移動(dòng)式秸稈熱解制備液體燃料的裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種移動(dòng)式秸稈熱解制備燃料油的裝置和方法。該裝置包括斜板式收集器(1)、生物質(zhì)粉碎器(2)、干燥器(3)、緩沖儲(chǔ)存罐(4)、生物質(zhì)熱解反應(yīng)器(5)、產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器(6)、旋轉(zhuǎn)式除塵器(7)、冷凝器(8)、產(chǎn)物回料器(9)、煙氣回料器(10)、煙氣旋風(fēng)分離器(11)、尾氣處理裝置(12)、產(chǎn)物油儲(chǔ)罐(13)、集成式電子前端控制器(14)、給料及載氣供給器(15)等單元。該裝置系統(tǒng)裝載在移動(dòng)車上，開到田間地頭，將生物質(zhì)就地轉(zhuǎn)化為便于運(yùn)輸?shù)纳镉?，具體如下：秸稈在自熱式反應(yīng)器內(nèi)快速熱解(500-600℃)生成熱解蒸氣，熱解蒸氣經(jīng)除塵與冷凝，可獲得高品質(zhì)的生物油。本發(fā)明為生物質(zhì)低成本制備燃料油提供了一條有效途徑。
【專利說明】移動(dòng)式秸稈熱解制備液體燃料的裝置與方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于生物質(zhì)熱解領(lǐng)域，涉及移動(dòng)中進(jìn)行生物質(zhì)熱解的方法與裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，自2000以來，我國(guó)政府一直大力投資可再生能源，竭力降低對(duì)煤炭資源的依賴。2011年中國(guó)成為可再生能源利用規(guī)模最大的國(guó)家，而生物質(zhì)能源由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院估算，我國(guó)秸桿產(chǎn)量位居世界第一，占全球秸桿總產(chǎn)量的18.83%。但秸桿利用存在著運(yùn)輸收集成本高，資源本身能量密度低的問題，因此目前大部分秸桿被廢棄或在田間地頭直接焚燒，這不僅造成了能源的浪費(fèi)，也在一定程度上造成了如霧霾等環(huán)境污染問題。
[0003]國(guó)內(nèi)外已有不少關(guān)注生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃油的研宄。但是已有的大多數(shù)的研宄成果均在不同程度上具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積廣，機(jī)動(dòng)性差，不夠靈活等問題，難以實(shí)現(xiàn)未來的市場(chǎng)化應(yīng)用，且在一些關(guān)鍵技術(shù)(油蒸氣如何快速冷凝、如何快速除灰、熱量如何高效自給等)上還沒有完全突破。
[0004]因此，設(shè)計(jì)一種移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料裝置，將生物質(zhì)就地轉(zhuǎn)化為易運(yùn)輸?shù)囊后w燃料及各種副產(chǎn)品，充分利用秸桿資源，提高可再生能源的利用效率，需求十分迫切。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題:目前技術(shù)僅能將秸桿用固定的或是移動(dòng)性能較差的設(shè)備熱解得到液體燃料，且得到的液體燃料所含雜質(zhì)較多。該類過程存在處理周期長(zhǎng)、設(shè)備占地面廣、運(yùn)輸成本及投資成本高等缺點(diǎn)。亟需開發(fā)處理周期短，具有良好移動(dòng)性能，能夠制備純度更高的液體燃料的新技術(shù)。
[0006]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，使用的技術(shù)方案如下:采用由燃燒器和熱解器嵌套使用的反應(yīng)器催化熱解生物質(zhì)，冷凝熱解產(chǎn)生的可冷凝有蒸氣制備液體燃料。該過程可以在移動(dòng)裝置上實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，工藝簡(jiǎn)單，處理周期短。秸桿在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)完成熱解，并且不可冷凝蒸氣可循環(huán)利用，產(chǎn)物氣與煙氣皆可回料入反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了能源與物料的最大化利用。
[0007]本發(fā)明的移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的裝置包括:
[0008]秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I，用于從農(nóng)田中收集經(jīng)過初期收割的秸桿，同時(shí)對(duì)秸桿進(jìn)行粉碎及干燥預(yù)處理；
