專利名稱：一種熱解反應(yīng)裝置熱量循環(huán)利用的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱解反應(yīng)裝置熱量循環(huán)利用的方法及其裝置，屬于能源轉(zhuǎn)化的技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)能源是可再生能源的重要組成部分，有豐富的資源和低污染的特點，它的 開發(fā)與利用已成為21世紀研究的重要課題。生物質(zhì)能源的轉(zhuǎn)化利用的方法主要包括生物 法、化學(xué)處理法、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法，其中熱化學(xué)轉(zhuǎn)化中的熱解和氣化近期研究比較多，在國外， 實驗室研究熱解或者氣化技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是在進行工業(yè)化放大時依然存在一系列問 題，尤其是加熱方式和余熱能量利用方面，同時本身就是做能源轉(zhuǎn)化的但是卻存在著嚴重 的能源浪費現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對加熱方式和能量利用方面等現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種適 用于工業(yè)化生產(chǎn)的傳熱效果好、熱解效率高、耗能少和能量充分利用的熱解反應(yīng)裝置熱量 循環(huán)利用的方法。一種熱解反應(yīng)裝置熱量循環(huán)利用的方法，其特征包括不凝氣熱量的階梯利用和流 化氣的熱量回收。不凝氣熱量的階梯利用，在燃燒爐中不凝氣中大量可燃氣體燃燒，供給過 程需要的熱量，按照能量需要等級為反應(yīng)器-流化氣-反應(yīng)物干燥.，在陣列式快速熱解反 應(yīng)器產(chǎn)生的熱解氣體經(jīng)過旋風(fēng)分離器后進行了兩級冷凝，之后未冷凝的熱解氣進入燃燒爐 燃燒，產(chǎn)生大量高溫?zé)煔猓糜诩訜岱磻?yīng)器，燃燒過程中產(chǎn)生的熱量同時加熱了流化氣；加 熱熱解管的高溫?zé)煔庠诜磻?yīng)器下側(cè)進入，經(jīng)過爐室加熱陳列式熱解管，在上側(cè)出來，進入煙 氣換熱器換熱后再次進入燃燒爐燃燒。流化氣的熱量回收，根據(jù)溫度的高低，流化氣分別進 入冷凝氣體換熱器、煙氣換熱器、燃燒爐，在前兩者處回收的熱量占整個流化氣體預(yù)熱熱量 的45% (在燃燒爐吸收不凝氣燃燒熱量為55% )實現(xiàn)該方法的裝置其結(jié)構(gòu)包括物料干燥系統(tǒng)安裝料進料系統(tǒng)中的料倉里面，物 料進料系統(tǒng)連接在流態(tài)化熱解反應(yīng)器上，流態(tài)化熱解反應(yīng)器之后依次連接炭粉分離系統(tǒng)和 冷凝系統(tǒng)，依次冷凝系統(tǒng)和二次冷凝系統(tǒng)之間安裝一個氣體換熱器，燃燒爐和二次冷凝系 統(tǒng)連接，且中間可安裝一個分流閥，煙氣換熱器則連接氣體換熱器和物料進料系統(tǒng)之間，物 料分離系統(tǒng)與物料進料系統(tǒng)中的物料干燥器連接，在煙氣換熱器與燃燒爐之間和木粉分離 系統(tǒng)與氣體換熱器之間分別安裝風(fēng)機。該裝置在應(yīng)用時，首先在燃燒爐內(nèi)通入外來天然氣燃燒產(chǎn)生煙氣，加熱流態(tài)化熱 解反應(yīng)器，當(dāng)流態(tài)化熱解反應(yīng)器溫度達到物料反應(yīng)傳熱所需要的溫度后，物料進料系統(tǒng)對 流態(tài)化熱解反應(yīng)器連續(xù)穩(wěn)定的進料；反應(yīng)后的氣體和固體分別經(jīng)過炭粉分離系統(tǒng)和一級 冷凝系統(tǒng)，在一級冷凝系統(tǒng)出來后反應(yīng)氣在氣體換熱器內(nèi)經(jīng)過一次換熱后進入二級冷凝系 統(tǒng)，從二級冷凝系統(tǒng)出來的反應(yīng)氣就是不可冷凝氣，該氣可以部分進入燃燒爐燃燒供外界供熱，也可全部用于燃燒爐燃燒。