一種蓄熱式生物質熱解系統的製作方法
2023-05-06 03:16:56 1
專利名稱：一種蓄熱式生物質熱解系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生物質熱解系統，尤其涉及一種蓄熱式生物質熱解系統。
背景技術：
隨著人們對能源需求的日益增長，作為主要能源的燃料卻迅速減少。據美國能源部和世界能源理事會預測，全球燃料煤、石油和天然氣的可開採年限分別為211年、39年和60年。並且大量化石燃料的使用，導致了全球性溫暖化以及SOx和NOx排放量增加，嚴重汙染了大氣環境。因此，尋找一種可再生的環境友好型能源便成為社會普遍關注的焦點。在各種可再生能源中，生物質是獨特的，不僅能貯存太陽能，還是一種可再生的碳源，可轉化成常規的固態、液態和氣態燃料，對生物質能源的有效利用不僅可以減少對化石燃料的使用量，又可以抑制二氧化碳的排放量。據估計，地球上植物每年通過光合作用固定的碳達2X101U，含能量高達3X1018kJ，可開發的能源約相當於全世界每年耗能量的10倍。我國 生物質能資源相當豐富，理論生物質能資源約有50X108t標準煤，是我國目前總能耗的4倍。生物質能有效利用技術開始於20世紀70年代末期，主要是利用熱化學轉化和生物轉化技術將生物質轉化為氣、液和固態多種能源產物和化學品。熱化學方法包括直接燃燒，氣化和熱解。眾多的研究發現，生物質熱解技術是生物質利用的重要途徑，尤其隨著人們對熱解產物研究的不斷增加，以獲得最大量液態產物(生物油)為目的的熱解技術的研究和應用越來越受到重視。生物質熱解是生物質在一定的氣化介質條件下，產生液體(生物油)、氣體(可燃氣)、固體(焦炭)3種產物的生物質熱解降解過程。生物質熱解液化轉化為生物燃油是生物質熱解技術的發展的必然方向。在今後，這一技術必將得到廣泛地發展與應用，並產生巨大的社會效益與經濟效益。現有的生物質熱解技術主要包括固定床生物質熱解和流化床生物質熱解技術。固定床生物質熱解存在料層受熱不均、無法連續操作的問題，流化床雖然可使床層內部溫度均勻，但處理規模較小，要求物料顆粒較小，並且熱解氣與流化氣混合在一起，增加了熱解氣與流化氣分離的工藝。此外，傳統的外熱式加熱方式需要消耗大量燃氣，運行成本高。其餘正在開發的技術包括真空移動床、引流床、夾帶流、多爐裝置、旋轉錐等生物質熱解技術，其共有缺點是處理規模較小，能耗較高。
實用新型內容本實用新型提供了一種能夠大規模生產、運行成本低、總能耗低的蓄熱式生物質熱解系統。實現本實用新型的目的的蓄熱式生物質熱解系統，包括雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的進料口相連的生物質預處理系統、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的固體物質出口相連的熄焦冷卻裝置、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的氣態物質出口相連的冷凝裝置、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的燃氣入口相連的預熱裝置；所述冷凝裝置的熱解氣出口連接淨化器，所述淨化器的淨化氣體出口連接預熱裝置的燃氣入口，所述預熱裝置還設有空氣入口。所述淨化器設有另一個淨化氣體出口，該另一個淨化氣出口連接氣罐，該氣罐的出口與預熱裝置的補燃氣入口相連。用於將多餘的淨化氣存儲，並可在需要時補充預熱裝置裡的燃氣。所述冷凝裝置的可凝液體出口連接有油水分離器，將可凝液體中的生物油與汙水進行分離。所述生物質預處理系統包括乾燥器、粉碎機和成型機中的一個或多個。本實用新型的蓄熱式生物質熱解系統的有益效果如下I、本實用新型的蓄熱式生物質熱解方法及其系統，使用的熱解爐為環形旋轉床，可以做到生物質原料的連續進料和出料，並通過擴大旋轉床直徑實現單爐大規模化生產；另外熱解前的脫水乾燥和壓縮成型增大了生物質的堆密度，提高了處理能力。 2、本實用新型採用雙蓄熱式燃氣輻射管燃燒器，用低熱值的生物質熱解氣代替外購燃氣作為燃料氣，不僅實現了穩定燃燒，且燃燒效率可達85%以上，保證了生物質熱解能量的自給，從而降低了運行成本。3、加熱過程中煙氣與熱解氣隔離，加上旋轉床的密封設計，保證了熱解在無氧條件下進行，從而最大限度地提高了熱解氣的熱值。4、生物質熱解產物熱解氣、生物油和生物炭不但能作為燃料，而且可以作為工業原料出售，具有比發電更好的經濟價值。
