【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于化工領(lǐng)域，具體而言，本專利技術(shù)涉及一種熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)和方法。
技術(shù)介紹
生物質(zhì)能是太陽能以化學(xué)能形式蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的一種能量形式，它直接或間接地源于植物的光合作用，是以生物質(zhì)為載體的能量。目前世界各國為了實(shí)現(xiàn)國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，都在致力于開發(fā)高效無污染的生物質(zhì)能利用技術(shù)，以保護(hù)本國的礦物能源資源。生物質(zhì)熱解是指生物質(zhì)在沒有氧化劑(空氣、氧氣、水蒸氣等)存在或只提供有限氧的條件下，加熱到逾500℃，通過熱化學(xué)反應(yīng)將生物質(zhì)大分子物質(zhì)分解成較小的燃燒物質(zhì)(固態(tài)炭、可燃?xì)狻⑸镉?的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)方法。生物質(zhì)熱解反應(yīng)過程中，會(huì)發(fā)生著復(fù)雜的化學(xué)變化和物理變化。從反應(yīng)進(jìn)程來分析生物質(zhì)的熱解過程大致可以分為三個(gè)階段：①預(yù)熱解階段：溫度上升至120～200℃時(shí)，即使加熱很長時(shí)間，原料重量也只有少量減少，主要是H2O、CO和CO受熱釋放所致，外觀無明顯變化，但物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生重排反應(yīng)，如脫水、斷鍵、自由基出現(xiàn)、碳基、羧基生成和過氧化氫基團(tuán)形成等；②固體分解階段：溫度為300～600℃，各種復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)在此階段發(fā)生，生物質(zhì)中的纖維素、木質(zhì)素和半纖維素在該過程先通過解聚作用分解成單體或單體衍生物，然后通過各種自由基反應(yīng)和重排反應(yīng)進(jìn)一步降解成各種產(chǎn)物；③焦炭分解階段：焦炭中的C-H，C-O鍵進(jìn)一步斷裂，焦炭質(zhì)量以緩慢的速率下降并趨于穩(wěn)定，導(dǎo)致殘留固體中碳素的富集。從對生物質(zhì)的加熱速率和完成反應(yīng)所用時(shí)間來看，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程，低溫?zé)峤獾募訜?span style='display:none'>溫度為500～580℃，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。然而，目前的生物質(zhì)熱解技術(shù)仍有待改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)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，本專利技術(shù)的一個(gè)目的在于提出一種熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)能夠有效抑制油氣二次裂解，提高生物質(zhì)油收率，并且可以提高系統(tǒng)的熱效率并簡化系統(tǒng)工藝。在本專利技術(shù)的一個(gè)方面，本專利技術(shù)提出了一種熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括：移動(dòng)床熱解反應(yīng)器和冷凝器，其中，所述移動(dòng)床熱解反應(yīng)器包括：熱解進(jìn)料口、半焦出口和催化劑入口；所述熱解進(jìn)料口位于所述反應(yīng)器的頂壁上；所述半焦出口位于所述反應(yīng)器的底部；所述催化劑入口位于所述反應(yīng)器的頂壁和/或側(cè)壁上；蓄熱式輻射管，所述蓄熱式輻射管在所述移動(dòng)床熱解反應(yīng)器的內(nèi)部沿著所述反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的蓄熱式輻射管；油氣導(dǎo)出管道，所述油氣導(dǎo)出管道的管壁上設(shè)置有通孔；布料器，所述布料器設(shè)置于所述蓄熱式輻射管上方用于使輸送至所述熱解反應(yīng)器內(nèi)的物料在接觸所述蓄熱式輻射管之前均勻分散；以及除塵裝置，所述除塵裝置部分嵌入到所述反應(yīng)器中，所述除塵裝置與所述油氣導(dǎo)出管道通過集氣管連通，并且所述除塵裝置包括濾塵室、提升管和集氣室，其中，提升管的頂部與濾塵室的頂部連通，提升管的底部與濾塵室的底部連通，濾塵室與提升管相連通構(gòu)成環(huán)形回路；濾塵室位于所述反應(yīng)器內(nèi)，提升管和集氣室位于所述反應(yīng)器外；濾塵室伸入所述反應(yīng)器內(nèi)部的側(cè)壁上設(shè)有用于與所述集氣管連通的熱解油氣入口，濾塵室與集氣室相鄰且濾塵室與集氣室共用的側(cè)壁上設(shè)有孔道，集氣室的與濾塵室和集氣室共用的側(cè)壁相對的側(cè)壁上設(shè)有熱解油氣出口，并且所述熱解油氣出口與所述冷凝器相連；提升管的頂部設(shè)置有含塵氣出口，提升管的底部設(shè)置有風(fēng)帽。由此，根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例的熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)可以有效抑制油氣二次裂解，提高生物質(zhì)油收率，并且通過采用蓄熱式輻射管加熱技術(shù)，提高了系統(tǒng)的熱效率并簡化了系統(tǒng)工藝。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述油氣導(dǎo)出管道沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的油氣導(dǎo)出管道。由此，可以顯著提高反應(yīng)器中的油
