專利名稱：：生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
：能源是經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，工業(yè)革命以來，世界能源消費劇增，煤炭、石油、天然氣等化石能源資源消耗迅速，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，特別是溫室氣體排放導(dǎo)致日益嚴峻的全球氣候變化，人類社會的可持續(xù)發(fā)展受到嚴重威脅。上世紀70年代以來，可持續(xù)發(fā)展思想逐步成為國際社會共識，可再生能源開發(fā)利用受到世界各國高度重視，許多國家將開發(fā)利用可再生能源作為能源戰(zhàn)略的重要組成部分，提出了明確的可再生能源發(fā)展目標，制定了鼓勵可再生能源發(fā)展的法律和政策，可再生能源得到迅速發(fā)展。而生物質(zhì)能作為唯一可固定碳的可再生能源，其高效轉(zhuǎn)換和清潔利用日益受到全世界的重視，以提高利用效率為目的的新技術(shù)新工藝的應(yīng)用將最大化利用生物質(zhì)能源，預(yù)計到21世紀中葉，采用新技術(shù)的各種生物質(zhì)替代燃料將滿足全球總能耗的40%以上。而在生物質(zhì)的能源化利用領(lǐng)域中，生物質(zhì)快速熱裂解液化技術(shù)作為一種高效的生物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，是目前世界上公認的生物質(zhì)能研究開發(fā)前沿技術(shù)，具有獨特的優(yōu)勢。該技術(shù)能以連續(xù)的工藝和工業(yè)化生產(chǎn)方式將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品位的易儲存、易運輸、能量密度高且使用方便的液體燃料，可作為可再生替代液體燃料在鍋爐中直接燃燒、與煤混燒、乳化代替柴油或精制后作為動力燃料，還可以作為化工原料從中提取具有商業(yè)價值的化工產(chǎn)品。生物油硫、氮含量低，是清潔無污染的液體燃料，生產(chǎn)原料廣泛不與糧食爭地，原料收集面積小便于運輸大大降低了成本，也是國家政策大力支持的產(chǎn)業(yè)。生物質(zhì)快速熱裂解液化的主要技術(shù)特點包括1)保證反應(yīng)器高的傳熱速率(通常通過給料生物質(zhì)尺寸細小來實現(xiàn))；2)反應(yīng)器中氣相區(qū)溫度控制在500。C，且揮發(fā)份停留時間少于2s;3)將揮發(fā)份進行快速冷凝獲得生物油。其中反應(yīng)器的類型及加熱方式的選擇，在很大程度上決定了熱裂解產(chǎn)物的最終分布，甚至決定了整個熱裂解工藝的優(yōu)劣，所以反應(yīng)器類型和加熱方式的選擇是各種技術(shù)路線的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國外從20世紀70年代末就開始了對熱裂解反應(yīng)器的研究，通過長期的研究發(fā)展了多種生物質(zhì)裂解技術(shù)，為生物質(zhì)熱裂解液化制油提供了有效可行的方法。依據(jù)反應(yīng)器與加熱方式的不同可分為以下幾類(1)流化床反應(yīng)器，該類反應(yīng)器依靠循環(huán)工質(zhì)通過氣固多相流對生物質(zhì)顆粒進行快速加熱，實現(xiàn)高加熱速率，溫度相對均勻等要求，控制氣相區(qū)停留時間少于2s，能有效抑制熱裂解產(chǎn)物二次反應(yīng)而提高液體產(chǎn)率，成為目前最具發(fā)展?jié)摿σ彩菓?yīng)用最為廣泛的工藝。典型的有西班牙UnionFenosa公司開發(fā)的給料200kg/h的鼓泡流化床反應(yīng)器，加拿大RTI公司開發(fā)的50kg/h的鼓泡流化床反應(yīng)器，還有在意大利ENEL由Ensyn開發(fā)研制的650kg/h的循環(huán)流化床反應(yīng)器等。(2)輻射熱交換反應(yīng)器，主要是通過灼熱的反應(yīng)器表面直接(導(dǎo)熱)或間接(輻射)接觸對生物質(zhì)的進行加熱，使生物質(zhì)快速升溫實現(xiàn)快速熱裂解釋放出大量的揮發(fā)份氣體。該技術(shù)可以對大尺寸的生物質(zhì)顆粒進行快速熱裂解處理，但是由于加熱過程受到反應(yīng)器本身溫度變化的影響，生物質(zhì)顆粒溫度分布不均勻，從而對產(chǎn)物有一定影響。