[發明專利]生物質螺旋振動電磁感應熱解反應器及熱解處理方法

有效

• 申請號: 201310289573.6
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103333708A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 車磊
• 申請（專利權）人: 湖州師范學院
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C10B53/02;C10B49/00;C10J3/60
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技術領域

本發明涉及生物質的熱解處理領域。更具體地說，本發明是一種生物質螺旋振動電磁感應熱解反應器以及通過該熱解反應器對生物質顆粒進行的熱解氣化、熱解液化及熱解炭化的方法。

背景技術

生物質是一種清潔的可再生能源，生物質熱解技術是生物質利用的重要途徑，所謂熱解就是利用熱能打斷大分子量有機物，使之轉變為含碳原子數目較少的低分子量物質的過程。生物質熱解是生物質在完全缺氧條件下，產生液體、氣體、固體三種產物的生物質熱降解過程。

按溫度、升溫速率、固體停留時間(反應時間)和顆粒大小等實驗條件可將熱解處理分為熱解炭化、熱解液化和熱解氣化。由眾多實驗研究得知，生物質在高溫(700～900℃或更高)條件下進行熱解，主要熱解產物為熱解氣，故稱為熱解氣化；生物熱在中溫(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，將生物質直接熱解，產物經快速冷卻，可使中間液態產物分子在進一步地斷裂生成氣體前冷凝，主要熱解產物為生物質液體油，故稱為熱解液化；生物質在高溫(400～500℃)和慢速加熱條件下的熱解產物主要為固體熱解碳，故稱為熱解炭化。

國內外現已探究開發出多種生物質顆粒在隔絕空氣條件下的熱解反應器，其中常用的主要可以分為三類：流化床熱解反應器、固定床熱解反應器、旋轉錐反應器等。但現有這三種類型的熱解反應器的通用性均不好，即不能對生物質顆粒的熱解處理同時進行熱解液化、熱解氣化及熱解炭化，他們并都存在著各自的不足。如流化床熱解反應器和旋轉錐反應器比較適合于生物質顆粒的熱解液化和熱解氣化，不太適合于生物質顆粒的熱解炭化；又如固定床熱解反應器它比較適合于生物質顆粒的熱解炭化與熱解氣化，但不太適合于生物質顆粒的熱解液化，且由于固定床熱解反應器存在熱載體不易循環的問題，造成熱能損失較大，降低固定床熱解反應器的熱解能力。

中國專利公開號：CN101161777A，公開日為2008年4月16日，發明創造的名稱為新型生物質固體顆粒熱解反應器，該申請公開了一種熱解反應器，這種生物質固體顆粒反應器為扁平狀臥式，其一端上部連通著螺旋進料器為進料口，另一端下部為熱解碳出口，中間上部設有熱解氣出口。該熱解反應器的底部傾斜，外壁為受熱面，通過反應器的振動和顆粒自身重力的聯合作用，在熱解反應器底部由高端滑移至低端，并實現動量和熱量的交換；通過調節熱解反應器的振動頻率、底部壁面的傾斜角度和加熱溫度，控制生物質顆粒的溫度、升溫速度進而完成熱解氣化、熱解液化和熱解炭化三種不同形式的熱解過程，結構簡單，工作可靠。其不足之處是：

(1)、在熱解反應器中，生物質顆粒主要進行兩個方面的運動，一個是隨著熱解反應器的振動而振動，一個是沿著生物質熱解反應器向下運動。在這兩種運動的作用下，生物質顆粒完成升溫過程，但是此時位于熱解反應器內部的生物質顆粒因為運動范圍有限，不能夠直接與熱解反應器高溫內壁直接接觸，導致其升溫慢，熱解效率低。

(2)、熱解過程中，位于熱解反應器內部的那些不能與熱解反應器內壁直接接觸的生物質顆粒溫度低于同等狀態下那些能與熱解反應器內壁接觸的生物質固體顆粒，且升溫速度前者也低于后者。此時，生物質顆粒的溫度與升溫速度難以保證統一在一定范圍內，即一部分生物質顆粒在進行熱解炭化，一部分生物質顆粒可能在進行熱解氣化。熱解形式難以控制，熱解產品質量難以保證，熱解效果穩定。

(3)、生物質顆粒進行熱解時，須經過干燥階段，在干燥階段，熱解反應器內的濕度會增高。因為生物質顆粒材料相同，且其周圍濕度較高，部分生物質顆粒之間會發生粘結、結塊現象，堵塞熱家反應器。熱解過程不穩定，易發生堵塞現象。

發明內容

本發明的目的是提供一種生物質螺旋振動熱解反應器，該生物質螺旋振動熱解反應器通用性較好，既可用于生物質顆粒的熱解液化和熱解氣化，又可用于生物質顆粒的熱解炭化，且熱解效果好，熱解過程穩定。

為達到上述目的，本發明提供的生物質螺旋振動熱解反應器由箱體裝置與加熱裝置組成；

所述箱體裝置包括進料倉、振動箱、機座、彈簧、振動電機，振動箱的上部為一空心截面形狀為圓形的空心筒體，該空心筒體首尾相通連接后整體呈圓環形，且在圓周長度方向上按順序依次分為預熱筒體、進料筒體、熱解筒體、收集筒體；

在進料筒體的上部設有一生物質進料口，該生物質進料口與進料倉相通；

在收集筒體的下部設有由多個過濾孔組成的一熱解碳出口，生物質顆粒粒徑值低于熱載體粒徑值，過濾孔的直徑值介于生物質顆粒粒徑值與熱載體粒徑值之間；