CN101376814B - 内燃加热移动床式生物质热解液化装置 - Google Patents

内燃加热移动床式生物质热解液化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101376814B
CN101376814B CN2008101566459A CN200810156645A CN101376814B CN 101376814 B CN101376814 B CN 101376814B CN 2008101566459 A CN2008101566459 A CN 2008101566459A CN 200810156645 A CN200810156645 A CN 200810156645A CN 101376814 B CN101376814 B CN 101376814B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactor
internal combustion
outlet
gas
pipeline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101566459A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101376814A (zh
Inventor
陈天虎
胡孔元
石莹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN2008101566459A priority Critical patent/CN101376814B/zh
Publication of CN101376814A publication Critical patent/CN101376814A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101376814B publication Critical patent/CN101376814B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Abstract

本发明公开了一种内燃加热移动床式生物质热解液化装置，包括有反应器(7)，在所述反应器(7)的内部设置内燃管道(5)，内燃管道(5)的入口与出口均位于反应器(7)外部；在所述反应器(7)的上方安装有料斗(1)，料斗(1)上安装有落料控制阀(2)，在所述反应器(7)的中央，设置转动轴(6)，转动轴(6)上安装有锥形漏斗(4)，锥形漏斗(4)之间有锥形分料伞，料斗(1)的进料口位于锥形漏斗(4)上方；反应器(7)上有热解气出口(20)；反应器(7)的底部有排渣口(14)；热解气出口(20)的输气管道上连接着旋风分离器(23)，旋风分离器(23)的燃气出口接入冷凝器(26)，冷凝器(26)上有出油口与不可冷凝气出口，所述的不可冷凝气出口通过引风机(27)接至气体缓冲罐(28)。本发明生物质热解液化设备，降低了生物油液化成本，其结构简单、加工制作成本低廉、运行操作和管理维护简便。