其中英國Aston大學(xué)開發(fā)的消融熱解反應(yīng)器、CNRS在Nancy開發(fā)的旋渦反應(yīng)器都屬于該類反應(yīng)器，近年來，英國Aston大學(xué)正在對其早期開發(fā)的輻射換熱加熱器進行改進，成功的研制出了7.5kg/h給料量的熱裂解液化反應(yīng)系統(tǒng)。(3)直接接觸式反應(yīng)器，主要是通過將生物質(zhì)顆粒與預(yù)先加熱的固體或者氣體工質(zhì)在反應(yīng)器內(nèi)進行直接接觸式的換熱，實現(xiàn)對生物質(zhì)進行快速加熱，完成熱裂解過程。例如，BTG公司在Twente大學(xué)開發(fā)的給料量為200kg/h的旋錐式反應(yīng)器(由移動床驅(qū)動)，以及Egemin公司在美國喬治亞科技研究所開發(fā)的載熱氣流加熱反應(yīng)器，該類反應(yīng)器由于換熱速率不高，對過程的控制性差(尤其是二次反應(yīng))，在生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù)工藝中己經(jīng)漸漸被淘汰。除了上述幾個主要的反應(yīng)器，另外加拿大Laval大學(xué)的真空裂解裝置、西班牙PaisVasco大學(xué)的噴動床熱裂解反應(yīng)器、瑞士自由降落反應(yīng)器、美國華盛頓大學(xué)的微波裂解反應(yīng)器和噴動流化床反應(yīng)器等均以最大限度地增加液體產(chǎn)品收率為目的。其中基于流化床技術(shù)的生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器，有著加熱速率高、氣相停留時間短、控溫簡便、固體產(chǎn)物分離簡便、投資低等優(yōu)點，已經(jīng)成為主流工藝。經(jīng)過近二十年研究，生物質(zhì)快速熱裂解制取生物油技術(shù)己取得了一定進展，并在未來幾年內(nèi)預(yù)計將逐步進入規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用。目前國外主要有Ensyn，Dynamotive，ROI和BTG等幾家單位在從事生物質(zhì)快速熱裂解液化技術(shù)的研究和相應(yīng)的技術(shù)推廣。我國生物質(zhì)快速熱裂解制取液體燃料技術(shù)發(fā)展相對滯后。自1995年沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)從荷蘭引進一套旋轉(zhuǎn)錐閃速熱裂解裝置以來，國內(nèi)眾多高?？蒲袉挝灰策M行了生物質(zhì)熱裂解液化研究，但是目前大部分還是著重以提升生物油產(chǎn)率為目的的生物質(zhì)熱裂解制取生物油的試驗研究，對于該項技術(shù)的大型化應(yīng)用缺乏技術(shù)支持和相關(guān)經(jīng)驗。發(fā)明內(nèi)針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法及其裝置的技術(shù)方案。所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于包括如下工藝步驟-1)原料進入料斗并經(jīng)組合式給料裝置給入流化床反應(yīng)器，在流化床反應(yīng)器內(nèi)熱裂解后的揮發(fā)分通過一級旋風分離器、二級旋風分離器和炭過濾器實現(xiàn)氣炭分離，一級旋風分離器下分離出的固體產(chǎn)物直接返料進入流化床反應(yīng)器提供熱量，二級旋風分離器下和炭過濾器下分離下來的炭送到炭燃燒爐內(nèi)燃燒生成煙氣，流經(jīng)反應(yīng)器換熱器對流化床反應(yīng)器內(nèi)流化介質(zhì)石英沙進行加熱以提供熱裂解所需的熱量，經(jīng)過反應(yīng)器換熱器后己部分冷卻的熱煙氣通入原料干燥室并排空，在原料干燥室內(nèi)干燥后的原料收集于料倉；2)經(jīng)步驟1)中二級旋風分離器和炭過濾器得到的揮發(fā)份進入噴淋塔，冷凝介質(zhì)經(jīng)過噴淋塔的噴嘴霧化，將進入噴淋塔中的裂解氣體充分冷凝成生物油，并捕集生物油顆粒，一同回落入油液分離器中，油液分離器上層為密度較小的噴淋介質(zhì)，下層為密度較大的生物油，生物油積累至一定程度進入儲油罐存儲，上部的噴淋介質(zhì)在噴淋介質(zhì)冷卻器中經(jīng)過水冷換熱之后在泵的作用下循環(huán)利用；3)經(jīng)步驟2)中噴淋塔噴淋冷凝后的生物質(zhì)裂解揮發(fā)份含有不可冷凝氣體和少量生物油微小液滴進入電捕焦油器進一步收集生物油；4)步驟3)中的揮發(fā)份再經(jīng)一級間壁式水冷器和二級間壁式水冷器進一步冷卻揮發(fā)份，從二級間壁式水冷器出來的不可凝裂解氣體經(jīng)過氣體濾清裝置后，由煤氣泵將部分氣體再循環(huán)輸送到流化床反應(yīng)器用作流化氣體，多余氣體輸送到儲氣罐經(jīng)過進一步處理作燃氣或其他用途。