CN105861080A - 生物质下行床快速催化热解系统和热解生物质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种生物质下行床快速催化热解系统和热解生物质的方法，其中，系统包括：回转窑干燥器、料仓、快速催化热解炉和颗粒床除尘装置，其中，快速催化热解炉，料斗、锥形分料器、辐射管、导料板和催化剂喷口，其中，料斗与热解反应器的物料入口相连；锥形分料器设置在物料入口的正下方；辐射管沿热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管；导料板的上端固定在热解反应器的侧壁上；催化剂喷口设置在热解反应器竖直高度H的1/15H‑2/3H区间内，且位于导料板下端的正下方。采用该系统对催化热解生物质可有效提高生物油产率，降低生物油pH值。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及生物质下行床快速催化热解系统和热解生物质的方法。
背景技术
生物质能是地球第四大资源，仅次于煤炭、石油、天然气，同时也是储量最大的可再生能源。生物质具有分布广泛、储量丰富、可再生性、低污染性等特点，是最具潜力的化石能源替代能源之一。
目前，生物质能的能源化利用方式主要以发酵生产燃料、沼气，气化，快速热解，炭化为主。其中，发酵生产燃料、沼气主要应用草本植物，该技术生产周期长，产率较低等缺点限制其发展；气化生产燃气技术则由于燃气热值低，多应用于发电、工业供气方面，有一定的局限性；炭化技术得到的产品主要以固体生物炭为主，难以替代化石能源规模化应用；快速热解是指在无氧或限氧的条件下，将生物质快速升温至550℃左右，生成生物油、生物炭和热解气的过程。热解技术是唯一一种将生物质能源直接转化为液体燃料的技术。然而，经过热解技术得到的生物油组分极为复杂，pH值较低、含氧量高、热稳定性较差、粘度大等缺点使得生物油难以直接利用和储存。此外，生物油的后处理过程复杂、效果不佳且成本较高，使其难以工业化应用。生物质快速催化裂解的方法来提高生物油的产率、提升生物油品质是目前生物质能源化利用的主要方向。目前，生物质快速催化裂解中催化剂主要以与原料混合添加、裂解油气滤过催化层的方式为主，其中混合添加难以实现催化剂的均匀催化，滤过催化层的方式则需外加热源保证催化层温度，且催化层易结焦失活。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出生物质下行床快速催化热解系统和热解生物质的方法，采用该系统和方法能有效提高生物油的产率及品质，工艺简单，适合工业化推广。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种生物质下行床快速催化热解系统，包括：
回转窑干燥器，所述回转窑干燥器具有生物质入口和干燥生物质出口；
料仓，所述料仓与所述干燥生物质出口相连；
快速催化热解炉，所述快速催化热解炉包括：
料斗，所述料斗设置在所述热解炉的顶部且分别与所述热解炉的物料入口和所述料仓相连；
锥形分料器，所述锥形分料器设置在所述热解炉的物料入口的正下方；
辐射管，所述辐射管沿所述热解炉的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管，
其中，沿所述热解炉的高度方向布置的辐射管彼此平行并且错开布置，辐射管根数的布置方式为：沿所述热解炉竖直方向，辐射管层中的根数依次为N、N+1、N、N+1，由此使得辐射管根数交替布置，N≥1，其中，辐射管根数为N+1的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第一水平面，辐射管根数为N的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第二水平面；
导料板，所述导料板的上端固定在所述热解炉的侧壁上，并且所述导料板的下端以与所述热解炉的侧壁呈15°-45°夹角的方式向所述热解炉内部下方延伸，其中，所述导料板的上端处于所述第一水平面上，所述导料板的下端处于所述第二水平面上；
催化剂喷口，所述催化剂喷口设置在所述热解炉竖直高度H的1/15H-2/3H区间内，且位于所述导料板下端的正下方，其中，所述催化剂喷口被设置成使得催化剂喷入方向与辐射管长度方向垂直，以及
