一种自除尘型生物质热解和裂解系统的制作方法

文档序号:10565106阅读:448来源:国知局
一种自除尘型生物质热解和裂解系统的制作方法
【专利摘要】本发明创造属于生物质热解技术领域,主要是一种基于蓄热式辐射管加热的自除尘型生物质热解和裂解系统。该系统包括:热解料斗;热解和裂解反应器,包括:进料口、热解室、裂解室和裂解气出口;以及:蓄热式辐射管;隔热砖墙;连通构件;颗粒床除尘装置;裂解气旋风分离器,所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置和喷淋塔相连;喷淋塔和燃气罐。本发明的该反应系统结构简单,操作方便,温度分布均匀,加热效果好,能够处理20mm以下的生物质,原料利用率高,适于推广。
【专利说明】
-种自除尘型生物质热解和裂解系统
技术领域
[0001] 本发明创造属于生物质热解技术领域,主要是一种基于蓄热式福射管加热的自除 尘型生物质热解和裂解系统,W制取清洁可燃气。
【背景技术】
[0002] 生物质能是地球第四大资源,同时也是储量最大的可再生能源。生物质具有分布 广泛、储量丰富、可再生性、低污染性等特点,是最具潜力的化石能源替代能源之一。目前, 生物质能的能源化利用方式主要W发酵生产燃料、沼气,气化,快速热解,炭化为主。其中, 发酵生产燃料、沼气主要应用草本植物,该技术生产周期长,产率较低等缺点限制其发展; 气化生产燃气技术则由于燃气热值低,多应用于发电、工业供气方面,有一定的局限性;炭 化技术得到的产品主要W固体生物炭为主,难W替代化石能源规模化应用;快速热解是指 在无氧或限氧的条件下,将生物质快速升溫至550°C左右,生成生物油、生物炭和热解气的 过程。热解技术是唯一一种将生物质能源直接转化为液体燃料的技术。然而,经过热解技术 得到的生物油组分极为复杂,pH值较低、含氧量高、热稳定性较差、粘度大等缺点使得生物 油难W直接利用和储存。此外,生物油的后处理过程复杂、效果不佳且成本较高,使其难W 工业化应用。因此,如何设计一种高效除尘、系统结构和工艺流程都简单的系统成为本领域 亟需解决的问题。

【发明内容】

[0003] 本发明针对现有技术的不足,设计并开发出一种自除尘型生物质蓄热式下行床热 解和裂解反应系统,该反应系统可进行热解和裂解两种作业,热解室产生的油气,进入颗粒 床除尘,经过颗粒床除尘后,洁净的油气再进入裂解室进行深度裂解,降低了后端除尘压 力,将大分子的焦油分子裂解为小分子的气态控类,该反应器可产生大量的裂解气,从而避 免了生产热解油难W利用的问题,真正实现了生物质的清洁高效利用。该反应器采用了蓄 热式福射管加热技术无需气、固热载体加热,提高了反应器的热效率的同时简化了系统工 乙。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为: 有鉴于此,本发明提供了一种自除尘型生物质热解和裂解系统。根据本发明的实施例, 该系统包括:热解料斗;第一进料装置,所述第一进料装置与所述热解料斗连接;热解和裂 解反应器,包括:进料口、热解室、裂解室和裂解气出口,所述进料口设置在所述热解室的 顶壁上,所述裂解气出口设置在所述裂解室的侧壁上,W及:蓄热式福射管,所述蓄热式福 射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置在所述热解室和所述裂解室内部,每层具有多 根沿水平方向布置的所述蓄热式福射管;隔热砖墙,所述隔热砖墙设置在反应器横向宽度 的2/3处,竖直地贯穿于所述反应器内,将所述反应器的内部空间分隔成所述热解室和所述 裂解室; 连通构件,所述连通构件为所述隔热砖墙纵向长度上,位于下部位置的开口,用于将所 述热解室和所述裂解室连通;颗粒床除尘装置,所述颗粒床除尘装置与所述隔热砖墙的所 述开口固定连接,且所述颗粒床除尘装置位于所述热解室的一侧沿水平方向延伸到所述热 解室内,用于将所述热解室产生的油气,通过所述颗粒床除尘装置,通入到所述裂解室;裂 解气旋风分离器,所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置和喷淋塔 相连;喷淋塔,所述喷淋塔与所述裂解气旋风分离器连接;燃气罐,所述燃气罐与所述喷淋 塔连接。
