生物质自热自循环式热裂解制取液体燃料装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种生物质自热自循环式热裂解制取液体燃料装置。通过两级旋风分离器和炭过滤器可以有效回收固体物质和炭，利用喷淋冷凝收集热解挥发份中大部分的重质油分，进一步利用电捕捕捉挥发份中的微小油滴，利用最后的间壁水冷器对轻质油分进行补充冷却收集，挥发份从冷却系统入口处的２００℃通过逐级冷却收集生物油，最终达到出口处的３０℃以下，基本完成挥发份中可冷凝部分的全部收集。通过快速热裂解技术以及分级冷却收集工艺，将纤维素类生物质废料转化为不同品味级别的液体燃料，同时对热裂解过程中挥发份气体与焦炭产物的回收与利用，实现对整套热裂解系统的自身的加热，节约成本。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种生物质自热自循环式热裂解制取液体燃料装置。
技术介绍
能源是经济和社会发展的重要物质基础，工业革命以来，世界能源消费剧增，煤炭、石油、天然气等化石能源资源消耗迅速，生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，人类社会的可持续发展受到严重威胁。上世纪70年代以来，可持续发展思想逐步成为国际社会共识，可再生能源开发利用受到世界各国高度重视，许多国家将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分，提出了明确的可再生能源发展目标，制定了鼓励可再生能源发展的法律和政策，可再生能源得到迅速发展。而生物质能作为唯一可固定碳的可再生能源，其高效转换和清洁利用日益受到全世界的重视，以提高利用效率为目的的新技术新工艺的应用将最大化利用生物质能源，预计到21世纪中叶，采用新技术的各种生物质替代燃料将满足全球总能耗的40%以上。而在生物质的能源化利用领域中，生物质快速热裂解液化技术作为一种高效的生物质能量转换技术，是目前世界上公认的生物质能研究开发前沿技术，具有独特的优势。该技术能以连续的工艺和工业化生产方式将生物质转化为高品位的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的液体燃料，可作为可再生替代液体燃料在锅炉中直接燃烧、与煤混烧、乳化代替柴油或精制后作为动力燃料，还可以作为化工原料从中提取具有商业价值的化工产品。生物油硫、氮含量低，是清洁无污染的液体燃料，生产原料广泛不与粮食争地，原料收集面积小便于运输大大降低了成本，也是国家政策大力支持的产业。 生物质快速热裂解液化的主要技术特点包括1)保证反应器高的传热速率(通常通过给料生物质尺寸细小来实现)；2)反应器中气相区温度控制在50(TC，且挥发份停留时间少于2s;3)将挥发份进行快速冷凝获得生物油。其中反应器的类型及加热方式的选择，在很大程度上决定了热裂解产物的最终分布，甚至决定了整个热裂解工艺的优劣，所以反应器类型和加热方式的选择是各种技术路线的关键环节。国外从20世纪70年代末就开始了对热裂解反应器的研究，通过长期的研究发展了多种生物质裂解技术，为生物质热裂解液化制油提供了有效可行的方法。依据反应器与加热方式的不同可分为以下几类(l)流化床反应器，该类反应器依靠循环工质通过气固多相流对生物质颗粒进行快速加热，实现高加热速率，温度相对均匀等要求，控制气相区停留时间少于2s，能有效抑制热裂解产物二次反应而提高液体产率，成为目前最具发展潜力也是应用最为广泛的工艺。典型的有西班牙Union Fenosa公司开发的给料200kg/h的鼓泡流化床反应器，加拿大RTI公司开发的50kg/h的鼓泡流化床反应器，还有在意大利ENEL由Ensyn开发研制的650kg/h的循环流化床反应器等。(2)辐射热交换反应器，主要是通过灼热的反应器表面直接(导热)或间接(辐射)接触对生物质的进行加热，使生物质快速升温实现快速热裂解释放出大量的挥发份气体。该技术可以对大尺寸的生物质颗粒进行快速热裂解处理，但是由于加热过程受到反应器本身温度变化的影响，生物质颗粒温度分布不均匀，从而对产物有一定影响。其中英国Aston大学开发的消融热解反应器、CNRS在Nancy开发的旋涡反应器都属于该类反应器，近年来，英国Aston大学正在对其早期开发的辐射换热加热器进行改进，成功的研制出了 7.5kg/h给料量的热裂解液化反应系统。(3)直接接触式反应器，主要是通过将生物质颗粒与预先加热的固体或者气体工质在反应器内进行直接接触式的换热，实现对生物质进行快速加热，完成热裂解过程。例如，BTG公司在Twente大学开发的给料量为200kg/h的旋锥式反应器(由移动床驱动)，以及Egemin公司在美国乔治亚科技研究所开发的载热气流加热反应器，该类反应器由于换热速率不高，对过程的控制性差(尤其是二次反应)，在生物质热裂解液化技术工艺中已经渐渐被淘汰。