專利名稱：帶烘干功能的螺旋式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)熱解氣化、熱解液化和熱解炭化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及生物質(zhì)熱解氣化、熱解液化和熱解炭化的反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)在隔絕空氣或有限供給空氣的條件下可熱解獲得氣體、液體和固體三種產(chǎn)物，且三種產(chǎn)物的產(chǎn)率與加熱溫度和加熱速率有關(guān)高溫(70(T900°C或更高)條件下的熱解產(chǎn)物主要為氣體，故稱熱解氣化(又稱干餾氣化)；中溫(45(T550°C )和快速加熱條件下的熱解產(chǎn)物主要為液體，故稱熱解液化；中溫(40(Γ500°Ο和慢速加熱條件下的熱解產(chǎn)物主要為固體，故稱熱解炭化。不論何種條件下熱解，三種產(chǎn)物既可作為燃料使用，又可作為化工原料使用。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)已研究開發(fā)出的生物質(zhì)熱解反應(yīng)器主要可以分為兩類一類是需要載氣的反應(yīng)器，如流化床熱解反應(yīng)器等；另一類是不需要載氣的反應(yīng)器，如固定床熱解反應(yīng)器等。但現(xiàn)有這些熱解反應(yīng)器的通用性能均不好，并都存在著各自的不足。如流化床熱解反應(yīng)器，它比較適合于生物質(zhì)的熱解氣化和熱解液化，不太適合于生物質(zhì)的熱解炭化，且作為流化載氣的惰性氣體的加入，勢(shì)必會(huì)稀釋熱解氣中的有效組分的濃度，從而給熱解氣的冷卻、 凈化和應(yīng)用帶來(lái)難度。又如固定床熱解反應(yīng)器，它比較適合于生物質(zhì)的熱解氣化和熱解炭化，但不太適合于生物質(zhì)的熱解液化，且由于固定床層中的生物質(zhì)物料的相對(duì)穩(wěn)定和導(dǎo)熱性能不好，勢(shì)必會(huì)造成床層熱解不均勻等問題出現(xiàn)，從而限制了固定床熱解反應(yīng)器在隔絕空氣條件下的熱解能力。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高在隔絕空氣或有限供給空氣的條件下對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行熱解氣化、熱解液化和熱解炭化的能力問題，本發(fā)明提供一種帶烘干功能的螺旋式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器。具體的技術(shù)解決方案如下
帶烘干功能的螺旋式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，包括料筒、第一調(diào)速電機(jī)和螺旋進(jìn)料器，所述料筒位于螺旋進(jìn)料器的進(jìn)料口處；所述螺旋進(jìn)料器的出料口連通著直立的烘干提升筒下部一側(cè)；烘干提升筒的底部連通著引風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口，烘干提升筒的頂部連通著旋風(fēng)分離器的進(jìn)口，旋風(fēng)分離器的出料口連通著螺旋式熱解反應(yīng)器的進(jìn)料口，且旋風(fēng)分離器位于螺旋式熱解反應(yīng)器進(jìn)料口的上方；所述螺旋式熱解反應(yīng)器的另一端分別設(shè)有下出口和上出口，其中下出口為熱解炭出口，上出口為熱解氣出口 ；所述螺旋式熱解反應(yīng)器的中部位于燃燒加熱室內(nèi)，螺旋式熱解反應(yīng)器的輸入端連接著第二調(diào)速電機(jī)；所述燃燒加熱室的頂端中部設(shè)有煙氣出口，煙氣出口通過管道連通著引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口 ；
所述直立的烘干提升筒和旋風(fēng)分離器構(gòu)成氣流式烘干器；
所述螺旋式熱解反應(yīng)器為單螺桿的螺旋推進(jìn)式機(jī)構(gòu)或雙螺桿組成的螺旋推進(jìn)式機(jī)構(gòu)或三螺桿組成的螺旋推進(jìn)式機(jī)構(gòu)。
