CN102093903A - 一种热解反应装置热量循环利用的方法及其装置 - Google Patents

一种热解反应装置热量循环利用的方法及其装置 Download PDF

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李�瑞
何明明
常建民
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Abstract

一种热解反应装置热量循环利用的方法及其装置，包括不凝气热量的阶梯利用和流化气的热量回收，不凝气热量的阶梯利用，在燃烧炉中不凝气中可燃气体燃烧，按照能量利用等级为加热反应器-流化气换热-原料干燥，在热解反应装置中产生的热解气体进行了冷凝，之后未冷凝的热解气体进入燃烧炉燃烧，产生的烟气用于加热流化气和反应器后，从反应器出来的烟气与流化气换热后，给原料干燥设备供热；流化气的热量回收，流化气依次进入反应后气体换热器、烟气换热器、燃烧炉后进入反应器。其优点是节能、环保、不增加投资。

Description

一种热解反应装置热量循环利用的方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种热解反应装置热量循环利用的方法及其装置，属于能源转化的技术领域。
背景技术
生物质能源是可再生能源的重要组成部分，有丰富的资源和低污染的特点，它的开发与利用已成为21世纪研究的重要课题。生物质能源的转化利用的方法主要包括生物法、化学处理法、热化学转化法，其中热化学转化中的热解和气化近期研究比较多，在国外，实验室研究热解或者气化技术已经比较成熟，但是在进行工业化放大时依然存在一系列问题，尤其是加热方式和余热能量利用方面，同时本身就是做能源转化的但是却存在着严重的能源浪费现象。
发明内容
本发明的目的是针对加热方式和能量利用方面等现有技术的不足，提出了一种适用于工业化生产的传热效果好、热解效率高、耗能少和能量充分利用的热解反应装置热量循环利用的方法。
一种热解反应装置热量循环利用的方法，其特征包括不凝气热量的阶梯利用和流化气的热量回收。不凝气热量的阶梯利用，在燃烧炉中不凝气中大量可燃气体燃烧，供给过程需要的热量，按照能量需要等级为反应器-流化气-反应物干燥.，在阵列式快速热解反应器产生的热解气体经过旋风分离器后进行了两级冷凝，之后未冷凝的热解气进入燃烧炉燃烧，产生大量高温烟气，用于加热反应器，燃烧过程中产生的热量同时加热了流化气；加热热解管的高温烟气在反应器下侧进入，经过炉室加热陈列式热解管，在上侧出来，进入烟气换热器换热后再次进入燃烧炉燃烧。流化气的热量回收，根据温度的高低，流化气分别进入冷凝气体换热器、烟气换热器、燃烧炉，在前两者处回收的热量占整个流化气体预热热量的45％(在燃烧炉吸收不凝气燃烧热量为55％)
实现该方法的装置其结构包括：物料干燥系统安装料进料系统中的料仓里面，物料进料系统连接在流态化热解反应器上，流态化热解反应器之后依次连接炭粉分离系统和冷凝系统，依次冷凝系统和二次冷凝系统之间安装一个气体换热器，燃烧炉和二次冷凝系统连接，且中间可安装一个分流阀，烟气换热器则连接气体换热器和物料进料系统之间，物料分离系统与物料进料系统中的物料干燥器连接，在烟气换热器与燃烧炉之间和木粉分离系统与气体换热器之间分别安装风机。
该装置在应用时，首先在燃烧炉内通入外来天然气燃烧产生烟气，加热流态化热解反应器，当流态化热解反应器温度达到物料反应传热所需要的温度后，物料进料系统对流态化热解反应器连续稳定的进料；反应后的气体和固体分别经过炭粉分离系统和一级冷凝系统，在一级冷凝系统出来后反应气在气体换热器内经过一次换热后进入二级冷凝系统，从二级冷凝系统出来的反应气就是不可冷凝气，该气可以部分进入燃烧炉燃烧供外界供热，也可全部用于燃烧炉燃烧。燃烧炉产生的烟气加热流态化热解反应器后进行一次烟气换热后进入物料进料系统中的物料干燥器干燥木粉。干燥后的烟气经过物料分离系统和风机，再次经过气体换热器和烟气换热器，回收了换热器里面的热量，最后烟气进入燃烧率的导热管被加热，加热后的烟气作为流态化热解反应器的气体。
本发明具有节能、环保、不增加投资等优点。利用反应过程产生的可燃不凝气供热、将烟气回收作为流化气体、大量的能量回收优化组合，不凝气热量的阶梯利用和流化气的热量回收实现了生物质原料百分之百整体利用，提高生物质资源利用效率同时实现了三无排放。
附图说明：
图1为一种热解反应装置热量循环利用方法的装置
如图所示，本发明包括：1-烟气换热器，2-流态化热解反应器，3-物料进料系统，4-物料分离系统，5-风机，6-导热管，7-外来天然气装置，8-炭粉分离系统，9-一次冷凝系统，10-燃烧炉，11-气体换热器，12-二次冷凝系统。(其中
Figure B2009102603248D0000021
热解气的冷凝产生不可冷凝气过程，---不凝气热量的阶梯利用，流化气的热量回收)
具体实施方案
图1装置用于木粉快速热解反应来说明具体实施方案。
外来天然气首先在燃烧炉(10)内燃烧产生烟气加热流态化热解反应器(2)，当流态化热解反应器(2)温度达到700℃左右时，木粉通过物料进料系统(3)进入流态化热解反应器(2)吸收热量反应产生热解气和炭粉，之后热解气和炭粉首先经过炭粉分离系统(8)和一次冷凝系统(9)后在气体换热器(11)出进行一次换热，温度降低50℃-100℃，为冷却的热解气再次冷凝，剩余气体为不冷凝气体，不冷凝气体通入燃烧炉(10)燃烧，这样不冷凝气体供热，外来天然气装置可以关闭了；不冷凝气体燃烧产生烟气加热流态化热解反应器(2)后，温度大约是300℃-400℃，进入烟气换热器(1)换热后温度降低至200℃-300℃，此温度下的烟气进入物料进料系统(3)的物料干燥器干燥木粉，木粉干燥后烟气温度降至50℃-100℃，这时烟气温度低，进入气体换热器(11)与热解气进行一次换热温度达到150℃-200℃，之后循环至烟气换热器(1)，与刚从流态化热解反应器(2)的烟气再次换热吸收热量温度升高大约为250℃-350℃，沿着管路该温度下的烟气进入燃烧炉(10)的导热管(6)中再次被加热，此时烟气温度能达到500℃-600℃，这个温度的烟气进入流态化热解反应器(2)用于流化和加热木粉；整体气体循环路线实现了不凝气热量的阶梯利用和流化气的热量回收。