除了上述几个主要的反应器，另外加拿大Laval大学的真空裂解装置、西班牙PaisVasco大学的喷动床热裂解反应器、瑞士自由降落反应器、美国华盛顿大学的微波裂解反应器和喷动流化床反应器等均以最大限度地增加液体产品收率为目的。其中基于流化床技术的生物质热裂解反应器，有着加热速率高、气相停留时间短、控温简便、固体产物分离简便、投资低等优点，已经成为主流工艺。 经过近二十年研究，生物质快速热裂解制取生物油技术已取得了一定进展，并在未来几年内预计将逐步进入规模化商业应用。目前国外主要有Ensyn， Dynamotive， ROI和BTG等几家单位在从事生物质快速热裂解液化技术的研究和相应的技术推广。我国生物质快速热裂解制取液体燃料技术发展相对滞后。自1995年沈阳农业大学从荷兰引进一套旋转锥闪速热裂解装置以来，国内众多高校科研单位也进行了生物质热裂解液化研究，但是目前大部分还是着重以提升生物油产率为目的的生物质热裂解制取生物油的试验研究，对于该项技术的大型化应用缺乏技术支持和相关经验。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种生物质自热自循环式热裂解制取液体燃料装置的技术方案。 所述的生物质自热自循环式热裂解制取液体燃料装置，其特征在于组合式给料装置分别接储气罐和流化床反应器，流化床反应器分别接一级旋风分离器、储气罐和经反应器换热器分别接原料干燥室、炭燃烧炉，原料干燥室分别接料仓和引风机， 一级旋风分离器一端接二级旋风分离器另一端接回流化床反应器，二级旋风分离器和炭过滤器的一端连接，二级旋风分离器和炭过滤器的另一端连接后接炭燃烧炉，炭过滤器连接喷淋塔，喷淋塔一端经油液分离器连储液罐，喷淋塔另一端经电捕焦油器、一级间壁式水冷器、二级间壁式水冷器、气体滤清装置与储气罐连接，油液分离器经喷淋介质冷却器连喷淋塔。 所述的生物质自热自循环式热裂解制取液体燃料装置，其特征在于所述的组合式给料装置包括料斗、搅拌电机和转动电机，搅拌电机固定在料斗的上部，搅拌电机一端设置破拱装置，在料斗的出料口下装有给料螺旋，给料螺旋与转动电机相连，给料螺旋上部和下部分别设置播料风管和给料风管，播料风管和给料风管的一端分别连接储气罐，给料风管的另一端与流化床反应器连接。 所述的生物质自热自循环式热裂解制取液体燃料装置，其特征在于所述的喷淋塔左侧设置热解挥发份入口 ，右侧依次设置热解挥发份出口 、喷嘴一和喷嘴二，喷淋塔底部设置与油液分离器相连的连接口 。 所述的生物质自热自循环式热裂解制取液体燃料装置，其特征在于所述的电捕焦4油器内设置电极丝，电极丝的末端连接设置高压直流电源。 本技术的有益效果 1)将成熟的流化床技术应用到生物质热裂解技术上，充分利用流化床气固相传热传质强烈优点实现生物质的短时间受热升温，气相停留时间短避免了挥发份二次反应的发生，回收利用固体炭实现流化床反应器的自供热； 2)生物质热裂解挥发份中的固体焦炭直接影响生物油的质量，对其进行有效的分离也是该工艺中的难点所在，本工艺采用两级旋风分离器和炭过滤器组合达到有效回收固体产物炭和高效过滤挥发份中固体物质的目的，从一级旋风分离器中分离出的温度较高的包括流化载体的石英砂等大颗粒固体产物直接返回反应器继续供给热量，二级旋风分离器实现90%以上的固体焦炭的分离并提供给炭燃烧炉作为燃料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物质自热自循环式热裂解制取液体燃料装置，其特征在于组合式给料装置（１）分别接储气罐（１８）和流化床反应器（２），流化床反应器（２）分别接一级旋风分离器（４）、储气罐（１８）和经反应器换热器（３）分别接原料干燥室（１７）、炭燃烧炉（１５），原料干燥室（１７）分别接料仓（１６）和引风机（１９），一级旋风分离器（４）一端接二级旋风分离器（５）另一端接回流化床反应器（２），二级旋风分离器（５）和炭过滤器（６）的一端连接，二级旋风分离器（５）和炭过滤器（６）的另一端连接后接炭燃烧炉（１５），炭过滤器（６）连接喷淋塔（７），喷淋塔（７）一端经油液分离器（８）连储液罐（９），喷淋塔（７）另一端经电捕焦油器（１１）、一级间壁式水冷器（１２）、二级间壁式水冷器（１３）、气体滤清装置（１４）与储气罐（１８）连接，油液分离器（８）经喷淋介质冷却器（１０）连喷淋塔（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾赛，沈德魁，
申请(专利权)人：顾赛，沈德魁，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]