生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器，包括熱解反應(yīng)器本體和用于向熱解反應(yīng)器本體內(nèi)輸送生物質(zhì)燃料的進(jìn)料系統(tǒng)，所述進(jìn)料系統(tǒng)包括螺旋進(jìn)料裝置和位于螺旋進(jìn)料裝置上方并與其相通的料倉，所述熱解反應(yīng)器本體包括外爐體和內(nèi)爐體，所述內(nèi)爐體的內(nèi)部空間從上往下包括裂解室、蓄熱室和殘?zhí)既紵遥镔|(zhì)物料經(jīng)進(jìn)料系統(tǒng)輸送到裂解室后，在殘?zhí)既紵页掷m(xù)供熱下，所述裂解室內(nèi)依次發(fā)生熱解和裂解反應(yīng)，產(chǎn)生含氫量較高的氣體。本實(shí)用新型將常壓條件下的生物質(zhì)熱解與存在壓力條件下的生物質(zhì)裂解反應(yīng)相結(jié)合，形成可連續(xù)、穩(wěn)定、原料適應(yīng)性強(qiáng)的生物質(zhì)熱解氣化反應(yīng)系統(tǒng)。
【專利說明】生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及生物質(zhì)能的高效利用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種生物質(zhì)熱解與裂解相結(jié)合的生物質(zhì)氣化裂解反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，能源的供給能力密切關(guān)系著國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展，是國家戰(zhàn)略安全保障的基礎(chǔ)之一。中國目前能源供給形勢嚴(yán)峻，環(huán)境質(zhì)量包褓沉重。由于化石能源儲量日益減少、油價波動較大、對能源安全問題的擔(dān)憂以及對全球變暖的關(guān)注，發(fā)展清潔可再生能源已成為緊迫的課題，新能源行業(yè)呈現(xiàn)高成長性。根據(jù)廣泛論證的可再生能源的產(chǎn)業(yè)背景及發(fā)展概況，以生物質(zhì)能為代表的生物質(zhì)氣化發(fā)電、生物質(zhì)氫能、生物質(zhì)綠色液體燃料將成為未來重要的替代能源。生物質(zhì)能屬于清潔能源，中國的生物質(zhì)再生能源的資源非常豐富，生物質(zhì)再生能源大規(guī)模普及應(yīng)用，有助于改善生態(tài)環(huán)境和CO2減排。
[0003]在眾多的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)中，氣化是一種非常重要的技術(shù)。根據(jù)使用氣化介質(zhì)、反應(yīng)工況、反應(yīng)裝置等的不同，生物質(zhì)氣化有多種不同的形式，并可獲得不同的氣化產(chǎn)物分布?，F(xiàn)階段，生物質(zhì)常規(guī)氣化技術(shù)(空氣氣化)已經(jīng)發(fā)展較為成熟，但是將生物質(zhì)熱解與生物質(zhì)裂解反應(yīng)相結(jié)合的反應(yīng)技術(shù)還不是很成熟，而且現(xiàn)有的氣化熱解反應(yīng)系統(tǒng)存在反應(yīng)不穩(wěn)定、反應(yīng)精度和強(qiáng)度不易控制等問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種生物質(zhì)氣化裂解反應(yīng)器，將常壓條件下的生物質(zhì)熱解與存在壓力條件下的生物質(zhì)裂解過程相結(jié)合，形成可連續(xù)、穩(wěn)定、原料適應(yīng)性強(qiáng)的生物質(zhì)熱解氣化反應(yīng)器。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出如下技術(shù)方案:一種生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器，其包括熱解反應(yīng)器本體和用于向本體內(nèi)輸送生物質(zhì)燃料的進(jìn)料系統(tǒng)，所述進(jìn)料系統(tǒng)包括螺旋進(jìn)料裝置和位于螺旋進(jìn)料裝置上方并與其相通的料倉，所述熱解反應(yīng)器本體包括外爐體和內(nèi)爐體，所述內(nèi)爐體的內(nèi)部空間從上往下包括裂解室、蓄熱室和殘?zhí)既紵遥镔|(zhì)物料經(jīng)進(jìn)料系統(tǒng)輸送到裂解室后，在殘?zhí)既紵页掷m(xù)供熱下，所述裂解室內(nèi)依次發(fā)生熱解和裂解反應(yīng)，產(chǎn)生氣體。
