CN116987520A - 一种生物质热裂解制油温控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质热裂解制油温控装置，涉及可再生能源技术领域，该温控装置包括相互连通的燃烧横床和燃烧竖床；顶部料仓内部存放有生物质原料；以及反应室，分别与顶部料仓和燃烧竖床连接，所述热载体与生物质原料在反应室中混合，进行热裂解反应；其中，所述顶部料仓与反应室之间连接有烘干床，通过反应室反应后的余热对原料烘干。本发明所述的一种生物质热裂解制油温控装置，由于采用了生物油热裂解过程产生的热量，对生物质原料进行加热，所以，有效解决了现有的生物质热裂解制油温控装置在使用时，余热利用差的技术问题，进而实现了余热利用，而且还能在提升生物质原料温度的同时减小能源的损耗，由此提高生物油的生产效果。
Description
技术领域
本发明涉及可再生能源技术领域，特别涉及一种生物质热裂解制油温控装置。
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。随着我国经济和社会的快速发展，石油资源的消耗也在快速增长，石油对外依存度越来越高。与此同时，大量使用化石燃料所造成的温室效应和环境污染也变得越来越严重，寻求清洁的可再生能源变得愈加重要。生物质热裂解是有效利用生物质能的方式之一，其产品生物质油是一种能够替代化石能源的材料。生物质油是一种水分和复杂含氧有机物的混合物，并含有少量的固体颗粒杂质，其中检测出的有机物种类已经超过300种，大量的氧含量(40％～50％)是生物质油和化石燃油在化学组成和物理特性上完全不同的主要原因，目前生物质油的燃料性质可以简单表述为：水分含量高(25％～30％)、粘度大(20～100cP，40℃)、热值低(16～18MJ/kg)和安定性差(长时间保存或受热超过80℃后容易变性)。
目前，现有的专利公开号为CN115161050A的中国专利中公开了一种生物质热裂解反应系统及方法，该生物质热裂解反应系统包括进料装置、裂解反应装置、气固分离装置和冷凝装置，裂解反应装置包括干燥室、反应器和燃烧室，进料装置、反应器和气固分离装置依次连通，进料装置伸入干燥室内；气固分离装置的气体出口端与冷凝装置连通，气固分离装置的固体出口端与燃烧室连通，燃烧室的尾气出口端与干燥室连通。本发明将热解固体输送至燃烧室燃烧产生大量的热能，这些热能被巧妙地设计成燃烧室的燃料，可大大减少该生物质热裂解反应的能耗，使得生物质的能量被充分利用。与现有技术相比，工艺简单，充分体现了节能环保，而且投资成本低，能耗低，运行安全稳定等优点。
现有的专利公告号为CN105154123B的中国专利中公开了一种生物质热裂解制备生物油系统，生物质在流化床反应器中进行热裂解反应，反应完成后，关闭氮气源和收油装置的入口，打开氧气源使流化床反应器内的氧气压力为0.5-0.8MPa，以引燃除去整个系统连接管道内残留的焦油。通过将生物质的粉碎、筛选、烘干等预处理操作与反应、油气分离等有机结合起来，从而大幅度提高了生产效率，而且在反应过程中保持氮气的输入，有效的提高了热裂解反应的效率；同时，在反应结束后通过向系统内输入特定量的氧气，使系统内残留的焦油在反应的余温下燃烧除去，大大节省了除焦油的时间。
但在上述技术方案实施的过程中，发现至少存在如下技术问题：
