專利名稱：生物質(zhì)焦油催化裂解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)焦油催化裂解裝置。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)是一種可再生能源，儲(chǔ)量豐富，作為替代能源利用，可實(shí)現(xiàn)CO2零排放，且其中S、N含量低，大大減輕溫室效應(yīng)和環(huán)境污染。
針對生物質(zhì)氣化形成的燃?xì)庵泻休^多焦油的問題，目前的解決方法有兩種一是水洗處理，將燃?xì)庵械慕褂娃D(zhuǎn)移到水溶液中去，這種方法雖然簡單，燃?xì)鈨艋室草^高，但是會(huì)產(chǎn)生大量含焦油廢水，該類廢水處理難度大、成本高，造成二次污染，而且會(huì)影響氣化系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，最終導(dǎo)致燃?xì)獬杀据^高，不利于生物質(zhì)能源的利用和推廣；二是催化裂解，在催化劑的作用下，將焦油裂解為低分子燃?xì)?，不僅解決了焦油的危害問題，而且可以提高燃?xì)鉄嶂担划a(chǎn)生二次污染。
焦油的催化裂解，處理成本低、無二次污染、可提高生物質(zhì)氣化率和燃?xì)鉄嶂?，成為解決燃?xì)庵写嬖诮褂蛦栴}的首選方法。但目前的焦油催化裂解技術(shù)仍存在焦油裂解率低、裂解裝置復(fù)雜、裂解系統(tǒng)本身易粘附焦油等不足，實(shí)際使用效果較差。焦油的催化裂解效率與溫度有關(guān)，溫度越高，裂解效率越高，而目前的催化裂解方式要么是燃?xì)馔ㄟ^冷的催化劑床層，催化裂解效率低，要么是通過外加熱來提高催化劑床層的溫度，能耗增加。如中國專利授權(quán)公開號CN1667086A，授權(quán)
公開日為2005年9月14日，名稱為“生物質(zhì)氣化爐凈化系統(tǒng)”，公開了“一種生物質(zhì)氣化爐凈化系統(tǒng)，其技術(shù)方案的要點(diǎn)是生物質(zhì)氣化爐凈化系統(tǒng)由催化器、催化劑、迷宮式儲(chǔ)氣柜、吸附過濾器、吸附過濾劑、廢焦油和廢水的收集池組成?！痹摪l(fā)明雖有較好的燃?xì)鈨艋Ч?，但由于催化劑是冷的，對焦油的催化裂解效率極低，后續(xù)迷宮式儲(chǔ)氣柜和吸附過濾器也是利用焦油冷凝后的粘稠特性，將燃?xì)庵械慕褂徒亓簦_(dá)到燃?xì)鈨艋哪康?。因此，此凈化系統(tǒng)沒有真正將焦油催化裂解為可燃性氣體，所以不能提高燃?xì)鉄嶂?；冷凝的焦油很快就?huì)堵塞凈化系統(tǒng)的管路和催化、吸附床層，系統(tǒng)不能長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)；凈化過程將產(chǎn)生含焦油廢水，處理困難，易造成二次污染。又如中國專利授權(quán)公開號CN1664066A，授權(quán)
公開日為2005年9月7日，名稱為“復(fù)合式生物質(zhì)氣化爐及熱裂解裝置”，公開了“一種復(fù)合式生物質(zhì)氣化爐及熱裂解裝置，其技術(shù)方案的要點(diǎn)是由二座生物質(zhì)氣化爐、四套U型催化器、催化劑、一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和風(fēng)量調(diào)節(jié)器組成?！痹摪l(fā)明雖然提高了催化劑床層的溫度，提高了焦油裂解率，但大量冷氣通過催化劑床層，影響了焦油的催化裂解效果；含焦油的燃?xì)馔ㄟ^鼓風(fēng)機(jī)，會(huì)產(chǎn)生焦油冷凝附著，影響鼓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；冷空氣直接進(jìn)入氣化爐，使燃燒區(qū)溫度不高，熱解氣沒經(jīng)高溫裂解，焦油產(chǎn)率較高；裝置較復(fù)雜，實(shí)用性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種生物質(zhì)焦油催化裂解裝置，通過對焦油進(jìn)行高效的催化裂解，進(jìn)一步提高生物質(zhì)氣化率和燃?xì)鉄嶂?