农业生物物质热解的装置和方法

专利名称：农业生物物质热解的装置和方法
技术领域：
本发明涉及农业生物物质的热解。具体地说，本发明涉及一种集成燃 烧室和流化床热解反应器，其为小型而且特别适于机动操作。与热解反应 器流动相联的升液管位于燃烧室内以使生物物质流通， 一种惰性可流体化 的介质向上穿过该管；这有利于增加传热并产生更快的热解。该装置和方 f封寺别适于低密度农业生物物质的热解。
背景技术：
快速热解是一种高温处理(350-80(TC)。在这种方法中，生物基给料在 隔绝空气下快速加热并蒸发入产物气流中。虽然产生的含烟气流包含易燃 和惰性成分，但是更有意义的是一种通常可从其中冷凝出的液态产物。一 种可从产物气流中浓縮的通常油性的液态产物是深褐色的，并且可作为生 物油燃烧，其具有传统燃油一半的热值。其他液态产物可以包含比如增味 剂或甚至药用活性化合物。热解后残余的焦炭和灰也具有作为燃料或化学 给料的价值。
液态产物的特性由使用的生物给料和处理条件而定。在快速热解中， 反应通常在不到3秒内完成，且需要小心控制以获得所需产物特性。常使 用流化床反应器以获得快速加热和物质传递，有时4顿惰性固体载恢如硅 砂)以辅助热量传递和生物物质处理。数十年来，这些流化床快速热解处理 已被详细记载并已应用在很多不同领域中。例如，参见Bridgwater A.V、 Peacocke GVC.的"农业生物物质的快速热解方法"Renewable and Sustainable Energy Reviews, V 4(2000) ， pp. 1 -73 ，其对近20年来发展的流化 床快速热解方法的现有技术进行了综述。
低密度农业生物物质(如稻草、秆、壳、糠、树皮、木屑钩主要在某一 特定地理区域广泛分散，其难以收集并且从经济上讲运送昂贵。在低密度 农业生物物质的快速热解处理中，使得处理不经济的普遍的问题是，将大量材料运送到集中处理点的过高的皿成本。因此，流化床快速热解技术 对此类物质的应用取决于其繊成本的大量斷氐或消除。希望提供一种"整 装"'〖规热解处理，一小型、机动并能在给料源附近安装和运行。为便于 农民和工人一尤其在发展中国家一禾,此机动装置，也需要该驢易于操作 并能灵,择燃料源。使用该装置的方法应该不太苛求颗粒大小和生物物 质的水分含量。该方法也需利用快速传热和短暂的固体滞留时间来降低容 器尺寸和增加产出。
美国专利5,728,271和5,853,548披露了一种热分解方法，其使用分离 的燃烧和流化床反应器来液化固体生物物质。该方法在低温下进行并长时 间 带留4OT。因此该方法不适于机动运行。
美国专利6,048,374和6,830,597 JW了一种热解方法，其亍OT耳給流 化床和燃烧器来气化和/或液化生物物质。流化床反应器采取管的形式，生 物物质向下通过该管。燃烧室部分地围绕反应管，来自燃烧室的热量通过 反应fHtt接加热反应器管中的生物物质。反应器通过一底部开口与燃烧 室相通，以使焦炭在燃烧室中作为燃料消耗。反应器不含有任何可流化介 质，也不使用流化床，其在反应器中会限制热量禾啉料传递。
美国专利5，792,340和5,961,786披露了一种快速热解方法，其制造含 有增味成分的液态产物。该方法使用流化床运送反应器，其利用足够高的 气流速度以使生物物质和惰性载热介质在反应器中向上移动。通过气旋将 生物物质和惰性载体与产物气流分离，并将其再次导入床底部。燃烧室与 反应器分开。虽然此构造产生决速材私消递，但其需要小心控制颗粒大小， 因为其尺寸和能量需求而使得操作^且不适于机动运行。
