CN102061184A - 一种无动力式固体热载体热解技术的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无动力式固体热载体与生物质热解反应装置，具体有上、下设置的二个螺旋进料器，所述的上、下螺旋进料器上分别设有生物质料斗、固体热载体料斗，所述的上螺旋进料器的出料口通过下料管与下螺旋进料器的送料管相联通；还包括有U形热解反应器，所述的U形热解反应器由下落式气相管、水平式起扬管、上升式反应管相互连接组成，所述的下螺旋进料器的出料口联通至U形热解反应器的下落式气相管，所述的上升式反应管上端设有反应出口。上升式反应管、下落式气相管上分别设有观察孔。本发明在热解过程产生的气体流动的作用下，使固体热载体与生物质原料充分接触和混合，实现生物质原料热解温度均匀、热解反应充分，从而提高产油率和油品质量，提高能源利用率和设备运行寿命和可靠性，并且大大降低设备的体积和运行成本，为实现设备的连续运行和产业推广奠定了基础。

Description

一种无动力式固体热载体热解技术的设计方法

技术领域：

本发明涉及一种生物质利用的方法，即生物质的热解液化技术，具体涉及一种采用无动力式固体热载体的热解液化技术。

背景技术：

生物质热解液化技术即各类农作物秸秆和其它农林残余废弃物等生物质原料在完全缺氧或氧含量很少的情况下快速受热而产生三种产物：固体产物、气体产物和液体产物。其中的液体产物即生物质油是一种洁净环保的液体燃料，可以取代化石燃料如重油、柴油等在工业或民用领域的使用。生物质热解过程需要控制在500℃左右温度场下反应，目前的生物质热解液化设备一般采用热载体给反应提供合适的温度场。热载体可以分为两大类：一类是气体热载体，主要选用热解气体产物或氮气等惰性气体，采用流化床的方式，使生物质颗粒依靠气体热载体携带进行混合和加热，以实现动量交换和热量传递，其优点是运动部件少、结构简单、工作可靠，但缺点是采用气体热载体，不仅增加了设备后续冷却的处理量，而且热效率不高，导致生产成本的提高；另一类为固体热载体，即固体热载体加热后与生物质颗粒充分混合，以实现动量交换和热量传递，其优点是固体热载体单位体积热容量高，从而减小了设备的体积，提高换热效率，另外不需要或极少需要外加气体，减少了工艺能耗和避免了稀释热解不可冷凝气体，但缺点是目前主要依靠机械运动使固体热载体和生物质进行碰撞和混合，因此反应器内有运动部件，导致结构设计复杂，从而使工作可靠性和运行寿命难以得到保证。综合来讲，现有的生物质热解液化设备采用的热载体主要存在以下几个缺点：1)采用气体热载体的设备体积庞大、效率低、造价高，并且具有一定的安全隐患；2)采用固体热载体的设备存在机械运动，导致设备设计复杂、运行的可靠性降低。

发明内容：

本发明旨在克服上述现有技术之不足，采用一种无动力式固体热载体热解技术，即采用固体作为能量交换的载体，并合理设计热解反应器结构，在热解过程产生的气体流动的作用下，使固体热载体与生物质原料充分接触和混合，实现生物质原料热解温度均匀、热解反应充分，从而提高产油率和油品质量，提高能源利用率和设备运行寿命和可靠性，并且大大降低设备的体积和运行成本，为实现设备的连续运行和产业推广奠定了基础。

发明技术方案：

一种无动力式固体热载体与生物质热解反应装置，包括有上、下设置的二个螺旋进料器，所述的上、下螺旋进料器上分别设有生物质料斗、固体热载体料斗，所述的上螺旋进料器的出料口通过下料管与下螺旋进料器的送料管相联通；还包括有U形热解反应器，所述的U形热解反应器由下落式气相管、水平式起扬管、上升式反应管相互连接组成，所述的下螺旋进料器的出料口联通至U形热解反应器的下落式气相管，所述的上升式反应管上端设有反应出口。所述的上升式反应管、下落式气相管上分别设有观察孔。

所述的固体热载体为颗粒均匀、粒径为1.8-2.2mm的沙子。

发明技术有益效果：

本发明的无动力式固体热载体热解技术采取先预混，再利用气体产物的动能，实现生物质原料的充分热解。本发明具有结构布局合理、能耗低、使用寿命长、产油率高、油品质量好等优点，并且在反应过程中不存在外部的机械运动，大大降低设备的故障率。该设备通过运行，其所产生物油热值能达到17MJ/kg，并且设备运行稳定可靠、成本低，适合实现设备的工业化。

附图说明：

图1为本发明的设备结构示意图

具体实施方式：

如图1所示上、下设置二个螺旋进料器2和9，上、下螺旋进料器2和9上分别设有生物质料斗1、固体热载体料斗10，上螺旋进料器2的出料口通过下料管11与下螺旋进料器9的送料管相联通；还包括有U形热解反应器12，所述的U形热解反应器12由下落式气相管4、水平式起扬管5、上升式反应管6相互连接组成，下螺旋进料器9的出料口联通至U形热解反应器12的下落式气相管4，上升式反应管上端设有反应出口7。上升式反应管、下落式气相管上分别设有观察孔3和8。

本发明的工作过程如图1所示，生物质在料斗1，通过螺旋进料器2进入下料器11，螺旋进料器采取变频控制方式来调整进料速度。而固体热载体在料斗10，通过螺旋进料器9水平推进，在与下料器11的联接处，生物质原料进入热的固体热载体里，通过进料器9的作用，一边水平推进，一边与热的固体热载体充分混合，即实现了生物质原料和固体热载体的预混。

预混好的固体热载体和生物质原料同时进入热解反应器12的下落式气相管4中，在固体混合物的重力作用下，生物质原料和高温热载体发生进一步的混合，并且伴随着气体产物的产生，进入水平起杨管5，当气体产物速度加快时，杨起固体热载体和生物质原料一起进入上升反应管6中，最后从反应器出口7进入两固一气分离系统。

Claims (3)

1.一种无动力式固体热载体与生物质热解反应装置，其特征在于：包括有上、下设置的二个螺旋进料器，所述的上、下螺旋进料器上分别设有生物质料斗、固体热载体料斗，所述的上螺旋进料器的出料口通过下料管与下螺旋进料器的送料管相联通；还包括有U形热解反应器，所述的U形热解反应器由下落式气相管、水平式起扬管、上升式反应管相互连接组成，所述的下螺旋进料器的出料口联通至U形热解反应器的下落式气相管，所述的上升式反应管上端设有反应出口。

2.根据权利要求1所述的无动力式固体热载体与生物质热解反应装置，其特征在于所述的上升式反应管、下落式气相管上分别设有观察孔。

3.根据权利要求1所述的无动力式固体热载体与生物质热解反应装置，其特征在于所述的固体热载体为颗粒均匀、粒径为1.8-2.2mm的固体物质。