[发明专利]生物质整合式热裂解分级制取液体燃料装置

说明书

                  技术领域

本发明涉及一种生物质整合式热裂解分级制取液体燃料装置。

                  背景技术

随着我国国民经济的持续发展导致对能源需求的高速增长，大量化石燃料燃烧利用过程中所排放的SO₂、NO_x等污染物使生态环境受到严重污染，同时，作为世界上第二大CO₂排放国，CO₂大量排放所加剧的“温室效应”影响在我国也得到了重视，另外，由于石油危机的数次爆发以及石油价格的不稳定，也促使代用液体燃料的开发应用提上了日程。相比于煤炭等化石燃料，生物质是一种可再生清洁能源资源，同时因为生物质利用过程中具有CO₂零排放特点，从而对于缓解日益严重的“温室效应”有着特殊的意义。在生物质的能源化利用领域中，生物质热裂解液化技术是目前世界上生物质能研究开发的前沿技术。该技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将以木屑等废弃物为主的生物质转化为高品位的易储存、易运输、能量密度高且使用方便的代用液体燃料(生物油)，其不仅可以直接用于现有锅炉和燃气透平等设备的燃烧，而且可通过进一步改性加工使液体燃料的品质接近柴油或汽油等常规动力燃料的品质，此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。相比于常规的化石燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分极其微小，可视为二十一世纪的绿色燃料。

在生物质热裂解液化的各种工艺中，国外采用了多种不同的试验装置和技术路线，以达到增加生物油产率和提高能源利用水平的目的。如快速裂解、加氢裂解、真空裂解、低温裂解、部分燃烧裂解等，但一般认为在常压下的快速裂解仍是生产液体燃料最为经济的方法，其一般可分为如下几类：(a)机械接触式反应器，其主要通过一灼热的反应器表面直接或间接与生物质接触，将热量传递到生物质使其快速升温从而达到快速热裂解，典型的有英国Aston大学的烧蚀热裂解反应器、NREL提出的涡流反应器及荷兰Twente大学设计的旋转锥生物质热裂解制油反应器等；(b)间接式反应器，这类反应器的主要特征是由一高温的表面或热源提供生物质热裂解所需的热量，其主要通过热辐射进行热量传递，如美国Washington大学的热辐射反应器；(c)混合式反应器，其主要是借助热气流或气固多相流对生物质进行快速加热，其能提供高的加热速率以及相对均匀的反应温度，同时快速流动的载气便于热裂解一次产物及时析出，如加拿大Waterloo大学的流化床热裂解系统、加拿大Ensyn提出的循环流化床反应器和GTRI的快速引射流反应器等。机械接触式反应器的设备规模较为庞大，同时机械接触磨损厉害而使得运行维护成本也较高，因此在规模化应用中将受到限制。而间接式反应器由于热源的局限性限制了其应用，此类反应器一般主要提供机理性试验所需。相比于前两种类型，国外已开发并且试图规模化的生物质热裂解液化反应装置侧重于第三类，尤其是应用流化床技术的生物质热裂解反应器，流化床工艺因能实现高的加热速率、较短的气相停留时间、简捷的温度控制、方便的炭回收、较低的投资以及成熟的设计方法而使得其成为目前最有发展潜力的热裂解制取液体燃料的工艺。

                    发明内容

本发明的目的针对已有的生物质热裂解液化工艺中能源利用率不高以及液体产物不分级等缺点，研发了一种生物质整合式热裂解分级制取液体燃料装置。

本发明采用的技术方案是：

生物质整合式热裂解分级制取液体燃料装置包括预备料斗下接组合式给料装置，组合式给料装置分别接变截面流化床反应器、备用气源、储气罐，变截面流化床反应器，分别接旋风分离器、备用气源、储气罐、和经反应器外的换热器，分别接炭燃烧炉、原料干燥室，原料干燥室分别接料仓、引风机，旋风分离器和炭过滤器的一端连接，旋风分离器和炭过滤器的另一端连接后接炭燃烧炉，炭过滤器经高温冷凝器、高温导热油加热器、第一导热油泵接高温空冷器，高温冷凝器还分别与高温空冷器、中温冷凝器连接，中温冷凝器经中温导热油加热器、第二导热油泵接中温空冷器、低温冷凝器连接，低温冷凝器分别开有热水出口、冷水进口、并经气体滤清装置、煤气泵接储气罐，高温空冷器和中温空冷器的一端连接后、高温空冷器和中温空冷器的另一端连接后分别接鼓风机、炭燃烧炉。

组合式给料装置包括与预备料斗连接的给料料斗，在给料料斗的出料口下装有给料螺旋，一端与备用气源和储气罐连接、另一端与变截面流化床反应器连接的播料风管装在给料螺旋的下料风管下，下料风管接备用气源和储气罐，在播料风管外装有水冷套。