美国专利4,917,02"臓了一种热解反应器，其包含一内部千燥区，生 物物质在其内可下移； 一低溫然烧区，此处添加热量且生物物质颗粒向上 传逸以及一外部热解区，此处生物物质被流化并转回内部干燥区以大量 降在其内含生物物质上。反应器不使用升液管而是使整个床流通于燃烧室 和热解反应器之间；其结果是，在几个区之间液体和固体都有流通，其使 得难于精确控制处理条件并获得所需产物特性。
迄今为止，传统的快速热解方法〗顿数个容器，其操作复杂、不灵活 和域不适于机动运行。在一个容器中5^M烧室和热解反应器的小型系统 通常需要在管中这两个部分间混合液体和/或固体；其导致污染和/或破坏液
态气态产物中中最有价值的可冷凝的液态产物。
因此需要一种改善的低密度 生物物质的热解驢及其4顿方法。

发明内容
根据本发明的一个方面，掛共一种农业生物物质的热解驢，其包括 一个流化床热解反应器；一^H然烧室；位于燃烧室内并与热解反应器流体 连通的升液管，该管有一下进口和一上出口；禾B， 一个位于升液管中接近 进口处的喷嘴，其排出位于热解反应器内向上通过升液管的第一惰性流体 介质。
根据本发明的另一个方面，提供一种农业生物物质的热解方法，其包 括提供上述装置；在燃烧室内由燃料产生热量；在流化床热解反应器内 《OT低氧含量气^^^化第一惰性可流化介质；将生物物质弓l入热解反应器； 使用第一惰性可流化介质排出向上通过升液管的生物物质；将燃烧室内热 量传至升液管内生物物质；将升液管出口处中加热生物物质排入热解反应 器；禾口，在热解反应器中通过流化床向下,LM加热生物物质。
燃烧室可与热解反应器共有一表面。燃烧室可为圆柱形，热解反应器 可位于燃烧室周围的环形部分。这样的话，共有表面将为一位于热解反应 器和燃烧室间的环形壁。热解反应器可在环形部分分为一个或多个室和/或 可包括一个或多个挡板，以助于混合或帮助将生物物质或惰性可流化介质 导向所需方向。热解反应器的底部可包含一个流体分配器。该流体分配器 可包含一含有数个孔的板，还可包含阻止可流化介质、生物物质、炭或其 组合物堵塞孔的装置。板可为平状也可为截头圆锥体状以使热解反应器内 物质向里和向下移向升液管进口 。
燃烧室可位于装置内部。可燃烧任一适宜的燃料以产生所需热量；例 如，燃料可包括气体燃树如天然气或丙烷)、液体燃料(如柴油)、或固体 燃茅巩如；W才、煤钩。燃烧室内劍牛可小心选择以获得燃料的最有效禾,， 并且此条件可随所用燃料进行调整。为提供最佳斜牛选择，最好在燃烧室
和热解反应器间没有液体和/或固体iiffi。
该装置可包含数个升液管，而且升液管可在燃烧室内均匀隔开。燃烧 室设计为在热解反应器和升液管中都向生物物质传送最大热量。可给升液 管^Jl翅片以增加热〗M率。
燃烧室可包含一流化床，其含有第二惰性可流化介质以增加对管和减
热解反应器的热量传递。该第二惰性可流化介质可与第一惰性可流化介质 相同，或基于燃烧室条件而另外选择。在燃烧室和热解反应器之间最好没 有惰性可流化介质的流通。在燃烧室内可提供流体分配器。流体分配器可 包含有数个孔的板。该板可以与热解反应器中作为流体分配器使用的板连 接或与其分离。
升液管的至少一个出口可包含一定向装置以将从升液管中排出的第一 情性可流化介质导向热解反应器的预定方位。该定向装置可包含挡板、成 角度的偏转板、弯管、管套或其他合适构件。可相对于介质从出口流出方 向横向和/或向下弓l导第一隋性可流化介质。这可通过出口设计、定向装置 定位、定向装置设计或其结合来实现。生物物质可从升液管排入热解反应 器的干舷区。
在一个实施例中，生物物质被向下导入流化床。这可通过将生物物质 导入反应器和/或通过从升液管中排出生物物质而实现。生物物质可通过定 向装置导入反应器，以带走从升液管中排出的第一 精性可流化介质；如此， 生物物质可由介质向下带出流化床中的定向装置。热解反应器可包含一合 适的开口以导入生物物质而不许氧气进入，以维持反应器内热解条件。该 开口可包含一^t塞固体进料戮如螺旋式或旋转式固体进料器)。开口可 使生物物质直，，入一个或多个位于热解反应器内的定向装置。
