CN114410341B - 一种催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置，其包括反应罐体和活动组件，所述反应罐体其内部形成容纳空间，并且反应罐体罐壁上内凹形成容纳层，容纳层外部为外保温层，容纳层内壁设置有相变材料，容纳层内部设置有容纳空间，反应罐体上设置有进料管和排料管，并且进料管和排料管连通容纳空间内部；所述活动组件包括活动环、盘状弹簧和铁芯，所述活动环转动连接容纳层内壁，本发明中在容纳空间中进行热解反应时，相变材料从液体变成固体，能够释放热量，提高容纳空间内部的温度，使容纳空间内部不需要从室温加热到700℃，能够节约一部分加热所需要的能量，有利于降低制备富氢燃气成本，更加环保。

Description

一种催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置
技术领域
本发明涉生物质焦油热解技术领域，特别是一种催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置。
背景技术
我国具有丰富的生物质能源的原料供给，如果最大化的开发利用这些生物质资源将可以有效的解决当下的资源短缺和环境污染等问题。热解气化技术是一种高效清洁的生物质利用技术，将生物质转变为固体(生物炭)、液体(生物油)或者气体(热解气)等物质。生物炭通常与肥料混合后返回土壤，既是碳储存的媒介，也是土壤的有益改良剂；热解气和生物油都是燃料，可以用来发电，作为家庭取暖和烹饪等用途的能源，还作为煤焦油的替代原料。该技术可以将部分碳作为固定碳封存封并使用相关的生物燃料作为能源和化学原料，具有很好的环境和经济效益。
目前在生产过程中，一般需要先使用硫酸等强酸除去炼铝废渣表面的轻质灰分后经600℃焙烧得到铝灰粉末，然后自然冷却至室温；将生物质焦油、基于炼铝灰渣-绿色碳基双载体的固体酸催化剂投入反应器，将反应器温度加入到700℃对生物质焦油进行高温热解，现有的装置在发应过程需要进行反复加热冷却，浪费了大量的加热所需的能源，不仅使得制备富氢燃气成本居高不下，而且不够环保。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
因此，本发明所要解决的技术问题是：现有的装置在发应过程需要进行反复加热冷却，浪费了大量的加热所需的能源，不仅使得制备富氢燃气成本居高不下，而且不够环保。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置，其包括反应罐体和活动组件，所述反应罐体其内部形成容纳空间，并且反应罐体罐壁上内凹形成容纳层，容纳层外部为外保温层，容纳层内壁设置有相变材料，容纳层内部设置有容纳空间，反应罐体上设置有进料管和排料管，并且进料管和排料管连通容纳空间内部；所述活动组件包括活动环、盘状弹簧和铁芯，所述活动环转动连接容纳层内壁，活动环内壁凸起形成破碎齿，活动环外壁凸起形成限位环，并且活动环和限位环上设置有开口，所述反应罐体外壁连接固定环，并且固定环内部设置有限位槽，限位槽连通容纳层，限位槽内壁连接铁芯一端，铁芯上设置有线圈，限位槽内设置有盘状弹簧，限位槽内壁滑动连接限位环。
作为本发明所述催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置的一种优选方案，其中：还包括驱动组件，所述驱动组件包括电动机、第一锥齿轮和控制管，所述容纳空间与反应罐体顶壁之间设置有内腔，电动机设置于内腔内壁，电动机连接第一锥齿轮，所述进料管外壁转动连接反应罐体顶壁，进料管顶端设置有料斗，进料管底端凸出形成套管，并且套管套设于控制管上；进料管上设置有第二锥齿轮,控制管上设置有第三锥齿轮，并且第二锥齿轮和第三锥齿轮分别啮合连接第一锥齿轮。
作为本发明所述催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置的一种优选方案，其中：所述驱动组件还包括风扇叶片，所述控制管顶端转动连接控制管内壁，控制管上设置有风扇叶片，控制管底端转动连接限位管内壁，限位管外壁通过固定杆连接容纳空间内壁。
