[发明专利]一种立式生物质裂解反应装置

说明书

一种立式生物质裂解反应装置，从上至下包括依次连接的进料口、密封料斗、料窗、微波反应腔、排渣密封料斗和出料口，所述微波反应腔外设置一个金属腔，金属腔上设置若干交错布置的开口并安装微波源，所述微波反应腔的上方设置气体出口，气体出口连接风机，风机出口分别连通出料管和回流至微波反应腔底部气体入口的管路。本发明的装置中，为立式，物料依靠重力作用下落，不需要传送或搅拌装置。微波源交错布置，分布均匀，使得反应腔内物料受热均匀，大幅度避免了微波源之间的干涉，解决了物料受热不均匀的问题。设置气体循环管路，解决了焦油难脱除的问题，提高了原料的转化率，得到质量高、纯度好的产品。

技术领域

本发明涉及生物质微波热解制备合成气的装置，属于生物质气化领域。

背景技术

生物质能源是可再生能源的重要组成部分，是继石油、煤炭、天然气等化石能源之后，当今全球第四大能源。生物质气化作为生物质能利用技术的主要方法之一，是在一定的热力学条件下，借助于空气部分(或者氧气)、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体的过程。生物质气化得到的气体可替代天然气等化石燃料，实现燃气、热能和电能的供给。生物质气化技术能够将低廉的农林废弃物转化成高品质的气体燃料，是缓解和代替化石资源的重要途径之一。

传统的由外向内的热传导作用导致了热解反应的不可控，生物质发生多次裂解，导致气化效率偏低等问题。微波加热不同于传统的加热方式，具有体加热、快速加热和选择性加热的特点，已被广泛应用到化工、环保、医疗、食品、农业等多个领域。

目前生物质微波裂解的卧式反应器，其物料需采用螺杆进行传送。此类反应器由于螺杆长度很长，存在高温下变形严重的问题，同时高温下旋转螺杆的密封问题也难以解决，很难实现长周期运转。

CN201410516785.8公开了一种大功率微波竖式反应器，通过大量小功率磁控管的组合匹配实现大功率微波加热，但磁控管相互之间存在干扰，且微波源固定在器壁上，物料也没有搅拌，反应器做大后，微波穿透性有限，因此中心位置处物料加热效果差，难以实现均匀加热。

CN201810670517.X公开了一种粉煤微波热解系统及产物分离方法，反应器采用立式炉体加搅拌装置，存在高温轴密封问题。

CN201210029662.2公开了一种微波生物质热解连续反应装置及方法，微波源与物料位置相对固定，存在加热不均匀的问题，且经旋风分离后，气体进入冷凝器冷凝，热量损失严重。

发明内容

为了解决现有技术中生物质热解时大部分采用卧式反应器中存在的螺杆变形和密封问题，及微波加热不均匀的问题，本发明提供一种立式生物质裂解反应装置，不需要螺杆传送，依靠重力作用实现物料下落，利用旋转的微波源，解决加热不均的问题。

本发明采用以下技术方案实现以上技术目的：

一种立式生物质裂解反应装置，从上至下包括依次连接的进料口、密封料斗、料窗、微波反应腔、排渣密封料斗和出料口，所述微波反应腔外设置一个金属腔，金属腔上设置若干交错布置的开口并安装微波源，所述微波反应腔的上方设置气体出口，气体出口连接风机，风机出口分别连通出料管和回流至微波反应腔底部气体入口的管路。

进一步的，所述金属腔可自转旋转，金属腔上的微波源交错布置，具体是在第一径向高度上相对的位置分别设置两个微波源，在第二径向高度，相对的位置也分别设置两个微波源，每个径向高度上两个微波源的连线与相邻径向高度上两个微波源的连线互相垂直。

进一步的，所述金属腔的外周设置一个电源腔，电源腔上与微波源相同的高度为环形的正负电极，其余部分为绝缘材料，金属腔上的微波源与正负电极接触，当金属腔旋转时持续为微波源提供电能。

进一步的，相邻的两个径向高度差值为0.1-5倍微波反应腔的直径。