提供喷嘴以将升液管中第一惰性可流化介质和生物物质者蹄走。只要 喷嘴开口在升液管内，喷嘴本体可位于升液管外。设计喷嘴以产生相对于 床底部的低压区，以将介质引入升液管内，然而也要提供比床顶部大的压
力以使介质沿管上移。排出喷嘴的设计X寸本领i或普通技术人员来说是己知
的。喷嘴可包含研磨装置使介质颗粒相互研磨，以从介质中除去炭(和/或任 何在热解反应器中产生的灰)。如此，可保持介质凊洁，而且可维持反应器 内流化条件。研磨装置可包含一个喷嘴开口内或升液管内的挡板或其他插 入物来产生所需的流術荒程以低进管中研磨。
本发明的装置特别适于低密度农业生物物质(如比第一隋性可流化介 质密度小的生物物质)的热解。低密度农业生物物质可以包括稻草、秆、壳、 糠、树皮、木屑等，还可包括来自农业或其他行业的生物物质。将可流化 介质弓l入流化床的干舷区有助于阻止轻材料从床中脱离。可流化介质沿床 向下流通同样带走生物物质而且利于阻止隔离。在床中导入生物物质对防
止材料脱离和向生物物质快速传热有用。
本发明的装置是小型的，而且易于装上拖车或其他机动车辆以在不同 农业场所间隙。这有效避免了衍生物物质的要求，其显著地降低 了整个处理成本。在热解处理中可产生可冷凝的气体产物，其回收后有显 著的经济价值。可冷凝的气体产物可以包括燃油产物或其他合成烃油。可 冷凝的气体产物对于农民来说可为一宝贵的收入来源，尤其是在发展中国家。


概括完本发明后，下面将结合附图阐述其优选实施例，其中
图l根据本发明装置的内部透视图2驢使用的配电M视图3體的示意性侧音腼图，显7蔵行中的装置；
图4示意装置为齡方法一部分的工艺流程图；禾口
图5赴拖车以机动运行附艮据本发明的装置和方法的透视图。
具体实施例方式
参见图1-3，根据本发明装置的实施例，其包含由环形流化床热解反应 器2围绕的中 烧室1。燃烧室1最々抱含流化床并设计为可容纳第二惰 性可流化介质3。在燃烧室l内有数个升液管4，每个都含有一下进口5和 一上出口 6且都位于热解反应器2内。每个升液管4都包含一个接,口 5 的喷嘴7以排出位于热解反应器2内沿升液管4上移的第一惰性可流化介 质8。当流化mg行时，每个管4的出口 6位于反应器2的干舷区9内。在 热解反应器2内与燃烧室1共享的共用壁11上有一对定向装置，每个者陁 含一垂直管10。其他升液管4的出口 6上可有定向體的其他实施例(如 弯管、偏转板,以助于床内的切向或径向混合。燃烧室l顶部有废气出口 12，热解反应器2顶部有气态产物出口 13。燃烧室1顶部有废气进口开口 14，其用于向燃烧室提供固体燃料15(如Tl^才、煤、易燃生物物质等)和/ 或循环炭26。热解反应器l顶部有两个生物物质进口端口 16，以使生物物 质17通过M的气塞装置itA反应器2中。生物物质进口端口 16可连接于垂直管10的顶部，以通过下文将详述的方式将生物物质17重新加入床 内。
燃烧室1和热解反应器2的底部都有配电板18。配电板18包含数个分 隔孔19，其直径和间距由已知设计技术选择。也包括 L51以使升液管4通 过配电板18。齡孔19者炮含一旦气流沿管上移停止能Kih堵塞孔的驢。 其含有装于每个 L 19上的T形配件52或在孔上f顿绝缘体隔开的锥形帽。 锥形帽可在其顶点含有一孔以使帽作为喷嘴并助于第一惰性可流化介质研 磨；这可有效M^介质中炭26的积聚并保留其颗粒大小和可流化特性。在 所示实施例中，配电板18连续iWil热解反应器2和燃烧室l，以使其充 当容器两个部分机械构架的底座。配电板18在热解反应器2内的部分可以 为扁平状或截头圆锥{桐犬，以禾盱介质8向里和向下移向升液管4的进口 5。 当然，气流流向内部，而且容器的环状部分由板18下分离的配电室20、 21 保持隔离。