所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于步驟2)噴淋塔內(nèi)的溫度設(shè)置為190°C-210°C。所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于步驟2)噴淋塔內(nèi)的溫度設(shè)置為200'C。所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于步驟4)一級間壁式水冷器內(nèi)的溫度設(shè)置為9(TC-11(TC。所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于步驟4)一級間壁式水冷器內(nèi)的溫度設(shè)置為IO(TC。所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于步驟4)二級間壁式水冷器內(nèi)的溫度設(shè)置為45"C-50°C。所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料裝置，其特征在于組合式給料裝置分別接儲氣罐和流化床反應(yīng)器，流化床反應(yīng)器分別接一級旋風分離器、儲氣罐和經(jīng)反應(yīng)器換熱器分別接原料干燥室、炭燃燒爐，原料干燥室分別接料倉和引風機，一級旋風分離器一端接二級旋風分離器另一端接回流化床反應(yīng)器，二級旋風分離器和炭過濾器的一端連接，二級旋風分離器和炭過濾器的另一端連接后接炭燃燒爐，炭過濾器連接噴淋塔，噴淋塔一端經(jīng)油液分離器連儲液罐，噴淋塔另一端經(jīng)電捕焦油器、一級間壁式水冷器、二級間壁式水冷器、氣體濾清裝置與儲氣罐連接，油液分離器經(jīng)噴淋介質(zhì)冷卻器連噴淋塔。所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料裝置，其特征在于所述的組合式給料裝置包括料斗、攪拌電機和轉(zhuǎn)動電機，攪拌電機固定在料斗的上部，攪拌電機一端設(shè)置破拱裝置，在料斗的出料口下裝有給料螺旋，給料螺旋與轉(zhuǎn)動電機相連，給料螺旋上部和下部分別設(shè)置播料風管和給料風管，播料風管和給料風管的一端分別連接儲氣罐，給料風管的另一端與流化床反應(yīng)器連接。所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料裝置，其特征在于所述的噴淋塔左側(cè)設(shè)置熱解揮發(fā)份入口，右側(cè)依次設(shè)置熱解揮發(fā)份出口、噴嘴一和噴嘴二，噴淋塔底部設(shè)置與油液分離器相連的連接口。所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料裝置，其特征在于所述的電捕焦油器內(nèi)設(shè)置電極絲，電極絲的末端連接設(shè)置高壓直流電源。本發(fā)明的有益效果1)將成熟的流化床技術(shù)應(yīng)用到生物質(zhì)熱裂解技術(shù)上，充分利用流化床氣固相傳熱傳質(zhì)強烈優(yōu)點實現(xiàn)生物質(zhì)的短時間受熱升溫，氣相停留時間短避免了揮發(fā)份二次反應(yīng)的發(fā)生，回收利用固體炭實現(xiàn)流化床反應(yīng)器的自供熱；2)生物質(zhì)熱裂解揮發(fā)份中的固體焦炭直接影響生物油的質(zhì)量，對其進行有效的分離也是該工藝中的難點所在，本工藝采用兩級旋風分離器和炭過濾器組合達到有效回收固體產(chǎn)物炭和高效過濾揮發(fā)份中固體物質(zhì)的目的，從一級旋風分離器中分離出的溫度較高的包括流化載體的石英砂等大顆粒固體產(chǎn)物直接返回反應(yīng)器繼續(xù)供給熱量，二級旋風分離器實現(xiàn)90%以上的固體焦炭的分離并提供給炭燃燒爐作為燃料，微小顆粒的焦炭(〈10um)在炭過濾器中利用微孔蜂窩陶瓷的過濾作用實現(xiàn)分離；3)生物質(zhì)熱解氣中含有很多小粒徑的膠質(zhì)顆粒，組分非常復(fù)雜，其冷凝是在一個溫度范圍內(nèi)進行的，此外熱解氣又是一種非熱力學(xué)平衡產(chǎn)物，在冷凝過程中會發(fā)生一系列聚合和縮聚反應(yīng)形成大分子物質(zhì)，這些特性給其冷凝過程帶來了很多困難。