一種豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于生物質(zhì)能利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括進料口、驅(qū)動系統(tǒng)、密封反應(yīng)室、高溫換熱盤管、多級齒輪傳熱壓輥、多級光滑傳熱壓輥、氣相產(chǎn)物出口和固相產(chǎn)物出口。生物質(zhì)原料進入豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器后，在重力作用下落至一級齒輪式傳熱壓輥的兩輥間隙，在輥壓傳動作用下和高溫輥面接觸，實現(xiàn)強制破碎和熱解；而后殘渣通過重力作用和輥壓傳動，依次經(jīng)歷多級齒輪式傳熱壓輥和光滑傳熱壓輥，完成徹底的熱解反應(yīng)并獲得粉末狀的焦炭產(chǎn)物。齒輪式傳熱壓輥和光滑傳熱壓輥內(nèi)部均布置有高溫換熱盤管用于加熱輥表面，從而提供生物質(zhì)熱解所需的熱量。
【專利說明】一種豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于生物質(zhì)能利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)熱解是指在完全缺氧或有限供氧條件下，使生物質(zhì)受熱分解形成氣液固三相產(chǎn)物的過程；在不同的熱解反應(yīng)條件下，生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為不同的熱解產(chǎn)物，從而作為燃料或化工原料進行廣泛使用。
[0003]至今為止，國內(nèi)外各科研單位已經(jīng)開發(fā)了多種不同的生物質(zhì)熱解工藝技術(shù)；要實現(xiàn)這些工藝技術(shù)，其核心都在于熱解反應(yīng)器。反應(yīng)器的類型和工作特性，直接決定了可以實現(xiàn)的生物質(zhì)熱解技術(shù)種類以及熱解產(chǎn)物品質(zhì)，同時也決定了熱解過程能耗、裝置處理能力等影響熱解技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵因素。由于生物質(zhì)是一種熱的不良導(dǎo)體，為了實現(xiàn)生物質(zhì)的充分熱解，一般可以采用以下三大手段:(I)延長熱解反應(yīng)時間，使生物質(zhì)充分熱解；但該處理方式一般無法實現(xiàn)快速熱解的工藝技術(shù)，而且能效也較低；(2)采用小顆粒的生物質(zhì)原料，便于其在熱解反應(yīng)器內(nèi)的傳熱傳質(zhì)；但該處理方式會增加原料的預(yù)處理成本；(3)通過特定方式對生物質(zhì)原料進行強制換熱；該處理方式不僅可以大幅提高反應(yīng)器的處理效率，而且也無需苛刻的原料預(yù)處理要求，但需要設(shè)計特定結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器。
[0005]本實用新型提供了一種豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括:
[0006]進料口、驅(qū)動系統(tǒng)、密封反應(yīng)室、高溫換熱盤管、多級齒輪式傳熱壓輥、多級光滑傳熱壓輥、氣相產(chǎn)物出口、固相產(chǎn)物出口 ；所述的多級齒輪式傳熱壓輥沿進料口垂直方向自上而下成對布置，壓棍運轉(zhuǎn)豎直切向與原料傳輸方向相同，最上面為一級齒輪式傳熱壓棍I，
自上而下依次為二級齒輪式傳熱壓輥II，......，末級齒輪式傳熱壓輥N;所述多級
光滑傳熱壓棍在末級齒輪式傳熱壓棍之下，在垂直方向上自上而下成對布置，最上面為一
級光滑傳熱壓棍i，向后依次為二級光滑傳熱壓棍ii，......，末級光滑傳熱壓棍η ；
其中，Ν、η均為大于等于I的整數(shù)。例如，末級齒輪式傳熱壓輥N為I級、II級、III級或者X級甚至XX級；末級光滑傳熱壓棍η為i級、ii級、iii級或者x級甚至xxx級。
[0007]其中多級齒輪式傳熱壓輥與多級光滑傳熱壓輥與置于密封反應(yīng)室之外的驅(qū)動系統(tǒng)相連；每級傳熱壓輥結(jié)構(gòu)相同，均為中空裝置，內(nèi)部布置高溫換熱盤管，用于加熱輥表面。
[0008]優(yōu)選地，多級齒輪式傳熱壓輥中每對壓輥齒輪之間的間隙在lmm-5cm之間可調(diào)。
[0009]優(yōu)選地，多級光滑傳熱壓輥中每對壓輥之間的間隙在0.1mm-1cm之間可調(diào)。