所述烘干提升筒的直徑為60-200毫米，高度為1000-30000毫米。所述螺旋式熱解反應(yīng)器中的螺桿長(zhǎng)度為800 - 2500毫米、螺桿螺牙的大直徑為 50 - 200毫米、螺桿螺牙的小直徑為50 - 200毫米，螺桿螺牙的螺距為30 — 80毫米。本發(fā)明熱解反應(yīng)器工作時(shí)不需要通入流化載氣，而是通過螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使生物質(zhì)物料沿著高溫反應(yīng)器的內(nèi)壁作螺旋式機(jī)械位移，且可以通過改變反應(yīng)器壁面外側(cè)的加熱溫度和螺桿的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)生物質(zhì)物料的受熱溫度和受熱時(shí)間，從而使生物質(zhì)物料實(shí)現(xiàn)有選擇性的熱解轉(zhuǎn)化，如熱解液化、熱解氣化或熱解炭化。因此，這種熱解反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 工作可靠和通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于將熱解反應(yīng)器設(shè)計(jì)成螺旋式的封閉結(jié)構(gòu)，并放置在燃燒加熱室內(nèi)，螺旋式熱解反應(yīng)器的外壁為受熱面；來(lái)自氣流式烘干器的生物質(zhì)物料由旋風(fēng)分離器分離后依靠自身重力落入螺旋式熱解反應(yīng)器；通過調(diào)節(jié)螺旋式熱解反應(yīng)器壁面外側(cè)的加熱溫度和螺桿轉(zhuǎn)速，即可調(diào)節(jié)生物質(zhì)物料的熱解反應(yīng)溫度和熱解反應(yīng)時(shí)間，從而有選擇性地實(shí)現(xiàn)熱解氣化、熱解液化或熱解炭化；螺旋式熱解反應(yīng)器放置在一個(gè)燃燒加熱室內(nèi)，燃燒加熱室頂端中部的煙氣出口通過管道連通著引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口，高溫?zé)煔馔ㄟ^引風(fēng)機(jī)的抽吸和增壓被送入氣流式烘干器，從而利用其高溫余熱對(duì)生物質(zhì)物料進(jìn)行烘干；這種螺旋式熱解反應(yīng)器可以采用單螺桿式的結(jié)構(gòu)，也可以采用多螺桿并列式的結(jié)構(gòu)，從而增加熱解處理生物質(zhì)物料的能力；對(duì)于多螺桿構(gòu)成的螺旋式熱解反應(yīng)器，其輸入端的螺桿外伸軸頸可以通過齒輪聯(lián)結(jié)由一臺(tái)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，故而結(jié)構(gòu)緊湊。本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在，它能在隔絕空氣的條件下，通過調(diào)節(jié)螺旋式熱解反應(yīng)器壁面外側(cè)的加熱溫度和螺桿轉(zhuǎn)速，即可調(diào)節(jié)生物質(zhì)物料的熱解反應(yīng)溫度和熱解反應(yīng)時(shí)間，從而有選擇性地對(duì)生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱解氣化、熱解液化和熱解炭化；且烘干所用的高溫?zé)釟饬鳛槁菪綗峤夥磻?yīng)器燃燒加熱室的高溫?zé)煔?，從而既?shí)現(xiàn)了高溫余熱的利用，又有效降低了生物質(zhì)物料的水分。這種熱解反應(yīng)器不需要通入惰性載氣，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，且可以采用多個(gè)螺桿并列放置的方式實(shí)現(xiàn)成倍數(shù)地增加生物質(zhì)物料的熱解處理能力。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為單螺桿的螺旋推進(jìn)式機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖3為三螺桿組成的螺旋推進(jìn)式機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。實(shí)施例1
參見圖1，帶烘干功能的螺旋式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器包括料筒1、第一調(diào)速電機(jī)2、螺旋進(jìn)料器3、烘干提升筒4、旋風(fēng)分離器5、螺旋式熱解反應(yīng)器6、燃燒加熱室7、熱解炭出口 8、熱解氣出口 9、引風(fēng)機(jī)10和第二調(diào)速電機(jī)11。烘干提升筒4的直徑為100毫米，高度為2. 5米。螺旋式熱解反應(yīng)器6為單螺桿的螺旋推進(jìn)式機(jī)構(gòu)(見圖2)，其中螺桿的長(zhǎng)度為1.2毫米、螺桿螺牙的大直徑為80毫米、螺桿螺牙的小直徑為60毫米，螺距為45毫米。