一種精確控制立式熱解反應器的製造方法

2023-10-11 20:02:09

一種精確控制立式熱解反應器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種立式熱解反應器。包括反應器殼體、進料裝置、反應器頂部的生物質燃氣出口、反應器底部的出灰裝置、反應器內部的爐箅；進料裝置位於反應器的底部，進料裝置的出料口位於反應器內底部中心。採用底部中心加料的方式，解決了長期以來困擾生物質熱解反應器的三大瓶頸中的均勻布料難題；在熱解反應器中安裝破渣裝置，與轉動的爐箅形成有機的結合，爐箅的運轉速度可以精確的調整出料量，通過控制進料速度、出料速度、料層厚度、空氣的進風量、進風分布、反應溫度等實現精確熱解反應控制。熱解反應器出灰更穩定、更連續，生產可靠性性得到大幅度提高；進料裝置的位置設計和破渣裝置的配合使用能有效連續處理長達10cm左右尺寸的生物質。
【專利說明】一種精確控制立式熱解反應器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對含纖維素物料的處理裝置，特別涉及一種立式熱解反應器。
【背景技術】
[0002] 生物質熱解是指生物質在沒有氧化劑(空氣、氧氣、水蒸氣等)存在或只提供有限氧的條件下，加熱到25(T700°C，通過熱化學反應將生物質大分子物質(木質素、纖維素和半纖維素)分解成較小分子的燃料物質(固態炭、可燃氣、生物油)的熱化學轉化技術方法。從化學反應的角度對其進行分析，生物質在熱解過程中發生了複雜的熱化學反應，包括分子鍵斷裂、異構化和小分子聚合等反應。(趙廷林，王鵬，鄧大軍等.生物質熱解研究現狀與展望[J].新能源產業，2007，5:54-60)。
[0003]生物質熱解的產物是可燃的熱解氣和固態的生物質炭，都是可供能源應用的產品。燃氣除了作為供熱的燃料外，還可以進一步重整作為發電和合成綠色液體燃料的原料；生物質炭除作燃料外也有很多的附加值，還用作金屬冶煉、食品和輕工業的燃料，電爐冶煉的還原劑，金屬精製時用作覆蓋劑保護金屬不被氧化。在化學工業上常作二硫化碳和活性炭等的原料。由於中國政府禁止使用木材燒制木炭，現在生物炭市場廣闊。
[0004]中國專利CN200910225125.3，公開了一種螺旋熱解反應器，包括殼體，殼體的頂端中心設有進料口、上端的側壁上設有熱解氣出口、下端的側壁上設有熱載體出口、底部設有炭粉出口等。該熱解反應器的進料口位於頂端中心。
[0005]中國專利CN01270113.0，公開了一種可聯繫操作的固體有機物熱解裝置，它主要由螺旋輸送反應器、流化床氣化器、提升管再生器、旋分器、換熱器和再生劑緩衝倉等構成。該熱解裝置的進料口位於頂端。
[0006]中國專利CN200920100781.6，公開了一種生物質催化氣化爐，化反應器為立式，螺
旋給料器設在氣化反應器的上部，氣化反應器的內壁上裝有多組導熱片，氣化放映器的底部分別開有殘留物出口和水蒸汽出口，氣化反應器的下部設有水蒸汽分布板，氣化反應器的頂部設有氣化燃氣出口等。該裝置的給料器設在氣化反應器的上部。
[0007]綜上，目前生物質熱解反應器的進料口位於熱解反應器的上部或上部中心，然而上部進料生物質堆積的床層不均勻，高低不平，在熱解反應過程中易發生生物質的結交、搭橋，影響生物質物料在反應器中的流動性，易發生搭空，從而無法正常出灰，進一步堵塞反應器。最終導致無法聯繫生產。
[0008]現有生物質熱解反應器由於輸送等問題，無法直接處理IOcm左右的大尺寸的生物質，進行連續生產。且現有熱解反應器利用爐箅與反應器內壁的空隙進行落灰，然而該實際生產中該空隙的尺寸並不科學，尺寸大時，生物質原料不斷漏出；尺寸小時容易發生堵
塞，影響生產。

【發明內容】

[0009]本發明的目的一是:解決現有生物質熱解反應器加料後生物質床層厚度不均勻帶來的生產上的不能連續進行的問題；二是:解決現有生物質熱解反應器不能處理IOcm左右的大尺寸生物質原料的缺陷。