由噴淋冷凝器、電捕焦油器和兩級間壁式水冷器組成分級冷凝系統(tǒng)，在盡可能直接得到高品質(zhì)燃料油同時，適合于對不同的生物油液體燃料液體進行分別處理，從而降低后續(xù)處理費用和最大化高品質(zhì)燃料油的產(chǎn)量；4)采用尾氣再循環(huán)將不可凝裂解氣通過煤氣泵返回用作流化氣體，實現(xiàn)工藝的氣體自循環(huán)平衡，從而降低了額外氣源的成本。炭燃燒爐和反應(yīng)器換熱器組成了高效的反應(yīng)器自供熱系統(tǒng)，其將由氣炭分離系統(tǒng)分離下來的固體顆粒直接返料回流化床反應(yīng)器，炭燃燒利用，使得生物質(zhì)熱裂解所需的熱量能得到自行供給，而原料干燥室則有效地利用了反應(yīng)器自供熱系統(tǒng)所產(chǎn)生的余熱。圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為組合式給料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖3為噴淋塔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-組合式給料裝置，2-流化床反應(yīng)器，3-反應(yīng)器換熱器，4-一級旋風分離器，5-二級旋風分離器，6-炭過濾器，7-噴淋塔，8-油液分離器，9-儲液罐，10-噴淋介質(zhì)冷卻器，11-電捕焦油器，12-—級間壁式水冷器，13-二級間壁式水冷器，14-氣體濾清裝置，15-炭燃燒爐，16-料倉，17-原料干燥室，18-儲氣罐，19-引風機，1.l-料斗，1.2-攪拌電機，1.3-破拱裝置，1.4-轉(zhuǎn)動電機，1.5-給料螺旋，1.6-播料風管，1.7-給料風管，7.1-熱解揮發(fā)份入口，7.2-熱解揮發(fā)份出口，7.3-噴嘴一，7.4-噴嘴二，7.5-連接口。具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合對本發(fā)明做更詳細的說明如圖1所示，生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，包括如下工藝步驟1)原料進入料斗并經(jīng)組合式給料裝置1給入流化床反應(yīng)器2，在流化床反應(yīng)器2內(nèi)熱裂解后的揮發(fā)分通過一級旋風分離器4、二級旋風分離器5和炭過濾器6實現(xiàn)氣炭分離，一級旋風分離器4下分離出的固體產(chǎn)物直接返料進入流化床反應(yīng)器2提供熱量，二級旋風分離器5下和炭過濾器6下分離下來的炭送到炭燃燒爐15內(nèi)燃燒生成煙氣，流經(jīng)反應(yīng)器換熱器3對流化床反應(yīng)器2內(nèi)流化介質(zhì)石英沙進行加熱以提供熱裂解所需的熱量，經(jīng)過反應(yīng)器換熱器3后已部分冷卻的熱煙氣通入原料干燥室17并排空，在原料干燥室17內(nèi)干燥后的原料收集于料倉16;2)經(jīng)步驟1)中二級旋風分離器5和炭過濾器6得到的揮發(fā)份進入噴淋塔7，冷凝介質(zhì)經(jīng)過噴淋塔7的噴嘴霧化，將進入噴淋塔7中的裂解氣體充分冷凝成生物油，并捕集生物油顆粒，一同回落入油液分離器8中，油液分離器8上層為密度較小的噴淋介質(zhì)，下層為密度較大的生物油，生物油積累至一定程度進入儲油罐9存儲，上部的噴淋介質(zhì)在噴淋介質(zhì)冷卻器10中經(jīng)過水冷換熱之后在泵的作用下循環(huán)利用；3)經(jīng)步驟2)中噴淋塔7噴淋冷凝后的生物質(zhì)裂解揮發(fā)份含有不可冷凝氣體和少量生物油微小液滴進入電捕焦油器11進一步收集生物油；4)步驟3)中的揮發(fā)份再經(jīng)一級間壁式水冷器4和二級間壁式水冷器5進一步冷卻揮發(fā)份，從二級間壁式水冷器5出來的不可凝裂解氣體經(jīng)過氣體濾清裝置14后，由煤氣泵將部分氣體再循環(huán)輸送到流化床反應(yīng)器2用作流化氣體，多余氣體輸送到儲氣罐18經(jīng)過進一步處理作燃氣或其他用途。上述生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，噴淋塔7內(nèi)的溫度設(shè)置為190°C-210°C，優(yōu)選為200。C。上述生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，一級間壁式水冷器4內(nèi)的溫度設(shè)置為9(TC-11(TC，優(yōu)選為10(TC。