CN203513601U

CN203513601U - 生物质气化热解反应器

Info

Publication number: CN203513601U
Application number: CN201320430485.9U
Authority: CN
Inventors: 葛建云; 刘智颖
Original assignee: SUZHOU HAIJIA GREEN ENERGY EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: SUZHOU HAIJIA GREEN ENERGY EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2023-07-19

Abstract

本实用新型揭示了一种生物质气化热解反应器，包括热解反应器本体和用于向热解反应器本体内输送生物质燃料的进料系统，所述进料系统包括螺旋进料装置和位于螺旋进料装置上方并与其相通的料仓，所述热解反应器本体包括外炉体和内炉体，所述内炉体的内部空间从上往下包括裂解室、蓄热室和残碳燃烧室，生物质物料经进料系统输送到裂解室后，在残碳燃烧室持续供热下，所述裂解室内依次发生热解和裂解反应，产生含氢量较高的气体。本实用新型将常压条件下的生物质热解与存在压力条件下的生物质裂解反应相结合，形成可连续、稳定、原料适应性强的生物质热解气化反应系统。

Description

生物质气化热解反应器

技术领域

本实用新型涉及生物质能的高效利用技术领域，尤其是涉及一种生物质热解与裂解相结合的生物质气化裂解反应器。

背景技术

能源是现代社会赖以生存和发展的基础，能源的供给能力密切关系着国民经济的可持续性发展，是国家战略安全保障的基础之一。中国目前能源供给形势严峻，环境质量包袱沉重。由于化石能源储量日益减少、油价波动较大、对能源安全问题的担忧以及对全球变暖的关注，发展清洁可再生能源已成为紧迫的课题，新能源行业呈现高成长性。根据广泛论证的可再生能源的产业背景及发展概况，以生物质能为代表的生物质气化发电、生物质氢能、生物质绿色液体燃料将成为未来重要的替代能源。生物质能属于清洁能源，中国的生物质再生能源的资源非常丰富，生物质再生能源大规模普及应用，有助于改善生态环境和CO₂减排。

在众多的生物质转化利用技术中，气化是一种非常重要的技术。根据使用气化介质、反应工况、反应装置等的不同，生物质气化有多种不同的形式，并可获得不同的气化产物分布。现阶段，生物质常规气化技术(空气气化)已经发展较为成熟，但是将生物质热解与生物质裂解反应相结合的反应技术还不是很成熟，而且现有的气化热解反应系统存在反应不稳定、反应精度和强度不易控制等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种生物质气化裂解反应器，将常压条件下的生物质热解与存在压力条件下的生物质裂解过程相结合，形成可连续、稳定、原料适应性强的生物质热解气化反应器。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种生物质气化热解反应器，其包括热解反应器本体和用于向本体内输送生物质燃料的进料系统，所述进料系统包括螺旋进料装置和位于螺旋进料装置上方并与其相通的料仓，所述热解反应器本体包括外炉体和内炉体，所述内炉体的内部空间从上往下包括裂解室、蓄热室和残碳燃烧室，生物质物料经进料系统输送到裂解室后，在残碳燃烧室持续供热下，所述裂解室内依次发生热解和裂解反应，产生气体。

优选地，所述进料系统设置在热解反应器本体的外侧且位于本体的中部，从下往上进行燃料输送。

所述螺旋进料装置包括外壳和设置在外壳内的气固分离装置，所述气固分离装置位于外壳尾部并与外壳活动连接，并且与水平面之间呈90～120°夹角。

所述裂解室、蓄热室之间设有包括上下分离的两锥形体的对向旋转装置，所述对向旋转装置的上、下两椎体底端边缘均设有锯齿。

所述对向旋转装置的下方设置有控制对向旋转装置进行对向旋转的旋转轴，旋转轴的左右两侧外表面上固定设置有环状体，环状体的上端设置有与椎体底端锯齿相贴合的锯齿。

所述外炉体的外表面上至少固定设有一根与内炉体内部相通的反应调节管，用于及时调整内炉体内的的反应强度和进行气体输送。

本实用新型的的有益效果是：(1)通过热解结合裂解反应将生物质原料转化为富氢氧燃气，通过残碳燃烧获取热量用于生物质气化裂解过程的能量损耗，气化裂解效率高、产生气体纯度较高；(2)热风循环利用，提供反应所需热量和对热解反应器本体保温，减少反应过程中焦油的产生，提高了生物质热的利用率，提高了碳的品质；(3)在本体外设置调节管，对反应温度和反应强度进行精确控制，实现整个反应精确可控；(4)物料采用从下往上的方式进行加料，反应充分、裂解气化效率高；(5)外壳体外部装水箱冷却装置，降低了出料温度，提高了整个反应系统的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型生物质气化热解反应器的结构示意图；

