[發明專利]新型噴動循環流化床木材快速熱解裝置及工藝方法

無效

• 申請號: 200910009081.0
• 申請日: 2009-02-17
• 公開（公告）號: CN101486918A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 常建民;王鵬起;李瑞;任學勇;何明明;茍進勝;張立塔
• 申請（專利權）人: 北京海潤川投資咨詢有限公司
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型噴動循環流化床木材快速熱解裝置及工藝方法，屬于生物質再生利用及其能源化技術領域。

背景技術

尋求并開發包括木材資源在內的可再生清潔能源是21世紀世界各國面臨的最重要課題之一。木材作為生物質的主要存在形式之一，是自然界可再生資源的重要組成部分，在生物質資源中占有十分重要的地位。將木材合理地轉化為能源或化工原料對于減少常規化石資源消耗、彌補化工原料不足、減少環境污染，實現資源、環境與社會的可持續發展，具有重要現實意義和廣闊前景。

快速熱解技術將可以將低品位的木材資源轉化為高品質的生物油，是目前國內外研究的熱點，被認為是最具發展潛力的生物質能轉換技術。快速熱解是指在中溫(500～650℃)、高加熱速率(10⁴～10⁵℃/s)和極短氣體停留時間(小于2s)的條件下，將生物質直接熱裂解，然后使中間液態產物分子在進一步斷裂生成氣體之前快速冷凝，從而得到高產量的生物油。生物油是一種棕褐色的液體，其含氧量極高，由醚、酯、醛、酮、酚、有機酸、醇等多種化合物組成。

快速熱解裝置的開發是快速熱解技術發展的基礎和關鍵。熱解裝置的類型和傳熱傳質方式直接影響生物油的質量和產率。生物質在反應器內合適的流動方式、較高的熱值傳遞速率、床層溫度的均勻分布、準確的溫度控制以及快速熱解氣相產物的快速冷凝，都是提高生物油產率的有效措施。為了提高生物油的產率，則以傳熱效率高、氣相滯留期短、物料受熱均勻的反應器為首選。目前，快速熱解裝置的類型很多，依據其有無氣體載氣可分為流態化快速熱解裝置和非流態化快速熱解裝置。

對于流態化快速熱解裝置而言，流化床、噴動床、循環流化床是其中最為典型的三種形式。這幾種類型的快速熱解裝置各具特點，但至今還沒有普遍公認為比較理想的快速熱解裝置，幾乎在不同程度上都存在傳熱傳質效率不高、結構復雜、運行成本高等問題。如傳統的流化床在熱解過程中易出現內分層和節涌的問題；噴動床存在環形隙區內氣固接觸不良和高床層時噴動不穩定的缺點；循環流化床的沙子需循環流動，不僅運行能耗高，而且設備體積較大、不緊湊。相應地，由于裝置本身的不足，各種快速熱解裝置對生物質的處理工藝也存在一些問題，如操作繁瑣、控溫不精準等。我單位前期開發了第一代噴動循環流化床木質生物質快速熱解設備(已申請專利并得到授權，授權號為：zl?2007201519336)從一定程度上解決了上述問題，但仍存在著進料不甚暢通、氣固分離及冷凝效率不理想等不足。

發明內容

為了克服現有的幾種流態化快速熱解裝置傳熱傳質效率不高、結構不緊湊、控溫不精準、運行成本高等不足，本發明提供了一種新型的噴動循環流化床快速熱解裝置及工藝方法，該發明有效地解決了上述技術問題。

本發明實現其目的的技術方案由新型噴動循環流化床快速熱解裝置及工藝方法組成。該新型噴動循環流化床快速熱解裝置由噴動流化床反應器、流化介質循環系統、監控系統、加熱系統、進料系統、氣固分離系統、生物炭收集系統、冷凝系統、流化介質除濕系統、穩壓系統、不可冷凝氣體收集系統等部分組成。

1.噴動流化床反應器

噴動流化床反應器集成了噴動床和流化床的良好結構，將流化氣和系統循環氣體合為一股氣體。通過設置特殊結構的布風板可以實現反應器內的良好流化狀態，該布風板的結構是中間設置通過噴動氣體的大孔、外圍設置通過流化氣體的小孔，總開孔率為37％。反應器中裝有惰性流化介質——陶瓷球，在布風板上設置了金屬絲網。

2.流化介質除濕系統

流化介質除濕系統的設置可以有效地降低循環流化介質氣體中的含水率，從而促進快速熱解效率的提高。其包括有機玻璃箱以及其中的吸附劑。

3.監控系統

監控系統由計算機、數顯儀表、傳感器、數據采集系統、執行機構等幾部分構成。數據采集系統包括溫度、流量、濕度和壓力。控制系統主要是控溫部分及閥門調節，控溫是利用可控硅整流器實現的。

4.加熱系統

加熱系統是由位于噴動流化床反應器外壁上的主加熱系統和位于反應器進氣管路壁上的預加熱系統組成，采用電加熱。

5.流化氣體循環系統

流化介質循化系統由羅茨風機和連接管路組成。連接管路包括各種硬不銹鋼鋼管、軟管以及波紋不銹鋼管等。

6.進料系統

進料系統包括料倉、無級調頻電機、螺旋進料器、振動器等部件。該無機調頻電機，其設置頻率范圍為0～90Hz。振動器的作用是用來消除物料之間的搭橋、堵塞等不良進料現象，其在物料進入困難時開啟使用。