[0006]優(yōu)選地，所述進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)置在熱解反應(yīng)器本體的外側(cè)且位于本體的中部，從下往上進(jìn)行燃料輸送。
[0007]所述螺旋進(jìn)料裝置包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的氣固分離裝置，所述氣固分離裝置位于外殼尾部并與外殼活動連接，并且與水平面之間呈90?120°夾角。
[0008]所述裂解室、蓄熱室之間設(shè)有包括上下分離的兩錐形體的對向旋轉(zhuǎn)裝置，所述對向旋轉(zhuǎn)裝置的上、下兩椎體底端邊緣均設(shè)有鋸齒。
[0009]所述對向旋轉(zhuǎn)裝置的下方設(shè)置有控制對向旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行對向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸的左右兩側(cè)外表面上固定設(shè)置有環(huán)狀體，環(huán)狀體的上端設(shè)置有與椎體底端鋸齒相貼合的鋸齒。
[0010]所述外爐體的外表面上至少固定設(shè)有一根與內(nèi)爐體內(nèi)部相通的反應(yīng)調(diào)節(jié)管，用于及時調(diào)整內(nèi)爐體內(nèi)的的反應(yīng)強(qiáng)度和進(jìn)行氣體輸送。
[0011]本實(shí)用新型的的有益效果是:(I)通過熱解結(jié)合裂解反應(yīng)將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為富氫氧燃?xì)?，通過殘?zhí)既紵@取熱量用于生物質(zhì)氣化裂解過程的能量損耗，氣化裂解效率高、產(chǎn)生氣體純度較高；(2)熱風(fēng)循環(huán)利用，提供反應(yīng)所需熱量和對熱解反應(yīng)器本體保溫，減少反應(yīng)過程中焦油的產(chǎn)生，提高了生物質(zhì)熱的利用率，提高了碳的品質(zhì)；(3)在本體外設(shè)置調(diào)節(jié)管，對反應(yīng)溫度和反應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行精確控制，實(shí)現(xiàn)整個反應(yīng)精確可控；(4)物料采用從下往上的方式進(jìn)行加料，反應(yīng)充分、裂解氣化效率高；(5)外殼體外部裝水箱冷卻裝置，降低了出料溫度，提高了整個反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]附圖標(biāo)記:1、熱解反應(yīng)器本體，2、進(jìn)料系統(tǒng)，3、螺旋進(jìn)料裝置，31、外殼，32、電機(jī)，33、螺桿，34、螺旋，35、氣固分離裝置，4、料倉，5、料位探頭，6、外爐體，7、內(nèi)爐體，71、裂解室，72、蓄熱室，73、殘?zhí)既紵遥?、通風(fēng)夾層，9、反應(yīng)調(diào)節(jié)管，10、調(diào)節(jié)閥，11、對向旋轉(zhuǎn)裝置，12、上錐形體，13、下錐形體，14、孔眼，15、旋轉(zhuǎn)軸，16、環(huán)狀體，17、送風(fēng)裝置，18、夾套，19、緊急排放口，20、壓力探頭，21、氣溫探頭，22、出氣口，23、輸送管道，24、水箱冷卻裝置，25、二次風(fēng)輸送管。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型所揭示的一種生物質(zhì)氣化裂解器，系統(tǒng)包括熱解反應(yīng)器本體I和向本體內(nèi)輸送生物質(zhì)燃料的進(jìn)料系統(tǒng)2。
