包括料斗(I)、螺旋進料器(2)、快速熱解爐(3)和螺旋出料器(5)，料斗(I)與螺旋進料器(2)相連，螺旋進料器(2)與快速熱解爐(3)的物料進口相連，快速熱解爐(3)的物料出口與螺旋出料器(5)相連，其特征在于:快速熱解爐(3)還包括有循環(huán)顆粒床除塵器(4)，循環(huán)顆粒床除塵器(4)部分嵌入到快速熱解爐(3)中；循環(huán)顆粒床除塵器(4)包括除塵室(4-2)、提升管(4-3)、集氣室(4-5)，其中，提升管(4-3)的頂部與除塵室(4-2)的頂部連通，提升管(4-3)的底部與除塵室(4-2)的底部連通，除塵室(4-2)與提升管(4-3)相連通構(gòu)成環(huán)形回路;除塵室(4-2)位于快速熱解爐(3)內(nèi)，提升管(4-3)和集氣室(4-5)位于快速熱解爐(3)外；除塵室(4-2)伸入快速熱解爐內(nèi)部的側(cè)壁上設有孔道(4-6)，除塵室(4-2)與集氣室(4-5)相鄰且除塵室(4-2)與集氣室(4-5)共用的側(cè)壁上同樣設有孔道(4-6);提升管(4-3)的頂部設置有排氣口(4-1)，提升管(4-3)的底部設置有風帽(4-4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:循環(huán)顆粒床除塵器(4)還包括隔板(4-7)，隔板(4-7)設置在連通除塵室(4-2)的底部與提升管(4-3)的底部的管道中，隔板(4-7)是插板閥或蝶閥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:所述孔道(4-6)的直徑為2-10mm，所述孔道(4-6)均勻分布在除塵室(4-2)的側(cè)壁上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:所述集氣室(4-5)的側(cè)壁上設有熱解油氣出口(3-5)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:所述快速熱解爐(3)還包括布料氣管、布料氣管噴嘴(3-1)、輻射管(3-2)、燃氣進口(3-3)、煙氣出口(3-4)，其中布料氣管設置于快速熱解爐(3)物料進口的正下方、輻射管(3-2)多層布置于快速熱解爐(3)的內(nèi)部、燃氣進口(3-3)設置于快速熱解爐(3)的側(cè)壁上且位于布料氣管的下方、煙氣出口(3-4)設置于快速熱解爐(3)側(cè)壁上且位于燃氣進口( 3-3)的下方。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:所述布料氣管噴嘴(3-1)與快速熱解爐(3)的物料進口的距離為200?600mm。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:所述輻射管(3-2)在快速熱解爐(3)內(nèi)采用交錯布置方式，輻射管之間的距離為100?500mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:還包括一號換熱器(6)，所述一號換熱器(6)與快速熱解爐(3)相連。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:還包括二號換熱器(9)，所述二號換熱器(9)與快速熱解爐(3)相連。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:還包括回轉(zhuǎn)窯干燥器(10)，所述回轉(zhuǎn)窯干燥器(10)與料倉(I)和二號換熱器(9)相連。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:還包括凈化單元(11)，所述凈化單元(11)與二號換熱器(9)相連。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:還包括熄焦室(7)，所述媳焦室(7)與一號換熱器(6)直接相連。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)快速熱解系統(tǒng)，其特征在于:還包括生物炭儲倉(8)，所述生物炭儲倉(8)與媳焦室(7)相連。
【文檔編號】C10B53/02GK105969413SQ201610355406
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】趙延兵, 陳水渺, 姜朝興, 薛遜, 吳道洪
【申請人】北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司