，避免二次污染?br> 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明生物質(zhì)焦油催化裂解裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用底部承接著錐狀爐底的圓筒狀爐體，圓筒狀爐體的側(cè)壁設(shè)置為夾套結(jié)構(gòu)，夾套自內(nèi)向外依次為耐高溫爐壁、燃?xì)馔ǖ馈⒋呋瘎┐矊?、保溫層和爐體外壁；燃?xì)庾誀t內(nèi)引出的氣流通道為以位于圓筒狀爐體底部、順著錐狀爐底的斜面引向燃?xì)馔ǖ赖卓诘恼靼鍨槿肟?，燃?xì)馔ǖ赖捻敳砍隹谕ㄟ^頂部濾網(wǎng)通向其外圍的催化劑床層，燃?xì)廨敵隹谖挥诖呋瘎┐矊拥牡撞浚瑺t外連接在燃?xì)廨敵隹谏陷敋夤艿劳ㄟ^引風(fēng)機(jī)接至儲(chǔ)氣柜。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于設(shè)置內(nèi)燃加熱式爐體，包括在其圓筒狀爐體的內(nèi)部，設(shè)置蛇形內(nèi)燃管道，蛇形內(nèi)燃管道的入口位于圓筒狀爐體的下部，其出口自圓筒狀爐體的頂部引伸至爐體的外部，點(diǎn)火器位于內(nèi)燃管道的入口位置；在圓筒狀爐體的上方，設(shè)置螺旋進(jìn)料機(jī)構(gòu)，螺旋進(jìn)料口位于圓筒狀爐體的頂部偏心位置上，在圓筒狀爐體的中軸位置上，設(shè)置帶有攪拌葉片的攪拌軸，在圓筒狀爐體的內(nèi)側(cè)壁上，沿其側(cè)壁的圓周面設(shè)置多層擋板；助燃空氣入口設(shè)置在圓筒狀爐體的頂部，爐體中的燃?xì)獬隹谖挥趫A筒狀爐體的下方。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于在輸氣管道上設(shè)置燃?xì)饣亓髦?，以燃?xì)饣亓髦窞樯咝蝺?nèi)燃管道的供氣管。
在錐狀爐底內(nèi)設(shè)置霧化器，排渣口位于錐底口，在排渣口上設(shè)置螺旋出渣機(jī)構(gòu)。
在燃?xì)廨敵隹谖恢锰幍妮敋夤艿郎显O(shè)置熱交換器，霧化器是與來自熱交換器中的輸水管相通。
在催化劑床層的頂部和底部分別設(shè)置催化劑頂部入口和催化劑底部出口。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明通過將爐體側(cè)壁設(shè)置為夾套結(jié)構(gòu)，將催化劑床層緊貼于耐高溫爐壁，使催化劑床層始終保持較高的溫度，裂解后的高溫燃?xì)庵苯舆M(jìn)入催化劑床層，保證了很高的焦油催化裂解效率，確保焦油裂解為可燃?xì)怏w，有效避免了燃?xì)廨斔凸艿老到y(tǒng)的焦油粘附堵塞；2、本發(fā)明針對爐體采用內(nèi)燃加熱，并將燃燒管的出風(fēng)口引出在爐體外部，這一結(jié)構(gòu)形式在提高爐膛溫度和生物質(zhì)熱解效率的同時(shí)，有效避免了燃燒后的空氣中的氮?dú)饣烊霠t內(nèi)，大大提高了生物質(zhì)氣化率和燃?xì)鉄嶂担?、本發(fā)明爐體內(nèi)燃加熱的方式可保持較高的爐膛溫度，從而提高生物質(zhì)氣化效率，大大降低焦油產(chǎn)率、燃?xì)鈨艋y度和凈化成本；4、本發(fā)明爐體內(nèi)擋板和攪拌機(jī)的設(shè)置，使生物質(zhì)原料在爐膛內(nèi)分布均勻，增加生物質(zhì)氣化時(shí)間和氣化效率；5、本發(fā)明爐體采用螺旋進(jìn)出料系統(tǒng)，運(yùn)轉(zhuǎn)方便、穩(wěn)定，可以連續(xù)運(yùn)行；6、本發(fā)明爐膛內(nèi)所需助燃空氣自上端引入，不影響爐膛中下部保持高溫，同樣起到降低焦油產(chǎn)率，提高生物質(zhì)氣化率和燃?xì)鉄嶂档男Ч?