[0010]實現本發明目的的技術方案是:一種精確控制立式熱解反應器，包括反應器殼體、進料裝置、反應器頂部的生物質燃氣出口、反應器底部的出灰裝置、反應器內部的爐箅；進料裝置位於反應器的底部，進料裝置的出料口位於反應器內底部中心。
[0011]上述的精確控制立式熱解反應器，所述的爐箅為圓臺形狀，其縱向截面為等腰梯形，爐箅設置在進料裝置的外部、進料裝置嵌於爐箅中。
[0012]上述的精確控制立式熱解反應器，在反應器殼體內壁上對稱安裝有破渣裝置，其具有突出於反應器殼體內壁的切口部；在反應器殼體(1)上且在爐箅(6)上方固定安裝有破拱裝置(12)。
[0013]上述的精確控制立式熱解反應器，所述破渣裝置的切口部縱向截面為三角形。
[0014]上述的精確控制立式熱解反應器，所述破渣裝置固定安裝於反應器殼體底部、接近出灰裝置，與爐箅底部形成間隙。
[0015]上述的精確控制立式熱解反應器，所述破渣裝置為出灰舌臺，其為橫截面是梯形的澆注料塊。
[0016]上述的精確控制立式熱解反應器，所述破渣裝置與爐箅底部形成的間隙根據生物質原料的不同設計成2"l5cm。
[0017]上述的精確控制立式熱解反應器，當生物質原料為IOcm以下的秸杆時，所述破渣裝置與爐箅底部形成的間隙為rScm。
[0018]上述的確控制立式熱解反應器，出灰裝置底部具有確保排灰操作時反應器不發生氣體洩漏的密封裝置；出灰裝置的外部具有水冷裝置。
[0019]上述的確控制立式熱解反應器，爐箅為至少4層爐箅層結構，且間隔設置為可轉動和不可轉動結構，爐箅轉動控制裝置控制可轉動爐箅層的轉動速度；位於應器殼體外部的進料裝置上具有空氣進口，熱空氣從空氣進口進入，並通過各爐箅層的間隙輸送進入反應器內部。
[0020]本發明是一種精確控制的立式熱解反應器，首先是爐箅的旋轉速度可以通過爐箅轉動控制裝置；反應器內溫度可以通過進風量的大小控制；布風的量和布風分布也可以通過進風來控制；生物質料的高度可以通過爐箅的轉速來控制。
[0021]破拱裝置是具有一定硬度的方形的塊狀物，當生物質燃燒時容易發生結塊，可以通過破拱裝置打破該結塊。
[0022]本發明立式熱解反應器使用時，生物質料從底部中心進料，避免了從上部進料時的生物質層的不均勻。生產過程中，爐箅高速旋轉，破渣裝置即出灰舌臺的切口部將大的生物質焦油塊打碎，因此可以採用較小的空隙使灰落下，但卻不使生物質料落下。
[0023]本發明具有積極的效果:(I)採用底部中心加料的方式，解決了長期以來困擾生物質熱解反應器的三大瓶頸中的均勻布料難題；(2)在熱解反應器中安裝破渣裝置，與轉動的爐箅形成有機的結合，相比同類未安裝的熱解反應器出灰更穩定、更連續，生產連續性得到大幅度提高；(3)熱解反應器的進料裝置的位置設計和破渣裝置的配合使用能有效連續處理IOcm左右尺寸的生物質。(4)通過控制爐箅的運轉速度可以精確的控制出料量。通過控制進料速度、出料速度、料層厚度、空氣的進風量、進風分布、反應溫度等實現精確熱解反應控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
[0025]圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明加料時運轉示意圖；圖3為實施例3的發明結構示意圖。
[0026]其中:1反應器殼體；2進料裝置；3生物質料層；4生物質燃氣出口 ；5出灰裝置；6爐箅；7出料口 ；8破渣裝置；9切口部；10空氣進風口 ；11爐箅轉動控制裝置；12破拱裝置。
【具體實施方式】
[0027](實施例1)
[0028]見圖1