颗粒床除尘装置，所述颗粒床除尘装置与所述热解炉的热解油气出口相连。
采用上述实施例的生物质下行床快速催化热解系统，将生物质原料在回转窑干燥器内经过干燥后，暂存在料仓内，并输送至料斗中，生物质原料经锥形分料器分离后均匀下落，下落过程中生物质原料与辐射管直接接触，同催化剂采用催化剂喷口喷入，使催化剂与物料及热解油气充分接触，发生快速催化裂解反应，提高催化效率。
另外，根据本发明上述实施例的生物质下行床快速催化热解系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在所述颗粒床除尘装置与所述热解炉的热解油气出口之间进一步包括：
一级旋风分离器，所述一级旋风分离器与所述热解炉的热解油气出口相连；
二级旋风分离器，所述二级旋风分离器分别与所述一级旋风分离器和所述颗粒床除尘装置相连；以及
灰斗，所述灰斗分别与所述一级旋风分离器和所述二级旋风分离器相连。
在本发明的一些实施例中，上述实施例的生物质下行床快速催化热解系统进一步包括：
净化设备，所述净化设备具有热解油气入口、生物油出口和热解气出口，所述热解油气入口与所述颗粒床除尘装置相连；
生物油储罐，所述生物油储罐与所述生物油出口相连；以及
气柜，所述气柜分别与所述热解气出口和所述快速催化热解炉内辐射管相连。
在本发明的一些实施例中，上述实施例的生物质下行床快速催化热解系统进一步包括：
螺旋出料器，所述螺旋出料器与所述快速催化热解炉的高温生物炭出口相连；
换热器，所述换热器具有烟气入口、高温生物炭入口、换热后烟气出口和换热后生物炭出口，所述烟气入口与所述快速催化热解炉的烟气出口相连，所述高温生物炭入口与所述螺旋出料器相连，所述换热后烟气出口与所述回转窑干燥器相连；
熄焦室，所述熄焦室与所述换热后生物炭出口相连；以及
炭仓，所述炭仓与所述熄焦室相连；
在本发明的一些实施例中，所述热解油气出口设置在所述快速催化热解炉侧壁的底部。
在本发明的一些实施例中，所述快速催化热解炉的侧壁外周设置有保温层。
根据本发明的另一方面，本发明还提出了一种利用前面所述的生物质下行床快速催化热解系统热解生物质的方法，包括：
采用回转窑干燥器对生物质进行干燥和预热处理，以便得到干燥生物质；
采用料仓暂存所述干燥生物质；
将所述料仓内的干燥生物质从所述快速催化热解炉的物料入口供给至所述快速催化热解炉内，并通过所述催化剂喷口通入催化剂，使得所述干燥生物质发生催化热解反应，以便得到热解油气和高温生物炭；以及
采用颗粒床除尘装置对所述热解油气进行第一除尘处理，以便得到热解油气产品。
采用上述利用生物质下行床快速催化热解系统热解生物质的方法，预先将生物质原料在回转窑干燥器内经过干燥后，暂存在料仓内，并输送至料斗中，生物质原料经锥形分料器分离后均匀下落，下落过程中生物质原料与辐射管直接接触，同催化剂采用催化剂喷口喷入，使催化剂与物料及热解油气充分接触，发生快速催化裂解反应，提高催化效率。
另外，根据本发明上述实施例的利用生物质下行床快速催化热解系统热解生物质的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在对所述热解油气进行第一除尘处理之前，进一步包括：
采用一级旋风分离器对所述热解油气进行第二除尘处理；
采用二级旋风分离器对经过所述第二除尘处理后的热解油气进行第三除尘处理；
采用灰斗收集所述第二除尘处理和所述第三除尘处理分离出的灰尘。
在本发明的一些实施例中，上述方法进一步包括：
采用净化设备对经过所述第三除尘处理的热解油气进行处理，以便得到生物油和热解气；
采用生物油储罐储存所述生物油；
采用气柜储存所述热解气，并将所述热解气通入所述快速催化热解炉内的辐射管中。
在本发明的一些实施例中，上述方法进一步包括：
采用螺旋出料器排出所述快速催化热解炉内的高温生物炭；
在换热器内，将所述螺旋出料器排出的高温生物炭与所述快速催化热解炉内排出的烟气进行换热，以便得到换热后烟气和换热后生物炭，并将换热后烟气返回所述回转窑干燥器用于对生物质进行干燥和预热处理；
采用熄焦室对所述换热后生物炭进行冷却；以及
将冷却后的生物炭存储于炭仓内。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的生物质下行床快速催化热解系统的结构示意图。