Description

内燃加热移动床式生物质热解液化装置
技术领域
本发明涉及热解液化装置，更具体地说是以生物质为原料的热解液化装置。
背景技术
生物质是一种可再生能源，储量丰富，作为替代能源利用，可实现CO2零排放，且其中S、N含量低，大大减轻温室效应和环境污染。
目前，生物质热解液化装置的设计研究重点是如何更好的使生物质颗粒实现高效的传热和实现自热式的热解液化。
就目前而言，基于鼓泡流化床、循环流化床和旋转锥反应器的热解技术是较为成功的，这3种热解工艺都依靠热载体(一般都采用沙子)向生物质颗粒实现高效的传热，但其工作原理完全不同。
在流化床式反应器中，生物质颗粒和热载体主要依靠气体运动所产生的曳力进行碰撞和混合，实现动量和热量的交换。其优点主要是不含运动部件、结构较为简单、工作可靠性大、运行寿命长等，缺点是流化气体的引入提高了系统的运行能耗，因为这部分外加气体也会经历加热和冷却的工艺过程，此外，流化气体还稀释了热解产生的不可冷凝气体，使其热值大为降低，为其应用带来困难。另外，鼓泡流化床的工作特点是沙子留在反应器中而焦炭则能及时被吹出反应器，这对生物质颗粒粒径要求比较严格，大颗粒的原料经热解后形成的炭粒由于密度较小悬浮在反应器上部，但又不能被及时吹出，沙子由于密度较大主要停留在反应器中下部，不能对炭粒进行碰撞破碎，炭粒的积聚会引起热解气严重的二次裂解。
在旋转锥反应器中，生物质颗粒和热载体主要依靠自身的位移运动进行碰撞和混合，实现动量和热量的交换。其与流化床式反应器相反，它的优点是不需要外加气体，因而降低了系统的运行能耗，避免了可燃气体的稀释，但缺点是反应器含有运动构件(如旋转锥等)，而这运动部件一般又都需要在高温和高粉尘环境下作悬臂旋转，故而对材料和轴承的耐热性、耐磨性、密封性等的要求相当高，此外，沙子等惰性热载体不停地在两锥壁面之间做螺旋运动，它对高温反应器壁面的摩擦磨损也将非常严重。
生物质热解液化所得到的副产物为焦炭和燃气。目前上述三种热解液化反应器利用热解副产物来为生物质热解提供热量，从而实现自热式热解液化的方法有四种。一是直接将副产物燃烧得到的高温烟气送入反应器供热。该方法是不太适宜的，主要原因如下：两种副产物燃烧都会产生水蒸气，水蒸气会最终随着热解气被冷凝到生物油中，从而对生物油的品质产生较大影响；燃烧尾气中一般都会有残留的氧气，氧气的存在会改变生物质的热解途径从而大大降低生物油的产率；并且燃烧生成的气体也会经历加热和冷却的工艺过程，此外，这些气体还稀释了热解产生的不可冷凝气体，使其热值大为降低，为其应用带来困难。二是利用热解副产物加热流化载体来实现热量的传递。但大量流化载气将稀释热解气，给热解气的冷凝收集带来很大的负面影响，而且流化载气的加热和冷凝过程能量损失严重，其用量也会受到副产物燃烧加热能力的限制。三是利用热解副产物加热载体沙子来实现热量的传递。基于旋转锥和循环流化床反应器的自热式热解工艺，技术难点都在于对沙子的循环和温度的控制。此外，由于沙子的循环量一般都很大，其循环过程的能量消耗以及高温沙子引起的磨损都是必须考虑的问题。四是利用副产物燃烧燃烧的高温烟气在特制的反应器(如流化床)外壁空气夹层中流过，为热解反应补充提供所需热量。该方法可避免烟气对热解产物的影响，但为生物质热解传递的热量有限。
所以上述三种热解液化反应器利用上述四种方法实现自热式热解液化过程中，都不可避免反应器及方法自身的缺点。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种内燃加热移动床式生物质热解液化装置，一是通过热解副产物焦炭和燃气的燃烧为液化供热，实现自热式热解液化，提高了热解副产物的利用率，降低了生物油生产成本；二是不使用流化载气，避免了流化载气对热解气冷凝收集的影响，以及对生物油热值、安定性和燃气热值的影响，减少了能量损失；三是不使用加热载体沙子，避免了沙子的循环和温度的控制的技术难点，减少了能量损耗以及避免了高温沙子对热解反应器的磨损。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：包括有反应器7，在所述反应器7的内部设置内燃管道5，内燃管道5的入口与出口均位于反应器7外部；在所述反应器7的上方安装有料斗1，料斗1上安装有落料控制阀2，在所述反应器7的中央，设置转动轴6，转动轴6上安装有锥形漏斗4，锥形漏斗4之间有锥形分料伞，料斗1的进料口位于锥形漏斗4上方；反应器7上有热解气出口20；反应器7的底部有排渣口14；热解气出口20的输气管道上连接着旋风分离器25，旋风分离器25的燃气出口接入冷凝器26，冷凝器26上有出油口与不可冷凝气出口，所述的不可冷凝气出口通过引风机31接至气体缓冲罐32。
所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的反应器7为圆筒状反应器，其底部为锥形体，排渣口14设在锥形体底部。
所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的内燃管道5的入口位于反应器7的下部，其出口自圆筒状反应器7的顶部引伸至反应器的外部。
所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的气体缓冲罐32上设置燃气回流管道33，以所述燃气回流管道33为内燃管道5的供气管，燃气回流管道33与内燃管道5的入口之间安装有点火箱39，所述的点火箱39内安装有点火器38。
所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的反应器7的侧壁设置为夹套结构，所述夹套自内向外依次为反应器内壁8、烟气通道9、保温层10和反应器外壁；烟气通道的底部和顶部分别设置烟气通道入口21和烟气通道出口3。