作为本发明所述催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置的一种优选方案，其中：所述限位管内部设置有电磁线圈，并且控制管上对应设置有磁铁环。
作为本发明所述催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置的一种优选方案，其中：所述驱动组件还包括固定管和活动杆，所述进料管外壁连接固定管一端，固定管另一端活动套设在活动杆外壁上，活动杆连接活动环。
作为本发明所述催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置的一种优选方案，其中：所述反应罐体顶壁设置有泄压孔，并且泄压孔连通内腔。
作为本发明所述催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置的一种优选方案，其中：所述活动环内壁相对容纳空间顶壁的位置设置有橡胶环，并且橡胶环内壁设置有滑动环，滑动环内壁滑动连接容纳空间外壁，并且橡胶环和滑动环对应开口位置设置有缺口。
作为本发明所述催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置的一种优选方案，其中：所述容纳空间底部下凹成倒锥形，并且排料管连通容纳空间内部和外界，所述排料管内部设置有活动管，对应容纳空间底壁设置有密封盖，并且密封盖上设置有密封环。
作为本发明所述催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置的一种优选方案，其中：所述密封盖连接活动杆一端，活动杆穿过排料管，并且活动杆另一端连接卡块。
作为本发明所述催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置的一种优选方案，其中：所述活动杆上设置有铁环，并且排料管两端分别设置有第一电磁铁和第二电磁铁。
本发明的有益效果：本发明中在容纳空间中进行热解反应时，相变材料从液体变成固体，能够释放热量，提高容纳空间内部的温度，使容纳空间内部不需要从室温加热到700℃，能够节约一部分加热所需要的能量，有利于降低制备富氢燃气成本，更加环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中的反应罐体剖视图。
图3为本发明中图2中的A处放大示意图。
图4为本发明中图2中的B处放大示意图。
图5为本发明中图2中的C处放大示意图。
图6为本发明中的活动环结构示意图。
图7为本发明中的控制管和限位管连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1～4，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置，包括反应罐体100和活动组件200，反应罐体100其内部形成容纳空间101，容纳空间101内部能够对炼铝废渣进行烘焙并且，并且将生物质焦油、基于炼铝灰渣-绿色碳基双载体的固体酸催化剂投入容纳空间101后，容纳空间101能够作为热解的反应容器，反应罐体100罐壁上内凹形成容纳层102，容纳层102外部为外保温层102a，容纳层102内壁设置有相变材料102b，相变材料102b加热后能够融化成液体，吸收一部分热量，相变材料102b从液体变成固体的时候，能够释放热量；容纳层102内部设置有容纳空间101，容纳空间101位于容纳层102内部，反应罐体100上设置有进料管103和排料管104，并且进料管103和排料管104连通容纳空间101内部，通过进料管103和排料管104能够对容纳空间101添加或者取出反应物料。