上述生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，二級間壁式水冷器5內(nèi)的溫度設(shè)置為45°C-50°C。噴淋冷凝、電捕焦油和間壁冷凝逐級收集的過程利用噴淋冷凝收集熱解揮發(fā)份中大部分的重質(zhì)油分，進一步利用電捕捕捉揮發(fā)份中的微小油滴，利用最后的間壁水冷器對輕質(zhì)油分進行補充冷卻收集，揮發(fā)份從冷卻系統(tǒng)入口處的20(TC通過逐級冷卻收集生物油，最終達到出口處的3(TC以下，基本完成揮發(fā)份中可冷凝部分的全部收集。噴淋冷凝的工作原理生物質(zhì)顆粒在流化床內(nèi)受熱，轉(zhuǎn)變成熱裂解氣體和焦炭，焦炭經(jīng)過兩級旋風分離器會被基本脫除，剩余的裂解氣體進入噴淋塔7內(nèi)開始冷凝。裂解氣從氣態(tài)冷凝到液態(tài)的生物油這一過程中，要發(fā)生相變，裂解氣由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嘤兴膫€熱量排放階段A:高溫氣相裂解氣由進入冷凝器時的溫度降到氣液相臨界點時的溫度所排出的熱量；B:由臨界點的氣相裂解氣冷凝為液相油時所排出的冷凝熱，也即潛熱；C:由臨界點的液相油降低到與冷凝介質(zhì)溫度相平衡時的熱量；D:不可冷凝氣體的焓差。以生物質(zhì)熱裂解的給料量為1Kg/h為例，選取異構(gòu)烷烴作為噴淋冷凝介質(zhì)，帶入裂解氣、生物油、異構(gòu)烷烴的相關(guān)物性參數(shù)，并通過傳熱計算，得出噴淋液體的流量，從而得知噴淋系統(tǒng)噴嘴和泵的參數(shù)要求。噴淋塔7主體為不銹鋼材質(zhì)，塔內(nèi)選用不銹鋼空心錐形噴嘴，采用雙噴嘴上下布置方式，選用高壓自頁吸泵來滿足噴淋過程中噴淋介質(zhì)的流量和壓力要求。噴淋系統(tǒng)主要部件參數(shù)見表l，設(shè)計溫度為200'C。在反應(yīng)初期噴淋介質(zhì)選用與生物油摻混后迅速分層并對生物油沒有影響的異構(gòu)烷烴，后使用間壁冷凝下的輕質(zhì)成品生物油作為冷凝介質(zhì)。表1噴林系統(tǒng)主要部件參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</table電捕焦油器ll的工作原理高壓直流電源產(chǎn)生的負高壓，接入電暈極(陰極)，它與沉淀極(陽極)之間產(chǎn)生電場，電場強度超過一定極限后在陰陽兩極間即產(chǎn)生電暈放電，此時流經(jīng)電場區(qū)的揮發(fā)份發(fā)生電離，產(chǎn)生大量的離子和電子其中的焦油等粒子與離子或電子結(jié)合而苻電，在電場力的作用下向兩極運動。由于電子質(zhì)量小，運動速度快，空間分布廣，所以主要是苻負電的粒子向沉淀極運動，到達沉淀極板中和后，依靠殘存的靜電引力和分子間凝聚力首先吸附于沉淀極，而后靠自身重力沿極板下落，通過焦油出口排出。電捕焦油器11主要用于收集揮發(fā)份中不可冷凝氣的油氣泡狀態(tài)或極細小的焦油滴(①l-17um)。兩級間壁水冷器采用傳統(tǒng)工業(yè)中的不銹鋼列管式換熱器，采用多管程增大換熱面積，冷卻介質(zhì)是水，入口溫度在5(TC左右，排氣溫度為25"C左右。如圖1所示，生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料裝置，組合式給料裝置1分別接儲氣罐18和流化床反應(yīng)器2，流化床反應(yīng)器2分別接一級旋風分離器4、儲氣罐18和經(jīng)反應(yīng)器換熱器3分別接原料干燥室17、炭燃燒爐15，原料干燥室17分別接料倉16和引風機19，一級旋風分離器4一端接,二級旋風分離器5另一端接回流化床反應(yīng)器2，二級旋風分離器5和炭過濾器6的一端連接，二級旋風分離器5和炭過濾器6的另一端連接后接炭燃燒爐15，炭過濾器6連接噴淋塔7，噴淋塔7—端經(jīng)油液分離器8連儲液罐9，噴淋塔7另一端經(jīng)電捕焦油器ll、一級間壁式水冷器12、二級間壁式水冷器13、氣體濾清裝置14與儲氣罐18連接，油液分離器8經(jīng)噴淋介質(zhì)冷卻器10連噴淋塔7。如圖2所示，組合式給料裝置1包括料斗1.1、攪拌電機1.2和轉(zhuǎn)動電機1.4，攪拌電機1.2固定在料斗1.1的上部，攪拌電機1.2—端設(shè)置破拱裝置1.3，在料斗1.1的出料口下裝有給料螺旋1.5，給料螺旋1.5與轉(zhuǎn)動電機1.4相連，給料螺旋1.5上部和下部分別設(shè)置播料風管1.6和給料風管1.7，播料風管1.6和給料風管1.7的一端分別連接儲氣罐18，給料風管1.7的另一端與流化床反應(yīng)器2連接。