[发明专利]内燃加热旋转锥式生物质热解液化装置

说明书

技术领域

本发明涉及热解液化装置，更具体地说是以生物质为原料的热解液化装置。

背景技术

生物质主要包括林业物质、农业废弃物、城市垃圾和畜禽粪便等。生物质是一种可再生 能源，储量丰富，作为替代能源利用，可实现CO₂零排放，且其中S、N含量低，可大大减轻 温室效应和环境污染。生物质热解液化是指在无氧状态下，生物质在中温、高加热速率和极 短气体停留时间的条件下，将生物质直接热解，产物经快速冷却，得到高产量的液体燃料， 即生物油。

目前，生物质热解液化装置研究重点是如何更好的使生物质颗粒实现高效的传热和实现 自热式的热解液化。实现的方法有四种。一是直接将热解副产物即焦炭和热解气燃烧得到的 高温烟气送入反应器供热。这一方法所存在的问题是：两种副产物燃烧都会产生水蒸气，水 蒸气会最终随着热解气被冷凝到生物油中，从而对生物油的品质产生较大影响；燃烧尾气中 一般都会有残留的氧气，氧气的存在会改变生物质的热解途径从而大大降低生物油的产率； 并且燃烧生成的气体也会经历加热和冷却的工艺过程，此外，这些气体还稀释了热解产生的 不可冷凝气体，使其热值大为降低，为其应用带来困难。二是利用热解副产物加热流化载体 来实现热量的传递。但是，大量流化载气将稀释热解气，给热解气的冷凝收集带来很大的负 面影响，而且流化载气的加热和冷凝过程能量损失严重，其用量也会受到副产物燃烧加热能 力的限制。三是利用热解副产物加热载体沙子来实现热量的传递。技术难点在于对沙子的循 环和温度的控制。此外，由于沙子的循环量一般都很大，其循环过程的能量消耗以及高温沙 子引起的磨损都是必须考虑的问题。四是利用副产物燃烧的高温烟气在特制的反应器，如流 化床的外壁空气夹层中流过，为热解反应补充提供所需热量，该方法可避免烟气对热解产物 的影响，但为生物质热解传递的热量有限，热效率低。

目前，实现生物质热解液化所用的反应器主要是流化床反应器，其优点是传热速度高、 颗粒停留时间短，有利于提高生物质热解产生液体燃料的效率，其严重的缺陷是对进料粒径 要求严格，要进行精细的加工，这使生物质热解前的物料预处理复杂，增加了成本。

上述生物质热解液化过程中存在的缺陷，在很大程度上影响了生物质热解液化之生物质 油的成本，制约了现有生物质热解液化技术的工业化应用。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种内燃加热旋转锥式生物质热 解液化装置，实现生物质自热式热解液化，提高热解副产物的利用率，降低生物质液化的总 成本；本发明不使用流化载气，以期避免流化载气对热解气冷凝收集的影响，以及对生物油 热值、安定性和热解气热值的影响，减少能量损失；本发明不使用加热载体沙子，以期避免 沙子的循环和温度的控制的技术难点，减少了能量损耗以及避免了高温沙子对热解反应器的 磨损。

本发明内燃加热旋转锥式生物质热解液化装置的结构特点是在反应器的内部设置两个 同心锥，外锥是绕轴旋转的旋转锥，内锥是固定不动的固定锥；料筒分段设置为上段料筒和 下段料筒，旋转锥的上部与下段料筒连接，上段料筒是与螺旋加料机构相连通；固定锥的上 部与烟气管道相连通；固定锥的底部端面为封闭，其下部与燃烧管道切向连接；在反应器内 设置多孔滤管，多孔滤管另一端引出反应器，并与处在反应器外部的旋风除尘器连通，所述 旋风除尘器的底部输出端接集炭箱，其顶部气体出口经热解气管道接冷凝器；冷凝器的循环 冷凝管道上依次连接有泵和热交换器；在冷凝器上分别设置有出油口和出气口，出油口通过 输油管道及出油口阀与集油箱连通，出气口接有引风机；引风机的输出口经热解气回流管道 接入热解气燃烧器。

本发明的结构特点也在于：

所述反应器为矩形或为圆筒体，其底部为锥形体，排灰口为其锥形体的底口。

所述旋转锥的内表面和固定锥的外表面设置为凹凸不平的表面，并且将旋转锥设置为多 孔状。

所述上段料筒是由传动机构驱动的可转动件。

在所述上段料筒与下段料筒之间采用螺纹连接，并以锁紧螺钉紧固。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明以固定锥的内腔为燃烧加热室，通过热解副产物不凝热解气在固定锥燃烧加 热室内燃烧为生物质液化间接加热，实现燃烧烟气与进料的逆向运动，物料与烟气有很好的 换热，充分利用烟气的热能；