活动组件包括活动环201、盘状弹簧202和铁芯203，活动环201转动连接容纳层102内壁，活动环201能够在容纳层102内壁转动，活动环201内壁凸起形成破碎齿201a，活动环201转动时内壁的破碎齿201a能够将相变材料102b进行切割，便于相变材料102b吸收热量，从固体变成液体，有利于加快其吸热的速度，活动环201外壁凸起形成限位环201b，并且活动环201和限位环201b上设置有开口201c，储液罐体100外壁连接固定环204，并且固定环204内部设置有限位槽204a，限位槽204a连通容纳层102，限位槽204a内壁连接铁芯203一端，铁芯203上设置有线圈203a，线圈203a通电时铁芯203产生磁力，能够对盘状弹簧202进行吸附，盘状弹簧202克服自身弹力，进行收缩，此时活动环201紧贴容纳层102外壁，当线圈203a没有通电时，在盘状弹簧202弹力的作用下，推动限位环201b和活动环201向轴心方向移动，活动环201内壁的破碎齿201a紧贴固体状的相变材料102b，容纳层102限位槽204a内设置有盘状弹簧202，限位槽204a内壁滑动连接限位环201b，限位环201b能够在限位槽204a内壁滑动转动，限位槽204a有利于提高限位环201b转动时的稳定性。
实施例2
参照图2～6，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例。
本实施例中具体的，还包括驱动组件300，驱动组件300包括电动机301、第一锥齿轮302和控制管303，容纳空间101与反应罐体100顶壁之间设置有内腔101a，电动机301设置于内腔101a内壁，电动机301连接第一锥齿轮302，进料管103外壁转动连接反应罐体100顶壁，进料管103顶端设置有料斗103a，通过料斗103a便于将反应物料投入进料管103中，进料管103底端凸出形成套管103b，并且套管103b套设于控制管303上；进料管103上设置有第二锥齿轮303a,控制管303上设置有第三锥齿轮303b，并且第二锥齿轮303a和第三锥齿轮303b分别啮合连接第一锥齿轮302。电动机301工作时能够带动第一锥齿轮302转动，当第一锥齿轮302与第二锥齿轮303a啮合时，第一锥齿轮302能够带动第二锥齿轮303a转动，第二锥齿轮303a带动进料管103转动；当第一锥齿轮302与第三锥齿轮303b啮合时，第一锥齿轮302能够带动第三锥齿轮303b转动，第三锥齿轮303b带动控制管303转动。
本实施例中具体的，驱动组件300还包括风扇叶片304，控制管303顶端转动连接控制管303内壁，控制管303能够与进料管103进行独立转动，控制管303上设置有风扇叶片304，控制管303转动时能够风扇叶片304转动，推动容纳空间101内部的气体流动，便于排出热解反应制得的富氢燃气，控制管303底端转动连接限位管204b内壁，限位管204b外壁通过固定杆连接容纳空间101内壁，固定杆能够对限位管204b起到支撑固定作用，限位管204b能够对控制管303起到支撑限位作用，同时进料管103的物料能够穿过控制管303和限位管204b进入容纳空间101内部。
本实施例中具体的，限位管204b内部设置有电磁线圈204b，并且控制管303上对应设置有磁铁环，当电磁线圈204b通电时，能够产生与磁铁环相互排斥的磁场，推动控制管303向上移动，控制管303带动第三锥齿轮303b和进料管103移动，此时第一锥齿轮302与第二锥齿轮303a脱离啮合，第一锥齿轮302与第三锥齿轮303b啮合，第一锥齿轮302转动能够带动第三锥齿轮303b转动，不能带动第二锥齿轮303a转动；当电磁线圈204b不通电时，控制管303和进料管103落下，此时第一锥齿轮302与第三锥齿轮303b脱离啮合，第一锥齿轮302与第二锥齿轮303a啮合，第一锥齿轮302能够带动第二锥齿轮303a转动，不能带动第三锥齿轮303b转动。
本实施例中具体的，驱动组件300还包括固定管305和活动杆306，进料管103外壁连接固定管305一端，固定管305另一端活动套设在活动杆306外壁上，活动杆306连接活动环201；进料管103转动时能够通过固定管305和活动杆306转动，带动活动环201转动，活动杆205d能够在固定管305内壁滑动，调节活动杆306和固定管305的整体长度。
本实施例中具体的，反应罐体100顶壁设置有泄压孔105，并且泄压孔105连通内腔101a，且泄压孔105能够排出内腔101a内的气体，防止内腔101a内部压力过大。
