一種新型快速熱解裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種新型快速熱解裝置，包括加熱系統、進料系統、攪拌系統、溫控系統與產物采集系統，所述的加熱系統包括熱解反應筒體外部的加熱元件與內部載熱粒子，熱解反應筒體的上部與進料系統相連，電機通過減速裝置與攪拌軸相連，攪拌軸穿過反應器端蓋帶動螺旋型攪拌片旋轉、攪拌反應筒內部的載熱粒子實現載熱粒子的混合、流動，進而實現反應器筒壁與反應器內部的熱量傳遞；生物質顆粒由位于反應器上部的進料系統進入反應器內部并與高溫的載熱粒子混合接觸，迅速完成熱解反應，熱解熱產物穿過載熱粒子層由位于反應器筒體底部的多孔板與導出口流出反應器；所述的攪拌系統包括配有減速裝置的電機、攪拌軸、攪拌片與限位軸承；所述的測溫系統包括測溫元件與溫度顯示裝置；本發明可以很好的提高熱解反應熱能利用率，快速熱解更充分，適于規模化、低能耗的工業生產需求。
【專利說明】
一種新型快速熱解裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種生物質新型快速熱解裝置，該發明屬于生物質再生利用及其能源轉化的技術領域。
【背景技術】
[0002]目前我國農林生產剩余物等生物質資源利用效率比較低，簡單的焚燒不但使自然界碳源利用效率低而且會帶來環境污染，快速熱解是指在無氧或貧氧的狀態下，在中等溫度(450°C?650°C)下，生物質顆粒在高升溫速率的條件下迅速斷裂成小分子熱轉化過程。快速熱解工藝以其液體得率(50%?70% )高得到廣泛的關注，熱解液相產物可以繼續深加工為化學原料或燃料，副產物固體炭和可燃氣體也可以很好的利用。
[0003]作為快速熱解工藝的核心，快速熱解反應器在很大程度上決定了操作維修費用、工業放大可行性以及熱解效率。目前常見的工業化快速熱解反應器主要有流態化反應器、旋轉錐反應器、下行床反應器等幾種。流態化反應器需要大量的流化氣體，因此能量消耗較大同時氣體輸送風機容易被焦油堵塞；旋轉錐反應器設備具有高速旋轉部件需要定期維修，同時需要粒子外加熱系統；下行床反應器高度較大，下行的載熱粒子與生物質接觸力小，生物質顆粒加熱速度相對較慢，液體產率低，并且需要相當的基礎建設。如何使反應器體積小，生物質顆粒升溫速率高、操作費用低是研究者們探索的目標。
【發明內容】
[0004]本發明克服了已有快速熱解傳熱效率低的問題，特別是在大型反應器的情況下，載熱粒子可以很好地提高傳熱效率，升溫迅速，有利于快速熱解的充分反應。
[0005]—種新型快速熱解裝置，包括加熱系統、進料系統、攪拌系統、測溫系統與產物采集系統，所述的加熱系統包括熱解反應筒體、加熱元件與載熱粒子，熱解反應筒體的上部與進料系統、攪拌系統相連，熱解反應筒體底部與產物采集系統相連；所述的進料系統包括進料口與進料驅動裝置；所述的攪拌系統包括電機、攪拌軸、攪拌片與限位軸承；所述的測溫系統包括測溫元件與溫度顯示裝置；所述的產物采集系統包括多孔板與導出口。
[0006]熱解反應筒體及攪拌片可以根據生產規模進行尺寸調整，可滿足大規模工業化生產，所述的加熱元件為電熱絲、中頻線圈或熱煙氣，可保持反應器內部長期在450?650°C，所述的載熱粒子為載熱性能優異的陶瓷球、氧化鋁球或強度好的金屬珠，直徑為I?20_，熱解反應加熱方式采用加熱元件間接加熱與載熱粒子直接傳熱相結合的方式。