余热利用差：生物质在制备生物油时，需要通过高温对生物质进行裂解，而裂解后，需要通过降温使得气化的生物油，冷凝得到生物油，而生物油冷凝的热量无法被有效的利用，导致能源大量的流失，从而出现能源消耗大于能源的生产的情况，为此，我们提出一种生物质热裂解制油温控装置。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种生物质热裂解制油温控装置，解决现有的生物质热裂解制油温控装置在使用时，余热利用差的技术问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种生物质热裂解制油温控装置，该温控装置包括：
相互连通的燃烧横床和燃烧竖床，所述燃烧横床向燃烧竖床输送热载体，所述横床采用设备运行当中产生不可冷凝气体进行燃烧温度达不到830℃时利用生产的生物油补充燃烧。整个设备温度控制范围在5℃以内；
顶部料仓，其内部存放有生物质原料；以及
反应室(温度525℃)，分别与顶部料仓和燃烧竖床连接，所述热载体与生物质原料在反应室中混合，进行热裂解反应，燃烧竖床中风速23米/秒，利用风速和热膨胀原理给热载体进循环加热；
其中，所述顶部料仓与反应室之间连接有烘干床，且所述烘干床的管路上设有原料口，通过反应室反应后的余热，对烘干床内部的原料烘干，上述过程均在密闭高温厌氧状态下循环。
优选的，采用所述燃烧横床运行过程中产生的不可冷凝气体进行燃烧。
优选的，反应室的进出口分别连接有上热载体室和下热载体室，且上热载体室与燃烧竖床顶部的竖床顶盖连接，所述竖床顶盖温度在560℃能够对进行热载体和碳粉分离；
其中，所述竖床顶盖的排气口上连接有燃烧分离机，通过燃烧分离机对竖床顶盖排出的热载体和碳粉进行分离。
优选的，所述下热载体室的出料口上连接有分离室，所述分离室能够对碳粉进行再次分离，热载体进入燃烧竖床进行循环加热，从而形成热载体循环，且分离室的排气口与燃烧分离机连接；
其中，经过分离室分离后，碳粉进入到燃烧分离机，热载体进入燃烧竖床中。
优选的，所述下热载体室的排气口上连接有二级碳粉分离机，且二级碳粉分离机包含两个相互并联的碳粉分离机，所述下热载体室，温度460℃，其内部热载体自由落体反应后的气体和碳粉进入二级碳粉分离机；
其中，通过二级碳粉分离机对下热载体室和燃烧分离机排放的气体进行逐渐分离，并将分离后的余热输送给烘干床。
优选的，所述顶部料仓的顶部连接有料仓分离机，且料仓分离机的顶部分别与烘干床和风机(风机10配风15000方/小时)连接，通过风机将生物质原料抽到料仓分离机内部。
优选的，所述二级碳粉分离机的出气口连接有冷凝塔，且通过冷凝塔将进入到其内部的气体进行冷凝；
其中，未被冷凝塔冷凝的气体，输送到燃烧横床中。
(三)有益效果
1、由于采用了生物油热裂解过程产生的热量，对生物质原料进行加热，所以，有效解决了现有的生物质热裂解制油温控装置在使用时，余热利用差的技术问题，进而实现了余热利用，而且还能在提升生物质原料温度的同时减小能源的损耗，由此提高生物油的生产效果。
2、由于采用了冷凝后的生物油，重新导入冷凝塔的上部，对生物油气体进行冷却，所以，有效解决了现有的生物质热裂解制油温控装置在使用时，余热利用差的技术问题，进而实现了对生物油的循环冷却。
附图说明
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1为本发明一种生物质热裂解制油温控装置的整体流程框图。
图例说明：1、燃烧横床；2、燃烧竖床；3、竖床顶盖；4、上热载体室；5、反应室；6、下热载体室；7、分离室；8、顶部料仓；9、料仓分离机；10、风机；11、烘干床；12、二级碳粉分离机；13、冷凝塔；14、燃烧分离机。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种生物质热裂解制油温控装置，解决了现有的生物质热裂解制油温控装置在使用时，余热利用差的技术问题，在现有的生物质热裂解制油温控装置使用时，由于采用了生物油热裂解过程产生的热量，对生物质原料进行加热，进而实现了余热利用，而且还能在提升生物质原料温度的同时减小能源的损耗，由此提高生物油的生产效果；由于采用了冷凝后的生物油，重新导入冷凝塔的上部，对生物油气体进行冷却，进而实现了对生物油的循环冷却。
