CN206109306U - 一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，包括砂子储存装置、槽式太阳能镜场、生物质进料机构、流化床快速热解反应器和热解物处理机构，砂子储存装置的出口连接槽式太阳能镜场的入口，槽式太阳能镜场的出口连接流化床快速热解反应器的第一入口，生物质进料机构的出口连接流化床快速热解反应器的第二入口，流化床快速热解反应器的出口连接热解物处理机构，热解物处理机构至少用于分离并收集来自流化床快速热解反应器的热解产物。本实用新型通过砂子在槽式太阳能镜场中吸收太阳能量并将能量携带进入生物质流化床热解反应器，从而实现生物质热解，避免通过牺牲部分热解产物向系统供热，提高了生物质热解过程的经济性。

Description

一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置
【技术领域】
本实用新型属于可再生能源互补利用领域，具体涉及一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置。
【背景技术】
生物质热解是指在无氧或者低氧的条件下，生物质大分子受热升温发生分解形成焦炭、可冷凝液体和不可冷凝气体的过程。该过程大幅提高了能源的品位，但此热解过程为一个吸热过程，需要不断地向热解系统提供能量。为了减少热解过程的能量消耗，降低生产成本，一般是采用热解获得的三相产物(气、液、固)中的一种进行燃烧放热，对热解过程供热。例如生物质快速热解过程，液体生物油产物为主要目标产物，为了维持热解过程所需温度，一般是采用热解获得的焦炭燃烧进行供热，这就不可避免的造成了一部分热解产物的牺牲，降低了过程的经济性。因此，如何实现热解产物的最大化收集，提高过程的经济性是生物质热解过程的核心问题。
【实用新型内容】
有鉴于此，本实用新型提供了一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，利用太阳能为生物质的热解提供热载体，从而避免了一部分热解产物的牺牲，解决了现有技术中的技术问题。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，包括砂子储存装置、槽式太阳能镜场、生物质进料机构、流化床快速热解反应器和热解物处理机构，所述流化床快速热解反应器设置有用于送入生物质的第一入口和用于送入热载体及流化载气的第二入口，所述砂子储存装置的出口连接槽式太阳能镜场的入口，所述槽式太阳能镜场的出口连接流化床快速热解反应器的第二入口，所述生物质进料机构的出口连接流化床快速热解反应器的第一入口，所述流化床快速热解反应器的出口连接热解物处理机构，所述热解物处理机构至少用于分离并收集来自流化床快速热解反应器的热解产物。
进一步的，所述热解物处理机构包括气固分离装置、焦炭过滤器、热解气冷凝装置、焦炭收集装置、液体收集装置和气体收集装置，所述流化床快速热解反应器的出口连接气固分离装置的入口，所述气固分离装置设置有用于排出气体的出风口和用于排出固体的固体出口，所述气固分离装置的出风口连接热解气冷凝装置的入口，所述热解气冷凝装置设置有用于排出液体的液体出口和用于排出气体的气体出口，所述热解气冷凝装置的液体出口连接液体收集装置的入口，热解气冷凝装置的气体出口连接气体收集装置的入口，所述气固分离装置的固体出口连接焦炭分离器的入口，所述焦炭分离器设置有用于排出砂子的第一出口和用于排出焦炭的第二出口，所述焦炭分离器的第一出口连接砂子存储装置的入口，焦炭分离器的第二出口连接固体收集装置的入口。
进一步的，所述热解气冷凝装置的气体出口与流化床快速热解反应器的第二入口连接。
进一步的，所述槽式太阳能镜场包括至少一组太阳能集热器。
进一步的，所述太阳能集热器包括支撑立柱、太阳追踪器、槽式聚光器和真空集热管。
进一步的，所述生物质进料机构包括料斗和进料器。
进一步的，所述进料器为两级螺旋进料器。
进一步的，所述气固分离装置包括至少两级旋风分离器。
进一步的，所述热解气冷凝装置为喷雾与降膜复合冷凝装置。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
(1)本实用新型通过砂子在槽式太阳能镜场中吸收太阳能量并将能量携带进入生物质流化床热解反应器，在流化床热解反应器中热砂子既作为流化介质也作为热载体，从而实现生物质热解，获得气液固三相燃料，此过程同时实现了太阳能向化学能的转化，以及生物质能源品位的提升，避免通过牺牲一部分热解产物为生物质热解过程供热，提高了生物质热解过程的经济性。
(2)本实用新型可通过调节生物质进料量，克服太阳能间歇性、周期性的缺点，太阳能资源变化时，不影响装置的正常运行。此外，在夜间或者没有太阳能资源时，可以通过燃烧部分气体或者固体燃料对装置供热，继续进行生物质热解过程。