本实施例中具体的，活动环201内壁相对容纳空间101顶壁的位置设置有橡胶环201d，并且橡胶环201d内壁设置有滑动环201e，滑动环201e内壁滑动连接容纳空间101外壁，并且橡胶环201d和滑动环201e对应开口201c位置设置有缺口，通过开口201c有利于活动环201在容纳层102中轴向活动；橡胶环201d能够防止容纳层102中相变材料102b在活动环201转动时溅出来，滑动环201e便于减小橡胶环201d与容纳空间101外壁之间的摩擦力，有利于活动环201进行转动。
本实施例中具体的，容纳空间101底部下凹成倒锥形，并且排料管104连通容纳空间101内部和外界，排料管104内部设置有活动管104a，对应容纳空间101底壁设置有密封盖101c，并且密封盖101c上设置有密封环101b，通过排料管104能够排出容纳空间101内部的物料，密封盖101c能够控制排料管104开闭，密封环101b有利于提高密封盖101c封闭排料管104时的密封性。
本实施例中具体的，密封盖101c连接活动管104a一端，活动管104a穿过排料管104，并且活动管104a另一端连接卡块104a-1，卡块104a-1能够防止活动管104a脱离排料管104。
本实施例中具体的，活动管104a上设置有铁环104d，并且排料管104两端分别设置有第一电磁铁104b和第二电磁铁104c，第一电磁铁104b通电时产生的磁场能够将铁环104d和活动管104a向下吸附，有利于提高密封盖101c封闭排料管104时的密封性，第二电磁铁104c通电时产生的磁场能够将铁环104d和活动管104a向上吸附，打开密封盖101c，同时卡块104a-1能够防止活动管104a脱离排料管104，此时能够排出容纳空间101内部物料。
实施例3
参照图1～7，为本发明第三个实施例，该实施例基于上一个实施例，使用时
先使用硫酸除去炼铝废渣表面的轻质灰，将炼铝废渣通过料斗103a和进料管103投入容纳空间101，经600℃焙烧后得到铝灰粉末，此时容纳层102内部的相变材料102b吸收热量，从固体变成液体，同时电动机301工作带动第一锥齿轮302转动，电磁线圈204b不通电，控制管303和进料管103落下，进料管103上可以设置一个控制阀门，此时第一锥齿轮302与第三锥齿轮303b脱离啮合，第一锥齿轮302与第二锥齿轮303a啮合，第一锥齿轮302能够带动第二锥齿轮303a转动，第二锥齿轮303a带动进料管103转动，进料管103带动固定管305和活动杆306转动，带动活动环201转动，活动环201转动时内壁的破碎齿201a能够将相变材料102b进行切割，便于相变材料102b吸收热量，从固体变成液体，有利于加快其吸热的速度。
通过对第二电磁铁104c通电，第二电磁铁104c产生的磁场能够将铁环104d和活动管104a向上吸附，打开密封盖101c，排出容纳空间101内部的铝灰粉末。铝灰粉末自然冷却至室温后，然后同生物质焦油、基于炼铝灰渣-绿色碳基双载体的固体酸催化剂，通过料斗103a和进料管103投入容纳空间101，相变材料102b从液体变成固体，能够释放热量，提高容纳空间101内部的温度，使容纳空间101内部不需要从室温加热到700℃，能够节约一部分加热所需要的能量，有利于降低制备富氢燃气成本，更加环保。
然后将反应器温度加入到700℃对铝灰粉末进行高温热解，同时电磁线圈204b通电，能够产生与磁铁环相互排斥的磁场，推动控制管303向上移动，控制管303带动第三锥齿轮303b和进料管103移动，此时第一锥齿轮302与第二锥齿轮303a脱离啮合，第一锥齿轮302与第三锥齿轮303b啮合，第一锥齿轮302转动能够带动第三锥齿轮303b转动，第三锥齿轮303b能够带动控制管303转动，控制管303转动时能够风扇叶片304转动，推动容纳空间101内部的气体流动，便于排出热解反应制得的富氢燃气。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置，其特征在于：包括，
反应罐体(100)，所述反应罐体(100)其内部形成容纳空间(101)，并且反应罐体(100)罐壁上内凹形成容纳层(102)，容纳层(102)外部为外保温层(102a)，容纳层(102)内壁设置有相变材料(102b)，容纳层(102)内部设置有容纳空间(101)，反应罐体(100)上设置有进料管(103)和排料管(104)，并且进料管(103)和排料管(104)连通容纳空间(101)内部；