[0005] 发明人发现,根据本发明实施例的该反应系统结构简单,操作方便,溫度分布均 匀,加热效果好,能够处理20mmW下的生物质,原料利用率高,适于推广,一个炉体内可进行 两种作业,合二为一,节省建造成本和占地面积,反应器分为热解室和裂解室,热解室产生 的油气,经过颗粒床除尘后,洁净的油气再进入裂解室进行深度裂解,大分子的焦油分子裂 解为小分子的气态控类,产生大量的裂解气产品,降低了后端除尘压力,避免了热解油难W 利用的问题,真正实现了生物质的清洁高效利用。
[0006] 根据本发明的实施例,所述颗粒床除尘装置位于热解室一侧的侧面上设置具有多 个孔的孔带,所述颗粒床除尘装置位于热解室一侧的底面上设有粉尘排出口,且所述颗粒 床除尘装置位于裂解室一侧的侧面上部设有用于对所述除尘装置进行反吹的吹扫口、下部 设有热解气排出口。
[0007] 根据本发明的实施例,所述颗粒床除尘装置镶嵌在所述开口内。
[0008] 根据本发明的实施例,所述隔热砖墙的厚度为50-150mm,所述孔带的高度为150- 1500mm,所述孔的直径为l-30mm;所述颗粒床除尘装置位于热解室一侧的上部为斜面设计, 所述颗粒床除尘装置的高度为200-2000mm,宽度为IOO-SOOmm,所述颗粒床除尘装置内装有 高的过滤介质;优选的,所述过滤介质为珍珠岩、砂石或陶瓷球颗粒。
[0009] 根据本发明的实施例,该系统进一步包括:气化炉,所述气化炉一端与所述蓄热式 福射管的燃气入口相连,另一端与所述半焦输送装置相连。
[0010] 根据本发明的实施例,该系统还包括:加料斗;第二进料装置,其与所述加料斗相 连;干燥装置,其分别与所述第二进料装置和所述蓄热式福射管上的烟气出口连接;干燥旋 风分离器,其分别与所述干燥装置和所述热解料斗相连接;尾气净化装置,其与所述干燥旋 风分离器相连接。
[0011] 根据本发明的实施例,所述热解料斗通过所述第一进料装置与所述进料口相连; 进一步还包括半焦出口,其设置在所述热解室的下部,所述半焦出口与所述半焦输送装置 连接。
[0012] 在本发明的另一个方面,本发明提供了一种利用前面所述的系统进行热解和裂解 的方法。
[0013] 根据本发明的实施例,该方法包括W下步骤:a.将颗粒生物质通过所述第一进料 装置及所述进料口加入到所述反应器中,在所述反应器的所述热解室中完成热解过程;b. 热解产生的油气通过所述反应器隔热砖墙上设置的所述颗粒床除尘装置进行过滤除尘后, 洁净的油气进入到所述反应器的所述裂解室,完成裂解过程,产生裂解气;C.所述裂解气通 过所述裂解气出口进入到所述裂解气旋风分离器中,对所述裂解气进行除尘净化处理,经 所述裂解气旋风分离器分离下来的细尘通过所述半焦输送装置进入所述气化炉气化;d.经 过除尘后的裂解气进入所述喷淋塔中,对裂解气进行洗涂净化处理;e.经过净化的净裂解 气进入所述燃气罐中储存。
[0014] 根据本发明的实施例,所述步骤a中,所述颗粒生物质从所述反应器上部的进料口 加入到所述反应器中,并被所述反应器内的所述蓄热式福射管打散,热解半焦从所述反应 器底部的半焦出口排出;所述步骤a中,所述颗粒生物质被所述反应器热解室中的所述蓄热 式福射管加热到500-600°C,所述步骤b中,所述热解油气被所述反应器裂解室中的所述蓄 热式福射管加热到650-900°C。
[0015] 根据本发明的实施例,所述颗粒生物质的粒度为20mmW下。
[0016] 本发明至少具有W下有益效果: 1) 采取蓄热式福射管移动床工艺,反应系统结构简单,操作方便,溫度分布均匀,加热 效果好; 2) 能够处理20mmW下的生物质,原料利用率高,适于推广; 3) 反应器分为热解室和裂解室,热解室产生的油气,可在裂解室进行深度裂解,大分子 的焦油分子裂解为小分子的气态控类; 4) 该反应系统可产生大量的裂解气产品,避免了热解油难W利用的问题,真正实现了 生物质的清洁高效利用; 5) 热解室油气出口处设有颗粒床除尘器,热解室产生的油气,经过颗粒床除尘后,洁净 的油气再进入裂解室进行深度裂解,降低了后端除尘压力,生成洁净的气体; 6 )-个炉体内可进行两种作业,合二为一,节省建造成本和占地面积。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明热解和裂解系统的结构图。
[0018] 图2为本发明热解和裂解系统的反应器结构图。
[0019] 图3为本发明反应器中安装有颗粒床除尘装置的隔热砖墙的正视图。
[0020] 图4为本发明反应器中的颗粒床除尘装置的结构图。
