專利名稱：生物質(zhì)熱解蒸汽冷凝系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸汽冷凝系統(tǒng)，尤其是涉及一種生物質(zhì)熱解蒸汽冷凝系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能源技術(shù)，降低對(duì)原油的依賴已經(jīng)成為我國(guó)能源應(yīng)用可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。生物質(zhì)能源作為唯一可以轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生能源，是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。生物質(zhì)是指一切直接或間接利用綠色植物光合作用形成的有機(jī)物質(zhì)，包括除化石燃料外的植物、動(dòng)物和微生物及其排泄與代謝物等。生物質(zhì)快速熱裂解是生物質(zhì)能源應(yīng)用技術(shù)的重要方面，它能夠?qū)⑸镔|(zhì)原料，如秸稈、木屑、農(nóng)產(chǎn)品加工廢料等，轉(zhuǎn)化為高品位的生物質(zhì)油，生物質(zhì)快速熱裂解是指在無(wú)氧環(huán)境下，將生物質(zhì)快速加熱到較高反應(yīng)溫度，引起大分子的分解，產(chǎn)生小分子氣體和可凝性揮發(fā)分以及少量焦炭的過(guò)程，可凝性揮發(fā)分被快速冷卻成可流動(dòng)液體， 稱之為生物油。生物油具有刺激性焦味，高密度( 1200kg/m3)，酸性(pH值2. 8 3. 8) 以及較低熱值(16 21MJ/kg)。生物質(zhì)油成分復(fù)雜，包含酸類、醛類、酮類、呋喃類等上百種化合物，生物質(zhì)快速熱裂解技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容包括兩個(gè)方面，其一是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)的快速熱裂解，其二是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)熱裂解蒸汽的快速冷凝。現(xiàn)有的生物質(zhì)熱解設(shè)備的噴淋冷卻裝置中，噴淋冷卻介質(zhì)與生物油混合在一起，不具有分離功能，這導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題，第一， 降低了生物油產(chǎn)率；第二，降低循環(huán)泵的使用壽命。例如中國(guó)專利CN200810026760. 4公開(kāi)的《雙塔直接噴淋燃?xì)饪焖倮淠到y(tǒng)》，采用的噴淋系統(tǒng)不能夠?qū)⑸镉团c噴淋冷卻介質(zhì)分離。因此，開(kāi)發(fā)一種可充分降低系統(tǒng)運(yùn)行成本并提高生物油產(chǎn)率的生物質(zhì)熱解蒸汽快速冷凝裝置對(duì)于生物質(zhì)熱解技術(shù)的發(fā)展非常有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的冷凝系統(tǒng)運(yùn)行成本較高、產(chǎn)率較低等不足，提供一種能降低系統(tǒng)運(yùn)行成本并提高生物油產(chǎn)率的生物質(zhì)熱解蒸汽冷凝系統(tǒng)。本發(fā)明設(shè)有第一級(jí)噴淋塔、第二級(jí)噴淋塔和生物油收集儲(chǔ)槽；在第一級(jí)噴淋塔內(nèi)設(shè)有生物質(zhì)熱解蒸汽入口和至少1個(gè)冷卻介質(zhì)高壓噴淋噴嘴，生物油收集儲(chǔ)槽的入口接生物油和冷卻介質(zhì)混合物出口，生物油和冷卻介質(zhì)混合物從生物油收集儲(chǔ)槽入口流入到生物油收集儲(chǔ)槽內(nèi)，高密度的生物油將沉積到生物油收集儲(chǔ)槽底部，低密度的噴淋冷卻介質(zhì)經(jīng)循環(huán)泵從生物油收集儲(chǔ)槽出口抽出，設(shè)于生物油收集儲(chǔ)槽頂部的熱解蒸汽出口接第二級(jí)噴淋塔，冷凝的生物油落入生物油收集儲(chǔ)槽底部，第二級(jí)噴淋塔的不可凝性氣體出口流出。