[發明專利]一種生物質熱解液化用陶瓷球熱載體直接加熱裝置

有效

• 申請號: 201610414917.5
• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN106010616B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 付鵬;李艷美;李寧;李志合;易維明;李永軍;馬驍軒
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C10B53/02;C10B49/22
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技術領域

本發明提供一種生物質熱解液化用陶瓷球熱載體直接加熱裝置，屬于可再生能源利用技術領域。

背景技術

液體燃料是當今社會經濟發展和民眾生活不可或缺的關鍵能源產品，然而，隨著能源資源短缺問題的加劇，液體燃料需求與供給的矛盾更顯突出。同時，化石交通燃料過度使用導致的環境污染，尤其是城市霧霾日益加重。和其他可再生能源相比，生物質作為唯一的含碳有機能源，具有可以大規模替代石油制備液體燃料和化學品的潛力。我國具有豐富的生物質能資源，發展可替代石油基的生物質基液體燃料與化學品等高端產品，有助于緩解我國石油短缺的局面，保障國家能源安全，改善生態環境，符合我國重大戰略需求。生物質熱解液化技術能夠使生物質由松散型的固態轉化為比重1.2左右的液體產物—生物油，然后通過高值化轉化方式和手段把生物油轉化為高品位液體燃料和高價值化學品，從而與現有的相關應用無縫接軌，具有良好的發展潛力和應用前景。

通過固體熱載體與生物質顆粒間溫差傳熱實現生物質顆?？焖偕郎亓呀?，是一種新型生物質熱解工藝，相對于傳統流化床工藝，該工藝無需引入其他惰性氣體介質，不但節約成本，而且大大降低了冷卻系統的負荷，節約了能耗。生物質熱解所需熱量主要來源于固體熱載體，首先要將熱載體加熱到合適溫度（550℃～700℃），才能保證生物質熱解液化裝置的正常運行。傳統熱載體加熱通常采用間接換熱方式，采用燃燒后產生的高溫煙氣與熱載體進行間接換熱，之后流入熱解反應器中與生物質粉混合，期間生物質受熱發生熱解反應。國內的如公告號為CN 102206496 B的作為一種生物質熱解液化工藝系統的具體形式，其主要缺陷是熱載體的加熱采取間接換熱方式，換熱效率低，陶瓷蓄熱球升溫速率慢，尾氣余熱浪費嚴重，造成生物質熱解液化成本偏高。

發明內容

本發明的目的是提供一種以陶瓷球為熱載體、采用循環流化床燃燒器燃燒輻射熱與高溫煙氣余熱直接加熱陶瓷球的一種生物質熱解液化用陶瓷球熱載體直接加熱裝置。

本發明采用的具體技術方案是：

一種生物質熱解液化用陶瓷球熱載體直接加熱裝置，其特征是，包括生物質粉料喂料機、循環流化床燃燒器、熱載體流量控制閥、第一熱載體儲倉、氣固分離器、第二熱載體儲倉、灰粉分離器、灰箱、氣體混合控制器和高溫引風機，其特征在于，第一熱載體儲倉的進料口與熱載體提升裝置的喂入端相連，出料口經熱載體流量控制閥連通循環流化床燃燒器，生物質粉料喂料機連通循環流化床燃燒器下部的進料口，燃燒器底部采用管路與氣體混合控制器連接，上部高溫煙氣出口以管路依次連接氣固分離器、灰粉分離器和高溫引風機，氣固分離器底部連接有第二熱載體儲倉，灰粉分離器頂部煙氣出口接高溫引風機排空，底部設有灰箱。

所述循環流化床燃燒器包括上下同心軸焊接的長方形筒體和圓柱形筒體，其中長方形筒體內部設有角度可調的熱載體擋板若干個，熱載體擋板與筒體內壁的夾角為α，其中α為10～75度；底部通過焊接與多孔篩板連接，其中篩板開孔孔徑小于陶瓷球的球徑，防止陶瓷球掉入到燃燒區域。

為了實現熱載體擋板角度可調，采用螺桿機構和鉸鏈連接方式實現熱載體擋板與長方形筒體內壁夾角α變化。

為了使陶瓷球熱載體滿足熱解反應器中的溫度需求，通過調節熱載體流量控制閥及改變擋板的個數和角度，可以控制陶瓷球的流量和運動速度，實現陶瓷蓄熱球加熱溫度的精確可控。

其工作流程是：陶瓷蓄熱球在熱載體擋板和多孔篩板的作用下經循環流化床燃燒器進入氣固分離器，可充分利用循環流化床燃燒器的燃燒輻射熱和高溫煙氣余熱，實現熱載體溫度的迅速升高，換熱效率高。

與現有技術相比，本發明的優點是：

1.采用螺桿機構和鉸鏈連接方式實現熱載體擋板角度可調。

2.通過調節熱載體流量控制閥及改變擋板的個數和角度，可以控制陶瓷球的流量和運動速度，實現陶瓷蓄熱球加熱溫度的精確可控。

3.采用循環流化床燃燒器對陶瓷球熱載體進行直接加熱，充分利用燃燒輻射熱和高溫煙氣余熱，換熱效率高、加熱時間短、成本低。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明裝置A處放大圖；

圖3是本發明裝置的B處螺桿機構的放大圖；

圖4是圖1的C—C截面圖。

圖中，1-生物質粉料喂料機，2-循環流化床燃燒器，3-螺桿機構，4-熱載體流量控制閥，5-第一熱載體儲倉，6-熱載體擋板，7-多孔篩板，8-氣固分離器，9-第二熱載體儲倉，10-布風板，11-氣體混合控制器，12-灰箱，13-灰粉分離器，14-高溫引風機。

具體實施方式

如圖1所示，一種生物質熱解液化用陶瓷球熱載體直接加熱裝置，包括生物質粉料喂料機1、循環流化床燃燒器2、熱載體流量控制閥4、第一熱載體儲倉5、氣固分離器8、第二熱載體儲倉9、灰粉分離器13、灰箱12、氣體混合控制器11和高溫引風機14，其特征在于，第一熱載體儲倉5的進料口與熱載體提升裝置的喂入端相連，出料口經熱載體流量控制閥4連通循環流化床燃燒器2，生物質粉料喂料機1連通循環流化床燃燒器2下部的進料口，燃燒器2底部采用管路與氣體混合控制器11連接，上部高溫煙氣出口以管路依次連接氣固分離器8、灰粉分離器13和高溫引風機14，氣固分離器8底部連接有第二熱載體儲倉9，灰粉分離器13頂部煙氣出口接高溫引風機14排空，底部設有灰箱12。