所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的排渣口14下方联通有集炭箱16，旋风分离器25出料口联通有另一集炭箱23，反应器7外设有燃烧室17，燃烧室17上有烟气回流管道18，烟气回流管道18接至烟气通道入口21。
所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的料斗的进料口位于圆筒状反应器7顶部的偏心位置上，转动轴安装在在圆筒状反应器7的中轴位置上；热解气出口20位于圆筒状反应器的下方。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明采用热解副产物燃气和焦炭燃烧回流加热反应器的方式可保持较高的反应器温度，从而实现了自热式热解液化，提高了热解副产物的利用率，降低生物油生产成本；
2、本发明采用内燃加热，并将内燃管道的出风口引出在反应器外部，这一结构形式在提高反应器温度和生物质热解效率的同时，有效避免了燃烧后的烟气混入反应器内，提高了生物油热值、安定性和燃气热值，避免了烟气对热解气冷凝收集的影响，减少了能量损失；
3、本发明通过将反应器侧壁设置为夹套结构，将焦炭燃烧后的高温烟气在烟气通道中流过，为热解反应补充提供所需要的热量，同时也避免了反应器壁面温度梯度过大而导致可冷凝气体在反应器内壁凝结；
4、本发明通过引风机将热解气从反应器下部引出，减少了热解气在反应器内的滞留时间，降低了反应器内的压力，从而限制了二次裂解的发生，使生物油产率得以提高，并防止了反应器内的热解气反窜回料斗，使进料通畅；
5、本发明采用回转阀加落料管式进出料系统，运转方便、稳定，可以连续运行；
6、本发明设置锥形漏斗和转动轴，使生物质原料在反应器内分布均匀，增加生物质液化效率；
7、本发明是不使用流化载气，避免了流化载气对热解气冷凝收集的影响，以及对生物油热值、安定性和燃气热值的影响，减少了能量损失；
8、本发明不使用加热载体沙子，避免了沙子的循环和温度的控制的技术难点，减少了能量损耗以及避免了高温沙子对热解反应器的磨损；
9、本发明装置结构紧凑，圆筒形结构降低了对材料强度的要求，在选择加工材料上更加灵活。
本发明生物质热解液化设备，降低了生物油液化成本，其结构简单、加工制作成本低廉、运行操作和管理维护简便；内燃加热移动床式不使用流化载气，避免了流化载气对热解气冷凝收集的影响，以及对生物油热值、安定性和燃气热值的影响，减少了能量损失；不使用加热载体沙子，避免了沙子的循环和温度的控制的技术难点，减少了能量损耗以及避免了高温沙子堆热解反应器的磨损。适用于各种生物质原料，生产生物油，可提取和制备化学物质、气化制备合成气、水蒸气重整制氢、和化石燃料共燃、锅炉燃烧、内燃机燃烧和乳化燃烧等使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中标号：1料斗、2落料控制阀、3烟气通道出口、4锥形漏斗、5内燃管道、6转动轴、7反应器、8反应器内壁、9烟气通道、10保温层、11温度指示器、12压力指示器、13锥状反应器底、14排渣口、15排渣阀、16集炭箱、17燃烧室、18烟气回流管道、19电机、20热解气出口、21烟气通道入口、22空气入口、23集炭箱、24出油口、25旋风分离器、26冷凝器、27泵、28出水口、29热交换器、30进水口、31引风机、32气体缓冲罐、33燃气回流管道、34压力调节器、35流量计、36阀门、37空气入口、38点火器、39点火箱、40废气出口、41排气风机、42变频电机。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步描述。
具体实施方式
参见图1，本实施例采用圆筒状反应器7，在圆筒状反应器7的内部，设置蛇形内燃管道5，蛇形内燃管道5的入口位于圆筒状反应器7的下部，其出口自圆筒状反应器7的顶部引伸至反应器的外部；
在圆筒状反应器7的上方，设置落料控制阀2，进料口位于圆筒状反应器7的顶部偏心位置上，在圆筒状反应器7的中轴位置上，设置带有锥形漏斗4的转动轴6，锥形漏斗4之间有锥形分料伞，使得从上一个锥形漏斗4中流出的生物质经过锥形分料伞分散后再流到下一个锥形漏斗4中，加大了生物质在反应器中的停留时间。
热解气出口20位于圆筒状反应器7的下方。
在圆筒状反应器7的底部承接有锥状反应器底13，排渣口14位于锥底口，在排渣口14上设置排渣阀15。
本实施例中，产物收集部分由旋风分离器25、热交换器29、冷凝器26、集炭箱(16、23)、气体缓冲罐32、点火箱39和燃烧室17组成；反应器外连接在热解气出口的输气管道上依次连接着旋风分离器25和冷凝器26，通过引风机31接至气体缓冲罐32，在气体缓冲罐32上设置设置燃气回流管道33，以所述燃气回流管道33为内燃管道5的供气管。
将圆筒状反应器7的侧壁设置为夹套结构，所述夹套自内向外依次为反应器内壁8、烟气通道9、保温层10和反应器外壁。
在烟气通道的底部和顶部分别设置烟气通道入口21和烟气通道出口3。
在燃烧室17的上设置烟气回流管道18，烟气回流管道18接至烟气通道入口21。
工作过程中，生物质原料由进料斗1经落料控制阀2均匀送入反应器，在锥形漏斗4和转动轴6的作用下，物料缓慢通过反应器；热解气在引风机31的抽吸下，依次经过旋风分离器25和冷凝器26，并送入气体缓冲罐32。
燃气在燃气回流管道33中经压力调节器34、流量计35、阀门36进入点火箱39中，助燃空气自压力调节器、流量计、阀门引入，通过点火器38点火燃烧，燃烧后的高温气体流经内燃管道5，废气由排气风机41引风排出反应器。这种内燃加热的方式提高反应器温度和生物质热解效率的同时，有效避免了燃烧后的烟气混入反应器内，提高了生物油热值、安定性和燃气热值，避免了烟气对热解气冷凝收集的影响，减少了能量损失。
由焦炭在燃烧室17燃烧产生的高温烟气经烟气回流管道18引入烟气通道9，在烟气通道中流过，为热解反应补充提供所需要的热量，同时也避免了反应器壁面温度梯度过大而导致可冷凝气体在反应器内壁凝结。

