一种快速热解生物质的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种快速热解生物质的系统。该系统包括下行床快速热解反应器，具有热解原料入口、热解油气出口和半焦出口；两级旋风分离器，具有热解油气入口和净油气出口，热解油气入口与下行床快速热解反应器的热解油气出口相连；冷凝器，具有净油气入口、生物油出口和热解气出口，净油气入口与两级旋风分离器的净油气出口相连；净化塔，具有热解气入口、净化气出口，热解气入口与冷凝器的热解气出口相连。本实用新型专利技术提供的热解生物质的系统结构简单、操作方便、温度分布均匀，热解效果好、经济效益高。

A system for rapid pyrolysis of biomass

The utility model discloses a system for fast pyrolysis of biomass. The system includes a downer reactor for fast pyrolysis, pyrolysis, pyrolysis of raw materials has the entrance oil and gas exports and semi coke exports; two stage cyclone separator with pyrolysis oil and gas entrance and net oil and gas exports, oil and gas and pyrolysis entrance downer fast pyrolysis reactor of pyrolysis oil and gas outlet is connected with the condenser, net oil; gas entrance, bio oil exports and gas exports, net oil net oil and gas entrance and two cyclone separator gas outlet; purification tower with pyrolysis gas entrance and purified gas export, pyrolysis gas entrance and condenser pyrolysis gas outlet. The pyrolysis biomass system provided by the utility model has the advantages of simple structure, convenient operation, uniform temperature distribution, good pyrolysis effect and high economic benefit.

