專利名稱：一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)生物油的新型熱解系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)生物油的新型熱解系統(tǒng)，該系統(tǒng)由進(jìn)料裝置 ①、炭粉回送裝置②、燃燒器③、熱解流化床④、炭粉分離器⑤、冷凝系統(tǒng)⑥組成。通過該系 統(tǒng)，可以將農(nóng)林廢棄物(如秸稈、稻殼、鋸末和樹皮等)轉(zhuǎn)化為生物油(英文名稱bio-oil， 又稱秸稈油)，生物油可直接燃燒、發(fā)電或進(jìn)一步精煉成汽、柴油，用于內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，我國的能源消耗平均以6. 9%的年增長率快速增長。2000年我國一次能源消耗量為7. 5億噸石油當(dāng)量，成為世界第二大能源消費國，而我 國已探明的化石燃料人均資源量卻不到世界平均水平的30%，資源不足與能源消耗急劇增 長之間的矛盾在今后將更加突出。自從1993年我國成為石油進(jìn)口國以來，石油進(jìn)口連年攀 升，2004年已達(dá)1. 2億噸，石油對外依存度超過了 30%，預(yù)計到2020年我國石油供應(yīng)缺口 將達(dá)到2. 5億噸，屆時石油對外依存度將達(dá)到54%。自上世紀(jì)70年代以來，包括我國在內(nèi)，世界各國均積極開展熱解農(nóng)林廢棄物生產(chǎn) 生物油的技術(shù)研究。美國RecLArrow/Ensyn公司通過循環(huán)流化床，將加熱后的高溫沙子作 為熱載體與農(nóng)林廢棄物接觸，從而將農(nóng)林廢棄物熱解，獲得生物油。加拿大Waterloo公司 采用鼓泡式流化床作為反應(yīng)系統(tǒng)，熱解熱源采用熱解冷凝后的不凝氣體。沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)從 1993年起與荷蘭合作，于1995年從荷蘭吞特大學(xué)生物質(zhì)能技術(shù)集團(tuán)引進(jìn)一套進(jìn)料為50公 斤/小時的旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器生物質(zhì)閃速裂解液化中試設(shè)備，設(shè)計并制造了一套小型生物質(zhì)熱 解裝置，開展了一系列研究。中國科技大學(xué)采用循環(huán)流化床工藝，已研制出進(jìn)料量為120公 斤/小時的生物質(zhì)熱解液化裝置。迄今為止，熱解農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)生物油的技術(shù)研究已經(jīng)取得很多成果，但是各國 內(nèi)外各科研院所以及能源公司在新型熱解系統(tǒng)方面存在許多不完善之處，如(1)炭粉回 送裝置復(fù)雜，設(shè)計困難，極易發(fā)生炭粉無法回送至燃燒器的現(xiàn)象。(2)炭粉分離裝置分離效 果差，致使大量炭粉進(jìn)入冷凝裝置，產(chǎn)生嚴(yán)重的堵塞現(xiàn)象。(3)冷凝系統(tǒng)冷凝效果差，導(dǎo)致生 物油收率低。

發(fā)明內(nèi)容
我公司針對以往新型熱解系統(tǒng)存在的各種不足，開發(fā)出了一種利用農(nóng)林廢棄物生 產(chǎn)生物油的新型熱解系統(tǒng)。如

圖1，該系統(tǒng)主要由進(jìn)料裝置①、炭粉回送裝置②、燃燒器③、熱解流化床④、炭 粉分離器⑤、冷凝系統(tǒng)⑥組成。本發(fā)明通過以下方式來實現(xiàn)a、將粒徑小于0. 5mm的農(nóng)林廢棄物粉碎體通過進(jìn)料裝置①送入熱解流化床④；b、炭粉分離器⑤分離下來的炭粉通過炭粉回送裝置輸送至燃燒器③中燃燒。炭粉 回送裝置②采用螺旋送料器。具體輸送方式從炭粉分離器⑤分離下來的炭粉垂直自由落入螺旋送料器，螺旋送料器水平放置，在電機(jī)的帶動下，落入螺旋送料器中的炭粉被轉(zhuǎn)動的 螺桿水平推送入燃燒器③。炭粉分離器⑤分離下來的炭粉在燃燒器③中燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)?氣(主要成分二氧化碳、氮氣)；C、產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入熱解流化床④，與農(nóng)林廢棄物粉碎體接觸，農(nóng)林廢棄物粉 碎體被快速熱解生成熱解氣體和炭粉；d、熱解氣體和炭粉進(jìn)入炭粉分離器⑤進(jìn)行分離。炭粉分離器⑤采用我公司自行開 發(fā)的高效HL-I旋風(fēng)分離器，將熱解氣與炭粉分離。炭粉分離器⑤采用兩級旋風(fēng)分離器串 聯(lián)，且都采用高效HL-I旋風(fēng)分離器。高效HL-I旋風(fēng)分離器示意圖如圖2，具體尺寸比例見 下表1，該旋風(fēng)分離器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，分離效率高，對粒徑小于5微米的顆粒的分離效 率可達(dá)90%，尤其適用于大流量高固體粉料濃度的工況。表1 e、炭粉向下落入炭粉回送裝置②，由炭粉回送裝置②將炭粉回送至燃燒器③；f、熱解氣體被引入冷凝系統(tǒng)⑥，熱解氣被冷凝獲得生物油。冷凝系統(tǒng)⑥由文丘里 洗滌器、干式冷凝器(內(nèi)部采用板式塔結(jié)構(gòu))和多層盤管冷凝器串聯(lián)組成。文丘里洗滌器 兼有冷凝與除塵雙重效果，既冷凝回收生物油，又可除去炭粉分離裝置無法分離凈的炭灰， 防止堵塞下游設(shè)備。文丘里洗滌器如圖3。