、本發(fā)明通過在爐膛底部高溫區(qū)采用霧化增濕，使水汽與高溫殘?zhí)及l(fā)生水煤氣反應(yīng)，產(chǎn)生可燃?xì)?，可有效提高資源利用率，降低灰渣產(chǎn)量和處理難度，節(jié)約運(yùn)行成本；8、本發(fā)明在內(nèi)燃管道中的燃燒是以回流的爐內(nèi)高溫燃?xì)鉃槿剂?，利于爐內(nèi)溫度的提高及降低能耗；9、本發(fā)明利用高溫燃?xì)忸A(yù)熱爐內(nèi)增濕用水，節(jié)約能源，減少對爐膛溫度的影響；10、本發(fā)明可以使生物質(zhì)的熱解氣化和燃?xì)鈨艋谝蛔鶢t內(nèi)完成，操作和維護(hù)管理簡便、生產(chǎn)和運(yùn)行成本低、氣化率和焦油裂解率高；11、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊，圓筒形結(jié)構(gòu)降低了對材料強(qiáng)度的要求，在選擇加工材料上更加靈活。


圖1為本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號1爐體、2內(nèi)燃管道、3點(diǎn)火器、4螺旋進(jìn)料機(jī)構(gòu)、5攪拌葉片、6攪拌軸、7擋板、8空氣流量計(jì)、9燃?xì)獬隹凇?0錐狀爐底、11霧化器、12排渣口、13耐高溫爐壁、14燃?xì)馔ǖ馈?5催化劑床層、16保溫層、17整流板、18輸氣管道、19引風(fēng)機(jī)、20燃?xì)饣亓髦贰?1熱交換器、22催化劑頂部入口、23催化劑底部出口、24螺旋出渣機(jī)構(gòu)、25排氣風(fēng)機(jī)、26進(jìn)料斗、27風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、28燃?xì)饬空{(diào)節(jié)閥、29空氣調(diào)節(jié)閥、30空氣流量計(jì)、31濾網(wǎng)。
以下通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例中，設(shè)置生物質(zhì)的氣化和焦油裂解一體化完成。如圖1和圖2所示，采用圓筒狀爐體1，在圓筒狀爐體1的內(nèi)部，設(shè)置蛇形內(nèi)燃管道2，蛇形內(nèi)燃管道2的入口位于圓筒狀爐體1的下部，其出口自圓筒狀爐體1的頂部引伸至爐體的外部，點(diǎn)火器3位于內(nèi)燃管道2的入口位置；在圓筒狀爐體1的上方，設(shè)置螺旋進(jìn)料機(jī)構(gòu)4，螺旋進(jìn)料口位于圓筒狀爐體1的頂部偏心位置上，在圓筒狀爐體1的中軸位置上，設(shè)置帶有攪拌葉片5的攪拌軸6，在圓筒狀爐體1的內(nèi)側(cè)壁上，沿其側(cè)壁的圓周面設(shè)置多層擋板7；助燃空氣入口設(shè)置在圓筒狀爐體1的頂部，爐體中的燃?xì)獬隹?位于圓筒狀爐體1的下方。
在圓筒狀爐體1的底部承接有錐狀爐底10，在錐狀爐底10內(nèi)設(shè)置霧化器11，排渣口12位于錐底口，在排渣口12上設(shè)置螺旋出渣機(jī)構(gòu)24。
將圓筒狀爐體1的側(cè)壁設(shè)置為夾套結(jié)構(gòu)，夾套自內(nèi)向外依次為耐高溫爐壁13、燃?xì)馔ǖ?4、催化劑床層15、保溫層16和爐體外壁；燃?xì)庾誀t內(nèi)引出的氣流通道為以位于圓筒狀爐體底部、順著錐狀爐底的斜面引向燃?xì)馔ǖ?4底口的整流板17為入口，燃?xì)馔ǖ?4的頂部出口通過頂部濾網(wǎng)31通向其外圍的催化劑床層15，燃?xì)廨敵隹谖挥诖呋瘎┐矊?5的底部，爐外連接在燃?xì)廨敵隹谏陷敋夤艿?8通過引風(fēng)機(jī)19接至儲(chǔ)氣柜。
具體的實(shí)施還包括在輸氣管道18上設(shè)置燃?xì)饣亓髦?0，以燃?xì)饣亓髦?0為蛇形內(nèi)燃管道2的供氣管，高溫燃?xì)獾墓┙o有利于提高爐內(nèi)溫度，并降低能耗。
