[发明专利]生物质螺旋振动电磁感应热解反应器及热解处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质的热解处理领域。更具体地说，本发明是一种生物质螺旋振动电磁感应热解反应器以及通过该热解反应器对生物质颗粒进行的热解气化、热解液化及热解炭化的方法。

背景技术

生物质是一种清洁的可再生能源，生物质热解技术是生物质利用的重要途径，所谓热解就是利用热能打断大分子量有机物，使之转变为含碳原子数目较少的低分子量物质的过程。生物质热解是生物质在完全缺氧条件下，产生液体、气体、固体三种产物的生物质热降解过程。

按温度、升温速率、固体停留时间(反应时间)和颗粒大小等实验条件可将热解处理分为热解炭化、热解液化和热解气化。由众多实验研究得知，生物质在高温(700～900℃或更高)条件下进行热解，主要热解产物为热解气，故称为热解气化；生物热在中温(500～650℃)、高加热速率(104～105℃/s)和极短气体停留时间(小于2s)的条件下，将生物质直接热解，产物经快速冷却，可使中间液态产物分子在进一步地断裂生成气体前冷凝，主要热解产物为生物质液体油，故称为热解液化；生物质在高温(400～500℃)和慢速加热条件下的热解产物主要为固体热解碳，故称为热解炭化。

国内外现已探究开发出多种生物质颗粒在隔绝空气条件下的热解反应器，其中常用的主要可以分为三类：流化床热解反应器、固定床热解反应器、旋转锥反应器等。但现有这三种类型的热解反应器的通用性均不好，即不能对生物质颗粒的热解处理同时进行热解液化、热解气化及热解炭化，他们并都存在着各自的不足。如流化床热解反应器和旋转锥反应器比较适合于生物质颗粒的热解液化和热解气化，不太适合于生物质颗粒的热解炭化；又如固定床热解反应器它比较适合于生物质颗粒的热解炭化与热解气化，但不太适合于生物质颗粒的热解液化，且由于固定床热解反应器存在热载体不易循环的问题，造成热能损失较大，降低固定床热解反应器的热解能力。

中国专利公开号：CN101161777A，公开日为2008年4月16日，发明创造的名称为新型生物质固体颗粒热解反应器，该申请公开了一种热解反应器，这种生物质固体颗粒反应器为扁平状卧式，其一端上部连通着螺旋进料器为进料口，另一端下部为热解碳出口，中间上部设有热解气出口。该热解反应器的底部倾斜，外壁为受热面，通过反应器的振动和颗粒自身重力的联合作用，在热解反应器底部由高端滑移至低端，并实现动量和热量的交换；通过调节热解反应器的振动频率、底部壁面的倾斜角度和加热温度，控制生物质颗粒的温度、升温速度进而完成热解气化、热解液化和热解炭化三种不同形式的热解过程，结构简单，工作可靠。其不足之处是：

(1)、在热解反应器中，生物质颗粒主要进行两个方面的运动，一个是随着热解反应器的振动而振动，一个是沿着生物质热解反应器向下运动。在这两种运动的作用下，生物质颗粒完成升温过程，但是此时位于热解反应器内部的生物质颗粒因为运动范围有限，不能够直接与热解反应器高温内壁直接接触，导致其升温慢，热解效率低。

(2)、热解过程中，位于热解反应器内部的那些不能与热解反应器内壁直接接触的生物质颗粒温度低于同等状态下那些能与热解反应器内壁接触的生物质固体颗粒，且升温速度前者也低于后者。此时，生物质颗粒的温度与升温速度难以保证统一在一定范围内，即一部分生物质颗粒在进行热解炭化，一部分生物质颗粒可能在进行热解气化。热解形式难以控制，热解产品质量难以保证，热解效果稳定。

(3)、生物质颗粒进行热解时，须经过干燥阶段，在干燥阶段，热解反应器内的湿度会增高。因为生物质颗粒材料相同，且其周围湿度较高，部分生物质颗粒之间会发生粘结、结块现象，堵塞热家反应器。热解过程不稳定，易发生堵塞现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物质螺旋振动热解反应器，该生物质螺旋振动热解反应器通用性较好，既可用于生物质颗粒的热解液化和热解气化，又可用于生物质颗粒的热解炭化，且热解效果好，热解过程稳定。

为达到上述目的，本发明提供的生物质螺旋振动热解反应器由箱体装置与加热装置组成；

所述箱体装置包括进料仓、振动箱、机座、弹簧、振动电机，振动箱的上部为一空心截面形状为圆形的空心筒体，该空心筒体首尾相通连接后整体呈圆环形，且在圆周长度方向上按顺序依次分为预热筒体、进料筒体、热解筒体、收集筒体；

在进料筒体的上部设有一生物质进料口，该生物质进料口与进料仓相通；

在收集筒体的下部设有由多个过滤孔组成的一热解碳出口，生物质颗粒粒径值低于热载体粒径值，过滤孔的直径值介于生物质颗粒粒径值与热载体粒径值之间；