[发明专利]内燃加热旋叶式生物质热解液化装置

说明书

技术领域

本发明涉及热解液化装置，更具体地说是以生物质为原料的热解液化装置。

背景技术

生物质主要包括林业物质、农业废弃物、城市垃圾和畜禽粪便等。生物质是一种可再生能源，储量丰富，作为替代能源利用，可实现CO₂零排放，且其中S、N含量低，可大大减轻温室效应和环境污染。生物质热解液化是指在完全缺氧或有限氧供给的情况下，生物质在中温、高加热速率和极短气体停留时间的条件下，将生物质直接热解，产物经快速冷却，得到高产量的液体燃料，即生物油。影响生物质热解液化效果好坏因素有加热速率、反应温度、滞留时间、原料的种类、化学组成和颗粒粒径等。

目前，生物质热解液化装置研究重点是如何更好的使生物质颗粒实现高效的传热和实现自热式的热解液化。实现的方法有四种。一是直接将热解副产物即焦炭和热解气燃烧得到的高温烟气送入反应器供热。这一方法所存在的问题是：两种副产物燃烧都会产生水蒸气，水蒸气会最终随着热解气被冷凝到生物油中，从而对生物油的性质产生较大影响；燃烧尾气中一般都会有残留的氧气，氧气的存在会改变生物质的热解途径从而大大降低生物油的产率；并且燃烧生成的气体也会经历加热和冷却的工艺过程，此外，这些气体还稀释了热解产生的不可冷凝气体，使其热值大为降低，为其应用带来困难。二是利用热解副产物加热流化载体来实现热量的传递。但是，大量流化载气将稀释热解气，给热解气的冷凝收集带来很大的负面影响，而且流化载气的加热和冷凝过程能量损失严重，其用量也会受到副产物燃烧加热能力的限制。三是利用热解副产物加热载体沙子来实现热量的传递。技术难点在于对沙子的循环和温度的控制。此外，由于沙子的循环量一般都很大，其循环过程的能量消耗以及高温沙子引起的磨损都是必须考虑的问题。四是利用副产物燃烧的高温烟气从特制反应器的侧壁夹层中流过，为热解反应补充提供所需热量，该方法可避免烟气对热解产物的影响，但为生物质热解传递的热量有限，热效率低。

目前，实现生物质热解液化所用的反应器主要是流化床反应器，其优点是传热速度高、颗粒停留时间短，有利于提高生物质热解产生液体燃料的效率，其严重的缺陷：一是对物料的种类要求严格、适应性差；二是对进料的粒径要求严格，这使生物质热解前的物料预处理复杂，增加了成本。

上述生物质热解液化过程中存在的缺陷，在很大程度上影响了生物质热解液化之生物油的成本，制约了现有生物质热解液化技术的工业化应用。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种内燃加热旋叶式生物质热解液化装置，提高生物质液化效率、生物油热值和性质，降低生物质液化的总成本，适用于各种生物质原料生产生物油。

本发明内燃加热旋叶式生物质热解液化装置的结构特点是：

反应器的侧壁设置为夹套结构，夹套由内到外依次为热解层、热解层壁、热废气层、热废气层壁和保温层；在热解层壁上设置轨道；在反应器的中心面下方同一高度处设置两水平内燃旋转管道，在两内燃旋转管道内部沿其壁的圆周交替设置多个叶缝板，叶缝板的缝隙与内燃旋转管道内部不相通，在叶缝板的缝隙内设置叶片，叶片外伸端与轨道连接；内燃旋转管道两端同心连接两旋转支撑管道，在两旋转支撑管道内分别设置内燃进气管道和内燃出气管道；在反应器的上方设置进料斗，进料斗与热解层相通，在反应器的底部承接有锥状炉底，锥状炉底与热解层相通，排渣口位于锥底口；在热解层壁上设置热解气管道，热解气管道另一端引出反应器，与处在反应器外部的引风机连通。

本发明内燃加热旋叶式生物质热解液化装置的结构特点也在于：

在热废气层壁上分别设置热废气回流管道和废气排出管道，热废气回流管道接至内燃出气管道，废气排出管道的出口引伸至反应器外部。

两内燃旋转管道是由传动机构驱动的可转动件。

在内燃进气管道内部设置燃气管道，燃气管道自内燃进气管道入口接至燃气源。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明以内燃旋转管道为燃烧加热室，通过燃气在内燃旋转管道内燃烧为管外生物质液化加热，并利用热废气的回流为液化加热，采用管壁和侧壁传热物料加热速率高，充分利用燃烧热能和废气热能，保持较高的反应器温度，提高生物质液化效率，降低生物油生产成本；

3、本发明采用叶片设置在内燃旋转管道内的叶缝板内，其外伸端与热解层壁的轨道连接，工作中叶片作旋转和伸缩运动，使物料在叶片的作用下，在内燃旋转管壁和热解层壁之间作向下旋转运动，通过调节变频电机的转速，可控制物料在炉内的滞留时间，提高生物质液化效率；