(3)本实用新型可以通过调节砂子流量和热解反应温度，控制气液固三相产物的比例，满足用户需求。
(4)本实用新型无任何污染气体以及温室气体排放，对环境无污染。
【附图说明】
图1为本实用新型的示意图；
图2为太阳能集热器的示意图。
上述图中各部件及相应标记为：1-砂子储存装置；2-槽式太阳能镜场；3-生物质进料机构；4-流化床快速热解反应器；5-气固分离装置；6-焦炭过滤器；7-热解气冷凝装置；8-焦炭收集装置；9-液体收集装置；10-气体收集装置；20-太阳能集热器；21-支撑立柱；22-太阳追踪器；23-槽式聚光器；24-真空集热管；31-料斗；32-进料器；41-第一入口；42-第二入口；51-旋风分离器；52-出风口；53-固体出口；61-第一出口；62-第二出口；71-液体出口；72-气体出口。
【具体实施方式】
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
实施例1：
如图1所示，一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，包括砂子储存装置1、槽式太阳能镜场2、生物质进料机构3、流化床快速热解反应器4、气固分离装置5、焦炭过滤器6、热解气冷凝装置7、焦炭收集装置8、液体收集装置9和气体收集装置10；
流化床快速热解反应器4的侧壁下段设置有用于送入生物质的第一入口41，流化床快速热解反应器4的底部设置有用于送入热载体及流化载气的第二入口42，砂子储存装置1的出口连接槽式太阳能镜场2的入口，槽式太阳能镜场2的出口连接流化床快速热解反应器4的第二入口42，生物质进料机构3的出口连接流化床快速热解反应器4的第一入口41，流化床快速热解反应器4的出口连接气固分离装置5的入口，气固分离装置5设置有用于排出气体的出风口52和用于排出固体的固体出口53，气固分离装置5的出风口52连接热解气冷凝装置7的入口，热解气冷凝装置7设置有用于排出液体的液体出口71和用于排出气体的气体出口72，热解气冷凝装置7的液体出口71连接液体收集装置9的入口，热解气冷凝装置7的气体出口72分为两路，一路连接气体收集装置10的入口，另一路连接流化床快速热解反应器4的第二入口42，气固分离装置5的固体出口53连接焦炭分离器6的入口，焦炭分离器6设置有用于排出砂子的第一出口61和用于排出焦炭的第二出口62，本实施例中，由于砂子的粒径大于焦炭的粒径，故第一出口61的规格大于第二出口62的规格，焦炭分离器6的第一出口61连接砂子存储装置1的入口，焦炭分离器6的第二出口62连接固体收集装置8的入口。
此外，槽式太阳能镜场2包括至少一组太阳能集热器20，而太阳能集热器20包括支撑立柱21、太阳追踪器22、槽式聚光器23和真空集热管24，如图2所示。生物质进料机构3包括料斗31和进料器32，进料器32为两级螺旋进料器。气固分离装置5包括至少两级旋风分离器51，热解气冷凝装置7为喷雾与降膜复合冷凝装置。
利用本实用新型进行生物质热解过程如下：
将生物质原料由生物质进料机构3送入流化床快速热解反应器4，以来自热解气冷凝装置7的气体为流化载气，以来自槽式太阳能镜场2的热砂子为热载体，生物质在热砂子与流化载气的作用下，迅速受热分解；
流化床快速热解反应器4排出的高温热解产物首先进入气固分离装置5，实现气固分离；
气固分离装置5分离出的固体(包括冷砂子和焦炭)进入焦炭分离器6，利用砂子和焦炭粒径不同的特点，采用旋风和过滤装置实现焦炭和砂子的分离，其中分离出的冷砂子返回砂子储存装置1，继续下一个砂子循环，分离出的焦炭进入焦炭收集装置8，作为固体燃料储存；
气固分离装置5分离出的气体进入热解气冷凝装置7，经喷雾与降膜的复合冷凝后得到气体和液体，其中液体进入液体收集装置9，作为液体燃料储存；气体则分为两路，一路经循环泵送入流化床快速热解反应器4的第二入口42，作为流化载气使用，维持流化床快速热解反应器4中的惰性氛围，另一路进入气体收集装置10，作为气体燃料储存。
生物质为木质纤维素类生物质，本实施例优选松木原料。
流化床快速热解反应器中的热解温度为460-700℃，气相滞留时间为0.1～20s。
采用本实用新型进行生物质热解(若无特殊说明，下述实施过程中物质的百分含量为质量百分含量)：
太阳辐射强度为900W/m2，砂子在槽式太阳能镜场2的出口温度为600℃，流量为900kg/h；平均粒径为2mm的松木原料(水分含量为6％)经由料斗31和螺旋进料器32送入流化床快速热解反应器4中进行热解，进料量为200kg/h；松木在流化床快速热解反应器4中的反应温度为580℃，气相滞留时间为5s；热解产物经气固分离装置5进行气固分离后，气体产物经喷雾与降膜复合冷凝后，获得液体和气体产物，产率分别为56％和25％，引入120Nm3/h的气体进入流化床快速热解反应器4，作为载气循环使用；经气固分离后的固体产物经分离后获得砂子和焦炭，砂子返回砂子储存装置1，焦炭进入焦炭收集装置8，产率为19％。
