低成本無汙染的生物質液化裝置的製作方法
2023-04-26 03:30:56 1
專利名稱：低成本無汙染的生物質液化裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及生物質可利用化處理的裝置，尤其是利用生物質生成液體燃料的裝置。
本實用新型通過以下方式來實現整個液化裝置包括生物質氣化爐、生物質液化器、氣固分離器、冷凝器等，其中液化器呈等徑的圓筒狀或變徑的倒錐狀，內壁光滑；液化器底部設置進料口和進氣口，進料口經過物料輸送器與原料筒相連，進氣口與氣化爐的出口相連；液化器頂部出口經過氣固分離器後與冷凝器連接，冷凝器上設置液體和氣體出口。
本實用新型的特點是提供了一種利用生物質的氣化產物(即生物氣)對待液化生物質進行加熱的生物質液化裝置，省卻了固態中間熱載體，從而克服了現有技術中的不足。
整個液化過程包括生物質粉碎體(即待液化生物質原料)與生物氣的混合、生物質粉碎體的裂解、生物油和生物氣的分離及收集。液化裝置主要由生物質氣化爐、生物質液化器、氣固分離器、冷凝器等組成。氣化爐1採用現有的產品(固定床式或流化床式均可)。由氣化爐產出的生物氣(即由生物質氣化而得到的高溫無氧可燃氣體)被直接引入液化器4的底部的進氣口14，通過調節進入氣化爐的空氣量使生物氣的溫度達到500～650℃；與此同時，原料筒2中的生物質粉碎體經由物料輸送器3被送入液化器底部的進料口13。生物質粉碎體的尺寸應小於2mm，如果其自身即成、則無需再作粉碎，如果其自身體積較大、則可由碎料機粉碎而成(碎料機採用現有的產品即可，可與原料筒相連或不相連)。生物質粉碎體與生物氣的質量之比為1∶2～1∶3、以使生物質粉碎體能夠從生物氣中充分吸收足夠的熱量而被液化。液化器4是為本實用新型而設計的專用裝置，其結構呈等徑的圓筒狀或變徑的倒錐狀，內壁光滑，其直徑和高度的具體尺寸可由生物質粉碎體與生物氣的輸入量以及流動速度和流動時間而決定(對於變徑的倒錐，其最上端直徑應為最下端直徑的1.5～2倍)。生物質粉碎體和生物氣一起在液化器內自下而上地作氣固兩相流動，其流動速度為3～5m/s，流動時間小於2s，流動過程中生物質粉碎體從生物氣中獲得熱量、從而被熱裂解，其中大部分有機質生成可冷凝氣體(也含有少量的不可冷凝氣體)。所有氣體(包括氣化爐產生的氣體和液化器產生的氣體)連同熱解後的固體殘餘物(即木炭)一起從液化器頂部出口15流出，經氣固分離器5使固體殘餘物得到分離，並由置於分離器下部的物料收集器12進行收集，氣體則繼續流向冷凝器6。在冷凝器內，由噴淋頭7噴出的生物油對氣體進行噴淋冷卻(生物油最初可以採用預先灌裝在冷凝器底部的有機液體代替、通過油泵9抽吸)，可冷凝氣體即被冷凝成生物油、匯集到冷凝器的底部、由液體出口11流出(同時，生物油還可通過冷凝器底部的冷卻水管8獲得間接冷卻)；由氣化爐和液化器所產出的不可冷凝氣體則通過氣體出口10由風機抽出，並可作為可燃氣直接使用。
本實用新型所提出的生物質液化裝置，是將生物質氣化產物(即生物氣)與待液化生物質原料(即生物質粉碎體)在液化器內直接作氣固兩相流動，也就是利用了高溫生物質氣化產物給待液化生物質原料直接提供裂解所需的熱量，不僅省卻了固態中間熱載體，使得生物質粉碎體可直接從高溫氣體中獲得熱量、而且從冷到熱及從熱到冷兩方面的能量消耗得到了相互利用。具有工藝過程合理、裝置結構簡單、操作安全可靠、無二次汙染、節能、成本低等多種優點，與現有技術相比，更易於推廣應用。
附圖
2是等徑狀的液化器結構剖視圖。
附圖3是倒錐狀的液化器結構剖視圖。
下面結合實施例及其附圖作進一步描述。
氣化爐1採用現有的固定床下吸式，額定產氣量為400m3/hr，通過改變其最下遊的風機風量可調節出口氣體的溫度(本例為550℃)。由氣化爐出口的高溫無氧可燃生物氣被直接引入液化器4底部(由額定產氣量可知送入速率約為400kg/hr)，與此同時，原料筒2中的生物質粉碎體(採用0.8mm左右的鋸末屑)經由螺旋式物料輸送器3也被送入液化器底部(送入速率為150kg/hr)。根據前述生物質粉碎體與生物氣的送入速率可知兩者的質量混合比約為1∶2.7。液化器由不鏽鋼材料製作、呈等徑的圓筒狀，內壁光滑，其內逕取為300mm，其高度取為4m，由此決定了氣固兩相流在液化器內的流動速度約為4m/s，流動時間為1s。氣固分離器5採用旋風式分離器(具體大小由氣體流速決定)，噴淋頭7為一般常用的噴淋頭，冷卻水管8為銅製的冷卻盤管，油泵9為流量4m3/hr的齒輪泵，物料收集器12為鋼製矩形結構(容積為0.2m3)，冷凝器6為直立式的單級冷凝塔，液體出口11與儲存生物油的容器相連，氣體出口10所連的風機選用流量為400m3/hr的羅茨風機。該裝置第一次工作時需在冷凝器內預置100公斤的工業酒精替代生物油。
實驗表明，本實用新型所提供的生物質液化裝置，生物油產率為50wt％左右、木炭產率為20wt％左右，產出成本約只有產出收益的一半。
權利要求1.一種低成本無汙染的生物質液化裝置，其特徵在於整個裝置包括生物質氣化爐(1)、生物質液化器(4)、氣固分離器(5)、冷凝器(6)等，其中液化器(4)呈等徑的圓筒狀或變徑的倒錐狀，內壁光滑；液化器底部設置進料口(13)和進氣口(14)，進料口經過物料輸送器(3)與原料筒(2)相連，進氣口與氣化爐的出口相連；液化器頂部出口(15)經過氣固分離器後與冷凝器連接，冷凝器上設置液體出口(11)和氣體出口(10)。
專利摘要本實用新型提出的低成本無汙染的生物質液化裝置,是一種涉及生物質可利用化處理、尤其是利用生物質生成液體燃料的裝置。它利用生物質的氣化產物(即生物氣)進行加熱、使待液化生物質獲得熱量,省卻了固態中間熱載體,從而克服了現有技術中的不足。整個液化過程包括生物質粉碎體與生物氣的混合、生物質粉碎體的裂解、生物油和生物氣的分離及收集。該液化裝置主要由生物質氣化爐1、生物質液化器4、氣固分離器5、冷凝器6等組成,其中液化器呈等徑的圓筒狀或變徑的倒錐狀,內壁光滑。本實用新型具有工藝過程合理、裝置結構簡單、操作安全可靠、無二次汙染、節能、成本低等多種優點,與現有技術相比,更易於推廣應用。
文檔編號C10G1/00GK2504273SQ0126358
公開日2002年8月7日 申請日期2001年11月1日 優先權日2001年11月1日
發明者朱錫鋒 申請人:中國科學技術大學