[0010]優(yōu)選地，多級齒輪式傳熱壓輥的轉(zhuǎn)速分別在l-60r/h之間可調(diào)。例如，轉(zhuǎn)速為30r/h 或者 40r/h。[0011]優(yōu)選地，多級光滑傳熱壓輥的轉(zhuǎn)速分別在l_120r/h之間可調(diào)。例如，轉(zhuǎn)速為45r/h 或者 88r/h。
[0012]多級齒輪式傳熱壓輥和多級光滑傳熱壓輥中每對輥的中心線相重合，并和進料口的中心線相重合。
[0013]反應(yīng)器在工作過程中，固體生物質(zhì)原料依靠自身重力和對輥擠壓作用自上而下運行，并在此過程中完成熱解反應(yīng)。
[0014]本實用新型的有益效果為:
[0015]本實用新型所述的豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，生物質(zhì)原料經(jīng)進料口進入反應(yīng)器內(nèi)部后，依靠重力下落至一級齒輪式傳熱壓輥的兩輥間隙中，在輥壓傳動作用下和高溫輥面接觸，實現(xiàn)強制破碎和熱解，經(jīng)歷熱解反應(yīng)后的固體殘渣，繼續(xù)依靠重力落至二級齒輪式傳熱壓輥的兩輥間隙中，并進一步發(fā)生強制破碎和熱解。生物質(zhì)原料經(jīng)歷多級齒輪式傳熱壓輥的強制輥壓傳熱后，殘渣落至光滑傳熱壓輥的兩輥間隙中，依靠光滑輥面的大面積接觸，完成徹底的熱解以及焦炭的破碎，從而實現(xiàn)生物質(zhì)的高效熱解并獲得粉末狀的焦炭產(chǎn)物。該裝置的主要優(yōu)點包括:(1)依靠高溫壓輥的強制輥壓換熱，實現(xiàn)生物質(zhì)的高效快速熱解；并配合重力作用下的自由降落，完成物料的移動，從而無需外界動力或載氣實現(xiàn)物料的移動；(2)對生物質(zhì)原料有著極強的適應(yīng)性，且原料無需粉碎預(yù)處理；齒輪式傳熱壓輥可用于處理大尺寸且不規(guī)則的生物質(zhì)原料，例如棒狀的玉米桿和玉米芯等，通過輥壓和強制傳熱，破壞原料的纖維結(jié)構(gòu)，使其快速粉碎并發(fā)生熱解反應(yīng)；而光滑傳熱壓輥可用于處理細小顆粒的原料，通過大面積的輥壓，使物料迅速徹底完成熱解反應(yīng)，同時獲得細小的焦炭顆粒；(3)反應(yīng)條件靈活可控，通過控制傳熱壓輥內(nèi)部高溫換熱盤管中的介質(zhì)溫度，可控制輥面溫度，進而控制熱解反應(yīng)溫度；通過控制每對壓輥的間隙以及輥壓轉(zhuǎn)速，可以控制生物質(zhì)熱解反應(yīng)的程度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1——本實用新型的豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中標(biāo)號:
[0018]1-進料口 ；2_驅(qū)動系統(tǒng)；3_密封反應(yīng)室；4_高溫換熱盤管；5_多級齒輪式傳熱壓輥；6-多級光滑傳熱壓輥；7_氣相產(chǎn)物出口 ；8-固相產(chǎn)物出口。
[0019]1-一級齒輪式傳熱壓輥；I1-二級齒輪式傳熱壓輥；N-末級齒輪式傳熱壓輥。
[0020]1- 一級光滑傳熱壓輥；ii_ 二級光滑傳熱壓輥；n_末級光滑傳熱壓輥。
【具體實施方式】
[0021]本實用新型提供了一種豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型做進一步說明。各實施例中的裝置結(jié)構(gòu)大致相同，如圖1所示。
[0022]實施例1
[0023]在實施例1中的豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器中，N為II，η為ii。
[0024]所述豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，包括進料口 1、驅(qū)動系統(tǒng)2、密封反應(yīng)室3、高溫換熱盤管4、多級齒輪式傳熱壓輥5包括1、II級齒輪式傳熱壓輥、多級光滑傳熱壓輥6包括1、ii級光滑傳熱壓輥、氣相產(chǎn)物出口 7、固相產(chǎn)物出口 8，所述1、11級齒輪式傳熱壓輥沿進料口 I垂直方向自上而下成對布置，壓棍運轉(zhuǎn)豎直切向與原料傳輸方向相同，所述1、?級光滑傳熱壓輥在II級齒輪式傳熱壓輥之下，在垂直方向上自上而下成對布置，其中Ι、Π級齒輪式傳熱壓輥與1、ii級光滑傳熱壓輥與置于密封反應(yīng)室3之外的驅(qū)動系統(tǒng)2相連；每級傳熱壓輥結(jié)構(gòu)相同，均為中空裝置，內(nèi)部布置高溫換熱盤管4，用于加熱輥表面，進而提供生物質(zhì)熱解所需的熱量。
