循环热介质加热分离装置的制作方法

专利名称：循环热介质加热分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物质快速热解液化系统，尤其涉及一种用于生 物质快速热解液化系统的循环热介质的加热装置。
背景技术：
随着世界经济的不断发展，能源和环境问题日益突出。人类目前
使用的主要能源有石油、天然气和煤炭3种。根据国际能源机构统计， 地球上这3种能源供人类开釆的年限分别只有40年、50年和240年。 开发新能源已成关系人类社会可持续发展的重大课题。
生物质能是由植物与太阳能的光合作用而贮存于植物中的太阳 能。据估计，植物每年贮存的能量相当于世界主要燃料消耗的10倍， 而作为能源的利用量还不到其总量的1%。通过生物质能转换技术， 可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和 天然气等燃料。
目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污 染的生物质能利用技术，以达到保护矿产资源，保障能源安全，实现 C02减排，促进经济、社会的可持续发展。生物质能将成为未来能源 重要组成部分，专家估计到2015年全球总能耗将有40%来自生物质能源，主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化发展实现。
目前，通过高温快速热解将生物质转变为液体燃料(生物油)是 实现生物质能高效利用的重要途径之一。根据传热方式不同，生物质
热裂解液化工艺一般可分为3类(l)壁面间接加热式反应器。其主 要通过灼热的反应器表面与生物质接触，将热量传递到生物质使其快 速升温从而达到快速热裂解，如英国Aston大学的烧蚀热裂解反应器、 NREL提出的涡流反应器及荷兰Twente大学设计的旋转锥生物质热 裂解制油反应器等；(2)辐射换热式反应器，这类反应器的主要特征 是由一高温的表面或热源提供生物质热裂解所需的热量，其主要通过 热辐射进4亍热量传递，如美国Washington大学的热辐射反应器；(3 ) 气固混合直接加热式反应器，其主要是借助热气流或气固两相流对生 物质进行快速加热，其能提供高的加热速率以及相对均匀的反应温 度，同时快速流动的载气便于热裂解一次产物及时析出，如加拿大 Waterloo大学的流化床热裂解系统、加拿大Ensyn提出的循环流化床 反应器和GTFJ的快速引射流反应器等。壁面间接加热式反应器的设 备规模较为庞大，同时机械接触磨损厉害而使得运行维护成本也较 高，因此在规模化应用中将受到限制，此类反应器一般主要提供机理 性试验所需。而辐射式换热器换热效果较差，能耗大而难以规模化。 相比于前两种类型，国外已开发并且试图规;溪化的生物质热裂解液化 反应装置侧重于第三类。流化床(或循环流化床)热解液化工艺因能 实现高的加热速率、较短的气相停留时间、简捷的温度控制、方便潜力的热裂解制取液体燃料的工艺。
如中国专利第CN200510057215.8号所揭示的一种生物质热解液 化的工艺方法及其双塔式装置系统。其工艺方法包括把生物质材料送 入热解反应塔内让高温流化气和高温载热体与生物质材料混合以对 生物质进行热裂解的步骤，在分离器中把热解气与残碳、灰份进行气 固分离的步骤，以及在冷凝器中把热解气冷凝成生物油的步骤等。其 中，载热体是与热解气、残碳等一道从热解反应塔内输出循环系统的； 残碳被用来对载热体进行预加热。其装置系统还包括将载热体和残碳 一道与其他物质先分离一次的初级分离器、燃烧残碳的载热体加热
塔、以及用于将从载热体加热塔内出来的载热体-废气-灰分进行分离 的载热体分离器。但是，从以上描述可以看出，第CN200510057215.8 号专利具有以下不足之处第一，载热体的加热和分离分别各釆用了 一个设备，这不但将增加该系统的制造成本，而且也不便于该系统的 结构简化；第二，该系统需装备专门的氮气供应系统以向载热体加热 塔内供应氮气，这增加了系统的复杂性和制造成本。