图2是根据本发明一个实施例的生物质下行床快速催化热解系统中快速催化热解炉的结构示意图。
图3是根据本发明一个实施例的热解生物质的方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种生物质下行床快速催化热解系统。下面参考图1详细描述本发明具体实施例的生物质下行床快速催化热解系统。
根据本发明具体实施例的生物质下行床快速催化热解系统包括：快速催化热解炉100、回转窑干燥器200、料仓300、和颗粒床除尘装置400，其中，回转窑干燥器200具有生物质入口210和干燥生物质出口220；料仓300与干燥生物质出口220相连。
根据本发明的具体实施例，快速催化热解炉100包括：料斗10、锥形分料器20、辐射管30、导料板40和催化剂喷口50。其中，料斗设置在所述热解炉的顶部且分别与所述热解炉的物料入口和所述料仓相连；锥形分料器设置在所述热解炉的物料入口的正下方；辐射管沿所述热解炉的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管，其中，沿所述热解炉的高度方向布置的辐射管彼此平行并且错开布置，辐射管根数的布置方式为：沿所述热解炉竖直方向，辐射管层中的根数依次为N、N+1、N、N+1，由此使得辐射管根数交替布置，N≥1，其中，辐射管根数为N+1的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第一水平面，辐射管根数为N的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第二水平面；述导料板的上端固定在所述热解炉的侧壁上，并且所述导料板的下端以与所述热解炉的侧壁呈15°-45°夹角(θ)的方式向所述热解炉内部下方延伸，其中，所述导料板的上端处于所述第一水平面上，所述导料板的下端处于所述第二水平面上；催化剂喷口设置在所述热解炉竖直高度H的1/15H-2/3H区间内，且位于所述导料板下端的正下方，其中，所述催化剂喷口被设置成使得催化剂喷入方向与辐射管长度方向垂直，以及颗粒床除尘装置400与热解炉100的热解油气出口相连。
采用上述实施例的生物质下行床快速催化热解系统，将生物质原料在回转窑干燥器内经过干燥后，暂存在料仓内，并输送至料斗中，生物质原料经锥形分料器分离后均匀下落，下落过程中生物质原料与辐射管直接接触，同催化剂采用催化剂喷口喷入，使催化剂与物料及热解油气充分接触，发生快速催化裂解反应，提高催化效率。
下面参考图2详细描述本发明具体实施例的快速催化热解炉。根据本发明具体实施例的快速催化热解炉100，包括：料斗10、锥形分料器20、辐射管30、导料板40和催化剂喷口50。
根据本发明的具体实施例，料斗10设置在热解反应器100的顶部且与热解反应器的物料入口11相连。由此可以生物质的加入。根据本发明的具体实施例，生物质粒径范围为0.5mm-6mm。
根据本发明的具体实施例，锥形分料器20设置在热解反应器100的物料入口1的下方。由此可以将物料均匀分成两部分，进而均匀地进入热解反应器100内。
根据本发明的具体实施例，辐射管沿30沿热解反应器100的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管，其中，沿所述热解反应器的高度方向布置的辐射管彼此平行并且错开布置，辐射管根数的布置方式为：沿反应器竖直方向，辐射管层中的根数依次为N、N+1、N、N+1，由此使得辐射管根数交替布置，N≥1，其中，辐射管根数为N+1的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第一水平面，辐射管根数为N的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第二水平面。如图2所示。由此，通过设置上述排布方式的辐射管沿30使得生物质原料在下降的过程中与蓄热式辐射管充分接触，实现快速裂解。
根据本发明的具体实施例，导料板40设置在热解反应器100的侧壁上，具体地，导料板40的上端固定在热解反应器100的侧壁上，并且导料板的下端以与热解反应器100的侧壁呈15°-45°夹角(θ)的方式向热解反应器100内部下方延伸，其中，导料板的上端处于第一水平面上，导料板的下端处于第二水平面上。由此，可以由N+1的辐射管层上滑落的生物质经过导料板40可以全部落到N的辐射管层上，避免生物质直接贴着热解反应器100的侧壁滑落，进而可以提高辐射管对生物质的加热效率，进而提高热解效果。
