CN106085486B - 用于生物质热解的固体热载体加热装置 - Google Patents

用于生物质热解的固体热载体加热装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物质热解液化反应过程中使用的装置，具体涉及一种用于生物质热解的固体热载体加热装置，包括通过管道连接的流化床燃烧器和热载体加热器，所述的流化床燃烧器包括燃烧器主体，燃烧器主体连接生物质粉体燃料喂料器，所述热载体加热器包括热载体加热炉，热载体加热炉上、下两端分别连接热载体喂料器和储料器，热载体加热炉设有进烟口，烟气净化室通过进烟管道连接进烟口，所述进烟管道伸入热载体加热炉的底部。本发明高温烟气由底部向上流动，与热载体加热炉内下落的固体热载体进行强制对流换热，加热效率高。

Description

用于生物质热解的固体热载体加热装置
技术领域
本发明涉及一种生物质热解液化反应过程中使用的装置，具体涉及一种用于生物质热解的固体热载体加热装置。
背景技术
生物质材料具有环境友好，资源可再生等特点，是理想的清洁能源之一，具有广阔的开发利用前景。生物质热解液化技术是一种热化学手段，利用高温固体介质加热粉状生物质实现生物质快速热解液化，是生产生物油的工艺之一，具有冷却负载小、载体余热回收容易等优点，也是最具发展潜力的生物质能利用技术之一。
其中，热载体加热粉状生物质是生物燃油生产过程中的关键环节,热载体技术先进与否直接关系到生物燃油的生产成本。随着生物质热解技术研究的深入、生物燃油生产规模的扩大,在生物质快速热解中大都采用独立的固体热载体加热装置。
但是，现有的热载体加热技术不够成熟,炉型结构比较陈旧，加热炉热效率普遍较低,造成了较大的能源浪费,已经不适应生物油规模化生产的需要。
发明内容
本发明提供一种用于生物质热解的固体热载体加热装置，其通过流化床燃烧器燃烧生物质粉产生高温烟气直接加热固体热载体，实现固体热载体的高速高效加热。
本发明采用如下技术方案：
一种用于生物质热解的固体热载体加热装置，包括通过管道连接的流化床燃烧器和热载体加热器：所述的流化床燃烧器包括燃烧器主体，燃烧器主体连接生物质粉体燃料喂料器，燃烧器主体包括依次连接的供风系统、预分布器、点火室、主燃室和烟气净化室，生物质粉体燃料喂料器连接点火室；
所述热载体加热器包括热载体加热炉，热载体加热炉上、下两端分别连接热载体喂料器和储料器，热载体加热炉设有进烟口，烟气净化室通过进烟管道连接进烟口，所述进烟管道伸入热载体加热炉的底部。
所述的流化床燃烧器主体通过在其点火室内点燃生物质粉，在适宜的风粉浓度下实现生物质粉在燃烧室内的稳定燃烧，同时产生的高温烟气经净化后进入进烟管道输送至热载体加热炉，流化床燃烧器产生的高温烟气进入热载体加热炉底部，高温烟气由底部向上流动，与热载体加热炉内下落的固体热载体进行强制对流换热，从而实现对固体热载体的加热，加热后的固体热载体从热载体加热炉底部排出进入储料器。
所述热载体加热炉内间隔设置有多层挡板，挡板通过螺杆相连接，所述挡板包括圆形挡板和环形挡板，所述圆形挡板的直径小于热载体加热炉的内径。所述挡板通过紧固螺栓固定在热载体加热炉内部。挡板的设置可以改变固体热载体下落速度的大小和方向，增加固体热载体在加热炉内的滞留时间，从而进而增强换热效果。
所述热载体喂料器上部连接储料罐，热载体喂料器下部设有锥形口，锥形口处设有锥形块，锥形块连接上部调节杆，调节杆连接把手，通过把手控制调节杆，进而控制锥形块的移动，利用锥形块与锥形口斜壁间相对运动来改变二者之间的间隙，进而控制固体热载体的流量。
所述生物质粉体燃料喂料器为二级喂料方式，包括刮板式喂料器和螺旋喂料器，刮板式喂料器包括喂料筒，喂料筒顶部设有上料口，底部设有落料口，落料口上方设有直径大于落料口的锥筒，锥筒下部连接刮板器，电机连接锥筒，锥筒可有效防止物料自由落入落料口，物料只能通过刮板器推入落料口，电机调节刮板器的旋转速度，以达到精确控制喂料速率的目的。
所述落料口下部连接螺旋喂料器的进料口，螺旋喂料器出料口连接点火室，螺旋喂料器以更高的转速将物料快速送至流化床燃烧器中，可有效防止生物质粉体因拥堵挤压而熔融粘结在输送绞龙上，实现生物质粉的连续、精确和稳定喂料。
所述喂料筒一侧设有观察窗，所述生物质粉体燃料喂料器设置在机架上。
所述热载体加热炉设有排烟口，排烟口与旋风分离器相连，旋风分离器对烟气进行进一步的净化处理。
所述流化床燃烧器设有温度传感器，实时监测流化床燃烧器的温度，供风系统包括风机和流量计，风机为燃烧提供空气，流量计有效控制进风量。
所述热载体加热炉上设有温度传感器，所述流化床燃烧器和热载体加热炉之间进烟管道上设有温度传感器，热载体加热炉排烟口处设有排气温度传感器，所述温度传感器均与数据检测系统连接，数据检测系统可以实现系统温度的变化检测与采集，从而调整热载体加热炉的各处温度。