Claims (7)

1.一种热解反应装置热量循环利用的方法，其特征在于：包括不凝气热量的阶梯利用和流化气的热量回收，不凝气热量的阶梯利用，在燃烧炉中不凝气中可燃气体燃烧，按照能量利用等级为加热反应器-流化气换热-原料干燥，在热解反应装置中产生的热解气体进行了冷凝，之后未冷凝的热解气体进入燃烧炉燃烧，产生的烟气用于加热流化气和反应器后，从反应器出来的烟气与流化气换热后，给原料干燥设备供热；流化气的热量回收，流化气依次进入反应后气体换热器、烟气换热器、燃烧炉后进入反应器。
2.根据权利要求1所述的阵列式快速热解反应器供热系统的节能减排流程，其特征在于烟气丛物料分离器出来进入高温高压风机之前安装一个阀门和排风机。
3.根据权利要求1所述的阵列式快速热解反应器供热系统的节能减排流程，其特征在于不可冷凝气体在进入燃烧炉之前部分作为燃料排出。
4.根据权利要求1所述的阵列式快速热解反应器供热系统的节能减排流程，其特征在于在燃烧炉安装天然气辅助管道。
5.根据权利要求1所述的阵列式快速热解反应器供热系统的节能减排流程，其特征在于流化气是从燃烧炉出来的热烟气，可以是直接燃烧炉内的烟气，也可以是烟气换热器出来气体在燃烧炉内经过导热管加热的烟气。
6.一种热解反应装置热量循环利用的方法，其特征在于：包括不凝气热量的阶梯利用和流化气的热量回收，不凝气热量的阶梯利用，在燃烧炉中不凝气中可燃气体燃烧，按照能量利用等级为反应器——木材干燥，在热解反应装置中产生的热解气体进行了冷凝，之后未冷凝的热解气体进入燃烧炉燃烧，产生的烟气用于加热反应器，同时加热流化气，从反应器出来的烟气给原料干燥设备供热；流化气的热量回收，根据温度的高低，流化气分别进入气体换热器、燃烧炉后进入反应器。
7.实现热解反应装置热量循环利用的方法的装置是，物料干燥系统安装料进料系统中的料仓里面，物料进料系统连接在流态化热解反应器上，流态化热解反应器之后依次连接炭粉分离系统和冷凝系统，依次冷凝系统和二次冷凝系统之间安装一个级间换热器，燃烧炉和二次冷凝系统连接，且中间可安装一个分流阀，烟气换热器则连接级间换热器和物料进料系统之间，物料分离系统与物料进料系统中的物料干燥器连接，在烟气换热器与燃烧炉之间和木粉分离系统与级间换热器之间分别安装风机。
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