如圖3所示，噴淋塔7左側(cè)設(shè)置熱解揮發(fā)份入口7.1,右側(cè)依次設(shè)置熱解揮發(fā)份出口7.2、噴嘴一7.3和噴嘴二7.4，噴淋塔7底部設(shè)置與油液分離器8相連的連接口7.5。如圖1所示，分級冷凝系統(tǒng)實現(xiàn)將產(chǎn)物分段冷凝的目的，并可以通過調(diào)整冷凝器的溫度對生物油進行分級收集，以達到粗生物油初級分離的目的。其中噴淋冷凝器2設(shè)計溫度為200°C，反應(yīng)初期噴淋介質(zhì)選用與生物油摻混后迅速分層并對生物油沒有影響的異構(gòu)烷烴，后使用間壁冷凝下的輕質(zhì)成品生物油作為冷凝液，霧化后的的冷凝介質(zhì)直接噴灑到高溫熱解氣中，細微的冷凝液直接與熱解氣接觸，膠質(zhì)顆粒與冷凝液滴相接觸后被收集，熱解氣迅速降溫從而抑制聚合和縮聚等反應(yīng)的發(fā)生，得到液體產(chǎn)物50%以上的具有重油品質(zhì)的液體產(chǎn)物；經(jīng)過生物質(zhì)熱裂解揮發(fā)份中含有較多的生物油霧，以內(nèi)充不可冷凝氣的油氣泡狀態(tài)或極細小的焦油滴(Ol-17um)存在于熱解氣中，這部分油霧沉降速度小于氣流速度，很容易懸浮于熱解氣中而被帶走，利用噴淋冷凝后的電捕焦油器11來收集這部分液體產(chǎn)物最為經(jīng)濟可靠，油霧在電捕焦油器的電場力作用下向兩級運動，到達沉淀極板中后依靠殘存的靜電引力和分子間凝聚力吸附于沉淀極，而后靠自身重力沿極板下落，通過焦油出口排除，效率可達98%以上，獲得30%以上的中質(zhì)油；熱解氣最后通過兩級間壁式水冷器，通過調(diào)整冷凝器的溫度(降膜冷凝的最終溫度)收集在汽油餾程范圍內(nèi)的輕質(zhì)燃料油，最后一級溫度為45-5CTC，其作用是將生物質(zhì)熱裂解過程中的揮發(fā)份中包括水分在內(nèi)的可冷凝成分冷凝下來，該段收集得到的液體產(chǎn)物因含有較多水分，需采用常規(guī)的分餾處理程序去除其中的水分，除水分后的產(chǎn)物可以和一級間壁式水冷器冷凝得到的液體產(chǎn)物一起成為輕質(zhì)燃料油或用作化工原料。如圖2所示，組合式給料裝置1將木屑等生物質(zhì)原料送入流化床反應(yīng)器2，克服了傳統(tǒng)重力下料方式的不足，由給料螺旋1.5保證原料的定量供給，氣力輸送保證將原料快速送入流化床反應(yīng)器2。氣力輸送由下料風和播料風組成，下料風保證給料螺旋1.5出來的原料順利下落入播料風管1.6，播料風則起到輸送原料的作用。通過優(yōu)化流化床反應(yīng)器2流化風、播料風和下料風之間的配比，保證了物料的輸送。為了防止進料口積炭采用螺旋進料器使生物質(zhì)沿反應(yīng)器筒體垂直的方向進入。由于生物質(zhì)種類的差異，如軟木類和草本類植物休止角較大，在料斗1.1內(nèi)容易出現(xiàn)搭橋現(xiàn)象而導(dǎo)致給料不暢，需要外力的振動來實現(xiàn)破拱。在料斗1.1的外壁和料斗1.1出口處分別安裝了攪拌電機1.2和破拱裝置1.3，來改善料斗l.l內(nèi)部和出口處生物質(zhì)物料的流動性，配合播料風、給料風的調(diào)解，基本實現(xiàn)了對任何物料都可以連續(xù)均勻的給料。自熱自循環(huán)工藝生物質(zhì)快速熱解一般得到50-75%的生物油，其余產(chǎn)物為焦炭和燃氣，每公斤生物油熱解得到的焦炭和燃氣的總能量大于熱解所需的熱量，完全可以利用熱解副產(chǎn)物來為生物質(zhì)熱解提供熱量，從而實現(xiàn)自熱式的熱解液化。本工藝中通過利用熱解副產(chǎn)物焦炭的燃燒煙氣和燃氣熱量來加熱流化載體石英砂，實現(xiàn)整套工藝的自熱循環(huán)，炭燃燒爐15和反應(yīng)器換熱器3組成了高效的反應(yīng)器自供熱系統(tǒng)，其將由氣炭分離系統(tǒng)分離下來的固體顆粒直接返料回流化床反應(yīng)器，炭燃燒利用，使得生物質(zhì)熱裂解所需的熱量能得到自行供給；而原料干燥室17則有效地利用了反應(yīng)器自供熱系統(tǒng)所產(chǎn)生的余熱。采用尾氣再循環(huán)將不可凝裂解氣通過煤氣泵返回，用作流化氣體從而降低了額外氣源的成本，實現(xiàn)系統(tǒng)氣體自循環(huán)的平衡。本發(fā)明的最佳實施方式-借助傳統(tǒng)給料方式將生物質(zhì)原料首先給入料斗1.1，組合式給料裝置1將生物質(zhì)原料送入與之相連的流化床反應(yīng)器2內(nèi)，進入流化床反應(yīng)器2的原料在密相床內(nèi)被閃速加熱達到約50(TC的較佳的反應(yīng)溫度，原料迅速受熱分解釋放出揮發(fā)份，并在小于ls的時間內(nèi)被流化風快速帶離流化床反應(yīng)器2，熱解固體產(chǎn)物炭同時也被氣力夾帶出流化床反應(yīng)器2。