所述生物油收集儲(chǔ)槽內(nèi)可設(shè)有一垂直放置的擋板，所述擋板將生物油收集儲(chǔ)槽分隔為左右兩個(gè)空間，其中一個(gè)空間用于接受來(lái)自第一級(jí)噴淋塔內(nèi)的混合液體，另一個(gè)空間用于儲(chǔ)存分層后的液體，以及安裝循環(huán)泵的液體抽入口。熱解蒸汽進(jìn)入第一級(jí)噴淋塔內(nèi)，在冷卻介質(zhì)的噴淋作用下迅速冷凝，產(chǎn)生的生物油和冷卻介質(zhì)的混合物從生物油收集儲(chǔ)槽入口流入到儲(chǔ)槽內(nèi)，撞擊到擋板上，由于擋板的作用，生物油與冷卻介質(zhì)混合物不會(huì)直接從生物油收集儲(chǔ)槽出口流出，其中，密度較大的生物油沉積到儲(chǔ)槽底部，密度較小的冷卻介質(zhì)則從擋板上部進(jìn)入到另一空間。然后在循環(huán)泵的作用下，冷卻介質(zhì)從生物油收集儲(chǔ)槽出口抽出。熱解蒸汽沿著儲(chǔ)槽頂部進(jìn)入第二級(jí)噴淋塔，在噴淋介質(zhì)作用下進(jìn)一步冷凝，冷凝的生物油流入生物油收集儲(chǔ)槽底部，不凝性氣體從第二級(jí)噴淋塔出口流出。所述擋板可采用不銹鋼板，所述擋板上端要高出生物油和噴淋冷卻介質(zhì)混合物的入口，所述擋板下端離生物油收集儲(chǔ)槽底部要有一定的開(kāi)度，以保證生物油能夠從擋板下端通過(guò)并沉積到噴淋塔底部，同時(shí)噴淋冷卻介質(zhì)從擋板的上部流入另一空間，最后由生物油收集儲(chǔ)槽出口抽出，進(jìn)行循環(huán)。所述第二級(jí)噴淋塔包括有生物質(zhì)熱解蒸汽出口和若干個(gè)高壓噴嘴，冷卻介質(zhì)在泵作用下從高壓噴嘴噴出，使經(jīng)過(guò)的生物質(zhì)熱解蒸汽能夠迅速冷凝，其中高壓噴嘴位于第二級(jí)噴淋塔頂部，不可凝性氣體出口位于噴淋塔側(cè)壁。所述冷卻介質(zhì)是指輕質(zhì)生物油、甲醇、環(huán)己烷、己烷或正十二烷等，對(duì)冷卻介質(zhì)的一般要求是密度低于生物質(zhì)油。若冷卻介質(zhì)能與生物油相溶，則要求它混合在生物質(zhì)油中不會(huì)對(duì)生物質(zhì)油的后續(xù)應(yīng)用造成影響；不過(guò)，最好是選擇與生物油不相溶的冷卻介質(zhì)為佳。實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的的生物油和噴淋冷卻介質(zhì)的分離裝置位于生物油收集儲(chǔ)槽內(nèi)部，是一垂直放置的擋板。當(dāng)生物油和噴淋介質(zhì)混合物從生物油收集儲(chǔ)槽入口流入到生物油收集儲(chǔ)槽內(nèi)時(shí)，撞擊到擋板上，由于擋板的作用，生物油和噴淋冷卻介質(zhì)的混合物不會(huì)直接從生物油收集儲(chǔ)槽出口流出。其中密度較大的生物油沉積到儲(chǔ)槽底部，密度較小的噴淋冷卻介質(zhì)在循環(huán)泵的作用下，從噴淋介質(zhì)生物油收集儲(chǔ)槽出口抽出，實(shí)現(xiàn)噴淋介質(zhì)與生物油的分離并循環(huán)。噴淋介質(zhì)中含有的生物油成分一般低于5%，提高了生物油產(chǎn)率，同時(shí)降低了其對(duì)循環(huán)泵的損害，從而延長(zhǎng)循環(huán)泵的使用壽命?？