[实用新型]一种热耦合式生物质与煤共热解反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种生物质与煤共热解反应器，具体涉及一种热耦合式生物质与煤共热解反应器。

背景技术

煤炭在我国能源消费结构中占据了重要地位，煤炭不仅是重要的基础能源，也是重要的化工原料，关键在于如何实现煤炭的清洁高效利用。我国还是农业大国，每年富产大量的农作物废弃物，这些生物质是潜在的能源和化学原料的重要来源，随着化石能源的日益枯竭，生物质作为一种可替代能源逐渐受到重视。

快速热解是实现煤清洁利用的重要方法，也是将生物质转化为液态燃料及气体的有效途径。煤的H/C比较低，热解油品收率低；而生物质H/C比较高，生物油收率高，但氧含量高。为了克服两者单独热解的不足，将生物质与煤进行共热解研究，以提高煤的转化率，降低生产成本。

目前国内外许多学者采用不同类型反应器(如热天平、固定床、流化床、气流床等)对生物质与煤共热解进行研究。根据反应器类型的不同，大致可分为慢速热解及快速热解两种类型，但研究结果鲜少表明两者之间存在协同作用，主要原因是生物质与煤热解的温度区间几乎没有重叠，相差100℃以上。慢速热解主要是在热天平、固定床上进行。当煤开始热解时，生物质已基本完成热解，生物质中富余的氢不能有效为煤热解使用，导致很难发生协同作用；快速热解是在流化床、气流床上进行。快的加热速率虽然可以缩小两者热解温度差，但由于两者的密度差及气流作用，生物质中的富氢也不容易转移到煤热解油气中，协同作用亦不明显。

无论是慢速热解还是快速热解，大部分研究均是基于同步共热解的方式，没有充分考虑到生物质与煤的性质及热解行为的差异。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种在同一反应器内调整生物质与煤的进料位置，将生物质热解与煤热解分开，利用煤热解产物的显热为生物质热解提供所需的热量，以降低能耗；同时可迅速降低煤热解油气的温度，减少二次反应强度，进而有利于提高热解油收率的热耦合式生物质与煤共热解反应器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：反应器包括自上而下设置在同一筒体内的生物质热解区和煤热解区，在生物质热解区和煤热解区内分别设置有生物质下料管和煤下料管，在煤热解区的外筒壁上设置有电加热炉，生物质热解区的外筒壁上设置有保温材料，在生物质热解区上端的筒壁上开设有工艺气出口，在煤热解区下端设置有与流化气管相连通的锥体，且在生物质热解区设置有生物质热解区测温点，在煤热解区设置有煤热解区测温点。

所述的生物质下料管出口位于生物质热解区底部偏上1/4处。

所述的煤下料管出口位于煤热解区底部偏上1/4处。

所述的生物质热解区测温点位于生物质热解区的中部环隙，煤热解区测温点位于煤热解区的中部环隙，生物质热解区的温度控制在450℃～550℃，煤热解区温度控制在550℃～650℃。

所述的锥体内填充有增强反应器传热效率的砂子等固体热载体。

所述的反应器操作压力为0.001～4.0MPa。

本实用新型实现生物质和煤在各自的最佳热解温度进行热解，通过热量耦合和组分互补，实现共热解过程的热耦合以及提高液体收率。即利用气力输送方式将生物质及煤分别送至反应器上段和下段。生物质下料管出口位于反应器上段的生物质热解区，煤下料管出口位于反应器下段的煤热解区。煤热解区外部设有电加热炉。反应器底部锥体设置流化气入口，煤热解产生的油气及半焦末在流化气作用下进入生物质热解区，为生物质热解提供所需热量。反应器顶部设有工艺气出口，热解产物经此口进入后续产品分离、精制系统。

反应器设有两个测温点，分别位于生物质热解区和煤热解区，严格控制生物质与煤热解的温度。

煤热解区外部设有电加热炉，一般的加热温度控制在500℃～800℃范围；所述的生物质热解区外部采用保温材料包裹，减小热量损失。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图

其中：1：生物质热解区；2：煤热解区；3：生物质下料管；4：煤下料管；5：电加热炉；6：锥体；7：流化气管道；8：工艺气出口；9：生物质热解区测温点；10：煤热解区测温点；11：保温材料。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。