料筒1位于螺旋進(jìn)料器3的進(jìn)料口上方，螺旋進(jìn)料器3的出料口連通著直立的烘干提升筒4下部一側(cè)；烘干提升筒4的底部連通著引風(fēng)機(jī)10的出風(fēng)口，烘干提升筒4的頂部連通著旋風(fēng)分離器5的進(jìn)口，旋風(fēng)分離器5的出料口連通著螺旋式熱解反應(yīng)器6的進(jìn)料口，且旋風(fēng)分離器5位于螺旋式熱解反應(yīng)器6的進(jìn)料口的上方；螺旋式熱解反應(yīng)器6的另一端分別設(shè)有下出口和上出口，其中下出口為熱解炭出口 8，上出口為熱解氣出口 9 ；螺旋式熱解反應(yīng)器6的中部位于燃燒加熱室7內(nèi)；螺旋式熱解反應(yīng)器6的輸入端連接著第二調(diào)速電機(jī)11。燃燒加熱室7的頂端中部設(shè)有煙氣出口，煙氣出口通過管道連通著引風(fēng)機(jī)10的進(jìn)風(fēng)口 ；直立的烘干提升筒4和旋風(fēng)分離器5構(gòu)成氣流式烘干器。在以玉米秸稈為熱解原料、氣流式烘干器進(jìn)料速率均為100kg/h情況下的試驗(yàn)表明若螺旋式熱解反應(yīng)器壁面外側(cè)的加熱溫度為1000°c、螺旋式反應(yīng)器中的螺桿轉(zhuǎn)速為 50r/min，則此種情況可以滿足生物質(zhì)物料熱解氣化的工藝要求，氣體產(chǎn)物的質(zhì)量產(chǎn)率為陽(yáng)％、熱值為12MJ/m3 ；若螺旋式熱解反應(yīng)器壁面外側(cè)的加熱溫度為600°C、螺旋式反應(yīng)器中的螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min，則此種情況可以滿足生物質(zhì)物料熱解液化的工藝要求，液體產(chǎn)物的質(zhì)量產(chǎn)率為52%、熱值為16MJ/kg ；若螺旋式熱解反應(yīng)器壁面外側(cè)的加熱溫度為500°C、螺旋式反應(yīng)器中的螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min，則此種情況可以滿足生物質(zhì)物料熱解炭化的工藝要求， 固體產(chǎn)物的質(zhì)量產(chǎn)率為50%、熱值為18MJ/kg。實(shí)施例2
參見圖1，帶烘干功能的螺旋式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器包括料筒1、第一調(diào)速電機(jī)2、螺旋進(jìn)料器3、烘干提升筒4、旋風(fēng)分離器5、螺旋式熱解反應(yīng)器6、燃燒加熱室7、熱解炭出口 8、熱解氣出口 9、引風(fēng)機(jī)10和第二調(diào)速電機(jī)11。烘干提升筒4的直徑為100毫米，高度為2. 5米。螺旋式熱解反應(yīng)器6為三螺桿組成的螺旋推進(jìn)式機(jī)構(gòu)(見圖3)，其中螺桿的長(zhǎng)度為1. 2毫米、螺桿螺牙的大徑為80毫米、螺桿螺牙的小徑為60毫米，螺距為45毫米。料筒1位于螺旋進(jìn)料器3的進(jìn)料口上方，螺旋進(jìn)料器3的出料口連通著直立的烘干提升筒4下部一側(cè)；烘干提升筒4的底部連通著引風(fēng)機(jī)10的出風(fēng)口，烘干提升筒4的頂部連通著旋風(fēng)分離器5的進(jìn)口，旋風(fēng)分離器5的出料口連通著螺旋式熱解反應(yīng)器6的進(jìn)料口，且旋風(fēng)分離器5位于螺旋式熱解反應(yīng)器6的進(jìn)料口的上方；螺旋式熱解反應(yīng)器6的另一端分別設(shè)有下出口和上出口，其中下出口為熱解炭出口 8，上出口為熱解氣出口 9 ；螺旋式熱解反應(yīng)器6的中部位于燃燒加熱室7內(nèi)；螺旋式熱解反應(yīng)器6的輸入端連接著第二調(diào)速電機(jī)11。燃燒加熱室7的頂端中部設(shè)有煙氣出口，煙氣出口通過管道連通著引風(fēng)機(jī)10的進(jìn)風(fēng)口 ；直立的烘干提升筒4和旋風(fēng)分離器5構(gòu)成氣流式烘干器。在以玉米秸稈為熱解原料、氣流式烘干器進(jìn)料速率均為300kg/h情況下的試驗(yàn)表明若螺旋式熱解反應(yīng)器壁面外側(cè)的加熱溫度為1000°c、螺旋式反應(yīng)器中的螺桿轉(zhuǎn)速為 50r/min，則此種情況可以滿足生物質(zhì)物料熱解氣化的工藝要求，氣體產(chǎn)物的質(zhì)量產(chǎn)率為陽(yáng)％、熱值為12MJ/m3 ；若螺旋式熱解反應(yīng)器壁面外側(cè)的加熱溫度為600°C、螺旋式反應(yīng)器中的螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min，則此種情況可以滿足生物質(zhì)物料熱解液化的工藝要求，液體產(chǎn)物的質(zhì)量產(chǎn)率為52%、熱值為16MJ/kg ；若螺旋式熱解反應(yīng)器壁面外側(cè)的加熱溫度為500°C、螺旋式反應(yīng)器中的螺桿轉(zhuǎn)速為40r/min，則此種情況可以滿足生物質(zhì)物料熱解炭化的工藝要求，固體產(chǎn)物的質(zhì)量產(chǎn)率為50%、熱值為18MJ/kg。