刹捎贸瑝悍祷叵到y(tǒng)作為一種保護(hù)裝置，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，超壓返回裝置會(huì)啟動(dòng)，將壓力釋放，以保證系統(tǒng)壓力低于預(yù)設(shè)值而安全運(yùn)行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明可以將高溫?zé)峤庹羝? 500°C)迅速冷卻至50°C以下，冷凝效率高，抑制了可凝組分二次裂解的發(fā)生；2)本發(fā)明在噴淋塔內(nèi)使用高壓噴嘴對(duì)冷卻介質(zhì)進(jìn)行霧化，提高了氣液傳熱的傳熱面積，加快高溫?zé)峤庹羝睦淠俣龋?)本發(fā)明采用兩級(jí)噴淋塔串聯(lián)操作，可以避免單個(gè)冷凝塔所帶來(lái)的高溫氣體不能徹底冷凝的缺點(diǎn)；4)本發(fā)明僅通過(guò)生物油儲(chǔ)槽內(nèi)的一個(gè)垂直擋板，就能夠?qū)⑸镉秃蛧娏芙橘|(zhì)分離，不僅提高了生物油產(chǎn)率，且延長(zhǎng)了系統(tǒng)運(yùn)行壽命。5)本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于布置等優(yōu)點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用于各種生物質(zhì)熱裂解設(shè)備中進(jìn)行可凝性氣體的冷凝。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的生物油儲(chǔ)槽內(nèi)分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的A-A剖視圖。
在圖1 3中，各標(biāo)記為第一級(jí)噴淋塔1，生物油收集儲(chǔ)槽2，第二級(jí)噴淋塔3，熱解蒸汽入口 4，高壓噴嘴5和6，不可凝性氣體出口 7，生物油和冷卻介質(zhì)入口 8，冷卻介質(zhì)出口 9，液位計(jì)10，生物油出口 11，擋板12，超壓返回口 13。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1參見(jiàn)圖1 3，來(lái)自生物質(zhì)熱解反應(yīng)器的高溫?zé)峤庹羝?jīng)過(guò)除塵處理之后進(jìn)入第一級(jí)噴淋塔1，從生物質(zhì)熱解蒸汽入口 4進(jìn)入，與高壓霧化噴嘴5噴出的冷卻介質(zhì)接觸，迅速冷凝，熱解蒸汽中的可凝組分與冷卻介質(zhì)形成混合物，從生物油和冷卻介質(zhì)入口 8進(jìn)入到儲(chǔ)槽內(nèi)，由于儲(chǔ)槽擋板12的作用，其中高密度的生物油沉積到生物油收集儲(chǔ)槽2底部，低密度的噴淋介質(zhì)處在生物油收集儲(chǔ)槽2上部，在循環(huán)泵的作用下其中的冷卻介質(zhì)從出口 9流出；熱解蒸汽沿著儲(chǔ)槽頂部進(jìn)入第二級(jí)噴淋塔3，在冷卻介質(zhì)作用下進(jìn)一步冷凝，冷凝的生物油落入生物油收集儲(chǔ)槽2底部，不可凝性氣體則從第二級(jí)噴淋塔出口 7流出。實(shí)施例2作為本發(fā)明的另一種方案，其它部分與實(shí)施例1相同，不同之處在于與實(shí)施例1 中擋板的位置相對(duì)應(yīng)，布置在生物油收集儲(chǔ)槽的右側(cè)，能夠使得第二級(jí)噴淋塔流回的生物油落入到左邊空間，沉積到生物油收集儲(chǔ)槽底部，進(jìn)一步降低噴淋介質(zhì)中的生物油含量，但由于生物油收集儲(chǔ)槽內(nèi)真空度的存在，這種布置方式不利于冷卻介質(zhì)離開(kāi)生物油收集儲(chǔ)槽。熱解蒸汽進(jìn)入第一級(jí)噴淋塔內(nèi)，在高壓噴淋冷卻介質(zhì)作用下迅速冷凝，得到的生物油和冷卻介質(zhì)混合物從生物油收集儲(chǔ)槽入口流入到生物油收集儲(chǔ)槽內(nèi)，由于擋板的作用，冷卻介質(zhì)與生物油實(shí)現(xiàn)分離。其中，高密度的生物油將沉積到生物油收集儲(chǔ)槽底部；低密度的噴淋冷卻介質(zhì)大部分處在生物油收集儲(chǔ)槽上部，被循環(huán)泵從出口抽出，實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的循環(huán)。之后，熱解蒸汽沿著生物油收集儲(chǔ)槽頂部進(jìn)入第二級(jí)噴淋塔，在噴淋冷卻介質(zhì)的作用下進(jìn)一步冷凝，冷凝的生物油也落入生物油收集儲(chǔ)槽底部，不可凝性氣體則從第二級(jí)噴淋塔出口流出。