在板18下有一个或多个空气进口 22以使空气27进入燃烧室。控制进 入空气进口 22的流量以获得流化第二惰性可流化介质3所需的^^见气休41t 速。至少一个空气进口22向容器提供空气27，其由内駄空气进口的燃器 (未示)加热，最好燃烧气态或液态燃料。燃器用于启动时预热容器和/或运行 中提供辅助生热。对多数生物物质17源来说， 一旦空气被预热，热解中反 应器2产生的炭26就有足够的余热值使得炭的一部分可从气态产物33屮 分离出来并被再次引入燃烧室1内以作为需要维持处理温度的唯一燃料源。 在其他情形下，需要添加辅助固体燃料15，可以为炭26的备选也可为其添 加物。
燃烧室1可以任意包含一个或多个内燃徵未示)以使气态或液态燃料 燃烧。在固体燃料15禾口/或炭26燃烧之前，内^^可用于预热容器以在运 行中提供辅助生热或提供主要生热。燃器可位于配电板18之上或之下而且 容器外有连接以使空气和/繊斗进入艦
由燃料进口 14 J4A的固体燃料15禾口/或炭26最好以碎末或粉末的形 式弓l入燃烧室1的流化床，其中在过量空气27存在下因为高温而发生自燃。 废气47含有在排出前就已从中除去的灰56。不考虑加热燃料源，热解反应 器2，在ffii35(rC的温度下运行，更4，为400-90(rC，进一步"选为 450-800°C，甚至优选为500-700°C。燃烧室1的运疗温度比热解反应器2
高，而且热量传iiilil共有环壁11和升液管4进行。
运行中，热解反应器2接^131缺氧气体进口端口 23的低氧賴气体 (缺氧气体)28流。低氧含量气体28可以包括以氮气(N2)、氮氧化物(NCg或 其他还原氮的形式存在的氮。在一个 实施例中，低氧含量气体包括柴 油机的排放，例如，柴油机与发电机相连，当该装置作为机动系统的一部 分装于拖车上时，其用于驱动处理装置的其他部件。既然多数柴油机在接 近按化学计量组戯万需的空，燃料比下运行，所以发动机废气排放包含非 常少的游离氧，而且主要包括碳氧化物(COJ、氮氧化物(NCg、硫氧化物 (SOx)、水、 一些未燃烃和颗粒物质(煤卿。多数现代柴油W然料都完全燃烧， 在引入热解反应器2前很少需要或不需要处理；然而，基于所用燃料源， 柴油机排气流需要颗粒消除和/或SOx净化作为前处理。
低氧含量气体28通过缺氧气体进口端口 23进入热解反应器2下面的 配电室21，而且向上通过配电板18。反应器2包含第一惰性可流化介质8， 例如，Sauter平均颗粒直径在0.05-1.0mm的玻璃珠或硅砂，优选 0.07-0.30mm。低氧含量气体28的^113Iit选择为没有气泡产生而产生均匀 流化床。为降低能量成本，需要流化气体流速保持最低；然而，流速足以 利于固体的径向或三维混合以提< 个反应器从共有壁的热量传递也是重 要的。虽然生物物质17主魏比第一惰性可流化介质8低得多的密度，但 是颗粒尺寸却更大，而且生物物质并不分离反而紧密混合于整个床中。
一旦流化，床就在反应器2内扩展直到形成上表面。该上表面之上的 反应器2为反应器的干舷区9 。每4^"十液管4的出口 6位于干舷区9中，而 且进口 5拍末的底部。当惰性可流化介质8和带出的生物物质17脱离管4 时，其il31干舷9大量落于床的上表面iJl。这有利于fflih轻质生物物质 17或微粒脱离至干舷9中且通过气态产物出口 13失去。在出口 6处可使用 一定向装置以将介质导入反应器2中预定位置，例如相对于出口的径向或 切向位置。这利于在反应器2内形成所要的三维流量分布，其中介质8在 床内垂直、径向禾口/或切向移动。i顿截头圆衝糊配电板18也利于通过向 内和向下移动介质来产生三维介质流量分布。既然至热解反应器2的热量 传递的相当大部分来自与燃烧室1共享的共有壁11，所以在整个反应器中 三维介质流量分布在传递热量时是有用的。