根据本发明的具体实施例，催化剂喷口50设置在热解反应器100竖直高度H的1/15H-2/3H区间内，且位于所述导料板下端的正下方，如图2所示。其中，催化剂喷口被设置成使得催化剂喷入方向与辐射管长度方向垂直。由此，催化剂喷口50即位于导料板40正下方，进而可以避免下落的生物质堵塞催化剂喷口50。
根据本发明的具体实施例，催化剂喷口50通过喷入的方式加入催化剂，采用的载气可以为氮气等惰性气体，催化剂喷入速度可以为1m/s-4.5m/s。根据本发明的具体实施例，通过上述催化剂喷口50喷入催化剂，使得催化剂与生物质与裂解油气充分混合，进而有效可以提高催化效率。根据本发明的具体实施例，可选用的催化剂为三氧化二铁催化剂、红土镍矿催化剂和钒钛磁铁矿催化剂，进而可以提高生物油产率和pH值。
根据本发明的具体实施例，所述热解反应器的热解油气出口12设置在所述热解反应器100侧壁的底部。进而热解油气排出过程可带动生物质原料，保证生物质原料催化热解反应。
根据本发明的具体实施例，所述热解反应器的侧壁外周设置有保温层。由此可以避免热量散失，提高热解效率。
采用上述实施例的快速催化热解炉，将生物质原料输送至料斗中，生物质原料经锥形分料器分离后均匀下落，下落过程中生物质原料与辐射管直接接触，同时由催化剂喷口喷入催化剂，开始发生快速催化裂解反应；热解油气由下行床快速催化热解装置底部的热解油气出口排出，经净化单元处理后得到生物油与裂解燃气；生物炭由下行床快速催化热解装置底部经螺旋出料器排出。
根据本发明的具体实施例，在颗粒床除尘装置400与热解炉100的热解油气出口12之间进一步包括：一级旋风分离器500、二级旋风分离器600和灰斗700，其中，一级旋风分离器500与热解炉100的热解油气出口12相连；二级旋风分离器600分别与一级旋风分离器500和颗粒床除尘装置400相连；以及灰斗分别与一级旋风分离器500和二级旋风分离器600相连。由此，采用旋风分离器与颗粒床除尘装置联合除尘，可以有效降低快速裂解生物油中的含尘量。
根据本发明的具体实施例，上述实施例的生物质下行床快速催化热解系统，进一步包括：净化设备800、生物油储罐900和气柜1000，净化设备800具有热解油气入口810、生物油出口820和热解气出口830，热解油气入口810与颗粒床除尘装置400相连；生物油储罐900与生物油出口820相连；以及气柜1000分别与热解气出口830和快速催化热解炉100内辐射管30相连。由此可以进一步对热解油气进行处理分别得到生物油和热解气，得到的热解气可以进一步返回快速催化热解炉100内辐射管30内，进而为催化热解提供热量，节省能耗。
根据本发明的具体实施例，上述实施例的生物质下行床快速催化热解系统，进一步包括：螺旋出料机1100、换热器1200、熄焦室1300和炭仓1400。其中，螺旋出料机1100与热解反应器100的高温生物炭出口13相连；换热器1200具有烟气入口1210、高温生物炭入口1220、换热后烟气出口1230和换热后生物炭出口1240，烟气入口1210与快速催化热解炉100的烟气出口相连，高温生物炭入口1220与螺旋出料器1100相连，换热后烟气出口1230与回转窑干燥器1100相连；熄焦室1300与换热后生物炭出口1240相连；以及炭仓1400与熄焦室1300相连。由此，通过对高温生物炭的余热进行回收用于生物质原料的预热和干燥，进而可以进一步提高系统的能源利用率，降低热解生物质的能耗。
根据本发明的另一方面，本发明还提出了一种利用前面所述的生物质下行床快速催化热解系统热解生物质的方法。
下面参考图3详细描述本发明具体实施例的利用生物质下行床快速催化热解系统热解生物质的方法。根据本发明的具体实施例，该方法包括：
采用回转窑干燥器对生物质进行干燥和预热处理，以便得到干燥生物质；
采用料仓暂存所述干燥生物质；
将所述料仓内的干燥生物质从所述快速催化热解炉的物料入口供给至所述快速催化热解炉内，并通过所述催化剂喷口通入催化剂，使得所述干燥生物质发生催化热解反应，以便得到热解油气和高温生物炭；以及
采用颗粒床除尘装置对所述热解油气进行第一除尘处理，以便得到热解油气产品。