權(quán)利要求
1.生物質(zhì)熱解蒸汽冷凝系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有第一級(jí)噴淋塔、第二級(jí)噴淋塔和生物油收集儲(chǔ)槽；在第一級(jí)噴淋塔內(nèi)設(shè)有生物質(zhì)熱解蒸汽入口和至少1個(gè)冷卻介質(zhì)高壓噴淋噴嘴，生物油收集儲(chǔ)槽的入口接生物油和冷卻介質(zhì)混合物出口，生物油和冷卻介質(zhì)混合物從生物油收集儲(chǔ)槽入口流入到生物油收集儲(chǔ)槽內(nèi)，高密度的生物油將沉積到生物油收集儲(chǔ)槽底部，低密度的噴淋冷卻介質(zhì)經(jīng)循環(huán)泵從生物油收集儲(chǔ)槽出口抽出，設(shè)于生物油收集儲(chǔ)槽頂部的熱解蒸汽出口接第二級(jí)噴淋塔，冷凝的生物油落入生物油收集儲(chǔ)槽底部，第二級(jí)噴淋塔的不可凝性氣體出口流出。
2.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)熱解蒸汽冷凝系統(tǒng)，其特征在于所述生物油收集儲(chǔ)槽內(nèi)設(shè)有一垂直放置的擋板，所述擋板將生物油收集儲(chǔ)槽分隔為左右兩個(gè)空間，其中一個(gè)空間用于接受來(lái)自第一級(jí)噴淋塔內(nèi)的混合液體，另一個(gè)空間用于儲(chǔ)存分層后的液體，以及安裝循環(huán)泵的液體抽入口。
3.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)熱解蒸汽冷凝系統(tǒng)，其特征在于所述擋板采用不銹鋼板，所述擋板上端高出生物油和噴淋冷卻介質(zhì)混合物的入口。
4.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)熱解蒸汽冷凝系統(tǒng)，其特征在于所述第二級(jí)噴淋塔設(shè)有生物質(zhì)熱解蒸汽出口和若干個(gè)高壓噴嘴，其中高壓噴嘴位于第二級(jí)噴淋塔頂部，不可凝性氣體出口位于噴淋塔側(cè)壁。
全文摘要
生物質(zhì)熱解蒸汽冷凝系統(tǒng)，涉及一種蒸汽冷凝系統(tǒng)。提供一種能降低系統(tǒng)運(yùn)行成本并提高生物油產(chǎn)率的生物質(zhì)熱解蒸汽冷凝系統(tǒng)。設(shè)有第一級(jí)噴淋塔、第二級(jí)噴淋塔和生物油收集儲(chǔ)槽；在第一級(jí)噴淋塔內(nèi)設(shè)有生物質(zhì)熱解蒸汽入口和至少1個(gè)冷卻介質(zhì)高壓噴淋噴嘴，生物油收集儲(chǔ)槽的入口接生物油和冷卻介質(zhì)混合物出口，生物油和冷卻介質(zhì)混合物從生物油收集儲(chǔ)槽入口流入到生物油收集儲(chǔ)槽內(nèi)，高密度的生物油將沉積到生物油收集儲(chǔ)槽底部，低密度的噴淋冷卻介質(zhì)經(jīng)循環(huán)泵從生物油收集儲(chǔ)槽出口抽出，設(shè)于生物油收集儲(chǔ)槽頂部的熱解蒸汽出口接第二級(jí)噴淋塔，冷凝的生物油落入生物油收集儲(chǔ)槽底部，第二級(jí)噴淋塔的不可凝性氣體出口流出。
文檔編號(hào)F28B3/00GK102435079SQ20111030865
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者劉運(yùn)權(quán), 王奪 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)