在所示实施例中，有两个垂直管10。将管10定位以使升液管4的出口
6位于每个管中。旨管10都有一位于升液管4出口 6之上的顶部24和位 于升液鞭口 5 ;tJ:的底部开口 25。当流化床热解反应器2运行时，顶部 24位于反应器的干舷区9内，然而底部开口25位于流化床内。当第一惰性 可流化介质8和带出的生物物质17通过出口 6从升液管4排出时，其在管 10中沉积并沿共有壁11下移以通过底部开口 25与床结合。加至热解反应 器2的生物物质17可通过管10顶部24导入并由管中下移介质8带走。与 共有壁11紧密接触并在管10中有助于新生物物质17的快速加热，而且将 生物物质导入床内部使其能与床中物质立即混合，因此降低了分离和/或从 干舷脱离的可能性。这利于提高生物物质的转换率，因此可建造更小型的 反应器。
喷嘴7位于^^H夜管4的接iS4口 5处。喷嘴7接受低氧含量气体 28流，其由热解反应器2的同源获得。虽然床的密度相对稳定，但是沿着 床/A/^部到顶部还有一渐减的气体压力梯度。i!31喷嘴7的气流在升液管4 中产生相对床底部的低压，其使介质8和带走的生物物质17 i4A升液管； 然而，由喷嘴产生的气压高于床顶部，其使介质和带走的生物物质沿管上 移。用于排出和固体气动输送的喷嘴的设计为本领域普通技术人员己知。
喷嘴7也可'任意含有在介质8中产生研磨的装置，以助于除去其任何 累积的炭26。研磨产生，(未示)可含有位于接近喷嘴开口处的一喷嘴插入 物或一冲击装置。升液管4可任意含有研磨产生部件。除去炭26之外，硏 磨产生驢在降低生物物质17颗粒尺寸方面也是有用的，特别是大量生物 物质颗粒，其倾向于在反应器2中处理，而且在床和/截头圆柱形配电板18 中由固術荒型导入升液管进口5。虽然升液管4被描述为是直的，但在一备 选实施例中，其可为螺旋状以增加燃烧室1内的滞留时间和热传表面积。
燃烧室1含有第二惰性可流化介质3。在一个"雄实施例中，第二惰性 可流化介质3与第一隋性可流化介质8相同；然而，颗粒尺寸和/或材料选 择可由燃烧室1所需流化劍牛或所用燃料源 择。优选地，第二惰性可 流化介质3的Sauter平均颗粒直径为0.05-1.0mm， 4雄0.07-030mm。选择 燃烧室1的表观速度以使燃烧室内产生均匀流化无泡流。第二惰性可流化 介质3与共有壁11和升液管4紧密接触。这提高了热解反应器2的有效热 传。由升液管4传送的介质8和生物物质17在燃烧室1内暴露于流化床的 高温下。在由升液管4錢材料时会发生另外的反应，因此要产生渐增的 反应率至一更高值一无论与斜虫反应器比，还是与典型的浅流ttJ^相比。
燃烧室l可含有内部构件，比如挡板(未示)，其利于床中的径向流型， 以确^^介质3被稳定地移向床外。配电板18的设计也可结合产生此径向
介质流的部件。燃烧室1内流化床比热解反应器2内床的高度高，这样甚 至升液管4接近出口 6的弯管部分也可用于热传。
生物物质给料17的颗粒尺寸对决定热解效能来说是一个重要的参数。 当颗粒尺寸降低时，大都消耗在给料前处理上的能量和努力将增加。存在 于快速热解系统中的主要颗粒尺寸为直径小于3mm。当其倾向于"沉入 (sink)"热传的床顶部时，大尺寸的颗粒在流化床中将更难于搅拌和处理， 烧蚀和热处理速度将降低。这会对生物油的制造效能产生不利影响，其随 着颗粒处理时间下降而增加。本发明反应器介质经垂直管4的流通使颗粒 直径可以大于3mm，以保持为床的一部分而非仅仅滞留于底部。当使用倾 斜的截头圆柱体状配电板18时，其确实如此，正如，粒在H1:倾于滑向 升液管4之一的进口5，并且从流化床底部向上流通至顶部。其将增加整个 热传，而且加速该大颗粒的处理。该D^容器处理大给料颗粒尺寸的能力 降低了辅助装置量和预处理所需能量以及生物物质给料的筛分，其有利于 制造小型机动处理系统。