[0029]精確控制立式熱解反應器，包括反應器殼體1、進料裝置2、反應器頂部的生物質燃氣出口 4、反應器底部的出 灰裝置5，出灰裝置5的底部有密封圈，用以防止排灰時發生氣體洩漏、反應器內部的爐箅6 ;進料裝置2位於反應器的底部，進料裝置的出料口 7位於反應器內底部中心。爐箅6為圓臺形狀，其縱向截面為等腰梯形，四層結構，間隔設置為可轉動層和不轉動層，每層之間有空隙，一層是轉動的，一層是不轉動的，下一層又是轉動的，保證爐箅轉動的時候，物料能夠按照精確控制的需求下料。，爐箅6設置在進料裝置2的外部、進料裝置2嵌於爐箅6中，進料裝置2突出在反應器外的部分上安裝有空氣進口 10，熱風從空氣進口 10進入；爐箅轉動控制裝置11安裝在反應器外進料裝置2上；在反應器殼體I內壁上對稱安裝有破渣裝置8，其具有突出於反應器殼體I內壁的切口部9 ;破渣裝置8的切口部9縱向截面為三角形；所述破渣裝置8為出灰舌臺是橫截面是梯形的澆注料，固定安裝於反應器殼體I底部、接近出灰裝置5，與爐箅6底部形成間隙，生物質原料為IOcm以下的秸杆時，所述破渣裝置8與爐箅6底部形成的間隙為4cm ;貫穿於反應器壁，位於爐箅上方20cm處安裝有破拱裝置12為硬質材料長方體塊。
[0030]立式熱解反應器運行時，可以通過爐箅轉動控制裝置11精確控制爐箅的轉速，從而精確控制生物質料層3的厚度；同時可以通過控制空氣進風口 10進風的量及溫度來控制熱解反應器內部的反應溫度以及進風量。
[0031](實施例2)
[0032]見圖2
[0033]精確控制立式熱解反應器，包括反應器殼體1、進料裝置2、反應器頂部的生物質燃氣出口 4、反應器底部的出灰裝置5，出灰裝置5的底部有密封圈，用以防止排灰時發生氣體洩漏、反應器內部的爐箅6 ;進料裝置2位於反應器的底部，進料裝置的出料口 7位於反應器內底部中心。爐箅6為圓臺形狀，其縱向截面為等腰梯形，四層結構，間隔設置為可轉動層和不轉動層，每層之間有空隙，爐箅6設置在進料裝置2的外部、進料裝置2嵌於爐箅6中，進料裝置2突出在反應器外的部分上安裝有空氣進口 10，熱風從空氣進口 10進入；爐箅轉動控制裝置11安裝在反應器外進料裝置2上；在反應器殼體I內壁上對稱安裝有破渣裝置8，其具有突出於反應器殼體I內壁的切口部9 ;破渣裝置8的切口部9縱向截面為三角形；所述破渣裝置8為出灰舌臺是橫截面是梯形的澆注料，固定安裝於反應器殼體I底部、接近出灰裝置5，與爐箅6底部形成間隙，生物質原料為IOcm以下的秸杆時，所述破渣裝置8與爐箅6底部形成的間隙為4cm ;貫穿於反應器壁，位於爐箅上方20cm處安裝有破拱裝置12為硬質材料長方體塊。
[0034]立式熱解反應器運行時，可以通過爐箅轉動控制裝置11精確控制爐箅的轉速，從而精確控制生物質料層3的厚度；同時可以通過控制空氣進風口 10進風的量及溫度來控制熱解反應器內部的反應溫度以及進風量。
[0035](實施例3)
[0036]見圖3
[0037]精確控制立式熱解反應器，包括反應器殼體1、進料裝置2、反應器頂部的生物質燃氣出口 4、反應器底部的出灰裝置5，出灰裝置5的底部有密封圈，用以防止排灰時發生氣體洩漏、反應器內部的爐箅6 ;進料裝置2位於反應器的底部，進料裝置的出料口 7位於反應器內底部中心。爐箅6為圓臺形狀整體結構，其縱向截面為等腰梯形，，爐箅6設置在進料裝置2的外部、進料裝置2嵌於爐箅6中，進料裝置2突出在反應器外的部分上安裝有空氣進口 10，熱風從空氣進口 10進入；爐箅轉動控制裝置11安裝在反應器外進料裝置2上；在反應器殼體I內壁上對稱安裝有破渣裝置8，其具有突出於反應器殼體I內壁的切口部9 ;破渣裝置8的切口部9縱向截面為三角形；破渣裝置8為出灰舌臺是橫截面是梯形的澆注料，固定安裝於反應器殼體I底部、接近出灰裝置5，與爐箅6底部形成間隙，生物質原料為IOcm以下的秸杆時，破渣裝置8與爐箅6底部形成的間隙為6cm ;貫穿於反應器壁，位於爐箅上方20cm處安 裝有破拱裝置12為硬質材料長方體塊的。
[0038](實施例4)
[0039]見圖3