因此，提供一种能够以生物质热解过程产生的副产品(生物质碳) 作为加热循环介质的热源从而充分降低生物油的生产成本的、能够将 生物质碳充分燃尽从而获得便于利用的生物质灰的、能够同时完成加 热循环介质和分离热循环介质与生物质灰的目的从而简化机构复杂 性的循环热介质加热分离装置成为急需解决的问题
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够同时完成加热循环介质和分离 热循环介质与生物质灰的目的从而简化装置复杂性的循环热介质加 热分离装置。
本发明的技术方案是这样实现的提供一种循环热介质加热分离 装置，包括内部设有处理空间的装置本体、设置在装置本体上部并与 处理空间连通的尾气出口 、邻近装置本体底壁设置在装置本体一侧并 与处理空间连通的进料口 、邻近装置本体底壁设置在装置本体另一侧 并与处理空间连通的出料口，其中，从装置本体的底壁向上延伸设置 第 一分隔板和第二分隔板，第 一分隔板和第二分隔板将处理空间的邻 近装置本体底壁的区域分隔成邻近进料口的加热室、邻近出料口的返 料室、以及位于加热室与返料室之间的分离室，加热室和分离室的底 壁上设有若干个通风孔。
一般地，从裂解主反应器出来的热循环介质温度从650 - 700。C降 为450-500。C,需要重新对其加热，进而为裂解主反应器中生物质颗 粒的快速热解提供反应所需的热量。本发明的循环热介质加热分离装 置以生物质热解过程产生的副产品-生物质碳作为热源加热循环介 质；并实现生物质灰与循环热介质的有效分离。
优选地，第一分隔板的下部设有连通加热室和分离室的缝隙，缝 隙的宽度大于循环热介质的颗粒直径。从而，加热室内的循环热介质 可以通过该缝隙进入分离室内。
优选地，第一分隔板的高度大于第二分隔板的高度。从而，分离 室内的循环热介质可以越过第二分隔板进入返料室，进而通过高温返
8料器送回裂解反应器。
更优选地，从加热室和分离室的底壁分别向下延伸设置第 一进风 管座和第二进风管座，第一进风管座包围加热室底壁上的通风孔，第 二进风管座包围分离室底壁上的通风孔。其中，分别向第一进风管座 和第二进风管座提供加热 一次风以及分离 一次风。加热 一次风以及分
离 一次风的风量大小分别进行控制，从而实现充分加热循环介质和分
离循环载体与生物质灰的目的。
可选^奪地，可以采用一个进风管座包围所有通风孔，从而加热室 和分离室可以不分別进风。
可选择地，循环热介质加热分离装置本身可以不采用进风管座， 则进风管座可以由与循环热介质加热分离装置配套使用的进风系统 提供。
优选地，通风孔的孔眼小于等于循环热介质的颗粒直径。可选才奪 地，通风孔的孔眼约小于生物质灰的颗粒直径。
进一步包括至少 一个其火焰出口延伸至处理空间内的助燃燃烧 器。优选地，第一分隔板的高度低于助燃燃烧器的火焰出口。
具体地，处理空间分为形成尾气出口管的上段、形成悬浮燃烧室 的中段以及形成主工作区间的下段，加热室、分离室以及返料室设置 在主工作区间内，助燃燃烧器的火焰出口延伸设置在主工作区间内。 优选地，助燃燃烧器设置在主工作区间的中上部且火焰出口朝向加热 室和/或分离室。
进一步设有至少一个沿切向进入悬浮燃烧室的二次风入口 ，以便增强悬浮燃烧室的燃烧效果。优选地，悬浮燃烧室为圆台形。
为了便于返料，返料室底壁邻近出料口的一侧相对于邻近分离室
的另一侧向下倾斜。为了便于进料，进料口与向上倾斜的进料管相连。 为了有效利用尾气余热，进一步设有环绕尾气出口管的列管换热器。
可选择地，该循环介质加热装置还设有温度、压力和料位监测系统。