实施例2：
若无特殊说明，下述实施过程中物质的百分含量为质量百分含量。
如图1所示，本实施例与上述实施例不同之处在于，生物质优选为玉米杆原料，且太阳辐射强度为750W/m2，砂子在槽式太阳能镜场2的出口温度为480℃，流量为750kg/h；平均粒径为3mm的玉米杆原料(水分含量为10％)经由料斗31和螺旋进料器32送入流化床快速热解反应器4中进行热解，进料量为150kg/h；玉米杆在流化床快速热解反应器4中的反应温度为460℃，气相滞留时间为15s；热解产物经气固分离装置5进行气固分离后，气体产物经喷雾与降膜复合冷凝后，获得液体和气体产物，产率分别为45％和19％，引入100Nm3/h的气体进入流化床快速热解反应器4，作为载气循环使用；经气固分离后的固体产物经分离后获得砂子和焦炭，砂子返回砂子储存装置1，焦炭进入焦炭收集装置8，焦炭产率为36％。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，其特征在于：包括砂子储存装置(1)、槽式太阳能镜场(2)、生物质进料机构(3)、流化床快速热解反应器(4)和热解物处理机构，所述流化床快速热解反应器(4)设置有用于送入生物质的第一入口(41)和用于送入热载体及流化载气的第二入口(42)，所述砂子储存装置(1)的出口连接槽式太阳能镜场(2)的入口，所述槽式太阳能镜场(2)的出口连接流化床快速热解反应器(4)的第二入口(42)，所述生物质进料机构(3)的出口连接流化床快速热解反应器(4)的第一入口(41)，所述流化床快速热解反应器(4)的出口连接热解物处理机构，所述热解物处理机构至少用于分离并收集来自流化床快速热解反应器(4)的热解产物。
2.根据权利要求1所述的一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，其特征在于：所述热解物处理机构包括气固分离装置(5)、焦炭过滤器(6)、热解气冷凝装置(7)、焦炭收集装置(8)、液体收集装置(9)和气体收集装置(10)，所述流化床快速热解反应器(4)的出口连接气固分离装置(5)的入口，所述气固分离装置(5)设置有用于排出气体的出风口(52)和用于排出固体的固体出口(53)，所述气固分离装置(5)的出风口(52)连接热解气冷凝装置(7)的入口，所述热解气冷凝装置(7)设置有用于排出液体的液体出口(71)和用于排出气体的气体出口(72)，所述热解气冷凝装置(7)的液体出口(71)连接液体收集装置(9)的入口，热解气冷凝装置(7)的气体出口(72)连接气体收集装置(10)的入口，所述气固分离装置(5)的固体出口(53)连接焦炭分离器(6)的入口，所述焦炭分离器(6)设置有用于排出砂子的第一出口(61)和用于排出焦炭的第二出口(62)，所述焦炭分离器(6)的第一出口(61)连接砂子存储装置(1)的入口，焦炭分离器(6)的第二出口(62)连接固体收集装置(8)的入口。
3.根据权利要求2所述的一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，其特征在于：所述热解气冷凝装置(7)的气体出口(72)与流化床快速热解反应器(4)的第二入口(42)连接。
4.根据权利要求1所述的一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，其特征在于：所述槽式太阳能镜场(2)包括至少一组太阳能集热器(20)。
5.根据权利要求4所述的一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，其特征在于：所述太阳能集热器(20)包括支撑立柱(21)、太阳追踪器(22)、槽式聚光器(23)和真空集热管(24)。
6.根据权利要求1所述的一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，其特征在于：所述生物质进料机构(3)包括料斗(31)和进料器(32)。
7.根据权利要求6所述的一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，其特征在于：所述进料器(32)为两级螺旋进料器。
8.根据权利要求2所述的一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，其特征在于：所述气固分离装置(5)包括至少两级旋风分离器(51)。
9.根据权利要求2所述的一种利用槽式太阳能热解生物质多联产的装置，其特征在于：所述热解气冷凝装置(7)为喷雾与降膜复合冷凝装置。
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