從反應(yīng)器出來的炭和揮發(fā)份混合物進入氣炭分離系統(tǒng)，氣炭混合物首先進入二級旋風分離器5，其中約95%左右的炭被旋風分離器分離下來，其中一級旋風分離器4下的高溫固體直接返料進入流化床反應(yīng)器2提供熱量，剩余的炭和揮發(fā)份一起再進入后續(xù)的炭過濾器6，由氣固分離器將其中剩余的炭過濾出來，干凈的揮發(fā)份進入后續(xù)的分級冷凝系統(tǒng)。分級冷凝系統(tǒng)由噴淋塔7、電捕焦油器ll、一級間壁式水冷器12和二級間壁式水冷器13組成，其中噴淋塔7的溫度最高，該溫度相當于汽油的終餾點，其作用是把那些沸點較高的液體產(chǎn)物先冷卻下來得到具有重油品質(zhì)的燃料油，可直接燃燒利用或進行進一步裂化深加工成輕質(zhì)燃料油；電捕焦油器11對生物質(zhì)熱解氣中的油霧進行高效分離收集；兩級間壁式冷凝器中的一級間壁水冷式冷凝器12的溫度設(shè)定在IO(TC，其主要目的是收集在汽油餾程范圍內(nèi)的輕質(zhì)燃料油，該段的產(chǎn)物可通過提煉加工成高品質(zhì)動力用油；二級間壁水冷式冷凝器13的溫度為45-50°C，其作用是將生物質(zhì)熱裂解過程中的揮發(fā)份中包括水在內(nèi)的可冷凝成分冷凝下來，該段收集得到的液體產(chǎn)物因含有較多水分，需采用常規(guī)的分餾處理程序去除其中的水分，去除水分后的產(chǎn)物可以和一級間壁水冷式冷凝器12冷凝得到的液體產(chǎn)物一起成為輕質(zhì)燃料油或用作化工原料。從氣固分離系統(tǒng)收集下來的炭給入炭燃燒爐15燃燒生成熱煙氣，生成的熱煙氣通入反應(yīng)器換熱器3將熱量傳給流化床反應(yīng)器2的密相床床層，提供生物質(zhì)熱裂解所需的熱量。經(jīng)過部分冷卻的熱煙氣通入原料干燥室17對原料進行干燥，干燥后的原料收集于料倉16。從分級冷凝系統(tǒng)出來的不可凝裂解氣泵入儲氣罐18，其中的部分氣體經(jīng)過脫二氧化碳工藝用作可燃氣，另外的部分氣體返回流化床反應(yīng)器2用于床料的流化。權(quán)利要求1.生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于包括如下工藝步驟1)原料進入料斗并經(jīng)組合式給料裝置(1)給入流化床反應(yīng)器(2)，在流化床反應(yīng)器(2)內(nèi)熱裂解后的揮發(fā)分通過一級旋風分離器(4)、二級旋風分離器(5)和炭過濾器(6)實現(xiàn)氣炭分離，一級旋風分離器(4)下分離出的固體產(chǎn)物直接返料進入流化床反應(yīng)器(2)提供熱量，二級旋風分離器(5)下和炭過濾器(6)下分離下來的炭送到炭燃燒爐(15)內(nèi)燃燒生成煙氣，流經(jīng)反應(yīng)器換熱器(3)對流化床反應(yīng)器(2)內(nèi)流化介質(zhì)石英沙進行加熱以提供熱裂解所需的熱量，經(jīng)過反應(yīng)器換熱器(3)后已部分冷卻的熱煙氣通入原料干燥室(17)并排空，在原料干燥室(17)內(nèi)干燥后的原料收集于料倉(16)；2)經(jīng)步驟1)中二級旋風分離器(5)和炭過濾器(6)得到的揮發(fā)份進入噴淋塔(7)，冷凝介質(zhì)經(jīng)過噴淋塔(7)的噴嘴霧化，將進入噴淋塔(7)中的裂解氣體充分冷凝成生物油，并捕集生物油顆粒，一同回落入油液分離器(8)中，油液分離器(8)上層為密度較小的噴淋介質(zhì)，下層為密度較大的生物油，生物油積累至一定程度進入儲油罐(9)存儲，上部的噴淋介質(zhì)在噴淋介質(zhì)冷卻器(10)中經(jīng)過水冷換熱之后在泵的作用下循環(huán)利用；3)經(jīng)步驟2)中噴淋塔(7)噴淋冷凝后的生物質(zhì)裂解揮發(fā)份含有不可冷凝氣體和少量生物油微小液滴進入電捕焦油器(11)進一步收集生物油；4)步驟3)中的揮發(fā)份再經(jīng)一級間壁式水冷器(4)和二級間壁式水冷器(5)進一步冷卻揮發(fā)份，從二級間壁式水冷器(5)出來的不可凝裂解氣體經(jīng)過氣體濾清裝置(14)后，由煤氣泵將部分氣體再循環(huán)輸送到流化床反應(yīng)器(2)用作流化氣體，多余氣體輸送到儲氣罐(18)經(jīng)過進一步處理作燃氣或其他用途。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于步驟2)噴淋塔(7)內(nèi)的溫度設(shè)置為19(TC-21(TC。