[0021 ]其中,1、加料斗;2、气流干燥器;3、蓄热式移动床反应器;4、干燥旋风分离器;5、热 解料斗;6、尾气引风机;7、尾气净化装置;8、螺旋进料器;9、裂解气旋风分离器;10、喷淋塔; 11、燃气引风机;12、燃气罐;13、气化炉;14、螺旋输送机;15、蓄热式福射管;16、隔热砖墙; 17、连通构件;18、热解室;19、裂解室;20、裂解气出口;21、进料口;22、燃气入口;23、烟气出 口;24、空气入口;25、半焦出口;26、颗粒床除尘装置;2601、孔带;2602、粉尘排出口;2603、 吹扫口; 2604、热解气排出口。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施例对本 发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解 为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技 术或条件或者按照产品说明书进行。
[0023] 根据本发明的具体实施例,适用于该反应器的生物质的粒径不受特别限制,在本 发明的一些优选实施例中,该反应器采用的生物质为粒径20mmW下的颗粒和粉状化石燃 料,由此,可W充分利用小颗粒生物质,资源利用率高,且能够解决大量堆积污染环境的问 题。
[0024] 根据本发明的具体实施例,适用于该系统的炉型不受特别限制,可W是蓄热式移 动床3也可W是其它类型,如非蓄热式或非移动式等,只要能通过隔热砖墙16-体化的分割 为热解室18和裂解室19即可。
[0025] 本发明提供了一种自除尘型生物质热解和裂解系统。根据本发明的实施例,图1为 本发明热解和裂解系统的结构图,参照图1所示,该系统包括:热解料斗5;第一进料装置,所 述第一进料装置与所述热解料斗连接;热解和裂解反应器3,其包括:进料口 21、热解室18、 裂解室19、裂解气出口 20、蓄热式福射管15、隔热砖墙16、连通构件17和颗粒床除尘装置26, 其中,所述进料口设置在所述热解室的顶壁上,所述裂解气出口设置在所述裂解室的侧壁 上,所述隔热砖墙竖直地贯穿于所述反应器内,将所述反应器的内部空间分隔成所述热解 室和所述裂解室,所述连通构件为所述隔热砖墙纵向长度上,位于下部位置的开口,用于将 所述热解室和所述裂解室连通;所述颗粒床除尘装置与所述隔热砖墙的所述开口固定连 接,且所述颗粒床除尘装置位于所述热解室的一侧沿水平方向延伸到所述热解室内,用于 将所述热解室产生的油气,通过所述颗粒床除尘装置,通入到所述裂解室;裂解气旋风分离 器,所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置14和喷淋塔10相连;喷淋 塔,所述喷淋塔与所述裂解气出口连接;燃气罐12,所述燃气罐与所述喷淋塔连接。
[0026] 发明人发现,根据本发明实施例的该反应系统结构简单,操作方便,溫度分布均 匀,加热效果好,能够处理20mmW下的生物质,原料利用率高,适于推广,一个炉体内可进行 两种作业,合二为一,节省建造成本和占地面积,反应器分为热解室和裂解室,热解室产生 的油气,经过颗粒床除尘后,洁净的油气再进入裂解室进行深度裂解,大分子的焦油分子裂 解为小分子的气态控类,产生大量的裂解气产品,降低了后端除尘压力,避免了热解油难W 利用的问题,真正实现了生物质的清洁高效利用。
[0027] 根据本发明的具体实施例,参照图2所示,反应器内部有沿所述热解反应器的高度 方向多层布置在所述热解室和所述裂解室内部的蓄热式福射管,每层蓄热式福射管具有多 根蓄热式福射管,且沿水平方向间隔布置。根据本发明的实施例,所述热解室和裂解室内分 别分布了至少一根所述蓄热式福射管,优选的,所述至少一根蓄热式福射管均匀分布。蓄热 式福射管能够有效用于对热解料和裂解室内的油气进行加热,使其进行热解和裂解反应, 具体地,可W向蓄热式福射管内通入可燃气和空气,使可燃气燃烧实现对热解料的加热功 能。该反应器采用了蓄热式福射管加热技术无需气、固热载体加热,溫度分布均匀,加热效 果好,反应系统结构简单,操作方便,提高了反应器的热效率的同时简化了系统工艺。
