[发明专利]生物质立式热解反应系统及热解反应方法

说明书

本发明实施例提供了一种生物质立式热解反应系统，由特殊结构的立式热解反应器及其他配套装置组成；该系统以固体热载体作为反应传热载体，具有热效率高、加热均匀等优点，可有效提高热解效率；通过对立式热解反应器中螺旋叶和搅拌叶等参数的设置，使生物质和热载体充分混合及快速传热，同时通过灵活调整热载体温度和物料粒径及热解停留时间，适于处理各种生物质原料，方便调节多种热解产物的产率，具有高效率、低造价、易工业化的特点；该系统还包括防结焦的一级冷凝塔，有效解决生物质在传统热解技术中结焦问题，可实现系统的长周期连续可靠运行。本发明实施例还提供了基于前述生物质立式热解反应系统的生物质热解反应方法。

技术领域

本发明属于生物质热解技术领域，特别涉及一种采用固体热载体循环的生物质立式热解反应系统。本发明还提供了利用上述热解反应系统热解处理生物质的生物质热解反应方法。

背景技术

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。目前生物质利用主要是指各类农林废弃物，如秸秆、木屑、稻壳等。生物质的主要途径包括秸秆堆肥还田、秸秆工业原料利用、秸秆饲料化利用和秸秆能源化利用，其中秸秆能源化以其利用效率高、效益好等优势被广泛重视和研究。生物质热解处理技术是在缺氧和高温的反应条件下，通过高效的热解装置对秸秆原料的热裂解方法，生产生物可燃气、生物油、木醋液和生物炭等产品，这些产品利用广泛，附加值高，比传统直接焚烧处理效益好。

目前针对生物质热解所开发的立式热解反应器主要为流化床、固定床和移动床等。由于热解过程需要加热，为了使生物质物料在隔绝氧气的环境下发生热解反应，通常采取惰性气体或固体作为热载体为热解反应提供需要的能量，当前上述常用热解技术使用的各类反应器均不同程度的存在热效率不足的问题；同时，当前一般只能针对某种原料及在合适的粒径范围内进行处理，需要对原料进行破碎或成型，由于生物质本身原料收集困难，并且后续破碎和成型等成本过高，都会导致生产工艺的经济性变差。

发明内容

本发明针对现有生物质热解工艺中各类立式热解反应器存在的加热效率低、生物质原料处理导致成本增加等问题，提供了新型的生物质立式热解反应系统及热解反应方法，以固体热载体作为反应传热载体，基于优化的立式热解反应器设计结构，具有系统设备简单、易操作、热效率高、造价低等特点。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种生物质立式热解反应系统，包括破碎机、烘干机、提升机、加热提升管、物料仓、立式热解反应器、固固分离器、一级冷凝塔、二级冷凝塔、过滤机和吸附塔，其中：

所述立式热解反应器包括反应器筒体及所述反应器筒体上设置的热载体进口、物料进口和热解气出口，所述反应器筒体为上大下小的中空圆台结构，所述反应器筒体的中轴位置安装有旋转轴；所述旋转轴上盘绕固定有螺旋叶，所述螺旋叶随所述旋转轴转动而搅动；所述反应器筒体上端一侧设置有所述热载体进口和所述物料进口，对侧设置有所述热解气出口，所述热载体进口位置高于所述物料进口；所述反应器筒体下端侧部还设置有供固体热载体和热解固体产物排出的固体物出口；

生物质原料依次经过所述破碎机和所述烘干机，所述烘干机分别连接所述提升机和所述加热提升管输送生物质；输入所述提升机中的生物质经所述物料仓后自所述物料进口输入所述立式热解反应器中，输入所述加热提升管中的生物质作为燃料燃烧，燃烧生成的高温烟气用以加热和提升固体热载体；所述加热提升管连接所述热载体进口将固体热载体输入所述立式热解反应器中，生物质和固体热载体混合后在所述立式热解反应器中发生热解反应；所述固体物出口连接所述固固分离器输出固体混合物，所述固固分离器输出生物炭，并将固体热载体输入相连的所述加热提升管中；所述热解气出口连接所述一级冷凝塔顶部的热解气入口，将高温热解气送入所述一级冷凝塔中；所述一级冷凝塔将热解气冷凝获得的生物油输入相连的所述过滤机中滤除杂质，并将剩余热解气输入相连的所述二级冷凝塔中；所述二级冷凝塔输出生物燃气，并将冷凝获得的粗木醋液输入所述吸附塔中吸附杂质，所述吸附塔输出木醋液。