[發明專利]一種低能耗生物質液化裝置

有效

• 申請號: 201811236940.5
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109161394B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 閆高程
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

本發明屬于生物質快速熱解液化領域，具體涉及一種低能耗生物質液化裝置，解決生物質熱解液化過程中能耗過高和生物質柴油產出比例較低的問題，該裝置主要包括料倉加熱套，碳粉燃燒器，多級空氣預熱器，生物質熱解反應器，板式氮氣預熱器，氣固旋流分離器，快速冷凝系統，金屬過濾器等，本發明利用旋轉離心力和蜂窩通道極大地提高了生物質的加熱速率，通過氣液鼓泡混合，實現了快速冷凝，增加了生物油的生成比例。同時，熱解所需熱量主要生物質碳顆粒燃燒來提供，實現能量的自給自足，且煙氣的熱量多級回收，降低了排煙熱損失，提高了整套裝置的熱效率。本發明能夠將生物質快速熱解液化的產油率提高到65%以上。

技術領域

本發明屬于生物質快速熱解液化領域，具體涉及一種低能耗生物質液化裝置。

背景技術

我國是一個農業大國，生物質資源非常豐富，僅稻草、麥草、蔗渣、蘆葦、竹子等非木材纖維年產就超過10億噸，生物質的利用前景非廣闊，目前生物質的利用方法主要有直接燃燒、氣化和液化。其中生物質液化具有生物柴油熱值高，易存貯、輸送，且可以作為合成化學品的原料，因此成為生物質利用的一種重要方式。

生物質熱解液化技術的關鍵在于要有很高的加熱速率和熱傳遞速率，短的氣體停留時間，嚴格控制溫度以及熱解揮發份的快速冷卻。只有滿足這樣的要求，才能最大限度地提高產物中油的比例。

目前，國內生物質快速液化主要采取旋轉錐反應器和流化床反應器的方式，其中旋轉錐反應器需消耗較多的電能，且氣體停留時間長，而流化床反應器的加熱速率和熱解氣體的冷卻較慢，因此生物油的產出比例較低。

發明內容

本發明的目的是解決生物質熱解液化過程中能耗過高、加熱速率較慢，進而導致生物質柴油產出比例較低的問題。本發明提供一種原理先進、熱效率高的生物質快速液化裝置，用熱風充分預熱、干燥生物質原料，利用旋轉離心力和蜂窩通道強制生物質與高溫金屬加熱面緊密貼合快速流動，極大地提高了生物質在氣化過程中的加熱速率，熱解產生的生物質氣體在常溫生物質油中氣液鼓泡混合，實現了快速冷凝，增加了生物油的生成比例。同時，熱解所需熱量主要由生物質氣化后分離出的生物質碳顆粒燃燒來提供，無需另外消耗能量，且燃燒所產生的高溫煙氣的熱量由多級空氣預熱裝置、氮氣預熱裝置和生物質干燥裝置等回收，降低了排煙熱損失，提高了整套裝置的熱效率。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種低能耗生物質液化裝置，其特征在于：包括爐膛，料倉加熱套，碳粉燃燒器，三級夾套式空氣預熱器，生物質熱解反應器，板式氮氣預熱器，二級板式空氣預熱器，氣固旋流分離器，快速冷凝系統，第一風機，第二風機，一級管式空氣預熱器，生物質料倉，電動調節閥，螺旋給料機，攪拌器，所述爐膛的爐墻由三級夾套式空氣預熱器圍成，碳粉燃燒器穿過三級夾套式空氣預熱器安裝在爐膛的下部，生物質熱解反應器布置在爐膛的中上部，板式氮氣預熱器布置在生物質熱解反應器的上部，板式氮氣預熱器的入口與出口之間有連通旁路，并在該旁路上安裝有電動調節閥，板式氮氣預熱器的出口和生物質熱解反應器的入口通過管道連接，二級板式空氣預熱器布置在板式氮氣預熱器的上部，二級板式空氣預熱器的出口通過管道與料倉加熱套的入口連接，料倉加熱套的出口通過管道與三級夾套式空氣預熱器的入口連接，三級夾套式空氣預熱器的出口通過管道與碳粉燃燒器的入口連接，生物質料倉位于料倉加熱套內，且生物質料倉為設計為敞口，在生物質料倉的中心位置布置有攪拌器，生物質料倉的出口與螺旋給料機的入口連接，螺旋給料機的出口與生物質熱解反應器的入口連接，生物質熱解反應器的出口與氣固旋流分離器的入口連接，氣固旋流分離器上部的氣體出口與金屬過濾器的入口連接，金屬過濾器的出口與快速冷凝系統的入口連接，氣固旋流分離器下部的固體出口連接在三級夾套式空氣預熱器出口和碳粉燃燒器入口之間的管道上，快速冷凝系統的上部出口與第二風機的入口連接，第二風機的出口與板式氮氣預熱器的入口連接，第一風機的出口與一級管式空氣預熱器的入口連接，一級管式空氣預熱器的出口通過管道與二級板式空氣預熱器的入口連接。

上述裝置的有益效果是：