[發明專利]一種具有載氣混合加熱和集油功能的微波熱解裝置與方法

在審

• 申請號: 201710352770.6
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107099313A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 吳婕;陳志杰;余昭勝;林延;方詩雯;代民權;王國旭;馬曉茜
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B49/02;C10B57/00;C10G1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

技術領域

本發明涉及微波熱解裝置，尤其涉及一種具有載氣混合加熱和集油功能的微波熱解裝置與方法。

背景技術

目前，生物質、污泥、垃圾等可再生利用物質能量利用方式通常有焚燒、熱解等方式。焚燒的效率高于熱解，但是二噁英、飛灰、氮氧化物等排放較大，需要有完善的尾氣處理系統。而熱解可以將生物質能轉化為氣、液、固等三相能源產品，煙氣量少、飛灰量少、還原性氣氛下產生二噁英少，但效率低于焚燒。傳統熱解方式是根據熱傳導、對流和輻射原理使熱量從外部傳至物料，使物料升溫熱解，這種方式的加熱速度慢并且存在溫度梯度，加熱效率較低。而微波熱解是通過被加熱體內部偶極分子高頻往復運動，產生“內摩擦熱”而使被加熱物料溫度升高，不須任何熱傳導過程，就能使物料內外部同時加熱、同時升溫，加熱速度快且均勻，加熱效率高。利用微波熱解技術處理生物質、污泥、垃圾等可再生利用物質具有有害物排放少、效率高等優點，因此，微波熱解技術引起國內外科研工作者的廣泛關注，并開展了大量研究。

生物質顆粒被微波加熱的成分迅速裂解成木炭和揮發分，其中，揮發分由可冷凝氣體和不可冷凝氣體組成。微波熱解生物質過程中，只有一部分可凝氣體會在生物質油收集裝置被冷凝并收集起來，另一部分可冷凝氣體在經過反應器冷壁面或者冷管子壁面時會冷凝下來。這不但會降低原料的產油率，而且會污染反應器壁面，甚至造成管子堵塞。對于工業生產過程，可凝結氣體在反應器壁面、管子通道凝結會降低總的油產量，并且增加了清潔成本，不符合生產的經濟性；對于實驗室的微波熱解實驗過程，這種情況會不利于測定固、液、氣三相產物真實產量，并且要耗費一定時間清潔儀器，不利于實驗的精確性。因此，如何提高生物質微波熱解的產油率，對于實現更高效、更清潔、更安全的微波熱解工業生產和進行更精確小型微波實驗具有重大的意義和影響。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種具有載氣混合加熱和集油功能的微波熱解裝置與方法。可改善熱解油的收集效果，提高微波熱解實驗的精確性和安全性，并可實現實驗時兩種不同載氣按比例充分混合后通入裝置或隨時切換熱解氣氛的功能。

本發明通過下述技術方案實現：

一種具有載氣混合加熱和集油功能的微波熱解裝置，包括如下部件：

用于對通入的不同類型的惰性氣體進行混合的氣體混合器5；

載氣加熱器6；

置于微波腔室12內的用于放置微波熱解物料的石英反應釜13；

高溫煙氣過濾器14；

冷凝器15；

集油裝置17；

風機20；

所述氣體混合器5、載氣加熱器6、石英反應釜13、高溫煙氣過濾器14、冷凝器15、集油裝置17、風機20依次管路連接；風機20用于使管路內形成負壓。

所述氣體混合器5為矩形箱體；在矩形箱體的四個角各分布有一個進氣口；

氣體A依次通過第一針閥1、第一氣體流量計2送入兩相鄰進氣口；

氣體B依次通過第二針閥3、第二氣體流量計4送入剩余兩相鄰進氣口；

這兩種氣體在氣體混合器5內形成四角切圓流場、并相互卷吸螺旋前進，這兩種氣體在氣體混合器5內充分混合后通入到載氣加熱器6。

所述載氣加熱器6內設置有多塊豎向間隔分布的擾流板61；在擾流板61正反面均刻劃有“V”型溝槽；充分混合后的氣體A和氣體B在擾流板61的作用下呈“S”形運動前行。

在載氣加熱器6與石英反應釜13之間的管路上按照氣體流動方向依次設置有壓力變送器8、第一溫度變送器9；

在集油裝置17與風機20之間的管路上按照氣體流動方向依次設置有第四針閥18、第三氣體流量計19。

石英反應釜13放置在電子天平21上。

石英反應釜13的內壁貼附有石棉保溫層11；將第二溫度變送器10的探頭從石英反應釜13上方的孔伸入微波熱解物料中。

載氣加熱器6內盤繞加熱絲，通過外部變壓器7對來自載氣加熱器6的氣體加熱。

一種具有載氣混合加熱和集油功能的微波熱解方法，其包括如下步驟：

步驟一：在微波熱解實驗前，打開石英反應釜13兩邊的蓋子，把微波熱解物料放入石英反應釜13的中間位置后，再把蓋子重新蓋上，并連接氣體A與氣體B的載氣管線；

步驟二：然后從石英反應釜13上面的孔放入第二溫度變送器10，使其探頭伸進微波熱解物料的中間位置后，將該孔用石英塞密封；關上微波腔室12的屏蔽門，開始實驗；