專利名稱：鐘式生物質熱裂解一體化設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鐘式生物質熱裂解一體化設備。
背景技術：
生物質焦油是熱解和氣化過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，焦油主要為較大分子碳氫化合物 的集合體。焦油成分非常復雜，可以分析出的成分有100多種，還有很多成分難以確定，大 部分是苯的衍生物及多環(huán)芳烴。焦油的存在對于熱解產(chǎn)物的品質以及相關的設備都有較大的影響。焦油的能量一 般占生物質總能量的10% 15%，由于這部分能量難于利用而被分離出系統(tǒng)，降低了生物 質利用效率；其次，焦油在燃氣輸送過程中冷凝后形成粘稠的液體，附著于管道和設備的壁 面上，會造成管道的堵塞；再者焦油在燃燒時容易產(chǎn)生碳黑，造成污染并對燃氣利用設備有 嚴重的損害。對生物質焦油進行裂解就是在高溫和催化劑的作用下，將焦油裂解為低分子 燃氣，不僅解決了焦油的危害問題，而且可以提高燃氣產(chǎn)量和熱值。生物質焦油催化裂解， 既提高了氣化效率，又提高了合成氣的利用價值，對發(fā)展和推廣生物質高品位利用技術具 有決定性意義。現(xiàn)有的生物質焦油裂解技術中，焦油裂解反應器與生物質熱解反應器共用同一個 不銹鋼管，焦油裂解反應器置于熱解反應器上方，生物質熱解后進入該焦油裂解反應器，該 焦油裂解反應器中還放置了兩個同型號的熱電偶以監(jiān)測床溫，該焦油裂解反應器的加熱方 式、溫控儀與熱解反應器相同。這種方式的焦油熱解裂解裝置采用兩套加熱裝置，在一定程 度上要消耗大量的熱能，同時熱解后的氣體需要通過連接管道通入裂解催化劑床層，在此 過程中會有一部分的熱損失，在節(jié)能方面存在一定的缺陷。
發(fā)明內容為克服現(xiàn)有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種集生物質氣化與催化裂 解于一體的生物質焦油催化裂解設備。本實用新型使用生物質粉狀燃料同時作為生物質熱 解和焦油催化裂解的加熱源。采用生物質粉狀燃料的高溫燃燒為氣化脫碳脫焦提供熱能， 在熱解氣化室內水蒸氣與殘留碳進行水煤氣反應，生成CO和H2,直接在氣化室完成了脫碳， 增加燃氣產(chǎn)率；熱解氣化室產(chǎn)生荒氣進入催化室，通過高溫及催化分解并合成新的產(chǎn)物CO 和H2,既完成脫焦又增加燃氣產(chǎn)率和熱值。這種生物質氣化方法經(jīng)過催化劑催化和過濾，燃 氣清潔，沒有焦油及其污水問題，同時可以降低運行成本，提高整個發(fā)生系統(tǒng)的熱效率。為了進一步提高加熱效率，降低運行費用，本實用新型將生物質可燃氣的燃燒室 設計在生物質熱解氣化室和焦油催化裂解室之間，使其燃燒所放出的絕大部分熱量能同時 被熱解原料和催化裂解室內的濾網(wǎng)及催化劑床層吸收利用，而燃燒尾氣被引入鐘罩式保溫 層內環(huán)繞反應器外層對反應器保溫，充分利用了熱能，提高了整個設備的熱效率。為實現(xiàn)本實用新型的目的，提供一種鐘式生物質熱裂解一體化設備，其包括熱裂 解反應釜主體；該熱裂解一體化設備還包括熱解氣化室，豎直設置在該熱裂解反應釜主體中，在該熱解氣化室側方設置通入其中的水蒸氣輸送管；催化裂解室，豎直設置在該熱裂 解反應釜主體中，該催化裂解室與該熱解氣化室之間具有一定間隔，在該催化裂解室上部 設置有燃氣輸出管，在該催化裂解室中設置有濾網(wǎng)及位于該濾網(wǎng)上方的催化劑床層，該熱 解氣化室的氣體出口與該濾網(wǎng)及催化劑床層連通；以及燃燒室，豎直設置在該熱裂解反應 釜主體中，且置于該熱解氣化室和該催化裂解室之間，在該燃燒室上部設置有燃氣廢氣出 口，在該燃燒室下部還設置有燃料進口。本實用新型的結構特點還在于在熱解氣化室和催化裂解室之間設置燃燒室，其 中，將經(jīng)預處理后的生物質原料由螺旋推進裝置自熱解氣化室上方輸送至該熱解氣化室 內，其出渣系統(tǒng)位于鐘式生物質熱裂解一體化設備的底部；熱裂解氣由熱解氣化室引出后 進入濾網(wǎng)及催化劑床層；裂解后的裂解氣的排出口設置在催化裂解室上部。