附图标记：1、热解反应器本体，2、进料系统，3、螺旋进料装置，31、外壳，32、电机，33、螺杆，34、螺旋，35、气固分离装置，4、料仓，5、料位探头，6、外炉体，7、内炉体，71、裂解室，72、蓄热室，73、残碳燃烧室，8、通风夹层，9、反应调节管，10、调节阀，11、对向旋转装置，12、上锥形体，13、下锥形体，14、孔眼，15、旋转轴，16、环状体，17、送风装置，18、夹套，19、紧急排放口，20、压力探头，21、气温探头，22、出气口，23、输送管道，24、水箱冷却装置，25、二次风输送管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，本实用新型所揭示的一种生物质气化裂解器，系统包括热解反应器本体1和向本体内输送生物质燃料的进料系统2。

所述进料系统2设置在热解反应器本体1的外侧且位于本体的中部，包括螺旋进料装置3和位于螺旋进料装置3上方并与其相通的料仓4，与现有技术从上往下的进料方式相比，本实用新型中的进料系统2从下往上进行物料输送，避免物料在热解反应器本体1内出现“架桥”现象，反应更加充分彻底。所述料仓4呈漏斗状，其形状也可以根据具体实际情况而定。料仓4外表面装有若干个料位探头5，至少在料仓4外表面的上部和下部各设一个料位探头5，用于监测料仓4中的物料量，当料仓4中物料不足时，及时发出加料信号，及时补充料仓4内的生物质燃料，保证了热解反应器本体1中生物质燃料的用量。

所述螺旋进料装置3包括外壳31、电机32、螺杆33、螺旋34和气固分离装置35所述外壳31位于料仓4下方并且与料仓4相通，所述螺杆33的一端外表面上固定设置螺旋34且置于外壳31内，另一端伸出外壳31与电机32相连，所述电机32控制螺杆33进行转动，进而带动螺杆33上的螺旋34将生物质燃料向热解反应器本体1内进行输送。与现有技术相比，本实用新型在螺旋进料装置3的外壳31内、螺杆33的尾端一侧活动设置一气固分离装置35，一端活动连接在外壳31内表面上，且气固分离装置35与水平面之间呈90～120°夹角，用于将常压下热解产生的气相产物和残碳进行分离，当进料系统2进行物料输送时，物料将推力作用于气固分离装置35上，使得气固分离装置35与外壳31内壁分离，即一方面可以实现热解产生的残炭进入到热解反应器本体1内继续反应，另一方面当热解反应器本体1内的气体产生回流时，则对气固分离装置35施加压力，使得气固分离装置35与外壳31贴合，且随着施加的压力越来也大，气固分离装置35与外壳31之间连接也会更加紧密，因此可以防止热解反应器本体1内的气体回流到进料系统2内，保证了进料系统2内物料输送的安全性。

所述热解反应器本体1包括外炉体6和内炉体7，所述外炉体6的内侧和内炉体7的外侧之间形成通风夹层8，所述外炉体的外表面上至少固定设有一根与内炉体内部相通的反应调节管9，反应调节管9上设置若干个调节阀10，一方面调节阀10可以调节热解反应器本体1内的气化强度和反应温度，精确控制气化反应精度，另一方面反应调节管9可以进行气体输送，冷却热解反应器本体1、进行余热利用。

所述内炉体的内部从上往下包括裂解室71、蓄热室72和残碳燃烧室73，所述裂解室71和蓄热室72之间设有对向旋转装置11，用于将裂解室71中裂解形成的残碳输送到残碳燃烧室73中，包括上下分离的两锥形体 12，13，锥形体12，13与水平面之间呈0～45度夹角，便于物料能够较快脱落，椎形体12，13上都设有大小不等的、直径为5～20mm的孔眼14，且根据椎形体12，13上温度不同，高温区和低温区的孔眼14数目也不一样，物料从孔眼14经蓄热室72脱落到残碳燃烧室73中继续反应。椎形体12，13底端边缘上设有锯齿(图未示)，其他形状的齿也同样适用。对向旋转装置11的下方设置有控制对向旋转装置11进行对向旋转的旋转轴15，旋转轴15的左右两侧外表面上固定设置有环状体16，环状体16的上端设置有与椎形体12，13底端锯齿相贴合的锯齿(图未示)。当旋转轴15顺时针或逆时针进行转动时，环状体16带动对向旋转装置11的上下椎形体进行相应转动，上下椎形体的转向相反，从而使得物料能够均匀、稳定地下落。本实用新型实施例中对向旋转装置11采用高温篦板，也可以采用其他耐高温材质进行替换。