燃燒爐產(chǎn)生的煙氣加熱流態(tài)化熱解反應(yīng)器后進行一次煙 氣換熱后進入物料進料系統(tǒng)中的物料干燥器干燥木粉。干燥后的煙氣經(jīng)過物料分離系統(tǒng)和 風(fēng)機，再次經(jīng)過氣體換熱器和煙氣換熱器，回收了換熱器里面的熱量，最后煙氣進入燃燒率 的導(dǎo)熱管被加熱，加熱后的煙氣作為流態(tài)化熱解反應(yīng)器的氣體。本發(fā)明具有節(jié)能、環(huán)保、不增加投資等優(yōu)點。利用反應(yīng)過程產(chǎn)生的可燃不凝氣供 熱、將煙氣回收作為流化氣體、大量的能量回收優(yōu)化組合，不凝氣熱量的階梯利用和流化氣 的熱量回收實現(xiàn)了生物質(zhì)原料百分之百整體利用，提高生物質(zhì)資源利用效率同時實現(xiàn)了三 無排放。


圖1為一種熱解反應(yīng)裝置熱量循環(huán)利用方法的裝置如圖所示，本發(fā)明包括1-煙氣換熱器，2-流態(tài)化熱解反應(yīng)器，3-物料進料系統(tǒng)， 4-物料分離系統(tǒng)，5-風(fēng)機，6-導(dǎo)熱管，7-外來天然氣裝置，8-炭粉分離系統(tǒng)，9- 一次冷凝系 統(tǒng)，10-燃燒爐，11-氣體換熱器，12- 二次冷凝系統(tǒng)。(其中...............熱解氣的冷凝產(chǎn)生不可冷
凝氣過程，一不凝氣熱量的階梯利用，_.._流化氣的熱量回收)
具體實施方案圖1裝置用于木粉快速熱解反應(yīng)來說明具體實施方案。外來天然氣首先在燃燒爐(10)內(nèi)燃燒產(chǎn)生煙氣加熱流態(tài)化熱解反應(yīng)器( ，當(dāng)流 態(tài)化熱解反應(yīng)器( 溫度達到700°c左右時，木粉通過物料進料系統(tǒng)( 進入流態(tài)化熱解反 應(yīng)器O)吸收熱量反應(yīng)產(chǎn)生熱解氣和炭粉，之后熱解氣和炭粉首先經(jīng)過炭粉分離系統(tǒng)(8) 和一次冷凝系統(tǒng)(9)后在氣體換熱器(11)出進行一次換熱，溫度降低50°C-10(TC，為冷卻 的熱解氣再次冷凝，剩余氣體為不冷凝氣體，不冷凝氣體通入燃燒爐(10)燃燒，這樣不冷 凝氣體供熱，外來天然氣裝置可以關(guān)閉了 ；不冷凝氣體燃燒產(chǎn)生煙氣加熱流態(tài)化熱解反應(yīng) 器(2)后，溫度大約是300°C-40(TC，進入煙氣換熱器(1)換熱后溫度降低至200°C-30(TC， 此溫度下的煙氣進入物料進料系統(tǒng)(3)的物料干燥器干燥木粉，木粉干燥后煙氣溫度降 至50°C -100°C，這時煙氣溫度低，進入氣體換熱器(11)與熱解氣進行一次換熱溫度達到 150°C-20(TC，之后循環(huán)至煙氣換熱器(1)，與剛從流態(tài)化熱解反應(yīng)器O)的煙氣再次換熱 吸收熱量溫度升高大約為250°C-350°C，沿著管路該溫度下的煙氣進入燃燒爐(10)的導(dǎo)熱 管(6)中再次被加熱，此時煙氣溫度能達到500°C-60(TC，這個溫度的煙氣進入流態(tài)化熱解 反應(yīng)器(2)用于流化和加熱木粉；整體氣體循環(huán)路線實現(xiàn)了不凝氣熱量的階梯利用和流化 氣的熱量回收。
權(quán)利要求