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于步驟2)噴淋塔(7)內(nèi)的溫度設(shè)置為20(TC。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于步驟4)一級間壁式水冷器(4)內(nèi)的溫度設(shè)置為9(TC-ll(TC。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于步驟4)一級間壁式水冷器(4)內(nèi)的溫度設(shè)置為IO(TC。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法，其特征在于步驟4)二級間壁式水冷器(5)內(nèi)的溫度設(shè)置為45。C-5(TC。7.生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料裝置，其特征在于組合式給料裝置(1)分別接儲氣罐(18)和流化床反應(yīng)器(2)，流化床反應(yīng)器(2)分別接一級旋風分離器(4)、儲氣罐(18)和經(jīng)反應(yīng)器換熱器(3)分別接原料干燥室(17)、炭燃燒爐(15)，原料干燥室(17)分別接料倉(16)和引風機(19)，一級旋風分離器(4)一端接二級旋風分離器(5)另一端接回流化床反應(yīng)器(2)，二級旋風分離器(5)和炭過濾器(6)的一端連接，二級旋風分離器(5)和炭過濾器(6)的另一端連接后接炭燃燒爐(15)，炭過濾器(6)連接噴淋塔(7)，噴淋塔(7)—端經(jīng)油液分離器(8)連儲液罐(9)，噴淋塔(7)另一端經(jīng)電捕焦油器(11)、一級間壁式水冷器(12)、二級間壁式水冷器(13)、氣體濾清裝置(14)與儲氣罐(18)連接，油液分離器(8)經(jīng)噴淋介質(zhì)冷卻器(10)連噴淋塔(7)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料裝置，其特征在于所述的組合式給料裝置(1)包括料斗(1.1)、攪拌電機(1.2)和轉(zhuǎn)動電機(1.4)，攪拌電機(1.2)固定在料斗(1.1)的上部，攪拌電機(1.2)一端設(shè)置破拱裝置(1.3)，在料斗(1.1)的出料口下裝有給料螺旋(1.5)，給料螺旋(1.5)與轉(zhuǎn)動電機(1.4)相連，給料螺旋(1.5)上部和下部分別設(shè)置播料風管(1.6)和給料風管(1.7)，播料風管(1.6)和給料風管(1.7)的一端分別連接儲氣罐(18)，給料風管(1.7)的另一端與流化床反應(yīng)器(2)連接。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料裝置，其特征在于所述的噴淋塔(7)左側(cè)設(shè)置熱解揮發(fā)份入口(7.1)，右側(cè)依次設(shè)置熱解揮發(fā)份出口(7.2)、噴嘴一(7.3)和噴嘴二(7.4)，噴淋塔(7)底部設(shè)置與油液分離器(8)相連的連接口(7.5)。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料裝置，其特征在于所述的電捕焦油器(11)內(nèi)設(shè)置電極絲，電極絲的末端連接設(shè)置高壓直流電源。全文摘要本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)自熱自循環(huán)式熱裂解制取液體燃料的方法及其裝置。通過兩級旋風分離器和炭過濾器可以有效回收固體物質(zhì)和炭，利用噴淋冷凝收集熱解揮發(fā)份中大部分的重質(zhì)油分，進一步利用電捕捕捉揮發(fā)份中的微小油滴，利用最后的間壁水冷器對輕質(zhì)油分進行補充冷卻收集，揮發(fā)份從冷卻系統(tǒng)入口處的200℃通過逐級冷卻收集生物油，最終達到出口處的30℃以下，基本完成揮發(fā)份中可冷凝部分的全部收集。通過快速熱裂解技術(shù)以及分級冷卻收集工藝，將纖維素類生物質(zhì)廢料轉(zhuǎn)化為不同品味級別的液體燃料，同時對熱裂解過程中揮發(fā)份氣體與焦炭產(chǎn)物的回收與利用，實現(xiàn)對整套熱裂解系統(tǒng)的自身的加熱，節(jié)約成本。文檔編號C10G1/00GK101560405SQ20091009867公開日2009年10月21日申請日期2009年5月25日優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日發(fā)明者沈德魁,賽顧申請人:顧賽;沈德魁