[0009]秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II，用來對(duì)秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I處理后的秸桿顆粒進(jìn)行熱解，對(duì)生成的產(chǎn)物氣進(jìn)行除塵與冷凝處理，最終得到液體燃料；
[0010]移動(dòng)式車載系統(tǒng)III，用于搭載秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I及秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II，并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)功能，從而使裝置具有良好的移動(dòng)性；
[0011]其中:
[0012]秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I包括順序串聯(lián)連接的斜板式收集器、粉碎機(jī)、干燥器、緩沖儲(chǔ)存罐，其中斜板式收集器在伸開時(shí)向下傾斜，達(dá)到能與地面接觸的長(zhǎng)度；
[0013]秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II包括熱解反應(yīng)器、產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器、旋轉(zhuǎn)式除塵器、冷凝器、產(chǎn)物回料器、煙氣旋風(fēng)分離器、煙氣回料器、尾氣處理裝置、產(chǎn)物儲(chǔ)存罐、集成式電子前端控制器、給料及載氣供給器，其中給料及載氣供給器的入口與緩沖儲(chǔ)存罐的出口相連，熱解反應(yīng)器的入料口與給料及載氣供給器的出口相連，熱解反應(yīng)器的產(chǎn)物氣出口與產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器相連，產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器產(chǎn)物氣出口與旋轉(zhuǎn)式除塵器相連，旋轉(zhuǎn)式除塵器出口與冷凝器相連，冷凝器產(chǎn)物出口與產(chǎn)物儲(chǔ)存罐相連，產(chǎn)物儲(chǔ)存罐下部的取油口即為液體燃料出口，產(chǎn)物儲(chǔ)存罐的上出口為不可冷凝氣體出口 ；產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器下出口與產(chǎn)物回料器相連；熱解反應(yīng)器煙氣出口與煙氣旋風(fēng)分離器相連，煙氣旋風(fēng)分離器上出口與尾氣處理裝置相連，煙氣旋風(fēng)分離器下出口與煙氣回料器相連，煙氣回料器出口與熱解反應(yīng)器的煙氣回料口相連，集成式電子前端控制器分別控制斜板式收集器、粉碎機(jī)、干燥器、熱解反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)式除塵器、冷凝器、尾氣處理裝置。
[0014]所述的熱解反應(yīng)器分為燃燒床和熱解床，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置連接燃燒床和熱解床的導(dǎo)向管，導(dǎo)向管插入燃燒床內(nèi)，在燃燒床底部導(dǎo)向管開槽，燃燒床與導(dǎo)向管形成環(huán)隙料腿；熱解床出口設(shè)置產(chǎn)物氣旋分離器，其與產(chǎn)物回料器之間的立管在運(yùn)行時(shí)形成顆粒密封，防止燃燒氣和熱解氣互串。
[0015]所述的旋轉(zhuǎn)式除塵器外形為圓柱體，內(nèi)部由下至上布滿細(xì)小的通道，在電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，當(dāng)熱解氣進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式除塵器的細(xì)小通道時(shí)，由于力的作用，灰塵下落，經(jīng)底部斗清除出除塵器，熱解氣從上出口離開旋轉(zhuǎn)式除塵器。
[0016]移動(dòng)式車載系統(tǒng)III是一個(gè)車輛搭載裝置，由車輪及軸支撐起底盤，底盤上搭載秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I與秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II的各部件，其中底盤的前端連接板體可伸縮的斜板式收集器，板體伸開后，向下方傾斜至能與地面接觸的長(zhǎng)度。
[0017]本發(fā)明的移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的方法為:
[0018]將秸桿等生物質(zhì)在惰性床料作用下置于熱解反應(yīng)器中進(jìn)行快速加熱升溫至500-600°C熱解生成熱解蒸氣，產(chǎn)物氣經(jīng)除塵與冷凝，可獲得高品質(zhì)的生物油，煙氣中夾帶的顆粒分離后全部返回燃燒床，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用；具體包括如下步驟:
[0019]首先，由秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I處理好的秸桿顆粒加入至給料及載氣供給器，由載氣帶動(dòng)秸桿顆粒，將其從底部加入熱解反應(yīng)器，在常壓、溫度為500-600°C和惰性床料作用下進(jìn)行熱解；產(chǎn)物氣經(jīng)熱解反應(yīng)器產(chǎn)物氣出口通向產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器，產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器出來的氣體經(jīng)旋轉(zhuǎn)式除塵器除塵，產(chǎn)物氣夾帶的顆粒被進(jìn)一步除去，再經(jīng)冷凝器冷凝得到液體燃料，流向產(chǎn)物儲(chǔ)存罐中作為生物油儲(chǔ)存，并可在下部的取油開口處取得；不可冷凝氣體進(jìn)入一部分進(jìn)入給料及載氣供給器用作載氣，一部分可再次進(jìn)入熱解反應(yīng)器中利用；產(chǎn)物氣中夾帶的床料和焦炭固相物質(zhì)化被分離進(jìn)入產(chǎn)物回料器，然后被回料至熱解反應(yīng)器；
[0020]煙氣經(jīng)熱解反應(yīng)器煙氣出口通向煙氣旋風(fēng)分離器，經(jīng)過旋風(fēng)分離器的除塵去除大部分顆粒后，氣體由上出口進(jìn)入尾氣處理裝置，顆粒物質(zhì)經(jīng)由下出口進(jìn)入煙氣回料器，最終返回燃燒床實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用；
[0021]集成式電子前端控制器控制斜板式收集器的板體伸縮、粉碎機(jī)、旋轉(zhuǎn)式除塵器的電機(jī)開關(guān)與轉(zhuǎn)速，以及干燥器、熱解反應(yīng)器、冷凝器、尾氣處理裝置中氣體、液體物質(zhì)的流速、溫度、壓強(qiáng)及成分的變化情況。
[0022]有益效果:本發(fā)明的裝置和方法具有以下特色及優(yōu)點(diǎn):利用燃燒區(qū)嵌套熱解區(qū)特殊結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了緊湊結(jié)構(gòu)的目的。秸桿解熱轉(zhuǎn)化為液體燃料，并且實(shí)現(xiàn)了不可冷凝產(chǎn)物氣和高溫惰性材料的循環(huán)利用。由于結(jié)構(gòu)緊湊且簡(jiǎn)單，為其移動(dòng)性帶來了便利，搭載在移動(dòng)式車載系統(tǒng)上后，能夠?qū)崿F(xiàn)秸桿的就地收集與轉(zhuǎn)化，有效縮短了生產(chǎn)周期，降低了運(yùn)輸成本。而產(chǎn)物氣與高溫惰性材料的循環(huán)利用有效降低了產(chǎn)物氣中氮?dú)獾暮?，同時(shí)減少了原料浪費(fèi)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的方法和裝置的示意圖，其中有:
[0024]斜板式收集器1、粉碎機(jī)2、干燥器3、緩沖儲(chǔ)存罐4、熱解反應(yīng)器5、產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器6、旋轉(zhuǎn)式除塵器7、冷凝器8、產(chǎn)物回料器9、煙氣旋風(fēng)分離器10、煙氣回料器11、尾氣處理裝置12、產(chǎn)物儲(chǔ)存罐13、集成式電子前端控制器14、給料及載氣供給器15。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0026]本發(fā)明提供了一種移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的方法和裝置。該方法包括如下步驟:首先秸桿由斜板式收集器收集并粉碎處理，干燥后進(jìn)入緩沖儲(chǔ)存罐，均勻地經(jīng)載氣帶動(dòng)由熱解反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器熱解，生成的產(chǎn)物氣分為可冷凝蒸氣和不可冷凝蒸氣，可冷凝蒸氣經(jīng)過旋轉(zhuǎn)式除塵器除塵后進(jìn)入冷凝管，經(jīng)歷冷凝后得到液體燃料；不可冷凝的蒸氣一部分進(jìn)入給料及載氣供給器后作為載氣使用，一部分再次進(jìn)入反應(yīng)器中循環(huán)利用。燃燒區(qū)的高溫惰性材料、產(chǎn)物回料及煙氣回料均實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，同時(shí)煙氣的熱量進(jìn)入干燥器用以干燥秸桿顆粒。該裝置包括斜板式收集器、粉碎機(jī)、干燥器、緩沖儲(chǔ)存罐、熱解反應(yīng)器、產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器、旋轉(zhuǎn)式除塵器、冷凝器、產(chǎn)物回料器、煙氣旋風(fēng)分離器、煙氣回料器、尾氣處理裝置、產(chǎn)物儲(chǔ)存罐、集成式電子前端控制器、給料及載氣供給器。