[0028] 在反应器中,生物质自上而下运动,热解室中设置的均匀布置的单向蓄热式福射 管可W将生物质打散使其均匀分布,生物质在反应器中自上而下停留1-50分钟,并加热到 500-600°C,管壁溫度利用燃气调节阀控制在500~700°C范围,完成热解过程,热解产生的 油气,通过反应器下部格子砖的开口,进入到裂解室,裂解室中设置了均匀布置的单向蓄热 式福射管,并加热到650-900°C,管壁溫度利用燃气调节阀控制在650~900°C范围,完成裂 解过程,大分子的焦油分子裂解为小分子的气态控类,产生大量的裂解气,避免了热解油含 尘的问题,真正实现了生物质的清洁高效利用。根据本发明的实施例,蓄热式福射管的形状 不受特别限制,在本发明的一些实施例中,可W为圆柱形,由此有利于生物质的打散,实现 混合生物质在反应器中的均匀分散。
[0029] 根据本发明的具体实施例,所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦 输送装置和喷淋塔相连。因而,裂解气通过裂解气出口,进入裂解气旋风分离器中除尘,除 尘后的裂解气进入喷淋塔中洗涂进一步净化,同时裂解气旋风分离器分离下来的细尘,通 过半焦输送装置送入气化炉13,气化气可生产人造天然气,循环利用,环保高效。
[0030] 根据本发明的具体实施例,连通构件的具体种类不受特别限制,只要可W将热解 室和裂解室连通,从而将热解室产生的油气通入到裂解室即可。在本发明的一些实施例中, 如图2所示,连通构件为所述隔热砖墙纵向长度上,位于下部位置的开口。
[0031] 根据本发明的具体实施例,图3为从反应器的左向右看时,本发明反应器中安装有 颗粒床除尘装置的隔热砖墙的正视图,如图2和图3所示,隔热砖墙设置在反应器内,优选 的,位于反应器横向宽度的2/3处,隔热砖墙的厚度为50-150mm,隔热砖墙竖直地贯穿于反 应器内,将反应器的内部空间分隔成热解室和裂解室,该结构使得在一个炉体内设置了热 解室和裂解室,热解室产生的油气,热解产生的油气通过所述反应器隔热砖墙上设置的所 述颗粒床除尘装置进行过滤除尘后,洁净的油气进入到所述裂解室内,完成裂解过程,将大 分子的焦油分子裂解为小分子的气态控类,产生大量的裂解气,从而避免了生产热解油含 尘的问题。并且,一个炉体内可进行两种作业,合二为一,节省建造成本和占地面积。
[0032] 根据本发明的具体实施例,所述颗粒床除尘装置具体安装方式不受限制,可W为 焊接、馴接或镶嵌,根据本发明的一些实施例,图4为本发明反应器中的颗粒床除尘装置的 结构图,如图1、图2和图4所示,本发明采用镶嵌方式将颗粒除尘装置镶嵌在所述开口内,颗 粒床除尘装置位于热解室一侧的侧面上设置具有多个孔的孔带2601,所述颗粒床除尘装置 位于热解室一侧的底面上设有粉尘排出口 2602,且所述颗粒床除尘装置位于裂解室一侧的 侧面上部设有用于对所述除尘装置进行反吹的吹扫口 2603、下部设有热解气排出口 2604。 [003;3]根据本发明的具体实施例,如图巧日图4所示,所述孔带的高度为150-1500mm,所述 孔的直径为l-30mm;所述颗粒床除尘装置位于热解室一侧的上部为斜面设计,所述颗粒床 除尘装置的高度为200-2000mm,宽度为IOO-SOOmm,所述颗粒床除尘装置内装有高 的过滤介质;根据本发明的一些实施例,本发明采用过滤介质为珍珠岩、砂石或陶瓷球颗 粒。
[0034] 根据本发明的实施例,该系统可W进一步包括:分别与蓄热式福射管的燃气入口 和半焦输送装置相连的气化炉。由此,可W利用半焦输送装置将热解室中热解产生的半焦 输送至气化炉中,对半焦进行气化处理,W获得可燃气和灰渣,得到的可燃气可W通入蓄热 式福射管中,同时向蓄热式福射管中通入空气,使可燃气燃烧对热解室中的物料进行加热。 由此,可W对半焦进行充分的利用,不造成浪费,经济性好。
[0035] 根据本发明的具体实施例,所述反应器设有燃气入口 22、空气入口 24W及烟气出 口23,其中,燃气入口和烟气出口分别与蓄热式福射管连接,分别用于通入可燃气和排出烟 气,空气入口分别与气源和蓄热式福射管连接,用于将气源产生的空气通入蓄热式福射管 中。
[0036] 根据本发明的具体实施例,该系统可W进一步包括:加料斗1;与加料斗相连的第 二进料装置8;分别与所述第二进料装置和所述蓄热式福射管上的烟气出口连接的干燥装 置2;分别与所述干燥装置和所述热解料斗相连接的干燥旋风分离器4;与所述干燥旋风分 离器相连接的尾气净化装置7。由此,可W通过第二进料装置将加料斗中的生物质加入干燥 装置中,在干燥装置中,生物质在来自热解室中的蓄热式福射管的烟气(溫度约为200~250 摄氏度)的作用下进行干燥,然后干燥后的生物质和烟气的混合物进入干燥旋风分离器,分 离获得的烟气(溫度约为70~110摄氏度)进入尾气净化装置中进行净化处理,W实现达标 排放,分离获得的热解料输送至热解料斗中,用于进行热解反应。