權(quán)利要求
1.帶烘干功能的螺旋式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，包括料筒、第一調(diào)速電機(jī)和螺旋進(jìn)料器，所述料筒位于螺旋進(jìn)料器的進(jìn)料口處，其特征在于所述螺旋進(jìn)料器的出料口連通著直立的烘干提升筒下部一側(cè)；烘干提升筒的底部連通著引風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口，烘干提升筒的頂部連通著旋風(fēng)分離器的進(jìn)口，旋風(fēng)分離器的出料口連通著螺旋式熱解反應(yīng)器的進(jìn)料口，且旋風(fēng)分離器位于螺旋式熱解反應(yīng)器進(jìn)料口的上方；所述螺旋式熱解反應(yīng)器的另一端分別設(shè)有下出口和上出口，其中下出口為熱解炭出口，上出口為熱解氣出口 ；所述螺旋式熱解反應(yīng)器的中部位于燃燒加熱室內(nèi)，螺旋式熱解反應(yīng)器的輸入端連接著第二調(diào)速電機(jī)；所述燃燒加熱室的頂端中部設(shè)有煙氣出口，煙氣出口通過管道連通著引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口；所述直立的烘干提升筒和旋風(fēng)分離器構(gòu)成氣流式烘干器；所述螺旋式熱解反應(yīng)器為單螺桿的螺旋推進(jìn)式機(jī)構(gòu)或雙螺桿組成的螺旋推進(jìn)式機(jī)構(gòu)或三螺桿組成的螺旋推進(jìn)式機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶烘干功能的螺旋式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，其特征在于所述烘干提升筒的直徑為60-200毫米，高度為1000-30000毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶烘干功能的螺旋式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，其特征在于所述螺旋式熱解反應(yīng)器中的螺桿長(zhǎng)度為800 - 2500毫米、螺桿螺牙的大直徑為50 - 200毫米、 螺桿螺牙的小直徑為50 - 200毫米，螺桿螺牙的螺距為30 - 80毫米。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶烘干功能的螺旋式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器。該反應(yīng)器的螺旋進(jìn)料器的出料口連通著直立的烘干提升筒下部一側(cè)；烘干提升筒的底部連通著引風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口、頂部通過旋風(fēng)分離器連通著螺旋式熱解反應(yīng)器的進(jìn)料口；螺旋式熱解反應(yīng)器的另一端設(shè)有熱解炭出口和熱解氣出口；螺旋式熱解反應(yīng)器的輸入端連接著調(diào)速電機(jī)，螺旋式熱解反應(yīng)器的中部位于燃燒加熱室內(nèi)；燃燒加熱室的頂端中部設(shè)有煙氣出口，并通過管道連通著引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)螺旋式熱解反應(yīng)器壁面外側(cè)的加熱溫度和螺桿轉(zhuǎn)速來(lái)熱解反應(yīng)溫度和熱解反應(yīng)時(shí)間，從而對(duì)生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱解氣化、熱解液化或和熱解炭化；且能夠利用加熱熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱?duì)生物質(zhì)物料進(jìn)行烘干。
文檔編號(hào)C10B57/00GK102212377SQ20111012330
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者宣宏, 朱錫鋒, 李麗, 童明 申請(qǐng)人:安徽禾盛生物能源有限公司