本實用新型的結構特征還在于熱解氣化室內配有水蒸氣噴灑裝置。熱解氣化室 氣體出口與濾網(wǎng)及催化劑床層相連接，裂解燃氣由催化裂解室上方輸出后凈化冷卻。生物質熱解氣化室內設置水蒸氣噴灑裝置(水蒸氣輸入管)，生物質在熱解氣化 室內發(fā)生熱解反應的同時，產(chǎn)生的殘?zhí)颗c水蒸氣發(fā)生水煤氣反應，降低了灰渣的產(chǎn)量和處 理難度，提高了燃氣的質量。本實用新型的鐘式生物質熱裂解一體化設備將生物質熱裂解與焦油催化裂解集 中在一個裝置中，通過粉狀生物質燃料的高溫燃燒為氣化脫碳和脫焦提供熱能，用粉狀生 物質燃料高比表面積和高揮發(fā)分的特性，與預混空氣高效燃燒并形成高溫效應，為生物質 原料的氣化脫碳脫焦找到了低成本的高溫燃料。本實用新型的生物質熱解后所產(chǎn)生的氣體 無須連接管道而直接引入濾網(wǎng)及催化劑床層，使得熱效率提高，有效的避免了傳統(tǒng)熱解與 裂解工藝中熱量易損失的問題，提高了熱效率。

圖1為本實用新型的鐘式生物質熱裂解一體化設備結構示意圖；圖2為圖1所示鐘式生物質熱裂解一體化設備沿A-A的剖視圖。其中的附圖標記說明如下1、熱解氣化室；2、燃燒室；3、催化裂解室；4、水蒸氣輸送管；5、燃料儲存箱；6、燃 氣輸出管；7、進料斗；8、螺旋推進裝置；9、灰渣排出管；10、廢氣排出管；11、風機；12、濾 網(wǎng)；13、鐘罩式保溫層；14、裂解氣排出口 ；15、催化劑床層。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細描述。如圖1所示，為本實用新型的鐘式生物質熱裂解一體化設備結構示意圖。該反 應器包括熱裂解反應釜主體，在該熱裂解反應釜主體中豎直設置有熱解氣化室1，也就是 說，該熱解氣化室1自熱裂解反應釜主體的頂部向下延伸一定距離。在該熱解氣化室1上 方設置螺旋推進設備8和進料斗7，在該熱解氣化室1側方設置水蒸氣輸送管4，在該熱解 氣化室1的側部隔開一定間隔設置有催化裂解室3，在該熱解氣化室1和催化裂解室3之間 設置有燃燒室2，該燃燒室2同時為該熱解氣化室1和該催化裂解室3提供熱量。經(jīng)預處理后的生物質原料由進料斗7經(jīng)螺旋推進裝置8輸送至熱解氣化室1內，在熱解氣化室1的外側為燃燒室2。熱解氣化室1的氣體出口與濾網(wǎng)12及位于該濾網(wǎng)上 方催化劑床層15相連接，由熱解氣化室1引出的氣體是從其下部通入催化裂解室3中的濾 網(wǎng)12及催化劑床層15，并直接導入催化裂解室3進行催化裂解，裂解后的燃氣由催化裂解 室3上部的燃氣輸出管6輸出，在燃氣輸出管6后面連接有抽氣風機，保證氣體的流通，裂 解后的燃氣的余熱可以回收利用。經(jīng)預處理后的生物質粉狀燃料從燃料儲存箱5經(jīng)風機11送入燃燒室2，所述生物 質粉狀燃料具有高的比表面積和高揮發(fā)分的特性，與預混空氣高效燃燒并形成高溫效應， 同時為熱解氣化室1和催化裂解室3提供熱量。其燃燒廢氣經(jīng)位于該燃燒室2上方的廢氣 排出管10排出，裂解氣由位于裂解室上方的裂解氣排出口 14引致該熱裂解反應釜主體的 鐘罩式保溫層13內，使尾氣余熱在爐體外部環(huán)繞保溫，然后再經(jīng)由燃氣輸出管6排出。該水蒸氣輸入管4為該熱解氣化室1提供反應用水蒸氣，水蒸氣與殘留碳進行水 煤氣反應，生成CO和H2。生物質在熱解氣化室內發(fā)生熱解反應的同時，產(chǎn)生的殘?zhí)颗c水蒸 氣發(fā)生水煤氣反應，降低了灰渣的產(chǎn)量和處理難度，提高了燃氣的質量。該催化裂解室3與該熱解氣化室1連通，在該催化裂解室3中的濾網(wǎng)12及催化劑 床層15上裝填有焦油裂解催化填料。為保證室內壓力的正常，在催化裂解室3和熱解氣化室1的下部均設置水封。所 述水封，設置在設備外部，通過管道與熱解氣化室1和催化裂解室3相通，另有出口與大氣 相通，用于調節(jié)反應池內部的壓力。如圖2所示，該熱裂解反應釜主體為圓筒狀，該熱解氣 化室1、該催化裂解室3和該燃燒室2在該熱裂解反應釜主體中從內至外依次呈同心圓狀排 列。該熱裂解反應釜主體高約為3. 0米，其灰渣出口 9距地面約0. 7米。本實用新型 的立式生物質熱裂解一體化設備將生物質熱裂解與焦油催化裂解集中在一個裝置中，通過 粉狀生物質燃料的高溫燃燒為氣化脫碳和脫焦提供熱能，用粉狀生物質燃料高比表面積和 高揮發(fā)分的特性，與預混空氣高效燃燒并形成高溫效應，為生物質原料的氣化脫碳脫焦找 到了低成本的高溫燃料。本實用新型的生物質熱解后所產(chǎn)生的熱解氣體無須連接管道而直 接引入濾網(wǎng)及催化劑床層，使得熱效率提高，有效避免了傳統(tǒng)熱裂解工藝中熱量易損失的 問題，提高了熱效率。