[0016]所述進(jìn)料系統(tǒng)2設(shè)置在熱解反應(yīng)器本體I的外側(cè)且位于本體的中部，包括螺旋進(jìn)料裝置3和位于螺旋進(jìn)料裝置3上方并與其相通的料倉4，與現(xiàn)有技術(shù)從上往下的進(jìn)料方式相比，本實(shí)用新型中的進(jìn)料系統(tǒng)2從下往上進(jìn)行物料輸送，避免物料在熱解反應(yīng)器本體I內(nèi)出現(xiàn)“架橋”現(xiàn)象，反應(yīng)更加充分徹底。所述料倉4呈漏斗狀，其形狀也可以根據(jù)具體實(shí)際情況而定。料倉4外表面裝有若干個料位探頭5，至少在料倉4外表面的上部和下部各設(shè)一個料位探頭5，用于監(jiān)測料倉4中的物料量，當(dāng)料倉4中物料不足時，及時發(fā)出加料信號，及時補(bǔ)充料倉4內(nèi)的生物質(zhì)燃料，保證了熱解反應(yīng)器本體I中生物質(zhì)燃料的用量。
[0017]所述螺旋進(jìn)料裝置3包括外殼31、電機(jī)32、螺桿33、螺旋34和氣固分離裝置35所述外殼31位于料倉4下方并且與料倉4相通，所述螺桿33的一端外表面上固定設(shè)置螺旋34且置于外殼31內(nèi)，另一端伸出外殼31與電機(jī)32相連,所述電機(jī)32控制螺桿33進(jìn)行轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動螺桿33上的螺旋34將生物質(zhì)燃料向熱解反應(yīng)器本體I內(nèi)進(jìn)行輸送。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在螺旋進(jìn)料裝置3的外殼31內(nèi)、螺桿33的尾端一側(cè)活動設(shè)置一氣固分離裝置35，一端活動連接在外殼31內(nèi)表面上，且氣固分離裝置35與水平面之間呈90?120°夾角，用于將常壓下熱解產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物和殘?zhí)歼M(jìn)行分離，當(dāng)進(jìn)料系統(tǒng)2進(jìn)行物料輸送時，物料將推力作用于氣固分離裝置35上，使得氣固分離裝置35與外殼31內(nèi)壁分離，即一方面可以實(shí)現(xiàn)熱解產(chǎn)生的殘?zhí)窟M(jìn)入到熱解反應(yīng)器本體I內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)，另一方面當(dāng)熱解反應(yīng)器本體I內(nèi)的氣體產(chǎn)生回流時，則對氣固分離裝置35施加壓力，使得氣固分離裝置35與外殼31貼合，且隨著施加的壓力越來也大，氣固分離裝置35與外殼31之間連接也會更加緊密，因此可以防止熱解反應(yīng)器本體I內(nèi)的氣體回流到進(jìn)料系統(tǒng)2內(nèi)，保證了進(jìn)料系統(tǒng)2內(nèi)物料輸送的安全性。
[0018]所述熱解反應(yīng)器本體I包括外爐體6和內(nèi)爐體7，所述外爐體6的內(nèi)側(cè)和內(nèi)爐體7的外側(cè)之間形成通風(fēng)夾層8，所述外爐體的外表面上至少固定設(shè)有一根與內(nèi)爐體內(nèi)部相通的反應(yīng)調(diào)節(jié)管9，反應(yīng)調(diào)節(jié)管9上設(shè)置若干個調(diào)節(jié)閥10，一方面調(diào)節(jié)閥10可以調(diào)節(jié)熱解反應(yīng)器本體I內(nèi)的氣化強(qiáng)度和反應(yīng)溫度，精確控制氣化反應(yīng)精度，另一方面反應(yīng)調(diào)節(jié)管9可以進(jìn)行氣體輸送，冷卻熱解反應(yīng)器本體1、進(jìn)行余熱利用。
[0019]所述內(nèi)爐體的內(nèi)部從上往下包括裂解室71、蓄熱室72和殘?zhí)既紵?3，所述裂解室71和蓄熱室72之間設(shè)有對向旋轉(zhuǎn)裝置11，用于將裂解室71中裂解形成的殘?zhí)驾斔偷綒執(zhí)既紵?3中，包括上下分離的兩錐形體12，13，錐形體12，13與水平面之間呈O?45度夾角，便于物料能夠較快脫落，椎形體12，13上都設(shè)有大小不等的、直徑為5?20mm的孔眼14，且根據(jù)椎形體12，13上溫度不同，高溫區(qū)和低溫區(qū)的孔眼14數(shù)目也不一樣，物料從孔眼14經(jīng)蓄熱室72脫落到殘?zhí)既紵?3中繼續(xù)反應(yīng)。椎形體12，13底端邊緣上設(shè)有鋸齒(圖未示)，其他形狀的齒也同樣適用。