实施例
本申请实施例中的技术方案为解决了现有的生物质热裂解制油温控装置在使用时，余热利用差的技术问题，总体思路如下：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种生物质热裂解制油温控装置，该温控装置包括：
相互连通的燃烧横床1和燃烧竖床2，燃烧横床1向燃烧竖床2输送热载体，横床采用设备运行当中产生不可冷凝气体进行燃烧温度达不到830℃时利用生产的生物油补充燃烧。整个设备温度控制范围在5℃以内；
顶部料仓8，其内部存放有生物质原料；以及
反应室5(温度525℃)，分别与顶部料仓8和燃烧竖床2连接，热载体与生物质原料在反应室5中混合，进行热裂解反应，燃烧竖床2中风速23米/秒，利用风速和热膨胀原理给热载体进行循环加热；
其中，顶部料仓8与反应室5之间连接有烘干床11，且烘干床11的管路上设有原料口，通过反应室5反应后的余热，对烘干床11内部的原料烘干，上述过程均在密闭高温厌氧状态下循环。
在一些示例中，采用燃烧横床1运行过程中产生的不可冷凝气体进行燃烧。
在一些示例中，反应室5的进出口分别连接有上热载体室4和下热载体室6，且上热载体室4与燃烧竖床2顶部的竖床顶盖3连接，竖床顶盖3温度在560℃能够对进行热载体和碳粉分离；
其中，竖床顶盖3的排气口上连接有燃烧分离机14，通过燃烧分离机14对竖床顶盖3排出的热载体和碳粉进行分离。
在一些示例中，下热载体室6的出料口上连接有分离室7，分离室7能够对碳粉进行再次分离，热载体进入燃烧竖床2进行循环加热，从而形成热载体循环，且分离室7的排气口与燃烧分离机14连接；
其中，经过分离室7分离后，碳粉进入到燃烧分离机14，热载体进入燃烧竖床2中。
在一些示例中，下热载体室6的排气口上连接有二级碳粉分离机12，且二级碳粉分离机12包含两个相互并联的碳粉分离机，下热载体室6，温度460℃，其内部热载体自由落体反应后的气体和碳粉进入二级碳粉分离机12；
其中，通过二级碳粉分离机12对下热载体室6和燃烧分离机14排放的气体进行逐渐分离，并将分离后的余热输送给烘干床11。
在一些示例中，顶部料仓8的顶部连接有料仓分离机9，且料仓分离机9的顶部分别与烘干床11和风机10(风机10配风15000方/小时)连接，通过风机10将生物质原料抽到料仓分离机9内部。
在一些示例中，二级碳粉分离机12的出气口连接有冷凝塔13，且通过冷凝塔13将进入到其内部的气体进行冷凝；
其中，未被冷凝塔13冷凝的气体，输送到燃烧横床1中。
在具体实施过程中，本申请分为三个热裂解设备工艺流程；风机10配风15000方/小时→燃烧横床1(燃烧横床1采用设备运行当中产生不可冷凝气体进行燃烧温度达不到830℃时利用生产的生物油补充燃烧。整个设备温度控制范围在5℃以内)→高温进入燃烧竖床2温度在650℃左右(风速23米，利用风速和热膨胀原理给热载体进循环加热)→竖床顶盖3温度在560度(进行热载体和碳粉分离)。→上热载体室4温度在555度左右→反应室5温度525℃(热载体同顶部生物质料仓混合进料进行裂解反应)→下热载体室6温度460℃(热载体自由落体反应后的气体和碳粉进入二级分离系统)→热载体的分离室7(对碳粉再次进行分离，热载体进入燃烧竖床2进行循环加热)。整个过程在密闭高温厌氧状态下循环(循环量75吨/小时)。