[0037] 根据本发明的实施例,第二送料装置的具体种类不受特别限制,只要适用于将加 料斗中的生物质输送至干燥装置中即可。在本发明的一些实施例中,第二送料装置可W为 螺旋进料器8。由此,能够实现对生物质的自动化输送,且输送量可控,设备结构简单,操作 方便。
[0038] 根据本发明的实施例,干燥装置的具体种类不受特别限制,只要能够实现对生物 质的干燥和预热的功能即可。在本发明的一些实施例中,干燥装置可W为气流干燥器,由 此,生物质在烟气的作用下进行干燥和提升,干燥后的生物质和烟气的混合物排出气流干 燥器,有利于后续步骤进行。在干燥装置中,在对热解料进行干燥的同时,还实现了预热的 功能,有利于提高后续热解反应的速率和效率,且热解室中采用蓄热式福射管排出的烟气 对生物质进行干燥和预热,实现了热能的综合利用,有效减少了能耗,达到了节能环保的目 的。
[0039] 根据本发明的实施例,在干燥旋风分离器和尾气净化装置之间还可W进一步设置 有尾气引风机6,尾气引风机可W快速、有效地将干燥旋风分离器中分离获得的烟气输送至 尾气净化装置中,有利于提高工作效率。
[0040] 根据本发明的实施例,该系统还可W包括:在喷淋塔和燃气罐之间还可W进一步 设置有燃气引风机11,燃气引风机可W快速、有效地将喷淋塔中经过净化获得的天然气输 送至燃气罐中进行存储,进一步地,得到的裂解气可W进一步用于制备LNG或LNP。发明人发 现,利用该系统可W显著提高裂解气的收率,有足够的气体用于生产液化天然气化NG)或液 化石油气(LPG),经济效益好。
[0041 ]根据本发明的具体实施例,所述热解料斗通过第一进料装置与进料口相连;进一 步还包括半焦出口 25,其设置在所述热解室的下部,所述半焦出口与所述半焦输送装置连 接。第一进料装置的具体种类不受特别限制,只要可W将热解料斗中的生物质有效地输送 至反应器中即可。在本发明的一些实施例中,第一进料装置可W螺旋进料器8。由此,能够实 现对生物质的自动化输送,输送量可控,且设备结构简单,操作方便。半焦输送装置的具体 种类不受特别限制,包括但不限于星形或螺旋输送机14,优选情况下,半焦输送机可W为螺 旋输送机14。由此,能够实现对半焦的自动化输送,且输送量可控,设备结构简单,操作方 便。
[0042] 在本发明的另一个方面,本发明提供了一种利用前面所述的系统进行热解和裂解 的方法。根据本发明的实施例,该方法可W包括W下步骤: a.将颗粒生物质通过所述第一进料装置及设置在所述热解室的顶壁上的进料口加入 到所述反应器中,在所述反应器的所述热解室中完成热解过程,热解半焦从反应器底部的 半焦出口排出,并经半焦输送装置排出。
[0043] 根据本发明的具体实施例,第一进料装置的具体种类不受特别限制,只要可W将 热解料斗中的生物质有效地输送至反应器中即可。在本发明的一些实施例中,第一进料装 置可W螺旋进料器8。由此,能够实现对生物质的自动化输送,输送量可控,且设备结构简 单,操作方便。
[0044] 根据本发明的具体实施例,所述热解室内分布了至少一根所述蓄热式福射管,优 选的,所述至少一根蓄热式福射管均匀分布,具体的,单向蓄热式福射管可W将生物质打散 使其均匀分布,生物质在反应器中自上而下停留1-50分钟,并加热到500-600°C,管壁溫度 利用燃气调节阀控制在500~700°C范围,完成热解过程。
[0045] 根据本发明的实施例,在将生物质加入热解料斗之前,还可W预先对生物质进行 干燥处理,例如,可W采用蓄热式福射管排出的烟气对生物质进行干燥和预热处理,由此, 能够除去生物质中的水分,有利于提高热解效率。根据本发明的实施例,该热解方法还可W 包括对干燥后的烟气进行净化处理的步骤,W使尾气达标排放,减少环境污染。
[0046] 根据本发明的实施例,半焦输送装置的具体种类不受特别限制,包括但不限于星 形或螺旋输送机14,优选情况下,半焦输送机可W为螺旋输送机14。由此,能够实现对半焦 的自动化输送,且输送量可控,设备结构简单,操作方便。
[0047] b.热解产生的油气通过所述反应器隔热砖墙上设置的所述颗粒床除尘装置进行 过滤除尘后,洁净的油气进入到所述反应器的所述裂解室,完成裂解过程,产生裂解气。
