CN102504855A - 一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置 - Google Patents

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孔永平
郑冀鲁
李学杰
王文新
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Abstract

本发明涉及一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，该装置包括加料装置、热解反应釜、高温气固分离器、冷凝器、调和罐、生物油储罐、气体洗涤器、气体储罐、尾气燃烧器，其中：所述加料装置的螺旋进料机通过管道连接热解反应釜进口，所述的热解反应釜设置有搅拌器、加热器，所述的热解反应釜出口通过管道连通所述的高温气固分离器进口，所述的高温气固分离器出口通过管道连接所述的冷凝器进口，所述冷凝器的出口通过管道连接调和罐进口，所述的调和罐设有两个出口。该装置结构紧凑、工作稳定，可快速热解生物质、废塑料生产生物油，且实现了热解反应过程中产生的尾气循环利用，生产的高品质生物油可直接在内燃机上使用。

Description

一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置
技术领域
本发明涉及可再生能源领域。
背景技术
自从20世纪70年代爆发石油危机以来，石油的供应越来越紧张，石油价格屡创新高，2007年末更是突破了100美元/桶的大关。据估计，到2030年，世界每天的石油需求将达到117.6百万桶。多出来的31.7百万桶/天的需求量相当于3个沙特阿拉伯的石油日产量。从我国的情况来看，近年来随着国民经济的快速发展，我国对石油资源的需求持续增长，即使按比较慢的消费增长速度预测，到2010和2020年的石油供应缺口将分别为1.5×108t和2.5×108t，届时我国石油对外依存度将分别达到45％和54％，石油安全将不可避免地成为国家安全的一个重要组成部分。此外，由于石油、煤和天然气的使用，大量温室气体被排放，由此形成的温室效应使得人类遭受气候变暖带来的各种异常气候的威胁。
维护人类能源安全、减少碳排放量，实现可持续发展的一项重要措施就是积极开发可再生能源技术。
生物质是一种清洁的可再生能源，生物质快速热解技术是生物质利用的重要途径，所谓热解就是利用热能打断大分子量有机物、碳氢化合物的分子键，使之转变为含碳原子数目较少的低分子量物质的过程。生物质热解是生物质在高温、快速热解条件下，产生液体(高品质生物油)、气体(可燃气)、固体(焦碳)三种产物的生物质热解过程。但目前技术生产的高品质生物油热值低，易氧化，且质量不稳定，无法直接在内燃机上使用。
为了解决上述问题，人们一直在寻求一种理想的及时解决方案。本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种将生物质、废塑料快速热解转化为可以直接使用的高品质生物油快速热解装置，该装置生产的高品质生物油热值高(约34MJ/kg)，含氧量低(低于0.5wt％)，粘度低(与汽柴油粘度接近)，能够直接应用于内燃机。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，该装置包括加料装置、热解反应釜、高温气固分离器、冷凝器、调和罐、生物油储罐、气体洗涤器、气体储罐、尾气燃烧器等，其中：所述加料装置通过连接管道连通所述的热解反应釜进口，所述的热解反应釜设置有搅拌器、加热器，所述的热解反应釜出口通过管道连通所述的高温气固分离器进口，所述的高温气固分离器出口通过管道连接所述的冷凝器进口，所述冷凝器的出口通过管道连接调和罐进口，所述的调和罐设有两个出口，气体出口通过管道连接气体洗涤剂进口，生物油出口通过管道连接生物油储罐，所述的气体洗涤器出口通过管道连接压缩机、气体储罐进口，所述的气体储罐出口通过管道连接尾气燃烧器。
基于上述，所述加料装置由料斗和螺旋进料机组成。
基于上述，所述热解反应釜设有搅拌器、加热器，上部设有进口和出口，底部连接尾气燃烧器。
基于上述，所述加热器的出口连接有风机和烟囱。
基于上述，所述高温气固分离器底部安装有高温排污阀。
基于上述，所述的冷凝器采用两级串联方式，冷却水经冷却水槽、水泵后循环使用，一级冷凝器出口、二级冷凝器出口分别连接调和罐进口。
基于上述，所述调和罐安装有搅拌器，所述调和罐上部设有进口、气体出口，下部设有生物油出口，各进、出口均安装有控制阀门。
基于上述，所述气体洗涤器中部设有进口、顶部设有气体出口、底部设有排污口。
基于上述，所述气体储罐安装有压力表，进气口连接压缩机。
基于上述，所述尾气燃烧器内部安装有高效节能燃烧机，燃烧机配有观测孔和燃气测压孔。
本发明相对现有的技术具有突出的优点和明显进步，具体地说，该装置实现了生物质原料的快速热解，提高了油品产率；二级冷凝采用循环冷却水，加快了反应速率，提高了油品质量，同时对热解过程产生的尾气循环利用，节约能量，降低生产成本；生产的高品质生物油经调和罐调制达到国家标准直接在内燃机上使用，缓解了能源紧张，降低了尾气排放。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图1中，1、料斗  2、螺旋进料机  3、热解反应釜  4、高温气固分离器  5、一级冷凝器  6、二级冷凝器  7、气体洗涤器  8、调和罐  9、搅拌器  10、生物油储罐  11、压缩机  12、压力表  13、气体储罐  14、冷却水槽  15、水泵  16、尾气燃烧器  17、燃气测压孔  18、观测孔  19、燃烧机  20、高温排污阀  21、加热器  22、风机  23、烟囱
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，该装置包括加料装置、热解反应釜3、高温气固分离器4、冷凝器、调和罐8、生物油储罐10、气体洗涤器7、气体储罐13、尾气燃烧器16等，其中：所述加料装置通过连接管道连通所述的热解反应釜3进口，所述的热解反应釜3设置有搅拌器9、加热器21，所述的热解反应釜3出口通过管道连通所述的高温气固分离器4进口，所述的高温气固分离器4出口通过管道连接所述的冷凝器进口，所述冷凝器的出口通过管道连接调和罐8进口，所述的调和罐8设有两个出口，气体出口通过管道连接气体洗涤器7进口，生物油出口通过管道连接生物油储罐10，所述的气体洗涤器7气体出口通过管道连接压缩机11、气体储罐13进口，所述的气体储罐13出口通过管道连接尾气燃烧器16。
