[实用新型]喷动循环流化床木质生物质快速热解设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷动循环流化床木质生物质快速热解设备，尤其涉及生物质再生利用及其能源化的技术领域。

背景技术

近几十年化石燃料的日益减少及过度利用化石能源带来的环境污染，寻求可替代化石燃料且具有可再生性、清洁性的能源已成为大势所趋。生物质能源化正是在这个背景下出现的。其能源化技术中，快速热解是最有前途的能源转化方法。

生物质快速热解是在传统热解基础上发展起来的一种技术，相对与传统热解，它采用超高升温速率(10²～10⁴K/s)，超短气相停留时间(0.2～3s)及适中的反应温度(500～600℃)，使生物质中的有机高聚物分子在隔绝空气的条件下迅速断裂为短链分子，使焦炭和气体产物降到最低限度，从而最大限度获得液体产品(70％～80％)。这种液体产品为棕黑色粘性液体，热值达20～22MJ/kg，含有多元醇、有机酸、苯酚、芳香化合物等等数百种多环化合物，不含硫分、灰分，在隔绝空气条件下可以稳定存放数个星期。快速热解反应对设备及反应条件的要求比较苛刻，但其最大的优点在于生物油的易存储和易运输，生物油可直接作为燃料使用，也可通过进一步的分离，制成燃料油和化工原料；气体视其热值的高低，可单独或与其他高热值气体混合作为工业或民用燃气；生物质炭可用作活性剂等。

目前快速热解技术主要有机械接触式反应器、间接接触式反应器、混合式反应器和真空热裂解反应器等四类。机械接触式反应器的工作原理较为简单，也便于放大应用，但无论直接还是间接接触，都不可避免地引起器壁的磨损，同时运转的机械部件容易在热裂解过程中产生故障。

间接接触式反应器中生物质颗粒以及各热裂解产物的辐射吸收特性存在差异，使得温度控制较为困难并对导致生物油二次反应的抑制作用较差，同时需高温热源的提供而使得实际应用受到了限制，通常仅在机理性研究时才采用。

直接接触式反应器、间接接触式反应器和混合式反应器都是在常压下进行生物质热裂解的，而真空热裂解反应器能使生物质在较低加热速率下进行真空热裂解也能取得较高的生物油产量，该系统最大的优点是真空下一次裂解产物能很快脱离反应器从而降低了二次反应的几率，但需要真空泵的正常运转以及反应器极好的密封性来保证，而这在实际应用时将会加大投资成本以及运行难度。

混合式反应器其传热方式以主要是对流方式，但热传导和热辐射也起到很到作用，常见的技术是流化床技术。流化床技术由于其工艺上的日渐成熟，而使其应用范围非常广泛，其能提供非常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一次将产物及时析出，正因为如此，生物质流化床技术得以快速发展，产生了各种形式的流化床反应器。在目前所有的热裂解反应器中，针对流化床或类似的反应器而开展的生物质热裂解制油的试验研究是比较丰富的，其中热裂解以其反应快、利用率高、产物性能好、产物应用广泛更为人所关注。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种热解效率高、能用于工业化生产的喷动循环流化床木质生物质快速热解设备，物料在反应器中进行快速的混合和传热。热量是从炽热的无机颗粒固体传递给原料，所述炽热的无机惰性颗粒固体在反应器内被自产的流化气体驱动呈流态化，然后与由进料机构进入的含碳物料颗粒充分混合，形成流态化的床层，因此在流化反应区炽热的无机惰性颗粒与含碳物质颗粒进行了相互摩擦和碰撞，在隔绝空气的条件下迅速断裂为短链分子，使焦炭和气体产物降到最低限度，从而最大限度获得含有多元醇、有机酸、苯酚、芳香化合物等等数百种多环化合物的液体产品(70％～80％)。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

喷动循环流化床木质生物质快速热解设备由：喷动流化床反应器、进料系统、流化气体循环系统、气固分离系统、冷凝系统、加热系统及控制及测试系统七部分组成。

(1)物料经螺旋进料系统能够稳定的向喷动流化床反应装置输送原料颗粒，其上料斗中的原料由驱动流化气体的气体驱动装置提供的具有正压自产的惰性气体施以一定的压力，使原料减少搭桥的可能，抑制了反应器中由于原料突然裂解产生气体使气压升高造成的反应器内气体反喷到料斗的现象，提高了原料进料的稳定性。