采用上述利用生物质下行床快速催化热解系统热解生物质的方法，预先将生物质原料在回转窑干燥器内经过干燥后，暂存在料仓内，并输送至料斗中，生物质原料经锥形分料器分离后均匀下落，下落过程中生物质原料与辐射管直接接触，同催化剂采用催化剂喷口喷入，使催化剂与物料及热解油气充分接触，发生快速催化裂解反应，提高催化效率。
根据本发明的具体实施例，前面实施例的关于生物质下行床快速催化热解系统的有益效果同样适用于本发明实施例的利用该系统热解生物质的方法，在此不再赘述。
根据本发明的具体实施例，在对所述热解油气进行第一除尘处理之前，进一步包括：采用一级旋风分离器对所述热解油气进行第二除尘处理；采用二级旋风分离器对经过所述第二除尘处理后的热解油气进行第三除尘处理；采用灰斗收集所述第二除尘处理和所述第三除尘处理分离出的灰尘。由此，采用旋风分离器与颗粒床除尘装置联合除尘，可以有效降低快速裂解生物油中的含尘量。
根据本发明的具体实施例，上述方法进一步包括：采用净化设备对经过所述第三除尘处理的热解油气进行处理，以便得到生物油和热解气；采用生物油储罐储存所述生物油；采用气柜储存所述热解气，并将所述热解气通入所述快速催化热解炉内的辐射管中。由此可以进一步对热解油气进行处理分别得到生物油和热解气，得到的热解气可以进一步返回快速催化热解炉100内辐射管30内，进而为催化热解提供热量，节省能耗。
根据本发明的具体实施例，上述方法进一步包括：采用螺旋出料器排出所述快速催化热解炉内的高温生物炭；在换热器内，将所述螺旋出料器排出的高温生物炭与所述快速催化热解炉内排出的烟气进行换热，以便得到换热后烟气和换热后生物炭，并将换热后烟气返回所述回转窑干燥器用于对生物质进行干燥和预热处理；采用熄焦室对所述换热后生物炭进行冷却；以及将冷却后的生物炭存储于炭仓内。由此，通过对高温生物炭的余热进行回收用于生物质原料的预热和干燥，进而可以进一步提高系统的能源利用率，降低热解生物质的能耗。
实施例1
将粒径≤2mm，含水率为25％的木屑原料输送至回转窑干燥器中进行预热干燥，其中余热烟气温度为120℃，经过干燥的木屑(含水率为13％，温度为70℃)输送至下行床快速催化热解炉中，木屑依靠自身重力下落同时喷入Fe2O3催化剂(粒径≤0.5mm，喷入量为木屑质量分数的3％)，发生快速催化热解反应；催化热解得到的热解油气由油气出口排出，经两级旋风分离器与颗粒床除尘装置联合除尘处理后，进入到净化系统，得到生物油和热解气，其中热解气用于为辐射管提供热量；得到的高温生物炭(温度450℃)由螺旋出料器排出，经换热器与烟气换热后进入到熄焦单元，得到生物炭；余热烟气(130℃)通入到回转窑干燥器中，用于对木屑进行预热干燥。
表1.裂解产物分布及生物油性质分析结果
实施例2
将粒径≤1.5mm，含水率25％的木屑输送至回转窑干燥器中以120℃的换热烟气进行预热干燥，经干燥后的木屑(含水率15％，温度75℃)输送至下行床快速催化热解炉中，木屑依靠自身重力下落，同时喷入红土镍矿催化剂(粒径≤0.2mm，喷入量为木屑质量分数的2％)，发生快速催化热解反应；反应得到的热解油气经油气出口排出，经两级旋风分离器和颗粒床除尘装置联合除尘处理后进入到净化系统，得到生物油和热解气，其中热解气用于为辐射管提供能量；得到的高温生物炭(温度450℃)由螺旋出料器排出，经换热器与烟气换热后进入到熄焦单元，得到生物炭；余热烟气(140℃)通入到回转窑干燥器中，用于对木屑进行预热干燥。
表2.裂解产物分布及生物油性质分析结果
实施例3
将粒径≤2mm，含水率25％的木屑输送至回转窑干燥器中以120℃的换热烟气进行预热干燥，经干燥后的木屑(含水率16％，温度73℃)输送至下行床快速催化热解炉中，木屑依靠自身重力下落，同时喷入钒钛磁铁矿催化剂(粒径≤0.2mm，喷入量为木屑质量分数的2％)，发生快速催化热解反应；反应得到的热解油气经油气出口排出，经由两级旋风分离器和颗粒床除尘装置联合除尘处理后，进入到净化系统得到生物油和热解气，其中热解气用于为辐射管提供能量；得到的高温生物炭(温度450℃)由螺旋出料器排出，经换热器与烟气换热后进入到熄焦单元，得到生物炭；余热烟气(140℃)通入到回转窑干燥器中，用于对木屑进行预热干燥。
表3.裂解产物分布及生物油性质分析结果
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种生物质下行床快速催化热解系统，其特征在于，包括：