[0027]本發(fā)明提供了一種移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的方法和裝置。該方法包括如下步驟:首先秸桿由斜板式收集器收集并粉碎處理，干燥后進(jìn)入緩沖儲(chǔ)存罐，均勻地經(jīng)載氣帶動(dòng)由熱解反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器熱解，生成的產(chǎn)物氣分為可冷凝蒸氣和不可冷凝蒸氣，可冷凝蒸氣經(jīng)過旋轉(zhuǎn)式除塵器除塵后進(jìn)入冷凝管，經(jīng)歷冷凝后得到液體燃料；不可冷凝的蒸氣一部分進(jìn)入給料及載氣供給器后作為載氣使用，一部分再次進(jìn)入反應(yīng)器中循環(huán)利用。燃燒區(qū)的高溫惰性材料、產(chǎn)物回料及煙氣回料均實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，同時(shí)煙氣的熱量進(jìn)入干燥器用以干燥秸桿顆粒。該方法包括秸桿收集與前端處理系統(tǒng)，秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)及移動(dòng)式車載系統(tǒng)。在斜板式收集器、粉碎機(jī)、干燥器、緩沖儲(chǔ)存罐、熱解反應(yīng)器、產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器、旋轉(zhuǎn)式除塵器、冷凝器、產(chǎn)物回料器、煙氣旋風(fēng)分離器、煙氣回料器、尾氣處理裝置、產(chǎn)物儲(chǔ)存罐、集成式電子前端控制器、給料及載氣供給器等一整套裝置上實(shí)現(xiàn)。
[0028]所述的秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I由斜板式收集器、粉碎機(jī)、干燥器、緩沖儲(chǔ)存罐組成，秸桿原料由斜板式收集器收集后進(jìn)過粉碎機(jī)處理成秸桿顆粒，通過干燥器去除其中包含的水分，最后儲(chǔ)存在緩沖儲(chǔ)存器中。以備秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II利用。
[0029]秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II由熱解反應(yīng)器、產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器、旋轉(zhuǎn)式除塵器、冷凝器、產(chǎn)物回料器、煙氣旋風(fēng)分離器、煙氣回料器、尾氣處理裝置、產(chǎn)物儲(chǔ)存罐、集成式電子前端控制器、給料及載氣供給器組成。秸桿顆粒在反應(yīng)器中熱解，生成的產(chǎn)物氣分為可冷凝蒸氣和不可冷凝蒸氣，可冷凝蒸氣經(jīng)過旋轉(zhuǎn)式除塵器除塵后進(jìn)入冷凝管，經(jīng)歷冷凝后得到液體燃料；不可冷凝的蒸氣一部分進(jìn)入給料及載氣供給器后作為載氣使用，一部分再次進(jìn)入反應(yīng)器中循環(huán)利用。實(shí)現(xiàn)了能源與物料的最大化利用。
[0030]參見圖1，所述的本發(fā)明提供的移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的方法和裝置。
[0031]秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I，用于將田間地頭的秸桿收集并粉碎除水后儲(chǔ)存，作為熱解原料的供給；
[0032]秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II，用來將秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I儲(chǔ)存的秸桿原料進(jìn)行熱解制備液體燃料；
[0033]移動(dòng)式車載系統(tǒng)III用于搭載秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I和秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)11，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性。