基于上述，所述加料装置由料斗1和螺旋进料机2组成，可对热解反应釜3进行加料。
基于上述，所述热解反应釜3设有搅拌器9、加热器21，上部设有进口和出口，底部连接尾气燃烧器16。加料后开启热解反应釜3的搅拌器9和加热器21使其达到快速热解工艺要求，20分钟后开启尾气燃烧器16。
基于上述，所述加热器的出口连接有风机22和烟囱23。加热后开启风机22，加热器产生的废气通过风机22经烟囱23排出。
基于上述，所述高温气固分离器4底部安装有高温排污阀20。快速热解后生成的气体和炭粉颗粒经高温气固分离器4分离后气体由上部出口排出，炭粉颗粒分离后经高温排污阀20排出。
基于上述，所述的冷凝器采用两级串联方式，冷却水经冷却水槽14、水泵15后循环使用，一级冷凝器5出口、二级冷凝器6出口分别连接调和罐8进口。开启水泵15对一级冷凝器5、二级冷凝器6通冷却水，经分离的气体进入一级冷凝器5进行冷凝，未充分冷凝的气体经一级冷凝器5后进入二级冷凝器6冷凝，一级冷凝器5和二级冷凝器6产生的高品质生物油液体和不可冷凝的气体经管道进入调和罐8。
基于上述，所述调和罐8安装有搅拌器9，所述调和罐8上部设有进口、气体出口，下部设有出口，各进、出口均安装有控制阀门。高品质生物油液体和不可冷凝气体进入调和罐8后，不可冷凝气体经气体出口进入气体洗涤器7。高品质生物油液体加入调和剂后开启搅拌器9混和均匀，通过管道进入生物油储罐10。
基于上述，所述气体洗涤器7中部设有进口、顶部设有气体出口、底部设有排污口。不可冷凝气体在气体洗涤器7中过滤，过滤后的清洁气体经管道进入气体储罐13，过滤产生的杂质经排污口排出。
基于上述，所述气体储罐13安装有压力表12，进气口连接有压缩机11。进入气体储罐13的不可冷凝气体为尾气燃烧器16提供原料，多余的不可冷凝气体经压缩机11存储于气体储罐13备用，并通过压力表12查看其存储量。
基于上述，所述尾气燃烧器16内部安装有高效节能燃烧机19，燃烧机配有观测孔18和燃气测压孔17。不可冷凝气体进入高效节能燃烧机19燃烧为热解反应釜3提供本工艺后期所需的热量，通过观测孔18和燃气测压孔17观察其燃烧使用状况。
在实际使用过程中，可将调和罐的高品质生物油通过添加不同的调和剂改变其指标，使其除了调和成高品质生物油作为车用燃料，还可调和成燃料油供电厂、锅炉使用。气体储罐的可燃气除了为本反应提供热源，也可转为其它用途。
最后说明：以上实施方案仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照较佳的实施方案对本发明进行了详细说明，所属领域技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行调整或部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明的新型技术方案，其均涵盖本发明请求保护的技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，该装置包括加料装置、热解反应釜、高温气固分离器、冷凝器、调和罐、生物油储罐、气体洗涤器、气体储罐、尾气燃烧器等，其中：所述加料装置通过连接管道连接热解反应釜，所述的热解反应釜设置有搅拌器、加热器，所述的热解反应釜出口通过管道连通所述的高温气固分离器进口，所述的高温气固分离器出口通过管道连接所述的冷凝器进口，所述冷凝器的出口通过管道连接调和罐进口，所述的调和罐设有两个出口，气体出口通过管道连接气体洗涤器进口，生物油出口通过管道连接生物油储罐，所述的气体洗涤器出口通过管道连接压缩机、气体储罐进口，所述的气体储罐出口通过管道连接尾气燃烧器。
2.如权利要求1所述，一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，其特征在于：所述加料装置由料斗和螺旋进料机组成。
3.如权利要求1所述，一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，其特征在于：所述热解反应釜设有搅拌器、加热器，上部设有进料口和出气口，底部连接尾气燃烧器。
4.如权利要求3所述，一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，其特征在于：所述加热器的出口连接风机和烟囱。
5.如权利要求1所述，一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，其特征在于：所述高温气固分离器底部安装有高温排污阀。
6.如权利要求1所述，一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，其特征在于：所述的冷凝器采用两级串联方式，冷却水经冷却水槽、水泵后循环使用，一级冷凝器出口、二级冷凝器出口分别连接调和罐进口。
7.如权利要求1所述，一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，其特征在于：所述调和罐安装有搅拌器，所述调和罐上部设有进口、气体出口，下部设有生物油出口，各进、出口均安装有控制阀门。
8.如权利要求1所述，一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，其特征在于：所述气体洗涤器中部设有进口、顶部设有气体出口、底部设有排污口。
9.如权利要求1所述，一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，其特征在于：所述气体储罐安装有压力表，进气口连接压缩机。
10.如权利要求1所述，一种利用生物质、废塑料快速热解生产高品质生物油的装置，其特征在于：所述尾气燃烧器内部安装有高效节能燃烧机，燃烧机配有观测孔和燃气测压孔。
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