CN105885890A - 一种新型快速热解装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型快速热解装置，包括加热系统、进料系统、搅拌系统、温控系统与产物采集系统，所述的加热系统包括热解反应筒体外部的加热元件与内部载热粒子，热解反应筒体的上部与进料系统相连，电机通过减速装置与搅拌轴相连，搅拌轴穿过反应器端盖带动螺旋型搅拌片旋转、搅拌反应筒内部的载热粒子实现载热粒子的混合、流动，进而实现反应器筒壁与反应器内部的热量传递；生物质颗粒由位于反应器上部的进料系统进入反应器内部并与高温的载热粒子混合接触，迅速完成热解反应，热解热产物穿过载热粒子层由位于反应器筒体底部的多孔板与导出口流出反应器；所述的搅拌系统包括配有减速装置的电机、搅拌轴、搅拌片与限位轴承；所述的测温系统包括测温元件与温度显示装置；本发明可以很好的提高热解反应热能利用率，快速热解更充分，适于规模化、低能耗的工业生产需求。

Description

一种新型快速热解装置

技术领域

本发明涉及一种生物质新型快速热解装置，该发明属于生物质再生利用及其能源转化的技术领域。

背景技术

目前我国农林生产剩余物等生物质资源利用效率比较低，简单的焚烧不但使自然界碳源利用效率低而且会带来环境污染，快速热解是指在无氧或贫氧的状态下，在中等温度(450℃～650℃)下，生物质颗粒在高升温速率的条件下迅速断裂成小分子热转化过程。快速热解工艺以其液体得率(50％～70％)高得到广泛的关注，热解液相产物可以继续深加工为化学原料或燃料，副产物固体炭和可燃气体也可以很好的利用。

作为快速热解工艺的核心，快速热解反应器在很大程度上决定了操作维修费用、工业放大可行性以及热解效率。目前常见的工业化快速热解反应器主要有流态化反应器、旋转锥反应器、下行床反应器等几种。流态化反应器需要大量的流化气体，因此能量消耗较大同时气体输送风机容易被焦油堵塞；旋转锥反应器设备具有高速旋转部件需要定期维修，同时需要粒子外加热系统；下行床反应器高度较大，下行的载热粒子与生物质接触力小，生物质颗粒加热速度相对较慢，液体产率低，并且需要相当的基础建设。如何使反应器体积小，生物质颗粒升温速率高、操作费用低是研究者们探索的目标。

发明内容

本发明克服了已有快速热解传热效率低的问题，特别是在大型反应器的情况下，载热粒子可以很好地提高传热效率，升温迅速，有利于快速热解的充分反应。

一种新型快速热解装置，包括加热系统、进料系统、搅拌系统、测温系统与产物采集系统，所述的加热系统包括热解反应筒体、加热元件与载热粒子，热解反应筒体的上部与进料系统、搅拌系统相连，热解反应筒体底部与产物采集系统相连；所述的进料系统包括进料口与进料驱动装置；所述的搅拌系统包括电机、搅拌轴、搅拌片与限位轴承；所述的测温系统包括测温元件与温度显示装置；所述的产物采集系统包括多孔板与导出口。

热解反应筒体及搅拌片可以根据生产规模进行尺寸调整，可满足大规模工业化生产，所述的加热元件为电热丝、中频线圈或热烟气，可保持反应器内部长期在450～650℃，所述的载热粒子为载热性能优异的陶瓷球、氧化铝球或强度好的金属珠，直径为1～20mm，热解反应加热方式采用加热元件间接加热与载热粒子直接传热相结合的方式。

所述的进料系统包括进料口与进料驱动装置，热解原料为3mm直径以下粉末，所述的进料驱动装置采用螺旋式进料或活塞式进料系统；所述的搅拌系统通过搅拌轴穿过反应器端盖带动螺旋型搅拌片旋转、搅拌反应筒内部的载热粒子实现载热粒子的混合、流动，进而实现反应器筒壁与反应器内部的热量传递，并实现反应器内部热量均匀；生物质颗粒由位于反应器上部的进料系统进入反应器内部并与高温的载热粒子混合接触，迅速完成热解反应，热解热产物穿过载热粒子层由位于反应器筒体底部的多孔板与导出口流出反应器。测温元件为位于反应器上部、中部及下部的铠装热电偶，通过控制系统调节反应器筒体外的加热量。所述的多孔板直径要求小于载热粒子直径，反应产生的焦炭和气体经过多孔板依次进入高温气固分离系统。

综上所述，本发明可以实现较大颗粒的快速热解过程，在热解过程中，颗粒与载热粒子紧密接触碰撞，期间颗粒表面由于热解产生的炭层不断被除去，颗粒内部升温速度快，热解液相产率高；同时反应器可以在正压及负压下操作，可以满足不同需求。

附图说明

图1为本发明新型快速热解装置示意图。

图1中，1是具有减速装置的电机，2是进料系统，3是反应器外加热元件，4是反应器筒体，5是搅拌轴，6是载热粒子，7是螺旋搅拌片，8是测温元件，9是多孔板，10是限位轴承，11是导出口。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明进一步说明。

图1是本发明新型快速热解装置示意图，热解原料优选为60目木粉，通过进料系统2进入热解反应器筒体4内部，与载热粒子6混合接触发生快速热解反应，搅拌轴5在电机1的带动下以一定速率旋转，搅拌轴下方置于限位轴承10中，用于固定搅拌轴位置，载热粒子6在搅拌片7的作用下可以形成一定的流动状态，使热量分布均匀，快速热解反应充分，载热粒子优选为直径为1-20mm强度好的金属钢珠，常用直径为5mm的金属钢柱，热解反应采用加热元件3间接加热和载热粒子6直接传热相结合的方式，热解反应温度为450-650℃，反应温度通过测温元件8进行测量，优选为铠装热电偶，热解反应产物依次通过多孔板9和导出口11进行采集，其中多孔板直径小于载热粒子直径以避免载热粒子漏出反应器，反应温度在450～650℃区间，操作压力在5～300kPa(绝压)之间，最终反应液相得率为50％～70％，固体炭得率为10％～20％，可燃不凝气得率为10％～20％。

Claims (8)

1.一种新型快速热解装置，包括加热系统、搅拌系统、测温系统、产物采集系统及位于反应器上部的进料系统，其特征是，所述的加热系统由热解反应器筒体外加热元件及筒体内部载热粒子及位于筒体轴心位置的搅拌系统构成；热解产物通过筒体底部的多孔板导出。

2.根据权利要求1所述的一种新型快速热解装置，其特征是，所述的搅拌系统包括配有减速装置的电机、与减速装置相连的搅拌轴、固定在搅拌轴上的螺旋搅拌片与位于搅拌轴末端的限位轴承。

3.根据权利要求1所述的一种新型快速热解装置，其特征是，所述的加热元件为电热丝、中频线圈或热烟气。

4.根据权利要求1所述的一种新型快速热解装置，其特征是，所述的载热粒子为载热性能优异的陶瓷球、氧化铝球或强度好的金属小球，直径为1～20mm。

5.根据权利要求1所述的一种新型快速热解装置，其特征是，所述的进料系统包括进料口与进料驱动装置。

6.根据权利要求5所述的一种新型快速热解装置，其特征是，所述的进料驱动装置采用螺旋式进料或活塞型进料型式。

7.根据权利要求1所述的一种新型快速热解装置，其特征是，所述的多孔板孔隙尺寸要求小于载热粒子直径。

8.根据权利要求1所述的一种新型快速热解装置，其特征是，反应器内温度为450～650℃，绝对压力为5kPa～300kPa。