CN101323790A

CN101323790A - 自供热循环流化床催化制生物燃料的装置

Info

Publication number: CN101323790A
Application number: CNA2008101069475A
Authority: CN
Inventors: 杨莉; 谢宇; 陈俊杰
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2008-12-17

Abstract

一种自供热循环流化床催化制生物燃料的装置，其特征是温度控制装置连接物料预处理装置、循环流化热解装置、分级制取液体油装置和气体分离富集装置，物料预处理装置连接循环流化热解装置，循环流化热解装置连接分级制取液体油装置，分级制取液体油装置连接气体分离富集装置。本发明充分利用流化床气固相传热强烈、热流强度大等特点，实现生物质及固体废弃物的闪速热解和产气快速析出以及固体产物回收利用；装置较全面、简便，既能保证产品产率，又能保证产品品质优良，后续处理简便。

Description

自供热循环流化床催化制生物燃料的装置

技术领域

本发明涉及一种制生物燃料的装置，尤其涉及一种自供热循环流化床催化制生物燃料的装置。

背景技术

我国是农业大国，有着丰富的生物质原料及废弃有机物质。随着人类活动的日益频繁，制造的垃圾问题越来越严峻，我国每年产生的30亿吨畜禽粪便成为水体的严重污染源，几千年的烟熏火燎和低效能的直燃式能源消费要求改善，350万个偏远山区农村至今没有用上电。但目前我国商品化的生物质能源仅占一次能源消费的0.5％左右，与发达国家相比差距巨大。利用这些生活中产生的有机质作为原料，热解发展生物燃料油产业，不仅可以解决生活垃圾有机物质的环境污染问题，还可以变废为宝生产环境友好型燃料油，有助于解决我国现在的能源问题，而且生物燃料油产业也必将是未来人类使用最为广泛的能源之一。

我国每年仅农作物秸秆和林业采伐加工剩余物就达十多亿吨，约合5亿吨标准煤；我国现有900多万公顷木本油料林和薪炭等固体产物林，加上抚育间伐材等，每年可提供的生物量达3亿吨以上，可替代2亿吨标准煤，减少目前1/10的化石能源消耗；可供规模开发的油料树种有30多种，开发生物柴油等前景广阔；还有5400多万公顷宜林荒山荒地、近1亿公顷盐碱地和沙地，能够用于培育能源林。可见，发展能源植物的生物质生产潜力巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自供热循环流化床催化制生物燃料的装置。用于处理生产生活中产生的闲置或废弃的生物质及固体废弃物，将这些可再生资源利用起来制取转化为高品质固、液、气态生物燃料并且达到能源消耗降至最低，产出高品质的生物燃料。

本发明是这样来实现的，它包括物料预处理装置、循环流化热解装置、分级制取液体油装置、气体分离富集装置、温度控制装置，其特征是：温度控制装置连接物料预处理装置、循环流化热解装置、分级制取液体油装置、气体分离富集装置，物料预处理装置连接循环流化热解装置、循环流化热解装置连接分级制取液体油装置，分级制取液体油装置连接气体分离富集装置，物料预处理装置包括预备料斗，给料螺旋泵、物料预处理流化床、组合式给料器，预备料斗连接给料螺旋泵，给料螺旋泵连接物料预处理流化床，物料预处理流化床出口连接组合式给料器，组合式给料器出料端连接循环流化热解装置，循化流化热分解装置由流化热解段，扩展减速段、燃料加热器和燃烧室组成，流化热解段外壁绕着冷却盘管，下面连接燃烧室，燃烧室的出气口连接蒸气发生器的烟气入口，分级制取液体油装置包括循环硫化催化装置、高温冷凝器和低温冷凝器，循环流化催化装置的反应原料气由循环流化热解装置提供，其反应产气经高温冷凝器及低温冷凝器分级冷凝后得到不同级别的液体油，活化催化剂产生的废气泵入蒸气发生器。气体分离富集装置包括气体吸收流化床、气固分离器组、气体解析流化床，经循环流化催化装置处理后余下的不可冷凝气体进入气体吸收流化床进行分离，经气固分离器组分离出吸收某组分的催化剂，沿出料口下落到气体解析流化床中部进行解析气体。分离出来的可燃性气体泵入燃气储罐，废气则泵入蒸气发生器。温度控制装置包括：蒸汽发生器、流化气储罐以及位于热解段外壁的盘管。蒸汽发生器产气泵入流化气储罐，蒸汽出口接废热回收锅炉。位于流化热解段外壁的盘管通入控温介质可达到对热解反应的反应温度的精确控制。

