[实用新型]一种竖置对辊式生物质热解反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于生物质能利用技术领域，具体涉及一种竖置对辊式生物质热解反应器。

背景技术

生物质热解是指在完全缺氧或有限供氧条件下，使生物质受热分解形成气液固三相产物的过程；在不同的热解反应条件下，生物质可以转化为不同的热解产物，从而作为燃料或化工原料进行广泛使用。

至今为止，国内外各科研单位已经开发了多种不同的生物质热解工艺技术；要实现这些工艺技术，其核心都在于热解反应器。反应器的类型和工作特性，直接决定了可以实现的生物质热解技术种类以及热解产物品质，同时也决定了热解过程能耗、装置处理能力等影响热解技术工业应用的关键因素。由于生物质是一种热的不良导体，为了实现生物质的充分热解，一般可以采用以下三大手段：（1）延长热解反应时间，使生物质充分热解；但该处理方式一般无法实现快速热解的工艺技术，而且能效也较低；（2）采用小颗粒的生物质原料，便于其在热解反应器内的传热传质；但该处理方式会增加原料的预处理成本；（3）通过特定方式对生物质原料进行强制换热；该处理方式不仅可以大幅提高反应器的处理效率，而且也无需苛刻的原料预处理要求，但需要设计特定结构的反应器。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种竖置对辊式生物质热解反应器。

本实用新型提供了一种竖置对辊式生物质热解反应器，该反应器包括：

进料口、驱动系统、密封反应室、高温换热盘管、多级齿轮式传热压辊、多级光滑传热压辊、气相产物出口、固相产物出口；所述的多级齿轮式传热压辊沿进料口垂直方向自上而下成对布置，压辊运转竖直切向与原料传输方向相同，最上面为一级齿轮式传热压辊I，自上而下依次为二级齿轮式传热压辊II，······，末级齿轮式传热压辊N；所述多级光滑传热压辊在末级齿轮式传热压辊之下，在垂直方向上自上而下成对布置，最上面为一级光滑传热压辊i，向后依次为二级光滑传热压辊ii，······，末级光滑传热压辊n；其中，N、n均为大于等于1的整数。例如，末级齿轮式传热压辊N为I级、II级、III级或者X级甚至XX级；末级光滑传热压辊n为i级、ii级、iii级或者x级甚至xxx级。

其中多级齿轮式传热压辊与多级光滑传热压辊与置于密封反应室之外的驱动系统相连；每级传热压辊结构相同，均为中空装置，内部布置高温换热盘管，用于加热辊表面。

优选地，多级齿轮式传热压辊中每对压辊齿轮之间的间隙在1mm-5cm之间可调。

优选地，多级光滑传热压辊中每对压辊之间的间隙在0.1mm-1cm之间可调。

优选地，多级齿轮式传热压辊的转速分别在1-60r/h之间可调。例如，转速为30r/h或者40r/h。

优选地，多级光滑传热压辊的转速分别在1-120r/h之间可调。例如，转速为45r/h或者88r/h。

多级齿轮式传热压辊和多级光滑传热压辊中每对辊的中心线相重合，并和进料口的中心线相重合。

反应器在工作过程中，固体生物质原料依靠自身重力和对辊挤压作用自上而下运行，并在此过程中完成热解反应。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型所述的竖置对辊式生物质热解反应器，生物质原料经进料口进入反应器内部后，依靠重力下落至一级齿轮式传热压辊的两辊间隙中，在辊压传动作用下和高温辊面接触，实现强制破碎和热解，经历热解反应后的固体残渣，继续依靠重力落至二级齿轮式传热压辊的两辊间隙中，并进一步发生强制破碎和热解。生物质原料经历多级齿轮式传热压辊的强制辊压传热后，残渣落至光滑传热压辊的两辊间隙中，依靠光滑辊面的大面积接触，完成彻底的热解以及焦炭的破碎，从而实现生物质的高效热解并获得粉末状的焦炭产物。该装置的主要优点包括：（1）依靠高温压辊的强制辊压换热，实现生物质的高效快速热解；并配合重力作用下的自由降落，完成物料的移动，从而无需外界动力或载气实现物料的移动；（2）对生物质原料有着极强的适应性，且原料无需粉碎预处理；齿轮式传热压辊可用于处理大尺寸且不规则的生物质原料，例如棒状的玉米秆和玉米芯等，通过辊压和强制传热，破坏原料的纤维结构，使其快速粉碎并发生热解反应；而光滑传热压辊可用于处理细小颗粒的原料，通过大面积的辊压，使物料迅速彻底完成热解反应，同时获得细小的焦炭颗粒；（3）反应条件灵活可控，通过控制传热压辊内部高温换热盘管中的介质温度，可控制辊面温度，进而控制热解反应温度；通过控制每对压辊的间隙以及辊压转速，可以控制生物质热解反应的程度。

附图说明

图1——本实用新型的竖置对辊式生物质热解反应器的结构示意图。

图中标号：