對向旋轉(zhuǎn)裝置11的下方設(shè)置有控制對向旋轉(zhuǎn)裝置11進(jìn)行對向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸15，旋轉(zhuǎn)軸15的左右兩側(cè)外表面上固定設(shè)置有環(huán)狀體16，環(huán)狀體16的上端設(shè)置有與椎形體12，13底端鋸齒相貼合的鋸齒(圖未示)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸15順時針或逆時針進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，環(huán)狀體16帶動對向旋轉(zhuǎn)裝置11的上下椎形體進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)動，上下椎形體的轉(zhuǎn)向相反，從而使得物料能夠均勻、穩(wěn)定地下落。本實(shí)用新型實(shí)施例中對向旋轉(zhuǎn)裝置11采用高溫篦板，也可以采用其他耐高溫材質(zhì)進(jìn)行替換。
[0020]所述殘?zhí)既紵?3用于提供生物質(zhì)裂解所需熱量，并且產(chǎn)生的熱量經(jīng)過反應(yīng)調(diào)節(jié)管9可以進(jìn)行循環(huán)利用。熱解反應(yīng)器本體I的通風(fēng)夾層8內(nèi)設(shè)置安裝在內(nèi)爐體7上并且與殘?zhí)既紵?3相通的送風(fēng)裝置17，送風(fēng)裝置17將通風(fēng)夾層8中的空氣送入殘?zhí)既紵?3中進(jìn)行助燃，燃燒產(chǎn)生的熱風(fēng)上升進(jìn)入蓄熱室72，熱量經(jīng)反應(yīng)調(diào)節(jié)管9輸送到裂解室71內(nèi)，提供裂解所需熱量，或者經(jīng)二次風(fēng)輸送管送入出氣口 22的夾套18內(nèi)，減少焦油的產(chǎn)生。
[0021]所述熱解反應(yīng)器本體I的上端設(shè)有緊急排放口 19，用于當(dāng)本體內(nèi)壓力過大時進(jìn)行氣體排放，提高了反應(yīng)的安全系數(shù)，上端還包括至少一個料位探頭5、壓力探頭20、氣溫探頭21等用于監(jiān)測本體內(nèi)的反應(yīng)情況，及時地進(jìn)行壓力、溫度等調(diào)整。與進(jìn)料系統(tǒng)2相對的熱解反應(yīng)器本體I 一側(cè)還設(shè)有帶有夾套18的出氣口 22，用于輸出反應(yīng)氣體。
[0022]殘?zhí)既紵?3中燃燒后產(chǎn)生的炭灰經(jīng)輸送管道23輸送出去，所述輸送管道23設(shè)置在殘?zhí)既紵?3下端且與其相通，在熱解反應(yīng)器本體I內(nèi)的輸送管道23浸入在水箱冷卻裝置24內(nèi)，用于對出料溫度進(jìn)行冷卻后再輸出，提高了整個反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0023]本實(shí)用新型生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)的工作原理為:將含水量為10% -30%的生物質(zhì)燃料送入到料倉4內(nèi)，電機(jī)32控制螺桿33轉(zhuǎn)動，生物質(zhì)燃料經(jīng)螺旋進(jìn)料裝置3進(jìn)入到熱解反應(yīng)器本體I內(nèi)，進(jìn)入本體內(nèi)的物料經(jīng)對向旋轉(zhuǎn)裝置11轉(zhuǎn)動后，物料從對向旋轉(zhuǎn)裝置11上的孔眼14經(jīng)蓄熱室72，脫落到殘?zhí)既紵?3，殘?zhí)既紵?3在送風(fēng)裝置17的助燃下進(jìn)行物料燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱氣流上升進(jìn)入到蓄熱室72，并經(jīng)反應(yīng)調(diào)節(jié)管9將熱量輸送到熱解反應(yīng)器本體I的裂解室71內(nèi)，當(dāng)溫度達(dá)到550?650°C時，生物質(zhì)燃料在常壓條件下發(fā)生生物質(zhì)熱解，熱解產(chǎn)生氣相產(chǎn)物和固相產(chǎn)物，熱解反應(yīng)時間至少為5分鐘，固相產(chǎn)物在重力作用下進(jìn)入殘?zhí)既紵?3進(jìn)行繼續(xù)燃燒，用于維持熱解反應(yīng)和裂解反應(yīng)所需溫度。當(dāng)裂解室內(nèi)的溫度達(dá)到800?950°C時，在裂解室71內(nèi)的礦物催化劑和水蒸氣的作用下進(jìn)行氣相產(chǎn)物的裂解、重整，反應(yīng)時間至少為5秒，將氣相產(chǎn)物中分子量較大的重?zé)N類組分焦油裂解、重整為氫、甲烷和其他輕質(zhì)烴類，消除焦油并降低甲烷等烴類含量，提高氣相產(chǎn)物中氫的含量和產(chǎn)量，同時減少析碳并避免催化劑的積碳失活。制備出氫氧氣體積含量達(dá)20% -65%的氣體產(chǎn)物，氣體產(chǎn)物經(jīng)出氣口 21輸出。其中水蒸氣的較佳溫度為140°C，加入量為生物質(zhì)燃料質(zhì)量的10?30%，并根據(jù)生物質(zhì)原料特性進(jìn)行調(diào)整。