[0034]首先秸桿由斜板式收集器收集并粉碎處理，干燥后進(jìn)入緩沖儲(chǔ)存罐，在載氣帶動(dòng)下均勻地由反應(yīng)器底部加入，在550°C，常壓和超高加熱速率下熱解生成蒸氣，經(jīng)過除塵后，冷凝蒸氣，液體燃料流入產(chǎn)物儲(chǔ)存罐。不可冷凝的蒸氣一部分進(jìn)入給料及載氣供給器后作為載氣使用，一部分再次進(jìn)入反應(yīng)器中循環(huán)利用。高溫惰性材料利用顆粒循環(huán)將燃燒區(qū)的熱量傳遞到中間的熱解區(qū)，產(chǎn)物，煙氣中的剩余的可用料，皆通過旋風(fēng)分離器與回料器再次進(jìn)入熱解反應(yīng)器。
[0035]秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I包括斜板式收集器1、粉碎機(jī)2、干燥器3、緩沖儲(chǔ)存罐4，其中斜板式收集器1與粉碎機(jī)2相連，粉碎機(jī)2出口與干燥器3相連，干燥器3出口與緩沖儲(chǔ)存罐4相連；
[0036]秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I包括斜板式收集器1、粉碎機(jī)2、干燥器3、緩沖儲(chǔ)存罐4，其中斜板式收集器1下端與地面接觸，斜板式收集器1上出口與粉碎器2相連，粉碎器2出口與干燥器3相連，干燥器3出口與緩沖儲(chǔ)存罐4相連；
[0037]秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II包括熱解反應(yīng)器5、產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器6、旋轉(zhuǎn)式除塵器7、冷凝器8、產(chǎn)物回料器9、煙氣旋風(fēng)分離器10、煙氣回料器11、尾氣處理裝置12、產(chǎn)物儲(chǔ)存罐13、集成式電子前端控制器14、給料及載氣供給器15，其中給料及載氣供給器15的入口與緩沖儲(chǔ)存罐4的出口相連，熱解反應(yīng)器5的入料口與給料及載氣供給器15相連，熱解反應(yīng)器5的產(chǎn)物氣出口與產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器6相連，產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器6產(chǎn)物氣出口與旋轉(zhuǎn)式除塵器7相連，旋轉(zhuǎn)式除塵器7出口與冷凝器8相連，冷凝器8產(chǎn)物出口與產(chǎn)物儲(chǔ)存罐13相連，產(chǎn)物儲(chǔ)存罐13的取油口即為液體燃料出口，產(chǎn)物儲(chǔ)存罐13的上出口為不可冷凝氣體出口 ；產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器6下出口與產(chǎn)物回料器9相連；熱解反應(yīng)器5煙氣出口與煙氣旋風(fēng)分離器10相連，煙氣旋風(fēng)分離器10上出口與尾氣處理裝置12相連，煙氣旋風(fēng)分離器10下出口與煙氣回料器11相連，煙氣回料器11出口與熱解反應(yīng)器5的煙氣回料口相連，集成式電子前端控制器14與斜板式收集器1、粉碎機(jī)2、干燥器3、熱解反應(yīng)器5、旋轉(zhuǎn)式除塵器7、冷凝器8、尾氣處理裝置12相連；
[0038]移動(dòng)式車載系統(tǒng)III包括車輪、軸、底盤、外接車輛掛接口、動(dòng)力裝置，其中車輪、軸、底盤組裝成移動(dòng)小車，與外接車輛掛接口及動(dòng)力裝置相連。
[0039]秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II，壓力為常壓，超高加熱速率，超短產(chǎn)物停留時(shí)間，適中溫度。
[0040]本發(fā)明還提供了一種移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的方法，該方法包括如下步驟:首先將秸桿收集處理，然后對(duì)其熱解，除塵后冷凝可冷凝蒸氣制備液體燃料，然后將不可冷凝蒸氣循環(huán)當(dāng)作進(jìn)料載氣或通入反應(yīng)器循環(huán)利用。
[0041]該方法包括如下步驟:首先秸桿由斜板式收集器收集并粉碎處理，干燥后進(jìn)入緩沖儲(chǔ)存罐，在載氣帶動(dòng)下均勻地由反應(yīng)器底部加入，在550°C，常壓和超高加熱速率下熱解生成蒸氣，經(jīng)過氣旋分離和除塵后，冷凝有機(jī)蒸氣，液體燃料流入產(chǎn)物儲(chǔ)存罐。不可冷凝蒸氣一部分用作載氣，一部分通回?zé)峤夥磻?yīng)器實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。包圍著熱解區(qū)的燃燒區(qū)的高溫惰性材料通過顆粒循環(huán)將燃燒區(qū)的熱量傳遞到中間的熱解區(qū)。
[0042]產(chǎn)物氣旋分離器分離出來的產(chǎn)物回料流入產(chǎn)物回料器，全部返回燃燒區(qū)再循環(huán)利用。
