[发明专利]生物质自供热快速裂解制生物燃油清洁燃料装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质制生物燃油清洁燃料装置及方法。

背景技术

人类正面临着巨大的能源与环境压力，当今的能源工业主要是矿物燃料工业，包括煤炭、石油和天然气。一方面，矿物能源的应用推动了社会的发展，其能源却在日益耗尽；另一方面，矿物能源的大规模使用引起了日益严重的环境问题，如导致全球气温变暖、损害臭氧层、破坏生态圈平衡、释放有害物质、引起酸雨等自然灾害。

自20世纪70年代第一次石油危机以来，通过对生物质裂解液化制取生物燃油来替代石油的研究受到国际社会的高度重视，其研究主要集中在加拿大、芬兰、意大利、瑞典、荷兰、比利时、英国和美国等10余个欧美国家，目前已经形成较为完备的技术设备和工业化系统。

生物质裂解液化制生物燃油过程涉及到生物质粉碎、干燥、热载体加热、热载体输送、生物质在无氧密闭反应器中高速吸热裂解转化成生物燃油气和残碳、生物燃油气与残碳、热载体的气固分离、生物燃油气的冷凝液化、换热和不可凝燃气处理等一系列工艺环节。生物质裂解液化产物包括生物燃油、残碳碳粉和不可凝燃气。生物燃油可直接用作透平发电、各种锅炉、水泥业、陶瓷业、玻璃业等各种工业炉窑燃料，也可与柴油混合乳化制成更高等级的乳化型低排放生物柴油直接供给各种车船内燃机使用，还可作为化工原料。生物燃油具有易储存、好运输、成本低等优点，因此以生物燃油为主要产品的生物质裂解液化已成为生物质能转化和利用的主导方式。

然而，已有的制生物燃油的方式，一般是利用固体颗粒作为热载体(如云砂、陶瓷颗粒、优质河沙等)，先将热载体颗粒加热到一定的温度，然后将其与粉碎好的生物质颗粒按一定的配比同时输送到无氧的裂解反应器中，在无氧反应器中，生物质颗粒被数倍于已的热载体颗粒包围，并边混合、边运动、边裂解成大量的气态油气和少量的固体残碳颗粒，将二者导出经气固分离后的裂解油气输送至冷凝器冷凝后即得到目标产品生物燃油和少量的不凝燃气。不凝燃气由于热值小，常作放烧处理，残碳由于热值高常被输送到专门的热载体加热炉燃烧以补充生产用热。

上述方法具有以下缺点：一是需要专门设计的热载体加热炉，不但造价高、耗能高，而且多需要外源燃料供热，经济性很差，热能消耗一般要约占总成本的30％以上；二是由于需要将用过的热载体收集、提升到位于反应器上方的热载体加热炉的上方足够高度以上，然后将热载体倒入加热炉重新加热后再放流进入反应器，才能形成生产循环，这样就造成高电耗情况；三是由于高温固体热载体一直在加热炉、反应器和与之相连的各种管道中流动，结果设备很快热磨损导致设备寿命低；四是由于整个生产工艺需要庞大、坚固的钢结构来安装和支撑各种设备使其按高度错落有秩满足工艺要求，结果就导致整个生产装置需要消耗大量钢材，建设投资大，生产总成本高。

发明内容

本发明为了解决目前生物质制生物燃油清洁燃料装置造价高、需要外源燃料供热、寿命低及生物质制生物燃油清洁燃料方法耗能高的问题，提供了一种生物质自供热快速裂解制生物燃油清洁燃料装置及方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：装置方案：所述装置包括原料仓、进料装置、料仓、燃烧室、内胆倒锥反应器、原料分离装置、一级气固分离装置、二级气固分离装置、冷凝液化装置、载气气泵、不凝气缓充罐、不凝气引气机、成品油储油罐、冷凝喷淋油泵、冷却换热装置、不凝可燃气气泵、不凝可燃气燃烧机、内置锥体和载气加热管，燃烧室的烟气出口端与原料仓的出料口端连通，原料仓的出料口端与原料分离装置的进口端连通，原料分离装置的出口端与料仓的进口端连通，料仓的出口端与内胆倒锥反应器的原料进口端连通，内胆倒锥反应器设在燃烧室内，内胆倒锥反应器的裂解油气出口端与一级气固分离装置的进口端连通，一级气固分离装置的底部出口端与内胆倒锥反应器的回流进口端连通，一级气固分离装置的裂解油气出口端与二级气固分离装置的进口端连通，二级气固分离装置的碳粉出口端与燃烧室的碳粉进口端连通，二级气固分离装置的裂解油气出口端与冷凝液化装置的进口端连通，冷凝液化装置的第一生物燃油出口端与成品油储油罐的进口端连通，冷凝液化装置的第二生物燃油出口端与冷却换热装置的进口端连通，冷却换热装置通过冷凝喷淋油泵与冷凝液化装置的生物燃油进口端连通，冷凝液化装置的不凝燃气出口端通过不凝气引气机与不凝气缓充罐的进口端连通，不凝气缓充罐的第一不凝燃气出口端与载气加热管的一端连通，载气加热管的另一端与内胆倒锥反应器的裂解载热气体进口端连通，载气加热管缠绕在内胆倒锥反应器外部，不凝气缓充罐的第二不凝燃气出口端与不凝可燃气燃烧机的不凝燃气进口端连通，内置锥体装在内胆倒锥反应器内；