[0024]輸出后的氣體經(jīng)除塵、熱態(tài)過濾、脫硫凈化后，可以進(jìn)行點(diǎn)燃使用，進(jìn)行供熱；也可以將氣體送入到儲氣罐內(nèi)，再送入煤氣發(fā)電機(jī)燃燒做功發(fā)電。
[0025]本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本實(shí)用新型的教示及揭示而作種種不背離本實(shí)用新型精神的替換及修飾，因此，本實(shí)用新型保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本實(shí)用新型的替換及修飾，并為本專利申請權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器，其包括熱解反應(yīng)器本體和用于向熱解反應(yīng)器本體內(nèi)輸送生物質(zhì)燃料的進(jìn)料系統(tǒng)，所述進(jìn)料系統(tǒng)包括螺旋進(jìn)料裝置和位于螺旋進(jìn)料裝置上方并與其相通的料倉,其特征在于:所述熱解反應(yīng)器本體包括外爐體和內(nèi)爐體,所述內(nèi)爐體的內(nèi)部空間從上往下包括裂解室、蓄熱室和殘?zhí)既紵?，生物質(zhì)物料經(jīng)進(jìn)料系統(tǒng)輸送到裂解室后，在殘?zhí)既紵页掷m(xù)供熱下，所述裂解室內(nèi)依次發(fā)生熱解和裂解反應(yīng)，產(chǎn)生氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)料系統(tǒng)設(shè)置在熱解反應(yīng)器本體的外側(cè)且位于本體的中部,在內(nèi)爐體內(nèi)從下往上進(jìn)行燃料輸送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述螺旋進(jìn)料裝置包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的氣固分離裝置，所述氣固分離裝置位于外殼尾部并與外殼活動連接，并且與水平面之間呈90?120°夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述裂解室、蓄熱室之間設(shè)有包括上下分離的兩錐形體的對向旋轉(zhuǎn)裝置，所述對向旋轉(zhuǎn)裝置的上、下兩椎體底端邊緣均設(shè)有鋸齒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述對向旋轉(zhuǎn)裝置的下方設(shè)置有控制對向旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行對向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸的左右兩側(cè)外表面上固定設(shè)置有環(huán)狀體，環(huán)狀體的上端設(shè)置有與椎體底端鋸齒相貼合的鋸齒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)氣化熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述外爐體的外表面上至少固定設(shè)有一根與內(nèi)爐體內(nèi)部相通的反應(yīng)調(diào)節(jié)管，用于及時調(diào)整內(nèi)爐體內(nèi)的反應(yīng)強(qiáng)度和進(jìn)行氣體輸送。
【文檔編號】C10J3/04GK203513601SQ201320430485
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】葛建云, 劉智穎 申請人:蘇州海嘉綠色能源設(shè)備有限公司