[0007]所述的進料系統包括進料口與進料驅動裝置，熱解原料為3mm直徑以下粉末，所述的進料驅動裝置采用螺旋式進料或活塞式進料系統；所述的攪拌系統通過攪拌軸穿過反應器端蓋帶動螺旋型攪拌片旋轉、攪拌反應筒內部的載熱粒子實現載熱粒子的混合、流動，進而實現反應器筒壁與反應器內部的熱量傳遞，并實現反應器內部熱量均勻；生物質顆粒由位于反應器上部的進料系統進入反應器內部并與高溫的載熱粒子混合接觸，迅速完成熱解反應，熱解熱產物穿過載熱粒子層由位于反應器筒體底部的多孔板與導出口流出反應器。測溫元件為位于反應器上部、中部及下部的鎧裝熱電偶，通過控制系統調節反應器筒體外的加熱量。所述的多孔板直徑要求小于載熱粒子直徑，反應產生的焦炭和氣體經過多孔板依次進入高溫氣固分離系統。
[0008]綜上所述，本發明可以實現較大顆粒的快速熱解過程，在熱解過程中，顆粒與載熱粒子緊密接觸碰撞，期間顆粒表面由于熱解產生的炭層不斷被除去，顆粒內部升溫速度快，熱解液相產率高；同時反應器可以在正壓及負壓下操作，可以滿足不同需求。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明新型快速熱解裝置示意圖。
[0010]圖1中，I是具有減速裝置的電機，2是進料系統，3是反應器外加熱元件，4是反應器筒體，5是攪拌軸，6是載熱粒子，7是螺旋攪拌片，8是測溫元件，9是多孔板，10是限位軸承，11是導出口。
【具體實施方式】
[0011]以下結合實施例和附圖對本發明進一步說明。
[0012]圖1是本發明新型快速熱解裝置示意圖，熱解原料優選為60目木粉，通過進料系統2進入熱解反應器筒體4內部，與載熱粒子6混合接觸發生快速熱解反應，攪拌軸5在電機I的帶動下以一定速率旋轉，攪拌軸下方置于限位軸承10中，用于固定攪拌軸位置，載熱粒子6在攪拌片7的作用下可以形成一定的流動狀態，使熱量分布均勻，快速熱解反應充分，載熱粒子優選為直徑為l-20mm強度好的金屬鋼珠，常用直徑為5mm的金屬鋼柱，熱解反應采用加熱元件3間接加熱和載熱粒子6直接傳熱相結合的方式，熱解反應溫度為450-650°C，反應溫度通過測溫元件8進行測量，優選為鎧裝熱電偶，熱解反應產物依次通過多孔板9和導出口 11進行采集，其中多孔板直徑小于載熱粒子直徑以避免載熱粒子漏出反應器，反應溫度在450?650°C區間，操作壓力在5?300kPa (絕壓)之間，最終反應液相得率為50%?70%，固體炭得率為10%?20%，可燃不凝氣得率為10%?20%。
【主權項】
1.一種新型快速熱解裝置，包括加熱系統、攪拌系統、測溫系統、產物采集系統及位于反應器上部的進料系統，其特征是，所述的加熱系統由熱解反應器筒體外加熱元件及筒體內部載熱粒子及位于筒體軸心位置的攪拌系統構成；熱解產物通過筒體底部的多孔板導出。2.根據權利要求1所述的一種新型快速熱解裝置，其特征是，所述的攪拌系統包括配有減速裝置的電機、與減速裝置相連的攪拌軸、固定在攪拌軸上的螺旋攪拌片與位于攪拌軸末端的限位軸承。3.根據權利要求1所述的一種新型快速熱解裝置，其特征是，所述的加熱元件為電熱絲、中頻線圈或熱煙氣。4.根據權利要求1所述的一種新型快速熱解裝置，其特征是，所述的載熱粒子為載熱性能優異的陶瓷球、氧化鋁球或強度好的金屬小球，直徑為I?20_。5.根據權利要求1所述的一種新型快速熱解裝置，其特征是，所述的進料系統包括進料口與進料驅動裝置。6.根據權利要求5所述的一種新型快速熱解裝置，其特征是，所述的進料驅動裝置采用螺旋式進料或活塞型進料型式。7.根據權利要求1所述的一種新型快速熱解裝置，其特征是，所述的多孔板孔隙尺寸要求小于載熱粒子直徑。8.根據權利要求1所述的一種新型快速熱解裝置，其特征是，反應器內溫度為450?.650 0C，絕對壓力為5kPa?3OOkPa。
【文檔編號】C10B51/00GK105885890SQ201410830385
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月29日
【發明人】李 瑞, 許蘭淑, 孫雅偉, 程毅
【申請人】北京林業大學