回转窑干燥器，所述回转窑干燥器具有生物质入口和干燥生物质出口；
料仓，所述料仓与所述干燥生物质出口相连；
快速催化热解炉，所述快速催化热解炉包括：
料斗，所述料斗设置在所述热解炉的顶部且分别与所述热解炉的物料入口和所述料仓相连；
锥形分料器，所述锥形分料器设置在所述热解炉的物料入口的正下方；
辐射管，所述辐射管沿所述热解炉的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管，
其中，沿所述热解炉的高度方向布置的辐射管彼此平行并且错开布置，辐射管根数的布置方式为：沿所述热解炉竖直方向，辐射管层中的根数依次为N、N+1、N、N+1，由此使得辐射管根数交替布置，N≥1，其中，辐射管根数为N+1的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第一水平面，辐射管根数为N的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第二水平面；
导料板，所述导料板的上端固定在所述热解炉的侧壁上，并且所述导料板的下端以与所述热解炉的侧壁呈15°-45°夹角的方式向所述热解炉内部下方延伸，其中，所述导料板的上端处于所述第一水平面上，所述导料板的下端处于所述第二水平面上；
催化剂喷口，所述催化剂喷口设置在所述热解炉竖直高度H的1/15H-2/3H区间内，且位于所述导料板下端的正下方，其中，所述催化剂喷口被设置成使得催化剂喷入方向与辐射管长度方向垂直，以及
颗粒床除尘装置，所述颗粒床除尘装置与所述热解炉的热解油气出口相连。
2.根据权利要求1所述的生物质下行床快速催化热解系统，其特征在于，在所述颗粒床除尘装置与所述热解炉的热解油气出口之间进一步包括：
一级旋风分离器，所述一级旋风分离器与所述热解炉的热解油气出口相连；
二级旋风分离器，所述二级旋风分离器分别与所述一级旋风分离器和所述颗粒床除尘装置相连；以及
灰斗，所述灰斗分别与所述一级旋风分离器和所述二级旋风分离器相连。
3.根据权利要求2所述的生物质下行床快速催化热解系统，其特征在于，进一步包括：
净化设备，所述净化设备具有热解油气入口、生物油出口和热解气出口，所述热解油气入口与所述颗粒床除尘装置相连；
生物油储罐，所述生物油储罐与所述生物油出口相连；以及
气柜，所述气柜分别与所述热解气出口和所述快速催化热解炉内辐射管相连。
4.根据权利要求3所述的生物质下行床快速催化热解系统，其特征在于，进一步包括：
螺旋出料器，所述螺旋出料器与所述快速催化热解炉的高温生物炭出口相连；
换热器，所述换热器具有烟气入口、高温生物炭入口、换热后烟气出口和换热后生物炭出口，所述烟气入口与所述快速催化热解炉的烟气出口相连，所述高温生物炭入口与所述螺旋出料器相连，所述换热后烟气出口与所述回转窑干燥器相连；
熄焦室，所述熄焦室与所述换热后生物炭出口相连；以及
炭仓，所述炭仓与所述熄焦室相连。
5.根据权利要求1所述的生物质下行床快速催化热解系统，其特征在于，所述热解油气出口设置在所述快速催化热解炉侧壁的底部。
6.根据权利要求1所述的生物质下行床快速催化热解系统，其特征在于，所述快速催化热解炉的侧壁外周设置有保温层。
7.一种利用权利要求1-6任一项所述的生物质下行床快速催化热解系统热解生物质的方法，其特征在于，包括：
采用回转窑干燥器对生物质进行干燥和预热处理，以便得到干燥生物质；
采用料仓暂存所述干燥生物质；
将所述料仓内的干燥生物质从所述快速催化热解炉的物料入口供给至所述快速催化热解炉内，并通过所述催化剂喷口通入催化剂，使得所述干燥生物质发生催化热解反应，以便得到热解油气和高温生物炭；以及
采用颗粒床除尘装置对所述热解油气进行第一除尘处理，以便得到热解油气产品。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在对所述热解油气进行第一除尘处理之前，进一步包括：
采用一级旋风分离器对所述热解油气进行第二除尘处理；
采用二级旋风分离器对经过所述第二除尘处理后的热解油气进行第三除尘处理；
采用灰斗收集所述第二除尘处理和所述第三除尘处理分离出的灰尘。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：
