[發(fā)明專利]移動式秸稈熱解制備液體燃料的裝置與方法

有效

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• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104479719A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 郭昊坤;楊帆;邵靜怡;張會巖;肖睿
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明屬于生物質熱解領域，涉及移動中進行生物質熱解的方法與裝置。

背景技術

為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，自2000以來，我國政府一直大力投資可再生能源，竭力降低對煤炭資源的依賴。2011年中國成為可再生能源利用規(guī)模最大的國家，而生物質能源由于其獨特的優(yōu)點，展現(xiàn)出良好的應用前景。據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學院估算，我國秸稈產(chǎn)量位居世界第一，占全球秸稈總產(chǎn)量的18.83％。但秸稈利用存在著運輸收集成本高，資源本身能量密度低的問題，因此目前大部分秸稈被廢棄或在田間地頭直接焚燒，這不僅造成了能源的浪費，也在一定程度上造成了如霧霾等環(huán)境污染問題。

國內(nèi)外已有不少關注生物質轉化為燃油的研究。但是已有的大多數(shù)的研究成果均在不同程度上具有結構復雜，占地面積廣，機動性差，不夠靈活等問題，難以實現(xiàn)未來的市場化應用，且在一些關鍵技術(油蒸氣如何快速冷凝、如何快速除灰、熱量如何高效自給等)上還沒有完全突破。

因此，設計一種移動式秸稈熱解制備液體燃料裝置，將生物質就地轉化為易運輸?shù)囊后w燃料及各種副產(chǎn)品，充分利用秸稈資源，提高可再生能源的利用效率，需求十分迫切。

發(fā)明內(nèi)容

技術問題：目前技術僅能將秸稈用固定的或是移動性能較差的設備熱解得到液體燃料，且得到的液體燃料所含雜質較多。該類過程存在處理周期長、設備占地面廣、運輸成本及投資成本高等缺點。亟需開發(fā)處理周期短，具有良好移動性能，能夠制備純度更高的液體燃料的新技術。

技術方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，使用的技術方案如下：采用由燃燒器和熱解器嵌套使用的反應器催化熱解生物質，冷凝熱解產(chǎn)生的可冷凝有蒸氣制備液體燃料。該過程可以在移動裝置上實現(xiàn)，結構緊湊，工藝簡單，處理周期短。秸稈在一個反應器內(nèi)完成熱解，并且不可冷凝蒸氣可循環(huán)利用，產(chǎn)物氣與煙氣皆可回料入反應器，實現(xiàn)了能源與物料的最大化利用。

本發(fā)明的移動式秸稈熱解制備液體燃料的裝置包括：

秸稈收集與前端處理系統(tǒng)I，用于從農(nóng)田中收集經(jīng)過初期收割的秸稈，同時對秸稈進行粉碎及干燥預處理；

秸稈熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II，用來對秸稈收集與前端處理系統(tǒng)I處理后的秸稈顆粒進行熱解，對生成的產(chǎn)物氣進行除塵與冷凝處理，最終得到液體燃料；

移動式車載系統(tǒng)III，用于搭載秸稈收集與前端處理系統(tǒng)I及秸稈熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II，并實現(xiàn)移動功能，從而使裝置具有良好的移動性；

其中：

秸稈收集與前端處理系統(tǒng)I包括順序串聯(lián)連接的斜板式收集器、粉碎機、干燥器、緩沖儲存罐，其中斜板式收集器在伸開時向下傾斜，達到能與地面接觸的長度；

秸稈熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II包括熱解反應器、產(chǎn)物氣旋風分離器、旋轉式除塵器、冷凝器、產(chǎn)物回料器、煙氣旋風分離器、煙氣回料器、尾氣處理裝置、產(chǎn)物儲存罐、集成式電子前端控制器、給料及載氣供給器，其中給料及載氣供給器的入口與緩沖儲存罐的出口相連，熱解反應器的入料口與給料及載氣供給器的出口相連，熱解反應器的產(chǎn)物氣出口與產(chǎn)物氣旋風分離器相連，產(chǎn)物氣旋風分離器產(chǎn)物氣出口與旋轉式除塵器相連，旋轉式除塵器出口與冷凝器相連，冷凝器產(chǎn)物出口與產(chǎn)物儲存罐相連，產(chǎn)物儲存罐下部的取油口即為液體燃料出口，產(chǎn)物儲存罐的上出口為不可冷凝氣體出口；產(chǎn)物氣旋風分離器下出口與產(chǎn)物回料器相連；熱解反應器煙氣出口與煙氣旋風分離器相連，煙氣旋風分離器上出口與尾氣處理裝置相連，煙氣旋風分離器下出口與煙氣回料器相連，煙氣回料器出口與熱解反應器的煙氣回料口相連，集成式電子前端控制器分別控制斜板式收集器、粉碎機、干燥器、熱解反應器、旋轉式除塵器、冷凝器、尾氣處理裝置。

所述的熱解反應器分為燃燒床和熱解床，反應器內(nèi)設置連接燃燒床和熱解床的導向管，導向管插入燃燒床內(nèi)，在燃燒床底部導向管開槽，燃燒床與導向管形成環(huán)隙料腿；熱解床出口設置產(chǎn)物氣旋分離器，其與產(chǎn)物回料器之間的立管在運行時形成顆粒密封，防止燃燒氣和熱解氣互串。

所述的旋轉式除塵器外形為圓柱體，內(nèi)部由下至上布滿細小的通道，在電機的帶動下旋轉，當熱解氣進入旋轉式除塵器的細小通道時，由于力的作用，灰塵下落，經(jīng)底部斗清除出除塵器，熱解氣從上出口離開旋轉式除塵器。

移動式車載系統(tǒng)III是一個車輛搭載裝置，由車輪及軸支撐起底盤，底盤上搭載秸稈收集與前端處理系統(tǒng)I與秸稈熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II的各部件，其中底盤的前端連接板體可伸縮的斜板式收集器，板體伸開后，向下方傾斜至能與地面接觸的長度。

本發(fā)明的移動式秸稈熱解制備液體燃料的方法為：