在燃?xì)廨敵隹谖恢锰幍妮敋夤艿?8上設(shè)置熱交換器21，霧化器11是與來自熱交換器21中的輸水管相通，霧化器中的水在通過熱交換器21時(shí)，與高溫燃?xì)膺M(jìn)行熱交換，得到溫升，有利于保持爐內(nèi)溫度、提高氣化效果。
為了便于催化劑的定期更換，在催化劑床層15的頂部和底部分別設(shè)置催化劑頂部入口22和催化劑底部出口23。
本實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)熱解氣化和燃?xì)鈨艋囊惑w化完成，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、加工制作成本低廉、運(yùn)行操作和管理維護(hù)簡便。內(nèi)燃式加熱大大降低了燃?xì)庵械暮?，燃?xì)鉄嶂当痊F(xiàn)有設(shè)備提高2～3倍；可以維持很高的爐膛溫度，降低焦油產(chǎn)率、提高生物質(zhì)氣化率。燃?xì)鈨艋^程始終在高溫條件下進(jìn)行，焦油催化裂解率高、凈化效果好；采用霧化增濕技術(shù)，利用水煤氣反應(yīng)提高氣化率、降低殘?zhí)剂?。適用于各種生物質(zhì)原料，生產(chǎn)高熱值燃?xì)?，可供村?zhèn)、家庭、種養(yǎng)殖場、賓館、浴室、機(jī)關(guān)和廠礦企業(yè)等使用。
工作過程中，生物質(zhì)原料由進(jìn)料斗26經(jīng)螺旋進(jìn)料機(jī)構(gòu)4均勻送入爐膛，在物料擋板7和攪拌葉片5的作用下，物料緩慢通過爐膛；助燃空氣經(jīng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥27和空氣流量計(jì)8從位于爐體頂部的助燃空氣入口引入；裂解后燃?xì)饨?jīng)整流板17分離灰渣后進(jìn)入燃?xì)馔ǖ?4，再由頂部濾網(wǎng)31進(jìn)入催化劑床層15，由于燃?xì)獾臏囟群芨?，所以不?huì)在整流板17、燃起通道14和頂部濾網(wǎng)31中形成粘附，最后，在引風(fēng)機(jī)19的抽吸下，燃?xì)庠诖呋瘎┐矊?5中順勢下，經(jīng)過催化裂解后在催化劑床層15的底部引出，并送入儲(chǔ)氣柜。由于催化劑床層15和燃?xì)獾臏囟染芨?，燃?xì)庵械慕褂徒?jīng)催化裂解轉(zhuǎn)化為可燃?xì)獾男实玫酱蟠筇岣摺?br> 部分高溫燃?xì)庠谌細(xì)饣亓髦?0中經(jīng)燃?xì)饬空{(diào)節(jié)閥28回流進(jìn)入蛇形內(nèi)燃管道2中，管內(nèi)助燃空氣自空氣調(diào)節(jié)閥29和空氣流量計(jì)30引入，通過點(diǎn)火器3點(diǎn)火燃燒，燃燒后的高溫氣體流經(jīng)內(nèi)燃管道2，廢氣由排氣風(fēng)機(jī)25引風(fēng)排出爐體。這種內(nèi)燃加熱的方式使?fàn)t膛內(nèi)維持很高的溫度，大大降低了焦油產(chǎn)率，提高了生物質(zhì)氣化率，并且有效避免了大量氮?dú)饣烊肴細(xì)庵?，極大地提高了燃?xì)鉄嶂怠?br> 由霧化器11產(chǎn)生高溫水汽，生物質(zhì)氣化后的含碳?xì)堅(jiān)跔t膛高溫區(qū)與霧化水汽發(fā)生水煤氣反應(yīng)，進(jìn)一步產(chǎn)生可燃?xì)?，提高了生物質(zhì)氣化率，降低了灰渣量和灰渣處置成本，少量灰渣由螺旋出渣機(jī)構(gòu)24排出。
具體實(shí)施中，催化劑可以采用白云石顆粒、凹凸棒石粘土催化劑、載鎳活性氧化鋁Ni-Al2O3等市售脫焦油催化劑。
權(quán)利要求