本发明的优点及有益效果为：
本发明流化床燃烧器在适宜的风粉浓度(即粉体质量与进风量之比)下保证生物质粉体燃料的燃烧效率，实现稳定持续的产生高温烟气用于热载体加热；
高温烟气由底部向上流动，与热载体加热炉内下落的固体热载体进行强制对流换热，加热效率高；
热载体加热炉内的挡板可以增加高温烟气与热载体的对流换热时间和换热效率，热载体升温迅速，换热效率高，解决了热载体的高速高效加热问题；
同时，流化床燃烧器和热载体加热器分别设有温度控制与采集系统，可以实时检测热载体加热系统温度的变化，为实现高温固体热载体的智能精确温度控制打下基础。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为流化床燃烧器装置示意图；
图3为热载体喂料装置示意图；
图4为热载体加热器示意图；
图5为圆形挡板的结构示意图；
图6为环形挡板的结构示意图。
其中，1.生物质粉体喂料器；2.燃烧器主体；3.进烟管道；4.热载体喂料器；5.热载体加热炉；6.旋风分离器；7.数据检测系统；8.储料器；9.供风系统；10.机架；11.观察窗；12.喂料筒；13.变频调速电机(立式)；14.锥筒；15.刮板器；16.螺旋喂料器；17.高温烟气出口；18.烟气净化室；19.燃烧室；20.点火室；21.预分布器；22.流量计；23.罗茨风机；24.锥形口斜壁；25.锥形块；26.调节杆；27.把手；28.储料罐；29.进烟口；30.加热炉壁；31.紧固螺栓；32.螺杆；33.圆形挡板；34.环形挡板；35.排烟口。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种用于生物质热解的固体热载体加热装置，包括流化床燃烧器和热载体加热器，流化床燃烧器通过管道与热载体加热器相连。所述的流化床燃烧器包括燃烧器主体2，燃烧器主体2连接生物质粉体燃料喂料器1，燃烧器主体2自下向上依次为预分布器21、点火室20、燃烧室19、烟气净化室18，其中预分布器21与供风系统9相连，烟气净化室18的高温烟气出口17通过进烟管道3与热载体加热炉5相连，生物质粉体燃料喂料器1连接点火室20。
所述流化床燃烧器设有温度传感器，供风系统9包括罗茨风机23和流量计22。所述的流化床燃烧器主体2通过在其点火室20内引燃生物质粉，调整罗茨风机23的电机频率，通过流量计22实时检测进风量，确保适宜的风粉浓度下实现生物质粉在燃烧室19内的稳定燃烧，同时产生的高温烟气经过烟气净化室18进行烟气除尘，净化后的高温烟气通过进烟管道3输送至热载体加热炉5底部。
所述生物质粉体燃料喂料器1是由旋转刮板喂料器和水平螺旋喂料器两部分组成，位于机架10上与流化床燃烧器主体2相连。刮板式喂料器包括喂料筒12，喂料筒12一侧设有观察窗11，喂料筒12顶部设有上料口，底部设有落料口，落料口上方设有直径大于落料口的锥筒14，锥筒14下部连接刮板器15，锥筒14可有效防止物料自由落入落料口，因此物料只能通过刮板器15推入落料口，立式变频调速电机13调节刮板器15的旋转速度，以达到精确控制喂料速率的目的。所述落料口下部连接螺旋喂料器16的进料口，螺旋喂料器16出料口连接点火室20。
如图3、图4所示，所述热载体加热器设有热载体加热炉5、热载体喂料器4、储料器8和旋风分离器6，热载体加热炉5上部与热载体喂料器4相连接，下部与储料器8相连，排烟口35与旋风分离器6相连。热载体加热炉5设有进烟口29，烟气净化室18通过进烟管道3连接进烟口29，所述进烟管道3伸入热载体加热炉5的底部。
如图4、图5、图6所示，所述热载体加热炉5内设置挡板，挡板包括圆形挡板33和环形挡板34，两种挡板间隔设置。圆形挡板33和环形挡板34通过三根螺杆32相连，通过紧固螺栓31固定在热载体加热炉5内部。
所述固体热载体加热炉5上设有温度传感器，所述流化床燃烧器和热载体加热器之间进烟管道3上设有温度传感器，所述热载体加热炉排烟口35处设有排气温度传感器。所述热载体加热装置的数据检测系统7可以实现系统温度的变化检测与采集。
如图3所示，所述热载体喂料器4设有储料罐28、调节杆26、控制把手27和锥形块25，通过把手27控制调节杆26，进而控制锥形块25的移动，利用锥形块25与锥形口斜壁24间相对运动来改变他们之间的间隙，进而控制储料罐28内固体热载体的流量。
使用时首先启动流化床燃烧器预热整个系统，待系统温度趋于稳定后，打开热载体喂料器4，将固体热载体定量、匀速的输入热载体加热炉5内，在喂料器底部和热载体加热炉5的结合处放置带有孔径的筛网，确保固体热载体均匀的分布于热载体加热炉内，固体热载体和高温烟气在加热炉5内充分接触，进行强制对流换热，换热结束后，固体热载体落入储料器8中，经过换热的烟气进入旋风分离器6，整个加热过程通过数据检测系统7实时控制，保证系统的稳定运行。