气变油，水循环部：接上段一级分离(大颗粒碳粉沉降下来，气体和小颗粒碳粉进入)→二级碳粉分离机12(小颗粒碳粉沉降率达到百分之九十五左右，气体进入冷凝塔13顶部。
水路由水泵200方/每小时经过换热器管程外部给管程内部生物油循环冷却，水从换热器出来后经过冷却塔冰却进入循环水池。
气体进入冷凝塔13顶部(420℃左右，)→冷凝塔13中部(近60℃，由从换热器中冷却出来的生物油给气体进行冷却至48℃以下瞬间变成油)→对生物油经过滤到换热器中→生物油进入冷凝塔13上部给气体进行不断冷却循环。
(生物质物料通过机械送入)烘干床11(约110℃进行烘干)→到设备顶部料仓8(烘干后含水量达到百分之十以下，部分灰尘进入除尘系统)→进入反应室5反应(每小时约二点五吨)产油率达到百分之四十二以上，碳粉占百分之二十至二十五。剩下是不冷凝气体进入燃烧横床1加温。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种生物质热裂解制油温控装置，其特征在于，该温控装置包括：
相互连通的燃烧横床(1)和燃烧竖床(2)，所述燃烧横床(1)向燃烧竖床(2)输送热载体；
顶部料仓(8)，其内部存放有生物质原料；以及
反应室(5)，分别与顶部料仓(8)和燃烧竖床(2)连接，所述热载体与生物质原料在反应室(5)中混合，进行热裂解反应；
其中，所述顶部料仓(8)与反应室(5)之间连接有烘干床(11)，且烘干床(11)的管路上设有原料口，通过反应室(5)反应后的余热，对烘干床(11)内部的原料烘干。
2.如权利要求1所述的一种生物质热裂解制油温控装置，其特征在于：采用所述燃烧横床(1)运行过程中产生的不可冷凝气体进行燃烧；
其中，温度达不到830℃时，利用生产的生物油补充燃烧，且温度控制范围在5℃以内。
3.如权利要求1所述的一种生物质热裂解制油温控装置，其特征在于：所述反应室(5)的进出口分别连接有上热载体室(4)和下热载体室(6)，且所述上热载体室(4)与燃烧竖床(2)顶部的竖床顶盖(3)连接；
其中，所述竖床顶盖(3)的排气口上连接有燃烧分离机(14)，通过燃烧分离机(14)对竖床顶盖(3)排出的热载体和碳粉进行分离。
4.如权利要求3所述的一种生物质热裂解制油温控装置，其特征在于：所述下热载体室(6)的出料口上连接有分离室(7)，且分离室(7)的排气口与燃烧分离机(14)连接；
其中，经过分离室(7)分离后，碳粉进入到燃烧分离机(14)，热载体进入燃烧竖床(2)中。
5.如权利要求3所述的一种生物质热裂解制油温控装置，其特征在于：所述下热载体室(6)的排气口上连接有二级碳粉分离机(12)，且二级碳粉分离机(12)包含两个相互并联的碳粉分离机；
其中，通过二级碳粉分离机(12)对下热载体室(6)和燃烧分离机(14)排放的气体进行逐渐分离，并将分离后的余热输送给烘干床(11)。
6.如权利要求5所述的一种生物质热裂解制油温控装置，其特征在于：所述二级碳粉分离机(12)的出气口连接有冷凝塔(13)，且通过冷凝塔(13)将进入到其内部的气体进行冷凝；
其中，未被冷凝塔(13)冷凝的气体，输送到燃烧横床(1)中。
7.如权利要求1所述的一种生物质热裂解制油温控装置，其特征在于：所述顶部料仓(8)的顶部连接有料仓分离机(9)，且料仓分离机(9)的顶部分别与烘干床(11)和风机(10)连接，通过风机(10)将生物质原料抽到料仓分离机(9)内部。
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