干式冷凝器是本系統(tǒng)的主要冷凝設(shè)備，其內(nèi)部結(jié) 構(gòu)與化工中的板式塔類同，使得冷卻介質(zhì)與熱解氣直接接觸，冷卻效率高。干式冷凝器如圖 4。文丘里洗滌器和干式冷凝器在生產(chǎn)初期均使用乙醇或甲醇或丙酮作為冷卻介質(zhì)，一次性 加入，不再二次加入。生產(chǎn)后期采用獲得的生物油作為冷卻介質(zhì)。多層盤管冷凝器由多層 蛇形盤管(2層以上)組成，冷卻水走盤管內(nèi)部，熱解氣走盤管外部。多層盤管冷凝器具有 熱解氣停留時間長，冷卻面積大，不易堵塞，易清洗的優(yōu)點，能夠有效冷凝殘余的熱解氣。應(yīng)用實例實例1 將粒徑小于0. 5mm的鋸末通過進(jìn)料裝置①送入熱解流化床④，進(jìn)料速率 150公斤/小時；熱解流化床④中的高溫?zé)煔馀c鋸末接觸，鋸末被快速熱解生成熱解氣體和 炭粉；熱解氣體和炭粉進(jìn)入炭粉分離器⑤進(jìn)行分離，炭粉分離器⑤分離下來的炭粉通過炭 粉回送裝置②輸送至在燃燒器③中燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔膺M(jìn)入熱解流化床④；熱解 氣體被引入冷凝系統(tǒng)⑥，熱解氣被冷凝獲得生物油。冷凝系統(tǒng)⑥由文丘里洗滌器、干式冷凝 器(內(nèi)部采用板式塔結(jié)構(gòu))和多層盤管冷凝器串聯(lián)組成。文丘里洗滌器和干式冷凝器在生 產(chǎn)初期均使用乙醇或甲醇或丙酮作為冷卻介質(zhì)，一次性加入，不再二次加入。生產(chǎn)后期采用 獲得的生物油作為冷卻介質(zhì)，生物油生產(chǎn)速率75公斤/小時。實例2 將粒徑小于0. 5mm的麥秸稈粉通過進(jìn)料裝置①送入熱解流化床④，進(jìn)料速 率150公斤/小時；熱解流化床④中的高溫?zé)煔馀c麥秸稈粉接觸，麥秸稈粉被快速熱解生成 熱解氣體和炭粉；熱解氣體和炭粉進(jìn)入炭粉分離器進(jìn)行分離，炭粉分離器⑤分離下來的炭 粉通過炭粉回送裝置②輸送至在燃燒器③中燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔膺M(jìn)入熱解流化床④；熱解氣體被引入冷凝系統(tǒng)，熱解氣被冷凝獲得生物油。冷凝系統(tǒng)⑥由文丘里洗滌器、干式冷凝器(內(nèi)部采用板式塔結(jié)構(gòu))和多層盤管冷凝器串聯(lián)組成。文丘里洗滌器和干式冷凝 器在生產(chǎn)初期均使用乙醇或甲醇或丙酮作為冷卻介質(zhì)，一次性加入，不再二次加入。生產(chǎn)后 期采用獲得的生物油作為冷卻介質(zhì)，生物油生產(chǎn)速率75公斤/小時。
權(quán)利要求
一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)生物油的新型熱解系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)主要由進(jìn)料裝置①、炭粉回送裝置②、燃燒器③、熱解流化床④、炭粉分離器⑤、冷凝系統(tǒng)⑥組成。
2.如權(quán)利要求1所述一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)生物油的新型熱解系統(tǒng)，其特征在于 炭粉回送裝置②采用螺旋送料器，將炭粉分離器⑤分離下來的炭粉回送至燃燒器③，炭粉 在燃燒器③中燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?主要成分二氧化碳、氮氣)。
3.如權(quán)利要求1所述一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)生物油的新型熱解系統(tǒng)，其特征在于 炭粉分離器⑤采用我公司自行開發(fā)的高效HL-1旋風(fēng)分離器，將熱解氣與炭粉分離。炭粉分 離器⑤采用兩級旋風(fēng)分離器串聯(lián)，且都采用高效HL-1旋風(fēng)分離器。
4.如權(quán)利要求1所述一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)生物油的新型熱解系統(tǒng)，其特征在于 冷凝系統(tǒng)⑥由文丘里洗滌器、干式冷凝器(內(nèi)部采用板式塔結(jié)構(gòu))和多層盤管冷凝器串聯(lián) 組成。
5.如權(quán)利要求1所述一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)生物油的新型熱解系統(tǒng)，其特征在于 整個新型熱解系統(tǒng)為自熱式供熱，即熱解流化床中④所需熱解反應(yīng)的熱源由炭粉分離器⑤ 分離下來的炭粉燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?主要成分二氧化碳、氮氣)提供。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)生物油的新型熱解系統(tǒng)，該系統(tǒng)由進(jìn)料裝置①、炭粉回送裝置②、燃燒器③、熱解流化床④、炭粉分離器⑤、冷凝系統(tǒng)⑥組成。通過該系統(tǒng)，可以將農(nóng)林廢棄物(如秸稈、稻殼、鋸末和樹皮等)轉(zhuǎn)化為生物油(英文名稱bio-oil，又稱秸稈油)，生物油可直接燃燒、發(fā)電或精煉成汽、柴油，用于內(nèi)燃機(jī)。
文檔編號C10G1/00GK101845314SQ200910066338
公開日2010年9月29日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者孔永平, 孫西浩, 鄭冀魯, 黃偉峰 申請人:鄭州匯綠科技有限公司