Claims (6)

1.内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：包括有反应器(7)，所述的反应器(7)的侧壁设置为夹套结构，所述夹套自内向外依次为反应器内壁(8)、烟气通道(9)、保温层(10)和反应器外壁，烟气通道的底部和顶部分别设置烟气通道入口(21)和烟气通道出口(3)；在所述反应器(7)的内部设置内燃管道(5)，内燃管道(5)的入口与出口均位于反应器(7)外部；在所述反应器(7)的上方安装有料斗(1)，料斗(1)上安装有落料控制阀(2)，在所述反应器(7)的中央，设置转动轴(6)，转动轴(6)上安装有锥形漏斗(4)，锥形漏斗(4)之间有锥形分料伞，料斗(1)的进料口位于锥形漏斗(4)上方；反应器(7)上有热解气出口(20)；反应器(7)的底部有排渣口(14)；热解气出口(20)的输气管道上连接着旋风分离器(25)，旋风分离器(25)的燃气出口接入冷凝器(26)，冷凝器(26)上有出油口与不可冷凝气出口，所述的不可冷凝气出口通过引风机(31)接至气体缓冲罐(32)。
2.根据权利要求1所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的反应器(7)为圆筒状反应器，其底部为锥形体，排渣口(14)设在锥形体底部。
3.根据权利要求1所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的内燃管道(5)的入口位于反应器(7)的下部，其出口自圆筒状反应器(7)的顶部引伸至反应器的外部。
4.根据权利要求1所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的气体缓冲罐(32)上设置燃气回流管道(33)，以所述燃气回流管道(33)为内燃管道(5)的供气管，燃气回流管道(33)与内燃管道(5)的入口之间安装有点火箱(39)，所述的点火箱(39)内安装有点火器(38)。
5.根据权利要求1所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的排渣口(14)下方联通有集炭箱(16)，旋风分离器(25)出料口联通有另一集炭箱(23)，反应器(7)外设有燃烧室(17)，燃烧室(17)上有烟气回流管道(18)，烟气回流管道(18)接至烟气通道入口(21)。
6.根据权利要求1所述的内燃加热移动床式生物质热解液化装置，其特征是：所述的料斗的进料口位于圆筒状反应器(7)顶部的偏心位置上，转动轴安装在圆筒状反应器(7)的中轴位置上；热解气出口(20)位于圆筒状反应器的下方。 
CN2008101566459A 2008-09-22 2008-09-22 内燃加热移动床式生物质热解液化装置 Expired - Fee Related CN101376814B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101566459A CN101376814B (zh) 2008-09-22 2008-09-22 内燃加热移动床式生物质热解液化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101566459A CN101376814B (zh) 2008-09-22 2008-09-22 内燃加热移动床式生物质热解液化装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101376814A CN101376814A (zh) 2009-03-04
CN101376814B true CN101376814B (zh) 2011-09-21