本发明的有益效果：(1)充分利用流化床气固相传热强烈、热流强度大等特点，实现生物质及固体废弃物的闪速热解和产气快速析出以及固体产物回收利用；(2)催化后的产气再经中温冷凝器、低温冷凝器分级冷凝后尽可能直接得到不同级别的高品质燃料油，同时使得后续处理更方便、费用大大降低；(3)采取尾气再循环方式，既节约外加流化气，又能抑制热解反应产生不可冷凝气体，并且对尾气进行回收既保护环境又能充分利用资源；(4)炭等固体产物燃烧室为本装置热源提供热量，使得原料热解所需热量能自行供给；(5)由蒸汽发生器和位于热解段外壁的盘管组成的温度控制体系能准确控制热解温度，同时余热可由废热锅炉回收，达到本系统能源最大化利用；(6)本系统所有探测器均采用电子探测器，结合微机可以对系统各种效果进行精确控制，高度自动化。

附图说明

图1是本发明的方框示意图；

图2是本发明的工艺流程图；

图3是本发明的循环流化热解装置示意图；

图4是本发明的循环催化流化装置示意图；

图5是本发明的气体分离富集装置示意图。

具体实施方式

如图1所示：本发明包括物料预处理装置1、循环流化热解装置2、分级制取液体油装置3、气体分离富集装置4，温度控制装置5，温度控制装置5连接物料预处理装置1、循环流化热解装置2、分级制取液体油装置3、气体分离富集装置4，物料预处理装置连接循环流化热解装置，循环流化热解装置连接分级制取液体油装置，分级制取液体油装置连接气体分离富集装置，物料预处理装置包括预备料斗6，给料螺旋泵7、物料预处理流化床8、组合式给料器9，预备料斗6连接给料螺旋泵7，给料螺旋泵连接物料预处理流化床8，物料预处理流化床出口连接组合式给料器9，组合式给料器出料端连接循环流化热解装置2，循化流化热分解装置由流化热解段2.1，扩展减速段2.2、燃料加热器2.3和燃烧室2.4组成，流化热解段外壁绕着冷却盘管，下面连接燃烧室，燃烧室的出气口连接蒸气发生器15的烟气入口；分级制取液体油装置3包括循环硫化催化装置10、高温冷凝器11和低温冷凝器12。循环流化催化装置的反应原料气由循环流化热解装置提供，其反应产气经高温冷凝器11及低温冷凝器12分级冷凝后得到不同级别的液体油，活化催化剂产生的废气泵入蒸气发生器15。气体分离富集装置4包括气体吸收流化床4.2、气固分离器组4.3、气体解析流化床4.4，经循环流化催化装置处理后余下的不可冷凝气体进入气体吸收流化床进行分离，经气固分离器组分离出吸收某组分的催化剂，沿出料口下落到气体解析流化床中部进行解析气体。分离出来的可燃性气体泵入燃气储罐13，废气则泵入蒸气发生器15。温度控制装置包括：蒸汽发生器15、流化气储罐16以及位于热解段外壁的盘管。蒸汽发生器产气泵入流化气储罐，蒸汽出口接废热回收锅炉。位于流化热解段外壁的盘管通入控温介质可达到对热解反应的反应温度的精确控制。