1.一種熱解反應(yīng)裝置熱量循環(huán)利用的方法，其特征在于包括不凝氣熱量的階梯利用 和流化氣的熱量回收，不凝氣熱量的階梯利用，在燃燒爐中不凝氣中可燃氣體燃燒，按照能 量利用等級為加熱反應(yīng)器-流化氣換熱-原料干燥，在熱解反應(yīng)裝置中產(chǎn)生的熱解氣體進 行了冷凝，之后未冷凝的熱解氣體進入燃燒爐燃燒，產(chǎn)生的煙氣用于加熱流化氣和反應(yīng)器 后，從反應(yīng)器出來的煙氣與流化氣換熱后，給原料干燥設(shè)備供熱；流化氣的熱量回收，流化 氣依次進入反應(yīng)后氣體換熱器、煙氣換熱器、燃燒爐后進入反應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式快速熱解反應(yīng)器供熱系統(tǒng)的節(jié)能減排流程，其特征在 于煙氣叢物料分離器出來進入高溫高壓風(fēng)機之前安裝一個閥門和排風(fēng)機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式快速熱解反應(yīng)器供熱系統(tǒng)的節(jié)能減排流程，其特征在 于不可冷凝氣體在進入燃燒爐之前部分作為燃料排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式快速熱解反應(yīng)器供熱系統(tǒng)的節(jié)能減排流程，其特征在 于在燃燒爐安裝天然氣輔助管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式快速熱解反應(yīng)器供熱系統(tǒng)的節(jié)能減排流程，其特征在 于流化氣是從燃燒爐出來的熱煙氣，可以是直接燃燒爐內(nèi)的煙氣，也可以是煙氣換熱器出 來氣體在燃燒爐內(nèi)經(jīng)過導(dǎo)熱管加熱的煙氣。
6.一種熱解反應(yīng)裝置熱量循環(huán)利用的方法，其特征在于包括不凝氣熱量的階梯利用 和流化氣的熱量回收，不凝氣熱量的階梯利用，在燃燒爐中不凝氣中可燃氣體燃燒，按照能 量利用等級為反應(yīng)器——木材干燥，在熱解反應(yīng)裝置中產(chǎn)生的熱解氣體進行了冷凝，之后 未冷凝的熱解氣體進入燃燒爐燃燒，產(chǎn)生的煙氣用于加熱反應(yīng)器，同時加熱流化氣，從反應(yīng) 器出來的煙氣給原料干燥設(shè)備供熱；流化氣的熱量回收，根據(jù)溫度的高低，流化氣分別進入 氣體換熱器、燃燒爐后進入反應(yīng)器。
7.實現(xiàn)熱解反應(yīng)裝置熱量循環(huán)利用的方法的裝置是，物料干燥系統(tǒng)安裝料進料系統(tǒng)中 的料倉里面，物料進料系統(tǒng)連接在流態(tài)化熱解反應(yīng)器上，流態(tài)化熱解反應(yīng)器之后依次連接 炭粉分離系統(tǒng)和冷凝系統(tǒng)，依次冷凝系統(tǒng)和二次冷凝系統(tǒng)之間安裝一個級間換熱器，燃燒 爐和二次冷凝系統(tǒng)連接，且中間可安裝一個分流閥，煙氣換熱器則連接級間換熱器和物料 進料系統(tǒng)之間，物料分離系統(tǒng)與物料進料系統(tǒng)中的物料干燥器連接，在煙氣換熱器與燃燒 爐之間和木粉分離系統(tǒng)與級間換熱器之間分別安裝風(fēng)機。
全文摘要
一種熱解反應(yīng)裝置熱量循環(huán)利用的方法及其裝置，包括不凝氣熱量的階梯利用和流化氣的熱量回收，不凝氣熱量的階梯利用，在燃燒爐中不凝氣中可燃氣體燃燒，按照能量利用等級為加熱反應(yīng)器-流化氣換熱-原料干燥，在熱解反應(yīng)裝置中產(chǎn)生的熱解氣體進行了冷凝，之后未冷凝的熱解氣體進入燃燒爐燃燒，產(chǎn)生的煙氣用于加熱流化氣和反應(yīng)器后，從反應(yīng)器出來的煙氣與流化氣換熱后，給原料干燥設(shè)備供熱；流化氣的熱量回收，流化氣依次進入反應(yīng)后氣體換熱器、煙氣換熱器、燃燒爐后進入反應(yīng)器。其優(yōu)點是節(jié)能、環(huán)保、不增加投資。
文檔編號C10B53/02GK102093903SQ20091026032
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者何明明, 常建民, 李宇宇, 李 瑞 申請人:北京林業(yè)大學(xué)