氣導(dǎo)出效率。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述油氣導(dǎo)出管道與所述蓄熱式輻射管平行布置，且所述蓄熱式輻射管各自的左右兩側(cè)對稱設(shè)置有兩根油氣導(dǎo)出管道。由此，可以進(jìn)一步提高反應(yīng)器中的油氣導(dǎo)出效率。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述油氣導(dǎo)出管道與鄰近的所述蓄熱式輻射管的管壁之間距離為所述油氣導(dǎo)出管道管徑d的1/2-3倍。由此，可以進(jìn)一步提高反應(yīng)器中的油氣導(dǎo)出效率。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述油氣導(dǎo)出管道的管壁上設(shè)置有多個(gè)通孔。由此，可以進(jìn)一步提高反應(yīng)器中的油氣導(dǎo)出效率。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述通孔在所述油氣導(dǎo)出管道的長度方向上均勻分布。由此，可以進(jìn)一步提高反應(yīng)器中的油氣導(dǎo)出效率。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述蓄熱式輻射管的兩側(cè)管壁上分別設(shè)置有擋板，所述擋板位于所述油氣導(dǎo)出管道的上方，且覆蓋所述油氣導(dǎo)出管道的全部豎向投影。由此，不僅可以有效防止油氣導(dǎo)出管道的堵塞，而且可以將下落的生物質(zhì)打散，從而提高生物質(zhì)熱解效率。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述擋板從所述蓄熱式輻射管的管壁的豎直切面的相切線為起點(diǎn)，呈一定角度向下延伸至所述油氣導(dǎo)出管道的豎直切面。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述角度為40-90度，不含90度。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，同一層所述油氣導(dǎo)出管道連通至同一個(gè)除塵裝置。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，相鄰兩層或更多層的油氣導(dǎo)出管道連接至同一個(gè)除塵裝置。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，同一層所述油氣導(dǎo)出管道通過同一根所述集氣管連通至同一個(gè)除塵裝置。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，相鄰兩層或更多層的油氣導(dǎo)出管道通過兩根或更多根所述集氣管連通至同一個(gè)除塵裝置，并且所述油氣導(dǎo)出管的層數(shù)與所述集氣管的根數(shù)相同。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，在水平方向上彼此平行的蓄熱式輻射管均勻分布。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，沿所述反應(yīng)器的高度方向布置的蓄熱式輻射管彼此平行并且錯(cuò)開布置。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述除塵裝置還包括隔板，隔板設(shè)置在連通濾塵室的底部與提升管的底部的管道中。所述隔板用于調(diào)節(jié)過濾介質(zhì)的進(jìn)出流量平衡，同時(shí)便于啟動(dòng)熱解反應(yīng)器時(shí)過濾介質(zhì)的裝入。優(yōu)選，所述隔板是插板閥或蝶閥。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，濾塵室中容納有過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)的粒徑為5-20mm。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述孔道的直徑為2-10mm，優(yōu)選3mm。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述孔道均勻分布在濾塵室的側(cè)壁上。需要說明的是，將除塵裝置部分嵌入到熱解反應(yīng)器內(nèi)部，無需添加外部熱源，除塵裝置溫度略低于熱解反應(yīng)器爐膛溫度，可有效避免焦油的二次裂解或冷凝，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。