本发明的有益效果是1.本发明以生物质热解过程产生的副产 品-生物质碳作为加热循环介质的热源，从而最大程度的降低了生物 油的生产成本；同时通过将生物质灰中的碳充分燃尽，为生物质灰的 进一步利用提供了便利；2.本发明采用多室(即，加热室、分离室、 返料室、悬浮燃烧室)流化床作为反应器，通过控制不同反应室的流 化速度可以同时完成加热循环介质及分离循环介质与生物质灰的目 的；3.本发明在悬浮燃烧室设置旋流助燃风，通过助燃空气和未燃 尽碳粒的强烈混合和换热，保证了未燃尽碳粒的充分燃尽；4.本发 明在悬浮燃烧室后部设置高温列管换热器，通过利用高温烟气的显热 加热主热解反应器的循环载气，不仅减少了由于加热载气造成的热量 损失，保证了主裂解反应器的温度稳定，另外也进一步降低了生产成 本；5.本发明在装置本体内装备温度、压力、料位传感器可以实时 监控反应器中的温度和压力及料位变化，避免反应器出现超温结渣和 断料；6.本发明结构简单，操作方面，运行可靠。
以下结合附图和实施例，来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发 明权利要求书中所要求保护的范围。


图1为本发明循环热介质加热分离装置的示意图。
具体实施例方式
实施例1
请参照图1，本发明的循环热介质加热分离装置包括内部设有处
理空间(在实施例中，其包括上段110、中段130、下段150)的装 置本体100、设置在装置本体100上部并与处理空间连通的尾气出口 113、邻近装置本体100的底壁(在实施例中，其包括第一部分1526、 第二部分1546、第三部分1566)设置在装置本体100 —侧并与处理 空间连通的进料口 199、邻近装置本体100底壁设置在装置本体100 另一侧并与处理空间连通的出jH"口 177。
其中，从装置本体100的底壁向上延伸设置第一分隔板160和第 二分隔板170,第一分隔板160和第二分隔板170将处理空间的邻近 装置本体IOO底壁的区域分隔成邻近进料口 199的加热室152、邻近 出料口 177的返料室156、以及位于加热室152与返料室156之间的 分离室154。即，加热室152位于底壁的第一部分1526的上方，分 离室154位于底壁的第二部分1546的上方，返料室156位于底壁的第三部分1566的上方。并且加热室152和分离室154的底壁上分别 设有若干个通风孔(图未示)。
具体地，处理空间的上段形成尾气出口管110,中段形成悬浮燃 烧室130,下段形成主工作区间150。其中，尾气出口 113设置在尾 气出口管IIO的顶部；悬浮燃烧室130在尾气出口管IIO与主工作区 间150之间形成圆台状的过渡部分；加热室152、分离室154、返料 室156、第一分隔板160以及第二分隔板170均设置在主工作区间150 内。
此外，进一步包括一个其火焰出口 440延伸至处理空间内的助燃 燃烧器400。在本实施例中，助燃燃烧器400的火焰出口 440延伸设 置在主工作区间150内。具体地，助燃燃烧器400设置在主工作区间 150的中上部且火焰出口 440斜向下朝向加热室152和分离室154。
具体地，第一分隔^反160的下部设有连通加热室152和分离室 154的缝隙166,该缝隙166的宽度大于循环热介质的颗粒直径。从 而，加热室152内的循环热介质可以通过该缝隙166进入分离室154 内。此外，第一分隔板160的高度大于第二分隔板170的高度。从而， 分离室154内的循环热介质可以越过第二分隔板170进入返料室156， 进而通过高温返料器180送回裂解反应器(图未示)。
在本实施例中，从加热室152的底壁1526和分离室154的底壁 1546分别向下延伸设置第一进风管座1528和第二进风管座1548。其 中，第一进风管座1528包围加热室152底壁上的通风孔，第二进风 管座1548包围分离室154底壁上的通风孔。因此，可以分别向第一进风管座1528和第二进风管座1548提供加热一次风以及分离一次 风，并且，加热一次风以及分离一次风的风量大小可以分别进行控制， 从而实现充分加热循环介质和分离循环载体与生物质灰的目的。
其中，加热室152的作用是在较低流化速度下通过生物质快速热 解液化系统的高温除尘器分离下来的生物质碳的剧烈燃烧来加热循 环介质；分离室154的作用是在较高的流化速度下促使热循环介质和 燃烧后的生物质灰有效分离；悬浮燃烧室130的作用则是促使未燃尽 的生物质碳充分燃尽；返料室156的作用则是将加热后的热循环介质 通过高温返料器180返回主热解反应器；助燃燃烧器400用于启动阶 段循环介质的加热。