使用时，经过分选后的反应原料首先被送入物料预处理装置的预备料斗6，待预备料斗6充满原料后打开原先关闭的下料阀门送料，在其出料口接给料螺旋泵7给物料预处理流化床8供料。进入物料预处理流化床8的原料被干燥或体积收缩。干燥尾气送到尾气处理塔17。旋风分离下来的原料送到组合式给料装置9。组合式给料装置9向循环流化热解装置2喷送原料。原料进入流化热解段2.1加热到热解所需温度，原料迅速受热热解并释放出产气，产气被流化气带往扩展减速段2.2，沉降下来的固体原料下降到流化热解段2.1，未热解的部分固体达到完全热解。产气进入分级制取液体油装置。分级制取液体油装置的各级冷却温度设定值均不同。产气进入催化流化装置10，在流化催化床10.1内被催化生成气态生物柴油。气态生物柴油经旋风分离器10.3分离后催化剂沿出料管到达催化剂再生器10.4的中部，在催化剂再生器10.4内重新活化的催化剂从侧面通过旋风分离器10.2，落到流化催化床下端的进料管，再进行流化催化生产生物柴油，旋风分离器10.2分离出来的不燃气体送往蒸汽发生器15的烟气入口。分离后的气态生物柴油高温冷凝器11，此时冷凝得到沸点高的重生物柴油。低温冷凝器12的作用是冷凝下来沸点低的轻生物柴油，不可冷凝气体被泵入气体分离富集装置4的气体吸收流化床4.2，经气固分离器组4.3分离后，气体泵入燃气储罐13储存。反应后的吸收剂沿分离器的下料管进入气体解析流化床4.4中部，在气体解析流化床4.4内复活后通过床侧面的吸收剂进料斗4.1再进入重新进行流化分离不可燃气体，不可燃气体从气体分离富集装置4上端的出气口到达蒸汽发生器15烟气入口。各级冷凝器的温度分别由相应的冷却介质回路温度控制来保证。本装置的循环流化热解装置2的燃烧室2.4所需的燃烧流化气是从燃气储罐13和氧化气储罐14按精确配比泵入的。本系统的温度由温度控制装置精确控制。燃烧后的烟气全部都将送到蒸汽发生器15，经控温冷却后泵入流化气储罐16用于主要的反应流化，位于流化热解段外壁的盘管用于控温。蒸汽发生器15的蒸汽出口接废热回收锅炉，用于回收系统产生的多余热量。

本系统所有探测器均采用电子探测器，结合微机可以对系统的温度控制单元、各气泵及引风机进行精确控制，实现高度自动化。

Claims

1、一种自供热循环流化床催化制生物燃料的装置，它包括物料预处理装置、循环流化热解装置、分级制取液体油装置、气体分离富集装置、温度控制装置，其特征是：温度控制装置连接物料预处理装置、循环流化热解装置、分级制取液体油装置和气体分离富集装置，物料预处理装置连接循环流化热解装置，循环流化热解装置连接分级制取液体油装置，分级制取液体油装置连接气体分离富集装置。

2、根据权利要求1所述的自供热循环流化床催化制生物燃料的装置，其特征是物料预处理装置包括预备料斗，给料螺旋泵、物料预处理流化床、组合式给料器，预备料斗连接给料螺旋泵，给料螺旋泵连接物料预处理流化床，物料预处理流化床出口连接组合式给料器，组合式给料器出料端连接循环流化热解装置。

3、根据权利要求1所述的一种自供热循环流化床催化制生物燃料的装置，其特征是循化流化热分解装置由流化热解段，扩展减速段、燃料加热器和燃烧室组成，流化热解段外壁绕着冷却盘管，下面连接燃烧室，燃烧室的出气口连接蒸气发生器的烟气入口。

4、根据权利要求1所述的自供热循环流化床催化制生物燃料的装置，其特征是分级制取液体油装置包括循环硫化催化装置、高温冷凝器和低温冷凝器，循环流化催化装置的反应原料气由循环流化热解装置提供，其反应产气经高温冷凝器及低温冷凝器分级冷凝后得到不同级别的液体油，活化催化剂产生的废气泵入蒸气发生器。

5、根据权利要求1所述的自供热循环流化床催化制生物燃料的装置，其特征是气体分离富集装置包括气体吸收流化床、气固分离器组、气体解析流化床，经循环流化催化装置处理后余下的不可冷凝气体进入气体吸收流化床进行分离，经气固分离器组分离出吸收某组分的催化剂，沿出料口下落到气体解析流化床中部进行解析气体，分离出来的可燃性气体泵入燃气储罐，废气则泵入蒸气发生器。

6、根据权利要求1所述的自供热循环流化床催化制生物燃料的装置，其特征是温度控制装置包括：蒸汽发生器、流化气储罐以及位于热解段外壁的盘管，蒸汽发生器产气泵入流化气储罐，蒸汽出口接废热回收锅炉。