活动组件(200)，所述活动组件包括活动环(201)、盘状弹簧(202)和铁芯(203)，所述活动环(201)转动连接容纳层(102)内壁，活动环(201)内壁凸起形成破碎齿(201a)，活动环(201)外壁凸起形成限位环(201b)，并且活动环(201)和限位环(201b)上设置有开口(201c)，所述反应罐体(100)外壁连接固定环(204)，并且固定环(204)内部设置有限位槽(204a)，限位槽(204a)连通容纳层(102)，限位槽(204a)内壁连接铁芯(203)一端，铁芯(203)上设置有线圈(203a)，限位槽(204a)内设置有盘状弹簧(202)，限位槽(204a)内壁滑动连接限位环(201b)；
还包括驱动组件(300)，所述驱动组件(300)包括电动机(301)、第一锥齿轮(302)和控制管(303)，所述容纳空间(101)与反应罐体(100)顶壁之间设置有内腔(101a)，电动机(301)设置于内腔(101a)内壁，电动机(301)连接第一锥齿轮(302)，所述进料管(103)外壁转动连接反应罐体(100)顶壁，进料管(103)顶端设置有料斗(103a)，进料管(103)底端凸出形成套管(103b)，并且套管(103b)套设于控制管(303)上；
进料管(103)上设置有第二锥齿轮(303a),控制管(303)上设置有第三锥齿轮(303b)，并且第二锥齿轮(303a)和第三锥齿轮(303b)分别啮合连接第一锥齿轮(302)；
所述驱动组件(300)还包括风扇叶片(304)，所述控制管(303)顶端转动连接控制管(303)内壁，控制管(303)上设置有风扇叶片(304)，控制管(303)底端转动连接限位管(204b)内壁，限位管(204b)外壁通过固定杆连接容纳空间(101)内壁；
所述限位管(204b)内部设置有电磁线圈(204c)，并且控制管(303)上对应设置有磁铁环。
2.如权利要求1所述的催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置，其特征在于：所述驱动组件(300)还包括固定管(305)和活动杆(306)，所述进料管(103)外壁连接固定管(305)一端，固定管(305)另一端活动套设在活动杆(306)外壁上，活动杆(306)连接活动环(201)。
3.如权利要求2所述的催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置，其特征在于：所述反应罐体(100)顶壁设置有泄压孔(105)，并且泄压孔(105)连通内腔(101a)。
4.如权利要求1所述的催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置，其特征在于：所述活动环(201)内壁相对容纳空间(101)顶壁的位置设置有橡胶环(201d)，并且橡胶环(201d)内壁设置有滑动环(201e)，滑动环(201e)内壁滑动连接容纳空间(101)外壁，并且橡胶环(201d)和滑动环(201e)对应开口(201c)位置设置有缺口。
5.如权利要求1所述的催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置，其特征在于：所述容纳空间(101)底部下凹成倒锥形，并且排料管(104)连通容纳空间(101)内部和外界，所述排料管(104)内部设置有活动管(104a)，对应容纳空间(101)底壁设置有密封盖(101c)，并且密封盖(101c)上设置有密封环(101b)。
6.如权利要求5所述的催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置，其特征在于：所述密封盖(101c)连接活动管(104a)一端，活动管(104a)穿过排料管(104)，并且活动管(104a)另一端连接卡块(104a-1)。
7.如权利要求6所述的催化生物质焦油热解转化富氢燃气的装置，其特征在于：所述活动管(104a)上设置有铁环(104d)，并且排料管(104)两端分别设置有第一电磁铁(104b)和第二电磁铁(104c)。
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