Claims (8)

1.一种用于生物质热解的固体热载体加热装置，包括通过管道连接的流化床燃烧器和热载体加热器，其特征是，所述的流化床燃烧器包括燃烧器主体，燃烧器主体连接生物质粉体燃料喂料器，燃烧器主体包括依次连接的供风系统、预分布器、点火室、主燃室和烟气净化室，生物质粉体燃料喂料器连接点火室，所述热载体加热器包括热载体加热炉，热载体加热炉上、下两端分别连接热载体喂料器和储料器，热载体加热炉设有进烟口，烟气净化室通过进烟管道连接进烟口，所述进烟管道伸入热载体加热炉的底部，所述生物质粉体燃料喂料器包括刮板式喂料器和螺旋喂料器，刮板式喂料器包括喂料筒，喂料筒顶部设有上料口，底部设有落料口，落料口上方设有直径大于落料口的锥筒，锥筒下部连接刮板器，电机连接锥筒，所述落料口下部连接螺旋喂料器的进料口，螺旋喂料器出料口连接点火室。
2.根据权利要求1所述的用于生物质热解的固体热载体加热装置，其特征是，所述热载体加热炉内间隔设置有多层挡板，挡板通过螺杆相连接，所述挡板包括圆形挡板和环形挡板，所述圆形挡板的直径小于热载体加热炉的内径。
3.根据权利要求2所述的用于生物质热解的固体热载体加热装置，其特征是，所述挡板通过紧固螺栓固定在热载体加热炉内部。
4.根据权利要求1所述的用于生物质热解的固体热载体加热装置，其特征是，所述热载体喂料器上部连接储料罐，热载体喂料器下部设有锥形口，锥形口处设有锥形块，锥形块连接上部调节杆，调节杆连接把手。
5.根据权利要求1所述的用于生物质热解的固体热载体加热装置，其特征是，所述喂料筒一侧设有观察窗，所述生物质粉体燃料喂料器设置在机架上。
6.根据权利要求1所述的用于生物质热解的固体热载体加热装置，其特征是，所述热载体加热炉设有排烟口，排烟口与旋风分离器相连。
7.根据权利要求1所述的用于生物质热解的固体热载体加热装置，其特征是，所述流化床燃烧器设有温度传感器，供风系统包括风机和流量计。
8.根据权利要求1所述的用于生物质热解的固体热载体加热装置，其特征是，所述热载体加热炉上设有温度传感器，所述流化床燃烧器和热载体加热炉之间进烟管道上设有温度传感器，热载体加热炉排烟口处设有排气温度传感器，所述温度传感器均与数据检测系统连接。
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