采用净化设备对经过所述第三除尘处理的热解油气进行处理，以便得到生物油和热解气；
采用生物油储罐储存所述生物油；
采用气柜储存所述热解气，并将所述热解气通入所述快速催化热解炉内的辐射管中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括：
采用螺旋出料器排出所述快速催化热解炉内的高温生物炭；
在换热器内，将所述螺旋出料器排出的高温生物炭与所述快速催化热解炉内排出的烟气进行换热，以便得到换热后烟气和换热后生物炭，并将换热后烟气返回所述回转窑干燥器用于对生物质进行干燥和预热处理；
采用熄焦室对所述换热后生物炭进行冷却；以及
将冷却后的生物炭存储于炭仓内。
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160830 Address after: 102200 Beijing City, Changping District science and Technology Park Fukang Road No. 18 Applicant after: BEIJING HUAFU ENGINEERING Co.,Ltd. Address before: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant before: BEIJING SHENWU ENVIRONMENT AND ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170511 Address after: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant after: Shenwu Technology Group Co.,Ltd. Address before: 102200 Beijing City, Changping District science and Technology Park Fukang Road No. 18 Applicant before: BEIJING HUAFU ENGINEERING Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20190102 Granted publication date: 20180420 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20190121 Granted publication date: 20180420 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
| CI03 | Correction of invention patent |
Correction item: preservation of patent right and its discharge Correct: Revocation, preservation and rescission of patent rights False: Preservation and dissolution of patent right Number: 09-01 Volume: 35 |
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| CI03 | Correction of invention patent | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20220102 Granted publication date: 20180420 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20220102 Granted publication date: 20180420 |
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| PP01 | Preservation of patent right |