[0040]精確控制立式熱解反應器，包括反應器殼體1、進料裝置2、反應器頂部的生物質燃氣出口 4、反應器底部的出灰裝置5，出灰裝置5的底部有密封圈，用以防止排灰時發生氣體洩漏、反應器內部的爐箅6 ;進料裝置2位於反應器的底部，進料裝置的出料口 7位於反應器內底部中心。爐箅6為圓臺形狀整體結構，其縱向截面為等腰梯形，，爐箅6設置在進料裝置2的外部、進料裝置2嵌於爐箅6中，進料裝置2突出在反應器外的部分上安裝有空氣進口 10，熱風從空氣進口 10進入；爐箅轉動控制裝置11安裝在反應器外進料裝置2上；在反應器殼體I內壁上對稱安裝有破渣裝置8，其具有突出於反應器殼體I內壁的切口部9 ;破渣裝置8的切口部9縱向截面為三角形；破渣裝置8為出灰舌臺是橫截面是梯形的澆注料，固定安裝於反應器殼體I底部、接近出灰裝置5，與爐箅6底部形成間隙，生物質原料為IOcm以下的秸杆時，破渣裝置8與爐箅6底部形成的間隙為6cm ;貫穿於反應器壁，位於爐箅上方20cm處安裝有破拱裝置12為硬質材料長方體塊的。
[0041]通過精確控制熱解反應器可以生成不同碳含量的生物質炭，作為單獨的產品另有廣泛的用途。生物質炭的體積相對較大，需要經過固有水冷夾套的出灰裝置降溫冷卻。
[0042]立式熱解反應器運行時，可以通過爐箅轉動控制裝置11精確控制爐箅的轉速，控制出料量從而精確控制生物質料的厚度；同時可以通過控制空氣進風口 10進風的量及溫度來控制熱解反應器內部的反應溫度以及進風量。[0043]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原 則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種精確控制立式熱解反應器，包括反應器殼體(1)、進料裝置(2)、反應器頂部的生物質燃氣出口(4)、反應器底部的出灰裝置(5)、反應器內部的爐箅(6);其特徵在於:進料裝置(2)位於反應器的底部，進料裝置的出料口(7)位於反應器內底部中心。
2.根據權利要求1所述的精確控制立式熱解反應器，其特徵在於:所述的爐箅(6)為圓臺形狀，其縱向截面為等腰梯形，爐箅(6)設置在進料裝置(2)的外部、進料裝置(2)嵌於爐箅(6)中。
3.根據權利要求1或2所述的精確控制立式熱解反應器，其特徵在於:在反應器殼體(I)內壁上對稱安裝有破渣裝置(8)，其具有突出於反應器殼體(1)內壁的切口部(9);在反應器殼體(1)上且在爐箅(6)上方固定安裝有破拱裝置(12)。
4.根據權利要求3所述的精確控制立式熱解反應器，其特徵在於:所述破渣裝置(8)的切口部(9)縱向截面為三角形。
5.根據權利要求4所述的精確控制立式熱解反應器，其特徵在於:所述破渣裝置(8)固定安裝於反應器殼體(1)底部、接近出灰裝置(5)，與爐箅(6)底部形成間隙。
6.根據權利要求5所述的精確控制立式熱解反應器，其特徵在於:所述破渣裝置(8)為出灰舌臺，其為橫截面是梯形的澆注料塊。
7.根據權利要求5或6所述的精確控制立式熱解反應器，其特徵在於:所述破渣裝置(8)與爐箅(6)底部形成的間隙根據生物質原料的不同設計成2~15cm。
8.根據權利要求5或6所述的精確控制立式熱解反應器，其特徵在於:當生物質原料為IOcm以下的秸杆時，所述破渣裝置(8)與爐箅(6)底部形成的間隙為rScm。
9.根據權利要求1所述的確控制立式熱解反應器，其特徵在於:出灰裝置(5)底部具有確保排灰操作時反應器不發生氣體洩漏的密封裝置；出灰裝置(5)的外部具有水冷裝置。
10.根據權利要求1所述的確控制立式熱解反應器，其特徵在於:爐箅(6)為至少4層爐箅層結構，且間隔設置為可轉動和不可轉動結構，爐箅轉動控制裝置(11)安裝在反應器外部，控制可轉動爐箅層的轉動速度；位於應器殼體(1)外部的進料裝置(2)上具有空氣進口( 10)，熱空氣從空氣進口( 10)進入，並通過風眼或者各爐箅層的間隙輸送進入反應器內部。
【文檔編號】C10J3/20GK103897738SQ201210590914
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月31日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】崔茂佩, 夏坤, 朱林軍, 呂回巖 申請人:蘇州格瑞展泰再生能源有限公司