参见图4-5，在根据本发明的一个方法中，作为从由发电机驱动的柴汕 机29中作为废气而产生的低氧含量气体28，经过过滤器30以除去颗粒物 质，接着在通过缺氧进口 23(图4中未示)导入热解反应器2的配电室20(图 4中未示)之前用鼓j^'几31压縮。流28中的一部分也由鼓风机32提供给喷 嘴7。从热解反应器2的气体出口 13排出的气态产物33先ffi31第一气旋 34，再通过第二气旋35以除去其中任何的颗粒物质。颗粒物质可以包括未 变化的生物物质17禾口/或炭26。根据生物物质源，炭26可含有大量i机材 料如磷，其可用于如制造肥料。从气旋中除去的颗粒物质因此收集于箱36 中，同时第一气旋34所收集的一部^tl质通过螺旋运输器37再被导入燃 烧室l以充当燃料源。气态产物流33可自由通过热交换器以再加热所引入 的低氧含量气体28.和/或被导入装置的助燃空气27;该热交换可在一个或 多个步骤中进行。气态产物接着通过一喷激 器38以除去其中的可冷凝 的液态产物39。 一旦浓縮，液体就由一扇径形热交换器40抽吸并由喷淋头 再导入喷餘淞宿器38中来充当^4卩剂以亂缩出另外的液体产物。也可使用
其他类型的热交换器。过多的液体产物在油库41中积聚。在一个实施例中， 可冷凝的液体产物39可包括含有有用燃料值的生物油；然而，根据所用生 物物质给料，可冷凝的产物可包括对增味剂或药用化合物有用的成分。收
集之后，f鄉液体产物39可自由送入下游纯化处理(未示)。y转卩并，終宿的 气态产物流33脱离喷嘴 ;M器38并SAjtn燃烧器42以烧掉招可未l缩 的可燃产物，其作为排放管理措施。备选地，冷却并^5L缩的气态产物流33 可与助燃空气27 —起由旁阀55导入炉1中，以禾拥任何未繊易燃产物 的热量值。
在导入反应器2之前，如果需要，生物物质17干燥至10%或更小的湿 量，接着用研磨机43剁碎或磨碎至大小约为3匪。生物物质可自由过筛以 获得誠的尺寸范围。干燥并筛分的生物物质17存储于送料斗44内，并 通过气塞旋转固体进料器45供应给热解反应器2。旋转固体进料器45包含 带有基本上密封的螺丝钻构件的螺旋运输器以降低或阻止随生物物质17进
入的空气。备选地，生物物质17在导入反应器2前可被基本上无氧的气体 (如低氧含量气体28)净化。生物物质17 iSA热解反应器2内两个垂直管10 中的一个(图4中未示)以混入流化床中。
助燃空气Z7川鼓风机恥压縮，而且在由空气进口 22(图4中未示)被 导入燃烧室1之前自山过滤。由第一气旋34从气态产物流33中除去的炭 26被供应给燃烧室1，并且在流化床中与空气27混合，在此由于燃烧室的 高环境温度而发生自燃。为在刑台时预热燃烧室l，可含有一内嵌燃器53， 其有气态燃料源54(如天然气、丙烷钩。内嵌 53也可备选地提供给 燃烧室1 。由废气出口 12(图4中未示)i^然烧室1排出的废气47通过废气 气旋48，而且从其收染的热灰在合适的容器49中积聚。容器49中收集的 灰有经济价值，例如，作为水泥添加剂或其他建筑材料。研磨产生装置(如 喷嘴)可用于燃烧室1以IM:灰积聚于第二隋性可流化介质3上。热废气可 通过废气热交换戮未小')自由导向，其用于再加热引入的气流27和/或低氧 含量气^^U8。在由废气燃烧器42放出itn之前，可自由进行废气处理， 例如舰催化转换器、过滤器和/或^t器。
特别参见图5 ，本发明的装置可与上述各种部件一起装于拖车50上， 以产生机动处理系统。只有一些图4中所述的处理部件在图5中可见，其 他部件为简洁起见而省略。由于其尺寸小、操作方便和在给料前处理方面耐用，所以本发明的紫置特别适于机动运行。