所述残碳燃烧室73用于提供生物质裂解所需热量，并且产生的热量经过反应调节管9可以进行循环利用。热解反应器本体1的通风夹层8内设置安装在内炉体7上并且与残碳燃烧室73相通的送风装置17，送风装置17将通风夹层8中的空气送入残碳燃烧室73中进行助燃，燃烧产生的热风上升进入蓄热室72，热量经反应调节管9输送到裂解室71内，提供裂解所需热量，或者经二次风输送管送入出气口22的夹套18内，减少焦油的产生。

所述热解反应器本体1的上端设有紧急排放口19，用于当本体内压力过大时进行气体排放，提高了反应的安全系数，上端还包括至少一个料位探头5、压力探头20、气温探头21等用于监测本体内的反应情况，及时地进行压力、温度等调整。与进料系统2相对的热解反应器本体1一侧还设有带有夹套18的出气口22，用于输出反应气体。

残碳燃烧室73中燃烧后产生的炭灰经输送管道23输送出去，所述输送管道23设置在残碳燃烧室73下端且与其相通，在热解反应器本体1内的输送管道23浸入在水箱冷却装置24内，用于对出料温度进行冷却后再输出，提高了整个反应系统的稳定性。

本实用新型生物质气化热解反应的工作原理为：将含水量为10％-30％的生物质燃料送入到料仓4内，电机32控制螺杆33转动，生物质燃料经螺旋进料装置3进入到热解反应器本体1内，进入本体内的物料经对向旋转装置11转动后，物料从对向旋转装置11上的孔眼14经蓄热室72，脱落到残碳燃烧室73，残碳燃烧室73在送风装置17的助燃下进行物料燃烧，燃烧产生的热气流上升进入到蓄热室72，并经反应调节管9将热量输送到热解反应器本体1的裂解室71内，当温度达到550～650℃时，生物质燃料在常压条件下发生生物质热解，热解产生气相产物和固相产物，热解反应时间至少为5分钟，固相产物在重力作用下进入残碳燃烧室73进行继续燃烧，用于维持热解反应和裂解反应所需温度。当裂解室内的温度达到800～950℃时，在裂解室71内的矿物催化剂和水蒸气的作用下进行气相产物的裂解、重整，反应时间至少为5秒，将气相产物中分子量较大的重烃类组分焦油裂解、重整为氢、甲烷和其他轻质烃类，消除焦油并降低甲烷等烃类含量，提高气相产物中氢的含量和产量，同时减少析碳并避免催化剂的积碳失活。制备出氢氧气体积含量达20％-65％的气体产物，气体产物经出气口21输出。其中水蒸气的较佳温度为140℃，加入量为生物质燃料质量的10～30％，并根据生物质原料特性进行调整。

输出后的气体经除尘、热态过滤、脱硫净化后，可以进行点燃使用，进行供热；也可以将气体送入到储气罐内，再送入煤气发电机燃烧做功发电。

本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims

1.一种生物质气化热解反应器，其包括热解反应器本体和用于向热解反应器本体内输送生物质燃料的进料系统，所述进料系统包括螺旋进料装置和位于螺旋进料装置上方并与其相通的料仓，其特征在于：所述热解反应器本体包括外炉体和内炉体，所述内炉体的内部空间从上往下包括裂解室、蓄热室和残碳燃烧室，生物质物料经进料系统输送到裂解室后，在残碳燃烧室持续供热下，所述裂解室内依次发生热解和裂解反应，产生气体。

2.根据权利要求1所述的生物质气化热解反应器，其特征在于，所述进料系统设置在热解反应器本体的外侧且位于本体的中部，在内炉体内从下往上进行燃料输送。

3.根据权利要求1所述的生物质气化热解反应器，其特征在于，所述螺旋进料装置包括外壳和设置在外壳内的气固分离装置，所述气固分离装置位于外壳尾部并与外壳活动连接，并且与水平面之间呈90～120°夹角。

4.根据权利要求1所述的生物质气化热解反应器，其特征在于，所述裂解室、蓄热室之间设有包括上下分离的两锥形体的对向旋转装置，所述对向旋转装置的上、下两椎体底端边缘均设有锯齿。

5.根据权利要求4所述的生物质气化热解反应器，其特征在于，所述对向旋转装置的下方设置有控制对向旋转装置进行对向旋转的旋转轴，旋转轴的左右两侧外表面上固定设置有环状体，环状体的上端设置有与椎体底端锯齿相贴合的锯齿。

6.根据权利要求1所述的生物质气化热解反应器，其特征在于，所述外炉体的外表面上至少固定设有一根与内炉体内部相通的反应调节管，用于及时调整内炉体内的反应强度和进行气体输送。