实施例2
作为本发明的另一种方案，其它部分与实施例l相同，不同之处 在于
在悬浮燃烧室130后部布置高温列管换热器500用于回收高温烟 气的余热，比如用于加热返回主裂解反应器的载气。
进一步设有两个沿切向进入悬浮燃烧室130的二次风入口 133， 以便增强悬浮燃烧室130的燃烧效果。
为了便于返料，返料室156的底壁1566邻近出料口 177的一侧 相对于邻近分离室154的另一侧向下倾斜。
为了便于进料，进料口 199与向上倾斜的进料管190相连。
该循环介质加热装置还设有温度、压力和料位监测系统，以控制系统稳、定运4亍(
权利要求
1、一种循环热介质加热分离装置，包括内部设有处理空间的装置本体、设置在所述装置本体上部并与所述处理空间连通的尾气出口、邻近所述装置本体底壁设置在所述装置本体一侧并与所述处理空间连通的进料口、邻近所述装置本体底壁设置在所述装置本体另一侧并与所述处理空间连通的出料口，其特征在于，从所述装置本体的底壁向上延伸设置第一分隔板和第二分隔板，所述第一分隔板和第二分隔板将所述处理空间的邻近所述装置本体底壁中下部区域分隔成邻近所述进料口的加热室、邻近所述出料口的返料室、以及位于所述加热室与所述返料室之间的分离室，所述加热室和所述分离室的底壁上设有若干个通风孔。
2、 如权利要求1所述的循环热介质加热分离装置，其特征在于，从所述加热室和所述分离室的底壁分别向下延伸i殳置第一进风管座 和第二进风管座，所述第一进风管座包围所述加热室底壁上的所述通 风孔，所述第二进风管座包围所述分离室底壁上的所述通风孔。
3、 如权利要求1所述的循环热介质加热分离装置，其特征在于， 所述第一分隔板的高度大于所述第二分隔板的高度。
4、 如权利要求1所述的循环热介质加热分离装置，其特征在于，所述第 一分隔板的下部设有连通所述加热室和所述分离室的缝隙，所 述缝隙的宽度大于所述循环热介质的颗粒直径。
5、 如权利要求1所述的循环热介质加热分离装置，其特征在于， 所述通风孔的孔眼小于等于所述循环热介质的颗粒直径。
6、 如权利要求1~5之一所述的循环热介质加热分离装置，其特 征在于，进一步包括至少一个其火焰出口延伸至所述处理空间内的助 燃燃烧器。
7、 如权利要求6所述的循环热介质加热分离装置，其特征在于， 所述处理空间分为形成尾气出口管的上段、形成悬浮燃烧室的中段以 及形成主工作区间的下段，所述加热室、所述分离室以及所述返料室 设置在所述主工作区间内，所述助燃燃烧器的火焰出口延伸设置在所 述主工作区间内。
8、 如权利要求7所述的循环热介质加热分离装置，其特征在于， 所述助燃燃烧器设置在所述主工作区间的中上部且火焰出口朝向所 述加热室和/或所述分离室。
9、 如权利要求8所述的循环热介质加热分离装置，其特征在于， 所述第一分隔板的高度低于所述助燃燃烧器的火焰出口 。
10、如权利要求6所述的循环热介质加热分离装置，其特征在于， 进一步设有至少一个沿切向进入所述悬浮燃烧室的二次风入口。
全文摘要
本发明公开了一种循环热介质加热分离装置，其包括内部设有处理空间的装置本体、设置在装置本体上部并与处理空间连通的尾气出口、邻近装置本体底壁设置在装置本体一侧并与处理空间连通的进料口、邻近装置本体底壁设置在装置本体另一侧并与处理空间连通的出料口，其中，从装置本体的底壁向上延伸设置第一分隔板和第二分隔板，第一分隔板和第二分隔板将处理空间的邻近装置本体底壁的区域分隔成邻近进料口的加热室、邻近出料口的返料室、以及位于加热室与返料室之间的分离室，加热室和分离室的底壁上设有若干个通风孔。本发明能同时完成加热循环介质和分离热循环介质与生物质灰的目的，从而可以简化装置复杂性。
文档编号F28D1/04GK101531911SQ20081002679
公开日2009年9月16日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者常厚春, 李祖芹, 杨红斌, 平 陈, 革 马 申请人:广州迪森热能技术股份有限公司