[0043]煙氣旋風(fēng)分離器分離出來的產(chǎn)物回料流入產(chǎn)物回料器，全部返回燃燒區(qū)再循環(huán)利用，分離出來的尾氣可以熱量傳遞至干燥器用以干燥秸桿。
[0044]本實(shí)例中秸桿原料可經(jīng)移動(dòng)式收集裝置直接從田地上采集，自前端初步處理后粉碎為直徑為3cm的秸桿顆粒，再經(jīng)干燥處理后進(jìn)入緩沖儲(chǔ)存罐，在載氣帶動(dòng)下進(jìn)入熱解反應(yīng)器:在550°C，常壓和超高加熱速率下熱解生成蒸氣，殘余半焦和惰性床料在熱解床中慣性分離，再次進(jìn)入燃燒床中形成顆粒內(nèi)循環(huán)；熱解蒸氣經(jīng)旋轉(zhuǎn)式除塵器除塵后冷凝，液體燃料進(jìn)入產(chǎn)物儲(chǔ)存罐；秸桿顆粒熱解產(chǎn)生的不可冷凝的蒸氣，一部分進(jìn)入給料及載氣供給器中作為載氣使用，另一部分通入熱解反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，產(chǎn)物氣、煙氣中的剩余可用料，均通過各自的回料器再次進(jìn)入熱解反應(yīng)器，通過上述過程就實(shí)現(xiàn)整個(gè)熱解過程的循環(huán)利用。再將整套熱解設(shè)備合理地放置在移動(dòng)性良好的采集車上，極大地增強(qiáng)了裝備的實(shí)用性。
[0045]上述方法僅為本發(fā)明的較理想實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的裝置，其特征在于:該裝置包括: 秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I，用于從農(nóng)田中收集經(jīng)過初期收割的秸桿，同時(shí)對(duì)秸桿進(jìn)行粉碎及干燥預(yù)處理； 秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II，用來對(duì)秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I處理后的秸桿顆粒進(jìn)行熱解，對(duì)生成的產(chǎn)物氣進(jìn)行除塵與冷凝處理，最終得到液體燃料； 移動(dòng)式車載系統(tǒng)III，用于搭載秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I及秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II，并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)功能，從而使裝置具有良好的移動(dòng)性； 其中: 秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I包括順序串聯(lián)連接的斜板式收集器(1)、粉碎機(jī)(2)、干燥器(3)、緩沖儲(chǔ)存罐(4)，其中斜板式收集器(1)在伸開時(shí)向下傾斜，達(dá)到能與地面接觸的長(zhǎng)度； 秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II包括熱解反應(yīng)器(5)、產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器(6)、旋轉(zhuǎn)式除塵器(7)、冷凝器(8)、產(chǎn)物回料器(9)、煙氣旋風(fēng)分離器(10)、煙氣回料器(11)、尾氣處理裝置(12)、產(chǎn)物儲(chǔ)存罐(13)、集成式電子前端控制器(14)、給料及載氣供給器(15)，其中給料及載氣供給器(15)的入口與緩沖儲(chǔ)存罐(4)的出口相連，熱解反應(yīng)器(5)的入料口與給料及載氣供給器(15)的出口相連，熱解反應(yīng)器(5)的產(chǎn)物氣出口與產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器(6)相連，產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器(6)產(chǎn)物氣出口與旋轉(zhuǎn)式除塵器(7)相連，旋轉(zhuǎn)式除塵器(7)出口與冷凝器⑶相連，冷凝器⑶產(chǎn)物出口與產(chǎn)物儲(chǔ)存罐(13)相連，產(chǎn)物儲(chǔ)存罐(13)下部的取油口即為液體燃料出口，產(chǎn)物儲(chǔ)存罐(13)的上出口為不可冷凝氣體出口 ；產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器(6)下出口與產(chǎn)物回料器(9)相連；熱解反應(yīng)器(5)煙氣出口與煙氣旋風(fēng)分離器(10)相連，煙氣旋風(fēng)分離器(10)上出口與尾氣處理裝置(12)相連，煙氣旋風(fēng)分離器(10)下出口與煙氣回料器(11)相連，煙氣回料器(11)出口與熱解反應(yīng)器(5)的煙氣回料口相連，集成式電子前端控制器(14)分別控制斜板式收集器(1)、粉碎機(jī)(2)、干燥器(3)、熱解反應(yīng)器(5)、旋轉(zhuǎn)式除塵器(7)、冷凝器(8)、尾氣處理裝置(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的裝置，其特征在于:所述的熱解反應(yīng)器(5)分為燃燒床和熱解床，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置連接燃燒床和熱解床的導(dǎo)向管，導(dǎo)向管插入燃燒床內(nèi)，在燃燒床底部導(dǎo)向管開槽，燃燒床與導(dǎo)向管形成環(huán)隙料腿；熱解床出口設(shè)置產(chǎn)物氣旋分離器出)，其與產(chǎn)物回料器(9)之間的立管在運(yùn)行時(shí)形成顆粒密封，防止燃燒氣和熱解氣互串。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的裝置，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)式除塵器(7)外形為圓柱體，內(nèi)部由下至上布滿細(xì)小的通道，在電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，當(dāng)熱解氣進(jìn)入旋轉(zhuǎn)式除塵器(7)的細(xì)小通道時(shí)，由于力的作用，灰塵下落，經(jīng)底部斗清除出除塵器，熱解氣從上出口離開旋轉(zhuǎn)式除塵器(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的裝置，其特征在于:移動(dòng)式車載系統(tǒng)III是一個(gè)車輛搭載裝置，由車輪及軸支撐起底盤，底盤上搭載秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I與秸桿熱解及產(chǎn)物分離收集系統(tǒng)II的各部件，其中底盤的前端連接板體可伸縮的斜板式收集器(1)，板體伸開后，向下方傾斜至能與地面接觸的長(zhǎng)度。
5.—種如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式秸桿熱解制備液體燃料的方法，其特征在于，該方法將秸桿等生物質(zhì)在惰性床料作用下置于熱解反應(yīng)器中進(jìn)行快速加熱升溫至500-600°C熱解生成熱解蒸氣，產(chǎn)物氣經(jīng)除塵與冷凝，可獲得高品質(zhì)的生物油，煙氣中夾帶的顆粒分離后全部返回燃燒床，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用；具體包括如下步驟: 首先，由秸桿收集與前端處理系統(tǒng)I處理好的秸桿顆粒加入至給料及載氣供給器(15)，由載氣帶動(dòng)秸桿顆粒，將其從底部加入熱解反應(yīng)器(5)，在常壓、溫度為500-600°C和惰性床料作用下進(jìn)行熱解；產(chǎn)物氣經(jīng)熱解反應(yīng)器(5)產(chǎn)物氣出口通向產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器(6)，產(chǎn)物氣旋風(fēng)分離器￠)出來的氣體經(jīng)旋轉(zhuǎn)式除塵器(7)除塵，產(chǎn)物氣夾帶的顆粒被進(jìn)一步除去，再經(jīng)冷凝器(8)冷凝得到液體燃料，流向產(chǎn)物儲(chǔ)存罐(13)中作為生物油儲(chǔ)存，并可在下部的取油開口處取得；不可冷凝氣體進(jìn)入一部分進(jìn)入給料及載氣供給器(15)用作載氣，一部分可再次進(jìn)入熱解反應(yīng)器(5)中利用；產(chǎn)物氣中夾帶的床料和焦炭固相物質(zhì)化被分離進(jìn)入產(chǎn)物回料器(9)，然后被回料至熱解反應(yīng)器(5); 煙氣經(jīng)熱解反應(yīng)器(5)煙氣出口通向煙氣旋風(fēng)分離器(10)，經(jīng)過旋風(fēng)分離器的除塵去除大部分顆粒后，氣體由上出口進(jìn)入尾氣處理裝置(12)，顆粒物質(zhì)經(jīng)由下出口進(jìn)入煙氣回料器(11)，最終返回燃燒床實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用； 集成式電子前端控制器(14)控制斜板式收集器(1)的板體伸縮、粉碎機(jī)(2)、旋轉(zhuǎn)式除塵器(7)的電機(jī)開關(guān)與轉(zhuǎn)速，以及干燥器(3)、熱解反應(yīng)器(5)、冷凝器(8)、尾氣處理裝置(12)中氣體、液體物質(zhì)的流速、溫度、壓強(qiáng)及成分的變化情況。
【文檔編號(hào)】C10G1/00GK104479719SQ201410659408
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】郭昊坤, 楊帆, 邵靜怡, 張會(huì)巖, 肖睿 申請(qǐng)人:東南大學(xué)