1.生物質(zhì)焦油催化裂解裝置，其特征是采用底部承接著錐狀爐底(10)的圓筒狀爐體(1)，所述圓筒狀爐體(1)的側(cè)壁設(shè)置為夾套結(jié)構(gòu)，所述夾套自內(nèi)向外依次為耐高溫爐壁(13)、燃?xì)馔ǖ?14)、催化劑床層(15)、保溫層(16)和爐體外壁；燃?xì)庾誀t內(nèi)引出的氣流通道為以位于圓筒狀爐體底部、順著錐狀爐底的斜面引向燃?xì)馔ǖ?14)底口的整流板(17)為入口，燃?xì)馔ǖ?14)的頂部出口通過頂部濾網(wǎng)(31)通向其外圍的催化劑床層(15)，燃?xì)廨敵隹谖挥诖呋瘎┐矊?15)的底部，爐外連接在燃?xì)廨敵隹谏陷敋夤艿?18)通過引風(fēng)機(jī)(19)接至儲(chǔ)氣柜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)焦油催化裂解裝置，其特征是設(shè)置內(nèi)燃加熱式爐體，包括在其圓筒狀爐體(1)的內(nèi)部，設(shè)置蛇形內(nèi)燃管道(2)，所述蛇形內(nèi)燃管道(2)的入口位于圓筒狀爐體(1)的下部，其出口自圓筒狀爐體(1)的頂部引伸至爐體的外部，點(diǎn)火器(3)位于內(nèi)燃管道(2)的入口位置；在所述圓筒狀爐體(1)的上方，設(shè)置螺旋進(jìn)料機(jī)構(gòu)(4)，螺旋進(jìn)料口位于圓筒狀爐體(1)的頂部偏心位置上，在所述圓筒狀爐體(1)的中軸位置上，設(shè)置帶有攪拌葉片(5)的攪拌軸(6)，在圓筒狀爐體(1)的內(nèi)側(cè)壁上，沿其側(cè)壁的圓周面設(shè)置多層擋板(7)；助燃空氣入口設(shè)置在圓筒狀爐體(1)的頂部，爐體中的燃?xì)獬隹?9)位于圓筒狀爐體(1)的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)焦油催化裂解裝置，其特征是在所述輸氣管道(18)上設(shè)置燃?xì)饣亓髦?20)，以所述燃?xì)饣亓髦?20)為蛇形內(nèi)燃管道(2)的供氣管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)焦油催化裂解裝置，其特征是在所述錐狀爐底(10)內(nèi)設(shè)置霧化器(11)，排渣口(12)位于錐底口，在所述排渣口(12)上設(shè)置螺旋出渣機(jī)構(gòu)(24)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)焦油催化裂解裝置，其特征是在所述燃?xì)廨敵隹谖恢锰幍妮敋夤艿?18)上設(shè)置熱交換器(21)，所述霧化器(11)是與來自熱交換器(21)中的輸水管相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)焦油催化裂解裝置，其特征是在所述催化劑床層(15)的頂部和底部分別設(shè)置催化劑頂部入口(22)和催化劑底部出口(23)。
全文摘要
生物質(zhì)焦油催化裂解裝置，其特征是采用底部承接著錐狀爐底的圓筒狀爐體，圓筒狀爐體的側(cè)壁設(shè)置為夾套結(jié)構(gòu)，夾套自內(nèi)向外依次為耐高溫爐壁、燃?xì)馔ǖ?、催化劑床層、保溫層和爐體外壁；燃?xì)庾誀t內(nèi)引出的氣流通道為以位于圓筒狀爐體底部、順著錐狀爐底的斜面引向燃?xì)馔ǖ赖卓诘恼靼鍨槿肟冢細(xì)馔ǖ理敳砍隹谕ㄟ^頂部濾網(wǎng)通向催化劑床層，燃?xì)廨敵隹谖挥诖呋瘎┐矊拥牡撞浚瑺t外連接在燃?xì)廨敵隹谏陷敋夤艿劳ㄟ^引風(fēng)機(jī)接至儲(chǔ)氣柜。本發(fā)明使催化劑床層始終保持較高的溫度，裂解后的高溫燃?xì)庵苯舆M(jìn)入催化劑床層，焦油催化裂解效率高，有效避免了燃?xì)廨斔凸艿老到y(tǒng)的焦油粘附堵塞。
文檔編號C10G11/00GK101029249SQ20071002062
公開日2007年9月5日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者陳天虎, 朱承柱, 彭書傳, 何宏平 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)