前文描述了本发明的优选实施例，而且并非认为限定意义。本发明工 作方式的任何改变或机械等同物，连同进一步的构件和亚组合，对于本领 域普通技术人员而言都是显而易见的，都将包含于下述权利要求中。
权利要求
1.一种热解农业生物物质的装置，包括a)一流化床热解反应器；b)一燃烧室；c)一位于燃烧室内并与热解反应器流体连通的升液管，该升液管含有下进口和上出口；d)一位于升液管中接近进口处的喷嘴，用于排出位于热解反应器内经升液管向上的第一惰性可流化介质。
2. —种如权利要求1戶腿的驢，其中燃烧室与热解反应器有共有表面。
3. —种如权禾腰求2戶脱的體，其中燃烧室为圆柱状，而且其中热 解反应器位于燃烧室周围的环状部分。
4. 一种如权利要求3所述的装置，其中共有表面为一环状壁，其位 于热解反应器和燃烧室之间。
5. —种如权利要求1所述的装置，其巾燃烧室包含流化床，其含有 第二惰性可流化介质。
6. —种如权利要求1所述的装置，其中热解反应器和燃烧室不连通。
7. —种如权利要求1所述的装置，其中出口含有定向装置以将从升 液管中排出的第一惰性可流化介质导向热解反应器内的预定位置。
8. —种如权利要求7所述的装置，其中定向装置包含挡板、成角度 的偏转板、弯管或管套。
9. 一种如权利要求7所述的装置，其中定向装置相对于从介质由出 口排出方向横向引导第一惰性可流化介质。
10. —种如权利要求7戶服的装置，其中定向驢向下弓i导第一惰性 可流化介质。
11. 一禾中如权利要求7所述的装置，其中热解反应器包含一开口以由 定向装置将生物物质供给热解反应器，以带走从升液管排出的第一惰性可 流化介质。
12. —种如权利要求1所述的装置，其中喷嘴含有研磨装置以从第一 惰性可流化介质中除去炭。
13. —种如权利要求1所述的装置，其中含有数个升液管。
14. 一种如权利要求1戶腿的装置，其中装置是机动的。
15. —种热解农业生物物质的方法，其包括a) 提供如权利要求1所述的装置；b) 在燃烧室内由燃料产生热量；C)在流化床热解反应器内使用低氧含量气体流化第一惰性可流化介质；d) 将生物物质引入热解反应器；e) 使用第一"t膏性可流化介质排出向上通过升液管的生物物质； 0将燃烧室内热量传至升液管内生物物质；g) 将升液管出口处加热生物物质排入热解反应器；禾卩h) 在热解反应器中通过流化床向下流通加热生物物质。
16. —种如权利要求15所述的方法，其中第一惰性可流化介质和生物 物质从升液管中排入热解反应器的干舷区。
17. —种如权利要求15所述的方法，其中第一惰性可流化介质和生物 物质向下排入热解反应器的流化床。
18. —种如权利要求15所述的方法，其中生物物质被导入热解反应 器的流化床。
19. 一种如权利要求15所述的方法，其中从热解反应器中排出的低 氧含量气体含有由生物物质热解产生的可冷凝的气态产物。
20. —种如权利要求15所述的方法，其中生物物质的密度比第一惰 性可流化介质低。
全文摘要
本发明涉及一种集成燃烧室和流化床热解反应器。在一个实施例中，燃烧室为圆柱形，而且在燃烧室附近有一含有环形壁以热传的环状热解反应器。燃烧室内有与热解反应器流体连通的升液管，以使生物物质流通和惰性可流化介质向上通过升液管；这有利于增加热传并产生较快的热解。介质和生物物质从升液管排入热解反应器的干舷区或流化床的低密度区。在热解过程中产生有经济价值的可冷凝的气态产物。该装置和方法特别适于低密度农业生物物质的热解。该装置为小型且特别适于机动运行。
文档编号B09B3/00GK101198418SQ200680020612
公开日2008年6月11日 申请日期2006年6月7日 优先权日2005年6月8日
发明者法兰叩·贝尔鲁逖, 罗那尔德·金, 赛德李克·布理恩斯 申请人:西安大略大学;农业热有限公司