[0048] 根据本发明的具体实施例,所述颗粒床除尘装置具体安装方式不受限制,可W为 焊接、馴接或镶嵌,根据本发明的一些实施例,本发明采用镶嵌方式将颗粒除尘装置镶嵌在 所述开口内,颗粒床除尘装置位于热解室一侧的侧面上设置具有多个孔的孔带2601,所述 颗粒床除尘装置位于热解室一侧的底面上设有粉尘排出口 2602,且所述颗粒床除尘装置位 于裂解室一侧的侧面上部设有用于对所述除尘装置进行反吹的吹扫口 2603、下部设有热解 气排出口 2604。
[0049] 根据本发明的具体实施例,所述孔带的高度为150-1500mm,所述孔的直径为1- 30mm;所述颗粒床除尘装置位于热解室一侧的上部为斜面设计,所述颗粒床除尘装置的高 度为200-2000mm,宽度为100-500mm,所述颗粒床除尘装置内装有lmm-20mm高的过滤介质; 根据本发明的一些实施例,本发明采用过滤介质为珍珠岩、砂石或陶瓷球颗粒。
[0050] C.所述裂解气通过所述裂解气出口进入到所述裂解气旋风分离器中,对所述裂解 气进行除尘净化处理,经所述裂解气旋风分离器分离下来的细尘通过所述半焦输送装置进 入所述气化炉气化。
[0051] 根据本发明的具体实施例,所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦 输送装置和喷淋塔相连。因而,裂解气通过裂解气出口,进入裂解气旋风分离器中除尘,除 尘后的裂解气进入喷淋塔中洗涂进一步净化,同时裂解气旋风分离器分离下来的细尘,通 过螺旋输送机送入气化炉,气化气可生产人造天然气,循环利用,环保高效。
[0052] d.经过除尘后的裂解气进入所述喷淋塔中,对裂解气进行洗涂净化处理。
[0053] e.经过净化的净裂解气进入所述燃气罐中储存。
[0054] 根据本发明的实施例,该系统还可W包括:在喷淋塔和燃气罐之间还可W进一步 设置有燃气引风机,燃气引风机可W快速、有效地将喷淋塔中经过净化获得的天然气输送 至燃气罐中进行存储,进一步地,得到的裂解气可W进一步用于制备LNG或LNP。发明人发 现,利用该系统可W显著提高裂解气的收率,有足够的气体用于生产液化天然气化NG)或液 化石油气(LPG),经济效益好。
[0055] 发明人发现,根据本发明实施例的该反应系统结构简单,操作方便,溫度分布均 匀,加热效果好,能够处理20mmW下的生物质,原料利用率高,适于推广,一个炉体内可进行 两种作业,合二为一,节省建造成本和占地面积,反应器分为热解室和裂解室,热解室产生 的油气,经过颗粒床除尘后,洁净的油气再进入裂解室进行深度裂解,大分子的焦油分子裂 解为小分子的气态控类,产生大量的裂解气产品,降低了后端除尘压力,避免了热解油难W 利用的问题,真正实现了生物质的清洁高效利用。
[0056] 下面对本发明的自除尘型生物质热解和裂解系统和方法的具体工作过程进行详 细描述,具体如下: 首先,将粒度《20mm原料生物质加入加料斗1中,利用第二进料装置8将储存于加料斗1 中的原料生物质加入气流干燥器2中,同时蓄热式福射管15中排出的200~250摄氏度的烟 气通入气流干燥器2中,原料生物质在烟气的作用下进行干燥和提升,接着烟气和原料生物 质的混合物排出气流干燥器,进入干燥旋风分离器4中,分离获得的烟气(溫度约为70~110 摄氏度)排出干燥旋风分离器4,并在尾气引风机6的作用下进入尾气净化装置,进行净化 处理,净化得到的符合排放标准的烟气排空,干燥旋风分离器4中分离得到的原料生物质排 出干燥旋风分离器4,并进入热解料斗5中,然后利用第一送料装置将储存于热解料中的原 料生物质加入热解反应器中,自上而下运动,停留约1~50分钟,在均匀设置的蓄热式福射 管15(管壁溫度约为500~700摄氏度)的打散和加热作用下,生物质均匀受热升溫至500~ 600摄氏度,完成热解反应,得到热解油气和半焦,得到的热解油气通过所述反应器隔热砖 墙上设置的所述颗粒床除尘装置26进行过滤除尘,同时通过吹扫口 2603对所述除尘装置进 行反吹,产生的粉尘通过粉尘排出口 2602排出进入所述半焦输送装置14,洁净的油气通过 热解气排出口 2604进入到所述裂解室内,进行深度裂解,半焦或其他固体杂质通过半焦输 送装置输送至气化炉13中进行气化处理,得到的可燃气通入蓄热式福射管用于对热解反应 器中的生物质进行加热,气化处理得到的灰渣排出气化炉,裂解室中裂解得到的裂解气体 通过裂解气出口进入裂解气旋风分离器9中除尘,除尘后的裂解气进入喷淋塔10中洗涂进 一步净化,洗涂后的净裂解气经尾气引风机6送入燃气罐12存储,可用于生产人造天然气等 产品,同时裂解气旋风分离器9分离下来的细尘,通过螺旋输送机送入气化炉13进行气化, 气化得到的气体可通入热解室进行循环加热利用,气化后的灰渣排出。
