[发明专利]生物质热解蒸汽冷凝系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸汽冷凝系统，尤其是涉及一种生物质热解蒸汽冷凝系统。

背景技术

开发生物质能源技术，降低对原油的依赖已经成为我国能源应用可持续发展的关键。生物质能源作为唯一可以转化为液体燃料的可再生能源，是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。生物质是指一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质，包括除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排泄与代谢物等。生物质快速热裂解是生物质能源应用技术的重要方面，它能够将生物质原料，如秸秆、木屑、农产品加工废料等，转化为高品位的生物质油，生物质快速热裂解是指在无氧环境下，将生物质快速加热到较高反应温度，引起大分子的分解，产生小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭的过程，可凝性挥发分被快速冷却成可流动液体，称之为生物油。生物油具有刺激性焦味，高密度(～1200kg/m³)，酸性(pH值2.8～3.8)以及较低热值(16～21MJ/kg)。生物质油成分复杂，包含酸类、醛类、酮类、呋喃类等上百种化合物，生物质快速热裂解技术的关键内容包括两个方面，其一是实现生物质在反应器内的快速热裂解，其二是实现生物质热裂解蒸汽的快速冷凝。现有的生物质热解设备的喷淋冷却装置中，喷淋冷却介质与生物油混合在一起，不具有分离功能，这导致两个问题，第一，降低了生物油产率；第二，降低循环泵的使用寿命。例如中国专利CN200810026760.4公开的《双塔直接喷淋燃气快速冷凝系统》，采用的喷淋系统不能够将生物油与喷淋冷却介质分离。因此，开发一种可充分降低系统运行成本并提高生物油产率的生物质热解蒸汽快速冷凝装置对于生物质热解技术的发展非常有必要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的冷凝系统运行成本较高、产率较低等不足，提供一种能降低系统运行成本并提高生物油产率的生物质热解蒸汽冷凝系统。

本发明设有第一级喷淋塔、第二级喷淋塔和生物油收集储槽；在第一级喷淋塔内设有生物质热解蒸汽入口和至少1个冷却介质高压喷淋喷嘴，生物油收集储槽的入口接生物油和冷却介质混合物出口，生物油和冷却介质混合物从生物油收集储槽入口流入到生物油收集储槽内，高密度的生物油将沉积到生物油收集储槽底部，低密度的喷淋冷却介质经循环泵从生物油收集储槽出口抽出，设于生物油收集储槽顶部的热解蒸汽出口接第二级喷淋塔，冷凝的生物油落入生物油收集储槽底部，第二级喷淋塔的不可凝性气体出口流出。

所述生物油收集储槽内可设有一垂直放置的挡板，所述挡板将生物油收集储槽分隔为左右两个空间，其中一个空间用于接受来自第一级喷淋塔内的混合液体，另一个空间用于储存分层后的液体，以及安装循环泵的液体抽入口。热解蒸汽进入第一级喷淋塔内，在冷却介质的喷淋作用下迅速冷凝，产生的生物油和冷却介质的混合物从生物油收集储槽入口流入到储槽内，撞击到挡板上，由于挡板的作用，生物油与冷却介质混合物不会直接从生物油收集储槽出口流出，其中，密度较大的生物油沉积到储槽底部，密度较小的冷却介质则从挡板上部进入到另一空间。然后在循环泵的作用下，冷却介质从生物油收集储槽出口抽出。热解蒸汽沿着储槽顶部进入第二级喷淋塔，在喷淋介质作用下进一步冷凝，冷凝的生物油流入生物油收集储槽底部，不凝性气体从第二级喷淋塔出口流出。

所述挡板可采用不锈钢板，所述挡板上端要高出生物油和喷淋冷却介质混合物的入口，所述挡板下端离生物油收集储槽底部要有一定的开度，以保证生物油能够从挡板下端通过并沉积到喷淋塔底部，同时喷淋冷却介质从挡板的上部流入另一空间，最后由生物油收集储槽出口抽出，进行循环。

所述第二级喷淋塔包括有生物质热解蒸汽出口和若干个高压喷嘴，冷却介质在泵作用下从高压喷嘴喷出，使经过的生物质热解蒸汽能够迅速冷凝，其中高压喷嘴位于第二级喷淋塔顶部，不可凝性气体出口位于喷淋塔侧壁。

所述冷却介质是指轻质生物油、甲醇、环己烷、己烷或正十二烷等，对冷却介质的一般要求是密度低于生物质油。若冷却介质能与生物油相溶，则要求它混合在生物质油中不会对生物质油的后续应用造成影响；不过，最好是选择与生物油不相溶的冷却介质为佳。