【技术实现步骤摘要】
一种快速热解生物质的系统
本技术涉及生物质热解，具体涉及一种快速热解生物质的系统。
技术介绍
生物质热解工艺基本上可以分为两种类型：一种是慢速热解，一种是快速热解。慢速热解工艺具有几千年的历史，是一种以生成木炭为目的的炭化过程，低温热解的加热温度为500℃-580℃，中温热解温度为660℃-750℃，高温热解的温度为900℃-1100℃。将木材放在窑内，在隔绝空气的情况下加热，可以得到占原料质量30％-35％的木炭产量。快速热解是将磨细的生物质原料放在快速热解装置中，严格控制加热速率(一般大致为10-200℃/s)和反应温度(控制在500℃左右)，生物质原料在缺氧的情况下，被快速加热到较高温度，从而引发大分子的分解，产生了小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，成为生物油或焦油，其比例一般可达到原料质量的40％-60％。与慢速热解相比，快速热解的传热反应过程发生在极短的时间内，强烈的热效应直接产生热解产物，再迅速冷却，最大限度地增加了液态产物油。现有的生物质热解工艺较复杂，且热解炉热解效率低，导致热解生物质的成本高。
技术实现思路
本技术的目的是为了提供一种工艺简单、成本低廉的快速热解生物质的新工艺。本技术提供了一种快速热解生物质的系统，该系统包括：下行床快速热解反应器，具有热解原料入口、热解油气出口和半焦出口；两级旋风分离器，具有热解油气入口和净油气出口，所述热解油气入口与所述下行床快速热解反应器的热解油气出口相连；冷凝器，具有净油气入口、生物油出口和热解气出口，所述净油气入口与所述两级旋风分离器的净油气出口相连；净化塔，具有热解气入口、净化气出口，热解气入口与所述冷凝器的热解气出口相连；所述下行床快速热解反应器包括反应器本体、辐射管和多层挡板；所述辐射管为多个，水平同方向间隔排布在所述反应器本体内的不同高度，相邻高度层的所述辐射管错列布置；所述挡板倾斜设置在所述反应器本体内，最上层挡板位于所述反应器本体高度的1/2-2/3处。在本技术的一个实施方案中，所述系统还包括破碎装置，所述破碎装置具有生物质入口和破碎生物质出口，所述破碎生物质出口与所述下行床快速热解反应器的热解原料入口相连。在本技术的一个实施方案中，所述系统还包括烘干装置，所述烘干装置具有破碎生物质入口和烘干生物质出口，所述破碎生物质入口与所述破碎装置的破碎生物质出口相连，所述烘干生物质出口与所述下行床快速热解反应器的热解原料入口相连。在本技术的一个实施方案中，所述辐射管的上侧安装有顶盖，所述顶盖的顶角为60°-90°，所述顶盖的垂直截面的宽度为所述辐射管直径的1.1-1.5倍。在本技术的一个实施方案中，所述挡板的长度为所述辐射管直径的1-2倍。本技术提供的热解生物质的系统结构简单、操作方便，热解效果好、经济效益高。本技术采用了下行床快速热解反应器热解生物质，无热载体，反应工艺简单，且温度分布均匀，系统热效率高。其内部温度场由辐射管提供，同时根据通过控制不同的温度区域来精确的调节干燥脱水区、热解反应区、半焦生成区的温度，可操作性强，燃烧效率高，节能效果好。热解产物中的热态半焦由热解炉底部排出，经排渣冷却螺旋冷却得到冷态半焦直接进入半焦收集装置，对热态焦油和热解气分别冷却净化处理，对热解产品进行了综合利用。附图说明图1为本技术一实施例提供的一种快速热解生物质的结构示意图。图中：1、进料料斗；2、下行床快速热解反应器；3、一级旋风除尘器；4、二级旋风除尘器；5、半焦收集装置；6、冷凝器；7、冷凝水管路；8、储油罐；9、净化塔；10、集气罐；11、料斗；12、提升管。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本技术的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本技术的限制。需要说明的是，本技术中的“辐射管”指得是蓄热式无热载体辐射管。其次，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术，而不是要求本技术必须以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本技术的限制。如图1所示，本技术提供的热解生物质的系统包括：进料料斗1、下行床快速热解反应器2(本申请中也简称反应器)、一级旋风除尘器3、二级旋风除尘器4、半焦收集装置5、冷凝器6、冷凝水管路7、储油罐8、净化塔9、集气罐10、料斗11和提升管12。进料料斗1具有生物质入口和生物质出口。参考图1，本技术使用的下行床快速热解反应器2包括反应器本体、辐射管和挡板。反应器本体上设有热解原料入口、半焦出口、燃料气进口、空气入口、烟气出口和热解油气出口，其中，热解原料入口与进料料斗1的生物质出口相连。辐射管为多个，水平同方向间隔排布在反应器本体的不同高度，相邻高度层的辐射管错列布置。挡板为多个，挡板倾斜设置于两层辐射管之间。辐射管的上方安装有顶盖。本技术提供的下行床快速热解反应器采用了蓄热式无热载体辐射管加热技术，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，该反应器结构简单、占地面积小，易于工业化。辐射管的上侧的顶盖能有效地起到保护辐射管不受受到物料冲刷，延长辐射管的使用寿命。顶盖的形状并不需要限定，其形状优选为开口向下且具有一个顶角，这样设置可避免生物质滞留在顶盖上，也可以对生物质起到引流作用。顶角的角度主要影响生物质在顶盖上停留的时间。顶角太大，生物质容易堆积到顶盖上；太小，生物质在顶盖上的停留时间短，热解效果不好。顶盖的垂直截面的宽度过长会影响辐射管热量的有效利用，过短对分散物料的作用不大。顶角的角度优选为60°-90°，顶盖的垂直截面的宽度优选为辐射管直径的1.1-1.5倍。生物质从入口进入炉内中，从上到下经过辐射管后会被分散，分散的物料如果不经过减速或改变方向则大部分会从两根辐射管中间的空隙落下，既减少了壁面传热效率又缩短了物料在反应器内的停留时间，如果想增加物料在炉内的热解时间则必然要加高反应器的高度，增加占地面积及投资，效益降低。通过模拟发现，两层辐射管之间加入挡板能有效地的改善对物料在反应器2中的分布，使其充分打散，最大面积的让生物质参与炉内传热。生物质从进料口进入后，开始下落，碰到挡板和顶盖后，被弹起，然后再下落；生物质每碰到一次挡板和顶盖，即被弹到一定高度，其下落速度被减缓，因此，增加了生物质在热解反应器内的停留时间。而且，挡板和顶盖还起到对生物质的引流作用，增加了生物质在反应器本体内移动的距离，这也能增加生物质在热解反应器内的停留时间。因此，添加挡板和顶盖后，反应器的高度可降低。若不改变反应器本体的高度，添加挡板和顶盖后，可将辐射管的垂直间距加大，从而可减少反应器内辐射管的数量。此外，挡板还可以起到打散物料的作用，提高生物质的热解效果。挡板和顶盖的材质，优选为金属，金属的热传导性好，能提高生物质热解的效果。挡板的具体位置、形状并不需要特别限定。为了更好的起到引流的作用，上下相邻两层的挡板最好错列布置。挡板可以根据需要设置在某层辐射管的上方或下方，挡板的最佳位置为两层辐射管的正中间，即与上下两层辐射管之间的垂直距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速热解生物质的系统，其特征在于，所述系统包括：下行床快速热解反应器，具有热解原料入口、热解油气出口和半焦出口；两级旋风分离器，具有热解油气入口和净油气出口，所述热解油气入口与所述下行床快速热解反应器的热解油气出口相连；冷凝器，具有净油气入口、生物油出口和热解气出口，所述净油气入口与所述两级旋风分离器的净油气出口相连；净化塔，具有热解气入口、净化气出口，热解气入口与所述冷凝器的热解气出口相连；所述下行床快速热解反应器包括反应器本体、辐射管和多层挡板；所述辐射管为多个，水平同方向间隔排布在所述反应器本体内的不同高度，相邻高度层的所述辐射管错列布置；所述挡板倾斜设置在所述反应器本体内，最上层挡板位于所述反应器本体高度的1/2‑2/3处。

【技术特征摘要】
1.一种快速热解生物质的系统，其特征在于，所述系统包括：下行床快速热解反应器，具有热解原料入口、热解油气出口和半焦出口；两级旋风分离器，具有热解油气入口和净油气出口，所述热解油气入口与所述下行床快速热解反应器的热解油气出口相连；冷凝器，具有净油气入口、生物油出口和热解气出口，所述净油气入口与所述两级旋风分离器的净油气出口相连；净化塔，具有热解气入口、净化气出口，热解气入口与所述冷凝器的热解气出口相连；所述下行床快速热解反应器包括反应器本体、辐射管和多层挡板；所述辐射管为多个，水平同方向间隔排布在所述反应器本体内的不同高度，相邻高度层的所述辐射管错列布置；所述挡板倾斜设置在所述反应器本体内，最上层挡板位于所述反应器本体高度的1/2-2/3处。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，张宏伟，陈水渺，梅磊，赵延兵，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11