[0057] 具体实施例: 利用自除尘型生物质热解和裂解系统对松木屑进行处理,原料的基础数据见表1。
[005引表1:松木屑基础数据
利用该反应系统处理松木屑,得到的气体产品产率为65%,热解焦油几乎全部裂解为气 态产物,产气率高。该系统产出的裂解气中粉尘含量低于1%,气体较为清洁。
[0059] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语"第一"、"第二"仅用于描述目的,而不能 理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有"第 一"、"第二"的特征可W明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0060] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语"安装"、"相连"、"连接"、"固定"等 术语应做广义理解,例如,可W是固定连接,也可W是可拆卸连接,或成一体;可W是机械连 接,也可W是电连接;可W是直接相连,也可W通过中间媒介间接相连,可W是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可W根据具体情 况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0061] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征"上"或"下"可W 是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在 第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可W是第 一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0062] 在本说明书的描述中,参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不 必针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可W在任一 个或多个实施例或示例中W合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术 人员可W将本说明书中描述的不同实施例或示例W及不同实施例或示例的特征进行结合 和组合。
[0063] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可W理解的是,上述实施例是示例 性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可W对上述 实施例进行变化、修改、替换和变型,同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思 想,在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处。
【主权项】
1. 一种自除尘型生物质热解和裂解系统,其特征在于,包括: 热解料斗; 第一进料装置,所述第一进料装置与所述热解料斗连接; 热解和裂解反应器,包括:进料口、热解室、裂解室和裂解气出口,所述进料口设置在 所述热解室的顶壁上,所述裂解气出口设置在所述裂解室的侧壁上;以及: 蓄热式辐射管,所述蓄热式辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置在所述热解 室和所述裂解室内部,每层具有多根沿水平方向布置的所述蓄热式辐射管; 隔热砖墙,所述隔热砖墙设置在反应器横向宽度的2/3处,竖直地贯穿于所述反应器 内,将所述反应器的内部空间分隔成所述热解室和所述裂解室; 连通构件,所述连通构件为所述隔热砖墙纵向长度上,位于下部位置的开口,用于将所 述热解室和所述裂解室连通; 颗粒床除尘装置,所述颗粒床除尘装置与所述隔热砖墙的所述开口固定连接,且所述 颗粒床除尘装置位于所述热解室的一侧沿水平方向延伸到所述热解室内,用于将所述热解 室产生的油气,通过所述颗粒床除尘装置,通入到所述裂解室; 裂解气旋风分离器,所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置和 喷淋塔相连; 喷淋塔,所述喷淋塔与所述裂解气旋风分离器连接; 燃气罐,所述燃气罐与所述喷淋塔连接。2. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述颗粒床除尘装置位于热解室一侧的侧 面上设置具有多个孔的孔带,所述颗粒床除尘装置位于热解室一侧的底面上设有粉尘排出 口,且所述颗粒床除尘装置位于裂解室一侧的侧面上部设有用于对所述除尘装置进行反吹 的吹扫口、下部设有热解气排出口。3. 根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述颗粒床除尘装置镶嵌在所述开口内。4. 根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述隔热砖墙的厚度为50-150mm,所述孔 带的高度为150_1500mm,所述孔的直径为l-30mm;所述颗粒床除尘装置位于热解室一侧的 上部为斜面设计,所述颗粒床除尘装置的高度为200-2000mm,宽度为100-500mm,所述颗粒 床除尘装置内装有高的过滤介质;优选的,所述过滤介质为珍珠岩、砂石或陶瓷球 颗粒。5. 根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,进一步包括:气化炉,所述气化 炉一端与所述蓄热式辐射管的燃气入口相连,另一端与所述半焦输送装置相连。6. 根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,还包括: 加料斗; 第二进料装置,其与所述加料斗相连; 干燥装置,其分别与所述第二进料装置和所述蓄热式辐射管上的烟气出口连接; 干燥旋风分离器,其分别与所述干燥装置和所述热解料斗相连接; 尾气净化装置,其与所述干燥旋风分离器相连接。7. 根据权利要求1-3中任一项所述的系统,其特征在于,所述热解料斗通过所述第一进 料装置与所述进料口相连;进一步还包括半焦出口,其设置在所述热解室的下部,所述半焦 出口与所述半焦输送装置连接。8. -种利用权利要求1-7中任一项所述的系统进行生物质热解和裂解的方法,其特征 在于,包括以下步骤: a. 将颗粒生物质通过所述第一进料装置及所述进料口加入到所述反应器中,在所述反 应器的所述热解室中完成热解过程; b. 热解产生的油气通过所述反应器隔热砖墙上设置的所述颗粒床除尘装置进行过滤 除尘后,洁净的油气进入到所述反应器的所述裂解室,完成裂解过程,产生裂解气; c. 所述裂解气通过所述裂解气出口进入到所述裂解气旋风分离器中,对所述裂解气进 行除尘净化处理,经所述裂解气旋风分离器分离下来的细尘通过所述半焦输送装置进入所 述气化炉气化; d. 经过除尘后的裂解气进入所述喷淋塔中,对裂解气进行洗涤净化处理; e. 经过净化的净裂解气进入所述燃气罐中储存。9. 根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述步骤a中,所述颗粒生物质从所述反应 器上部的进料口加入到所述反应器中,并被所述反应器内的所述蓄热式辐射管打散,热解 半焦从所述反应器底部的半焦出口排出;所述步骤a中,所述颗粒生物质被所述反应器热解 室中的所述蓄热式辐射管加热到500-600°C,所述步骤b中,所述热解油气被所述反应器裂 解室中的所述蓄热式辐射管加热到650-900°C。10. 根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述颗粒生物质的粒度为20mm以下。
【文档编号】C10B57/18GK105925283SQ201610490542
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】耿层层, 陈水渺, 肖磊, 薛逊, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司
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