[實用新型]一種陣列式流態(tài)化快速熱解反應(yīng)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920293259.4
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN201729795U
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李瑞;常建民;何明明;景亮晶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10G1/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種陣列式流態(tài)化快速熱解反應(yīng)裝置，屬于生物質(zhì)再生利用及其能源轉(zhuǎn)化的技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

由于資源供求之間的矛盾日漸突出，尋求可替代化石燃料且具有可再生性、清潔性的能源已成為大勢所趨。生物質(zhì)能源化正是在這個背景下出現(xiàn)的，其能源化技術(shù)中，快速熱解是最有前途的能源轉(zhuǎn)化方法之一。生物質(zhì)快速熱解是在傳統(tǒng)熱解基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種技術(shù)，相對與傳統(tǒng)熱解，它采用超高升溫速率，超短氣相停留時間及適中的反應(yīng)溫度，使生物質(zhì)中的有機高聚物分子在隔絕空氣的條件下迅速斷裂為短鏈分子，使焦炭和氣體產(chǎn)物降到最低限度，從而最大限度獲得液體產(chǎn)品。?

生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器為生物質(zhì)快速熱解技術(shù)的核心部件，目前生物質(zhì)快速熱解反應(yīng)器主要有機械接觸式反應(yīng)器、間接接觸式反應(yīng)器、混合式反應(yīng)器和真空熱裂解反應(yīng)器等四類。其中混合式反應(yīng)器其傳熱主要是對流方式，但熱傳導(dǎo)和熱輻射也起到很到作用，常見的技術(shù)是流化床技術(shù)。流化床技術(shù)由于其工藝上的日漸成熟，而使其應(yīng)用范圍非常廣泛，其能提供非常高的加熱速率以及相對均勻的反應(yīng)溫度，同時快速流動的載氣便于一次將產(chǎn)物及時析出，正因為如此，生物質(zhì)流化床技術(shù)得以快速發(fā)展，產(chǎn)生了各種形式的流化床反應(yīng)器。在目前所有的熱解反應(yīng)器中，針對流化床或類似的反應(yīng)器而開展的生物質(zhì)熱解實驗研究是比較豐富的，其中熱解以其反應(yīng)快、利用率高、產(chǎn)物性能好、產(chǎn)物應(yīng)用廣泛更為人所關(guān)注。但是因為流化床或類似的反應(yīng)器都是靠電、電磁、煙氣或者火焰加熱反應(yīng)器的外壁，如果反應(yīng)器直徑的增大影響內(nèi)部溫度的穩(wěn)定性和均勻性，進而影響傳熱效率和熱解效率，因此就直接限制了反應(yīng)器的直徑不可能做太大，對于工業(yè)化帶來很大困難。?

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種適用于工業(yè)化生產(chǎn)的傳熱效果好、?熱解效率高、耗能少的陣列式流態(tài)化快速熱解反應(yīng)裝置。?

一種陣列式流態(tài)化快速熱解反應(yīng)裝置，其結(jié)構(gòu)包括：多個陣列式熱解管、爐室、煙氣進氣口、煙氣出氣口、進料系統(tǒng)、料倉、氣室組成，多個陣列式熱解管豎直穿插于爐室中間，煙氣環(huán)繞在陣列式熱解管周圍，陣列式熱解管包括下部的快速熱解反應(yīng)區(qū)和上部分的快速熱解平衡區(qū)，爐室外側(cè)下部有煙氣進氣口，煙氣出氣口位于爐室外側(cè)上方，進料系統(tǒng)在爐室外側(cè)下方，穿過爐室分別與每個陣列式熱解管的下部的快速熱解反應(yīng)區(qū)連通，料倉與進料系統(tǒng)連通，氣室在爐室和陣列式熱解管的下方，用于分散和輸送氣體。?

陣列式流態(tài)化快速熱解反應(yīng)裝置現(xiàn)有技術(shù)相比既具備流化床簡單、高效，相比與單管流化式反應(yīng)器，其外部加熱溫度要求更低，陣列式熱解管內(nèi)部的溫度的均勻性和穩(wěn)定性都好很多，且生物速率快，同時通過熱量交換的優(yōu)化，將過程操作能耗降低到最低，由于采用陣列式流態(tài)化快速熱解反應(yīng)裝置，其產(chǎn)率都可以根據(jù)實驗室50kg/h預(yù)測出，單管放大效應(yīng)小，易于工業(yè)化；滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求的傳熱效果好、熱解效率高、耗能少的實際。?

附圖說明

圖1為陣列式流態(tài)化快速熱解反應(yīng)裝置示意圖?

其中：1-煙氣出氣口；2-陣列式熱解管平衡區(qū)；3-陣列式熱解管反應(yīng)區(qū)；4-爐室；5-料倉；6-進料系統(tǒng)；7-煙氣進氣口；8-氣室；9-陣列式熱解管?

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體結(jié)構(gòu)及實施就快速熱解反應(yīng)舉例作進一步的描述?

1、物料在料倉(5)中通過進料系統(tǒng)(6)被平穩(wěn)地送入到陣列式熱解管(9)的陣列式熱解管反應(yīng)區(qū)(3)，由于陣列式熱解管(9)內(nèi)徑小，傳熱效率高，尤其是對于陣列式熱解管(9)中間的物料傳熱較好，溫度能迅速達到反應(yīng)熱解溫度400℃-650℃，物料進入陣列式熱解管(9)后被流化迅速傳熱到400℃-650℃發(fā)生反應(yīng)且向上運動至陣列式熱解管平衡區(qū)(2)熱解蒸汽、固定碳和未完全反應(yīng)的含碳物料顆粒在循環(huán)流化氣體的作用下，經(jīng)過陣列式熱解管平衡區(qū)(2)，此時熱解蒸汽、固定碳則隨著氣流流出快速熱解反應(yīng)裝置，未完全反應(yīng)的物料顆粒由于速度的突然降低，在自重的作用下再次進入陣列式熱解管反應(yīng)區(qū)(3)進行反應(yīng)。?

2、每個陣列式熱解管(9)都是一個獨立的小型流化床，每根陣列式熱解管(9)的直徑在50mm-400mm之間，煙氣經(jīng)過爐室(4)下部的煙氣進氣口(7)進入，700℃的煙氣環(huán)繞在陣列式熱解管(9)外壁，加熱陣列式熱解管(9)，陣列式熱解管(9)的下部陣列式熱解管反應(yīng)區(qū)(3)溫度迅速達到500℃-700℃用于進行快速熱解反應(yīng)，700℃的煙氣在爐室(4)內(nèi)流動的過程中由于傳熱作用溫度有所降低，流到爐室(4)上部陣列式熱解管平衡區(qū)(2)時溫度達到300℃-400℃，剛好對下部反應(yīng)的熱解氣起保溫作用，類似于電加熱的分段式控制，最后煙氣經(jīng)過煙氣出氣口(1)排出爐室(4)。?