權利要求一種鐘式生物質熱裂解一體化設備，包括熱裂解反應釜主體；其特征是，該熱裂解一體化設備還包括熱解氣化室(1)，豎直設置在該熱裂解反應釜主體中，在該熱解氣化室(1)側方設置通入其中的水蒸氣輸送管(4)；催化裂解室(3)，豎直設置在該熱裂解反應釜主體中，該催化裂解室(3)與該熱解氣化室(1)之間具有一定間隔，在該催化裂解室(3)上部設置有燃氣輸出管(6)，在該催化裂解室(3)中設置有濾網(wǎng)(12)及位于該濾網(wǎng)(12)上方的催化劑床層(15)，該熱解氣化室(1)的氣體出口與該濾網(wǎng)(12)和催化劑床層(15)連通；燃燒室(2)，豎直設置在該熱裂解反應釜主體中，且置于該熱解氣化室(1)和該催化裂解室(3)之間，在該燃燒室(2)上部設置有燃氣廢氣出口(10)，在該燃燒室(2)下部還設置有燃料進口。
2.根據(jù)權利要求1所述的鐘式生物質熱裂解一體化設備，其特征是，該催化裂解室(3) 上方為燃氣輸出管(6)。
3.根據(jù)權利要求1所述的鐘式生物質熱裂解一體化設備，其特征是，該燃燒室(2)上方 為廢氣排出管(10)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的鐘式生物質熱裂解一體化設備，其特征是，該催化裂解室 (3)與該熱解氣化室(1)連通，在該催化裂解室(3)中的濾網(wǎng)(12)上裝填有焦油裂解催化 填料以形成該催化劑床層(15)。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的鐘式生物質熱裂解一體化設備，其特征是，在該催化裂解 室(3)下部設置水封。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的鐘式生物質熱裂解一體化設備，其特征是，在該熱解氣化 室(1)下部設置水封。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的鐘式生物質熱裂解一體化設備，其特征是，該熱裂解反應 釜主體為圓筒狀，該熱解氣化室(1)、該催化裂解室(3)和該燃燒室(2)在該熱裂解反應釜 主體中從內至外依次呈同心圓狀排列。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的鐘式生物質熱裂解一體化設備，其特征是，該熱裂解反應 釜主體高為3. 0米，設置在其底部的灰渣出口(9)距地面0. 7米。
專利摘要一種鐘式生物質熱裂解一體設備，包括熱裂解反應釜主體；還包括熱解氣化室，豎直設置在該熱裂解反應釜主體中，在該熱解氣化室側方設置通入其中的水蒸氣輸送管；催化裂解室，豎直設置在熱裂解反應釜主體中，該催化裂解室與該熱解氣化室之間具有一定間隔，在催化裂解室上部設置有燃氣輸出管，在催化裂解室中設置有濾網(wǎng)及催化劑床層，熱解氣化室的氣體出口與該濾網(wǎng)及催化劑床層連通；以及燃燒室，豎直設置在熱裂解反應釜主體中，且置于熱解氣化室和催化裂解室之間，在該燃燒室下部還設置有燃料進口。本實用新型設備的熱解氣直接引入裂解室，使得熱效率提高，有效避免了傳統(tǒng)熱解與裂解設備分開工藝熱量易損失的狀況。
文檔編號C10G11/10GK201694994SQ200920160350
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權日2009年6月23日
發(fā)明者徐冬利, 趙洪葉, 魏曉明 申請人:北京聯(lián)合創(chuàng)業(yè)環(huán)保工程有限公司