Family

ID=40420553

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101566459A Expired - Fee Related CN101376814B (zh) 2008-09-22 2008-09-22 内燃加热移动床式生物质热解液化装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101376814B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012002711A1 (de) * 2012-02-14 2013-08-14 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Bodenproduktkühlung bei einer Wirbelschichtvergasung
CN103788978B (zh) * 2014-02-25 2015-09-09 合肥工业大学 内燃加热旋叶式生物质热解液化装置
RU2688740C1 (ru) * 2018-02-27 2019-05-22 Общество с ограниченной ответственностью "Экотехника" Способ и устройство получения пиролизной жидкости и угля
CN112973602B (zh) * 2021-03-17 2022-04-01 徐州清流水环保科技有限公司 一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜
CN114015476B (zh) * 2021-11-17 2022-11-29 山东省科学院能源研究所 一种烘焙-热解-气化分级系统和方法
CN115418235B (zh) * 2022-08-19 2023-08-25 合肥工业大学 一种多滚筒直接换热式炭化炉

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6767375B1 (en) * 1999-08-25 2004-07-27 Larry E. Pearson Biomass reactor for producing gas
CN2879022Y (zh) * 2006-01-18 2007-03-14 于大海 生物质汽化锅炉
CN101021334A (zh) * 2007-03-16 2007-08-22 合肥工业大学 内燃加热式生物质气化炉

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6767375B1 (en) * 1999-08-25 2004-07-27 Larry E. Pearson Biomass reactor for producing gas
CN2879022Y (zh) * 2006-01-18 2007-03-14 于大海 生物质汽化锅炉
CN101021334A (zh) * 2007-03-16 2007-08-22 合肥工业大学 内燃加热式生物质气化炉

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2006-182805A 2006.07.13

Also Published As

Publication number Publication date
CN101376814A (zh) 2009-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103992824B (zh) 双旋风煤热解气化分级转化装置及方法
CN101376814B (zh) 内燃加热移动床式生物质热解液化装置
CN102517065B (zh) 自热式生物质快速热解液化装置
CN101445737B (zh) 内燃加热旋转锥式生物质热解液化装置
CN103146432B (zh) 一种生物质热解气化与焦油催化裂解的装置与方法
CN103911179B (zh) 煤气化方法和装置
CN101024782A (zh) 密相输运床煤加压气化装置及方法
CN106367119A (zh) 一种热解及生物质气体催化重整反应器及其应用
CN107974301A (zh) 一种组合式的热解气化装置
CN110643382A (zh) 一种基于化学链的生物质油气联产装置及方法
CN106753582A (zh) 低焦油生物质气化系统
CN201343520Y (zh) 油页岩闪速干馏工艺装置
CN101440308B (zh) 一种固定床流化床串连式气化方法及装置
CN105861069A (zh) 固体燃料双流化床部分气化分级转化装置及方法
CN211111863U (zh) 一种基于化学链的生物质油气联产装置
CN205590629U (zh) 生物质气化装置及系统
CN110079350B (zh) 一种以多仓室流化床反应器为核心的生物质热裂解生产工艺
CN105861019B (zh) 一种陶瓷蓄热球循环加热式下降管裂解液化系统
CN105042596A (zh) 一种有机固体燃料内除尘式热解气化装置与方法
CN204369820U (zh) 生物质气化炉余热综合利用系统
CN101538484B (zh) 内燃加热旋转锥式生物质气化炉
CN105779009A (zh) 生物质气化装置、系统及气化工艺
CN201033772Y (zh) 油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成系统
CN103788978B (zh) 内燃加热旋叶式生物质热解液化装置
CN104479742A (zh) 生物质燃气制备系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110921

Termination date: 20140922

EXPY Termination of patent right or utility model