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，所述熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)進(jìn)一步包括：進(jìn)料斗、烘本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)，其特征在于，包括：移動(dòng)床熱解反應(yīng)器和冷凝器，其中，所述移動(dòng)床熱解反應(yīng)器包括：熱解進(jìn)料口、半焦出口和催化劑入口；所述熱解進(jìn)料口位于所述反應(yīng)器的頂壁上；所述半焦出口位于所述反應(yīng)器的底部；所述催化劑入口位于所述反應(yīng)器的頂壁和/或側(cè)壁上；蓄熱式輻射管，所述蓄熱式輻射管在所述移動(dòng)床熱解反應(yīng)器的內(nèi)部沿著所述反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的蓄熱式輻射管；油氣導(dǎo)出管道，所述油氣導(dǎo)出管道的管壁上設(shè)置有通孔；布料器，所述布料器設(shè)置于所述蓄熱式輻射管上方用于使輸送至所述熱解反應(yīng)器內(nèi)的物料在接觸所述蓄熱式輻射管之前均勻分散；以及除塵裝置，所述除塵裝置部分嵌入到所述反應(yīng)器中，所述除塵裝置與所述油氣導(dǎo)出管道通過集氣管連通，并且所述除塵裝置包括濾塵室、提升管和集氣室，其中，提升管的頂部與濾塵室的頂部連通，提升管的底部與濾塵室的底部連通，濾塵室與提升管相連通構(gòu)成環(huán)形回路；濾塵室位于所述反應(yīng)器內(nèi)，提升管和集氣室位于所述反應(yīng)器外；濾塵室伸入所述反應(yīng)器內(nèi)部的側(cè)壁上設(shè)有用于與所述集氣管連通的熱解油氣入口，濾塵室與集氣室相鄰且濾塵室與集氣室共用的側(cè)壁上設(shè)有孔道，集氣室的與濾塵室...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種熱解生物質(zhì)的系統(tǒng)，其特征在于，包括：移動(dòng)床熱解反應(yīng)器和冷凝器，其中，所述移動(dòng)床熱解反應(yīng)器包括：熱解進(jìn)料口、半焦出口和催化劑入口；所述熱解進(jìn)料口位于所述反應(yīng)器的頂壁上；所述半焦出口位于所述反應(yīng)器的底部；所述催化劑入口位于所述反應(yīng)器的頂壁和/或側(cè)壁上；蓄熱式輻射管，所述蓄熱式輻射管在所述移動(dòng)床熱解反應(yīng)器的內(nèi)部沿著所述反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的蓄熱式輻射管；油氣導(dǎo)出管道，所述油氣導(dǎo)出管道的管壁上設(shè)置有通孔；布料器，所述布料器設(shè)置于所述蓄熱式輻射管上方用于使輸送至所述熱解反應(yīng)器內(nèi)的物料在接觸所述蓄熱式輻射管之前均勻分散；以及除塵裝置，所述除塵裝置部分嵌入到所述反應(yīng)器中，所述除塵裝置與所述油氣導(dǎo)出管道通過集氣管連通，并且所述除塵裝置包括濾塵室、提升管和集氣室，其中，提升管的頂部與濾塵室的頂部連通，提升管的底部與濾塵室的底部連通，濾塵室與提升管相連通構(gòu)成環(huán)形回路；濾塵室位于所述反應(yīng)器內(nèi)，提升管和集氣室位于所述反應(yīng)器外；濾塵室伸入所述反應(yīng)器內(nèi)部的側(cè)壁上設(shè)有用于與所述集氣管連通的熱解油氣入口，濾塵室與集氣室相鄰且濾塵室與集氣室共用的側(cè)壁上設(shè)有孔道，集氣室的與濾塵室和集氣室共用的側(cè)壁相對的側(cè)壁上設(shè)有熱解油氣出口，并且所述熱解油氣出口與所述冷凝器相連；提升管的頂部設(shè)置有含塵氣出口，提升管的底部設(shè)置有風(fēng)帽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述油氣導(dǎo)出管道沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根在水平方向上彼此平行的油氣導(dǎo)出管道，任選的，所述油氣導(dǎo)出管道與所述蓄熱式輻射管平行布置，且所述蓄熱式輻射管各自的左右兩側(cè)對稱設(shè)置有兩根油氣導(dǎo)出管道，任選的，所述油氣導(dǎo)出管道與鄰近的所述蓄熱式輻射管的管壁之間距離為所述油氣導(dǎo)出管道管徑d的1/2-3倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述油氣導(dǎo)出管道的管壁上設(shè)置有多個(gè)通孔，優(yōu)選地，所述通孔在所述油氣導(dǎo)出管道的長度方向上均勻分布。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄熱式輻射管的兩側(cè)管壁上分別設(shè)置有擋板，所述擋板位于所述油氣導(dǎo)出管道的上方，且覆蓋所述油氣導(dǎo)出管道的全部豎向投影，任選的，所述擋板從所述蓄熱式輻射管的管壁的豎直切面的相切線為起點(diǎn)，呈一定角度向下延伸至所述油氣導(dǎo)出管道的豎直切面，優(yōu)選所述角度為40-90度，不含90度，任選的，同一層所述油氣導(dǎo)出管道連通至同一個(gè)除塵裝置，任選的，相鄰兩層或更多層的油氣導(dǎo)出管道連接至同一個(gè)除塵裝置，任選的，同一層所述油氣導(dǎo)出管道通過同一根所述集氣管連通至同一個(gè)除塵裝置，任選的，相鄰兩層或更多層的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張宏偉，趙延兵，陳水渺，肖磊，吳道洪，
申請(專利權(quán))人：北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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