圖I為本實用新型的蓄熱式生物質熱解系統的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的蓄熱式生物質熱解系統的實施例如下如圖I所示，本實用新型的蓄熱式生物質熱解系統，包括雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床I、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床I的進料口相連的生物質預處理系統2、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床I的固體物質出口相連的熄焦冷卻裝置3、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床I的氣態物質出口相連的冷凝裝置4、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床I的燃氣入口相連的預熱裝置5 ;所述冷凝裝置4的熱解氣出口連接淨化器6，所述淨化器6的淨化氣體出口連接預熱裝置5的燃氣入口，所述預熱裝置5還設有空氣入口。所述淨化器6設有另一個淨化氣體出口，該另一個淨化氣出口連接氣罐7，該氣罐7的出口與預熱裝置5的補燃氣入口相連。用於將多餘的淨化氣存儲，並可在需要時補充預熱裝置5裡的燃氣。所述冷凝裝置4的可凝液體出口連接有油水分離器8，將可凝液體中的生物油與汙水進行分離。所述生物質預處理系統2包括乾燥器21、粉碎機22和成型機23。本實用新型的蓄熱式生物質熱解系統的熱解方法，包括如下步驟(I)生物質經過預處理後進行乾燥，對乾燥後的生物質粉碎並在成型機中壓縮成顆粒狀、塊狀或圓柱狀，然後由皮帶機輸送到生物質料倉，定量向旋轉床的鋪料機構給料。生物質在蓄熱式燃氣輻射管旋轉床內鋪料50 400mm厚，在200 800°C的反應溫度下停留30 120分鐘，生物質在無氧狀態下熱解，產生的氣態物質由旋轉床頂部或側壁的管路收集。熱解後的固體物質由旋轉床的密封出料機構排出。蓄熱式燃氣輻射管旋轉床是實現生物質熱解的主體設備，它包括旋轉床熱解爐，蓄熱式燃氣輻射管燃燒器，以及鋪料、出料等輔助機構。旋轉床熱解爐為生物質熱解提供反應的空間和環境。蓄熱式燃氣輻射管燃燒器通過蓄熱式燃燒器對燃氣(空氣)進行預熱，並在輻射管中高效燃燒，以熱輻射的方式提供旋轉床內生物質熱解所需熱量。蓄熱式燃氣輻射管燃燒器的熱效率達到85%以上，更重要的是可以穩定燃燒低熱值的燃氣。(2)從旋轉床出來的氣態物質首先經過冷凝裝置降溫，其中的可凝液體被凝結出來。可凝液體包括水、焦油以及固體顆粒物等。可凝液體再經過油水分離，得到的生物油可以作為原料出售或進一步精加工；分離出來的汙水經過汙水處理後達標排放。(3)冷凝降溫後仍為氣體的熱解氣經過淨化(除焦、脫硫、脫硝)後，被存儲在氣罐 中。氣罐中的熱解氣通過壓力設備和管道與蓄熱式燃燒器相連，作為燃氣為蓄熱式燃燒器提供氣源。另設有一路補燃燃氣氣路，當熱解氣不夠或不穩定時提供補燃燃氣。本實用新型的蓄熱式生物質熱解方法及其系統，採用雙蓄熱式燃氣輻射管燃燒器提供生物質熱解所需熱量，生物質均勻鋪於旋轉床爐頂並隨著爐底的轉動被置於爐牆的蓄熱式輻射管均勻加熱，加熱過程中煙氣與熱解氣隔離。此種方法適用顆粒粒度範圍較廣，並且熱解產生的低熱值氣體可用作蓄熱式輻射管燃燒器的燃料，降低了運行成本，總能耗低。而且旋轉床可以通過擴大爐體直徑實現大規模生產，最高能實現100萬t/年的生物質處理規模。
權利要求1.一種蓄熱式生物質熱解系統，其特徵在於包括雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的進料口相連的生物質預處理系統、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的固體物質出口相連的熄焦冷卻裝置、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的氣態物質出口相連的冷凝裝置、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的燃氣入口相連的預熱裝置；所述冷凝裝置的熱解氣出口連接淨化器，所述淨化器的淨化氣體出口連接預熱裝置的燃氣入口，所述預熱裝置還設有空氣入口。
2.根據權利要求I所述的蓄熱式生物質熱解系統，其特徵在於所述淨化器設有另一個淨化氣體出口，該另一個淨化氣出口連接氣罐，該氣罐的出口與預熱裝置的補燃氣入口相連。
3.根據權利要求I或2所述的蓄熱式生物質熱解系統，其特徵在於所述冷凝裝置的可凝液體出口連接有油水分離器。
4.根據權利要求I或2所述的蓄熱式生物質熱解系統，其特徵在於所述生物質預處理系統包括乾燥器、粉碎機和成型機中的一個或多個。
專利摘要本實用新型提供了一種能夠大規模生產、運行成本低、總能耗低的蓄熱式生物質熱解系統，包括雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的進料口相連的生物質預處理系統、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的固體物質出口相連的熄焦冷卻裝置、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的氣態物質出口相連的冷凝裝置、與所述雙蓄熱式燃氣輻射管旋轉床的燃氣入口相連的預熱裝置；所述冷凝裝置的熱解氣出口連接淨化器，所述淨化器的淨化氣體出口連接預熱裝置的燃氣入口，所述預熱裝置還設有空氣入口。
文檔編號C10B57/00GK202509036SQ20122006942
公開日2012年10月31日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者劉靜雅, 吳道洪 申請人:北京神霧環境能源科技集團股份有限公司