[0025]將自然風(fēng)干的玉米桿(水分含量為13wt%)，剪至平均長度為20cm，經(jīng)進料口 I送入熱解反應(yīng)器，進料量為200kg/h ;1級齒輪式傳熱壓輥之間的間隙為3cm，轉(zhuǎn)速為15r/h，進入該對輥中高溫換熱盤管的介質(zhì)溫度為300°C ；II級齒輪式傳熱壓輥之間的間隙為1cm，轉(zhuǎn)速為30r/h，進入該對輥中高溫換熱盤管的介質(zhì)溫度為400°C ；i級光滑傳熱壓輥之間的間隙為2mm,轉(zhuǎn)速為45r/h,進入該對棍中高溫換熱盤管的介質(zhì)溫度為550°C;ii級光滑傳熱壓棍之間的間隙為1mm，轉(zhuǎn)速為60r/h，進入該對輥中高溫換熱盤管的介質(zhì)溫度為400°C。經(jīng)熱解反應(yīng)后，可獲得焦炭、液體和可燃氣三相熱解產(chǎn)物，各自的產(chǎn)率為56kg/h、94kg/h和50kg/h0
[0026]實施例2
[0027]利用實施例1中基本相同的裝置實現(xiàn)生物質(zhì)熱解，僅將II級齒輪式傳熱壓輥改為I級，即N為I，n仍然為ii。
[0028]將自然風(fēng)干的稻殼(水分含量為10wt%)，不經(jīng)處理后直接經(jīng)進料口 I送入熱解反應(yīng)器，進料量為300kg/h ；1級齒輪式傳熱壓輥之間的間隙為0.5cm，轉(zhuǎn)速為35r/h，進入該對輥中高溫換熱盤管的介質(zhì)溫度為350°C ；i級光滑傳熱壓輥之間的間隙為1.5mm，轉(zhuǎn)速為60r/h，進入該對輥中高溫換熱盤管的介質(zhì)溫度為500°C ；ii級光滑傳熱壓輥之間的間隙為1mm，轉(zhuǎn)速為80r/h，進入該對輥中高溫換熱盤管的介質(zhì)溫度為450°C。經(jīng)熱解反應(yīng)后，可獲得焦炭、液體和可燃氣三相熱解產(chǎn)物，各自的產(chǎn)率為105kg/h、130kg/h和65kg/h。
[0029]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，包括進料口(I)、驅(qū)動系統(tǒng)(2)、密封反應(yīng)室(3)、高溫換熱盤管(4)、多級齒輪式傳熱壓輥(5)、多級光滑傳熱壓輥(6)、氣相產(chǎn)物出口(7)、固相產(chǎn)物出口(8)，所述的多級齒輪式傳熱壓輥(5)沿進料口(I)垂直方向自上而下成對布置，壓棍運轉(zhuǎn)豎直切向與原料傳輸方向相同，最上面為一級齒輪式傳熱壓棍(I )，自上而下依次為二級齒輪式傳熱壓輥(II)，......，末級齒輪式傳熱壓輥(N);所述多級光滑傳熱壓輥(6)在末級齒輪式傳熱壓輥(N)之下，在垂直方向上自上而下成對布置，最上面為一級光滑傳熱壓輥(i)，向后依次為二級光滑傳熱壓輥(ii)，......，末級光滑傳熱壓輥(n)，其中，N、n均為大于等于I的整數(shù)； 其中多級齒輪式傳熱壓棍(5)與多級光滑傳熱壓棍(6)與置于密封反應(yīng)室(3)之外的驅(qū)動系統(tǒng)(2)相連；每級傳熱壓輥結(jié)構(gòu)相同，均為中空裝置，內(nèi)部布置高溫換熱盤管(4)，用于加熱棍表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述多級齒輪式傳熱壓輥(5)中每對壓輥齒輪之間的間隙在lmm-5cm之間可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述多級光滑傳熱壓輥(6)中每對壓輥之間的間隙在0.1mm-1cm之間可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述多級齒輪式傳熱壓棍(5)的轉(zhuǎn)速在l_60r/h之間可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述多級光滑傳熱壓輥(6)的轉(zhuǎn)速分別在l_120r/h之間可調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述多級齒輪式傳熱壓輥(5)和多級光滑傳熱壓輥(6)中每對輥的中心線相重合，并和進料口(I)的中心線相重合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎置對輥式生物質(zhì)熱解反應(yīng)器，其特征在于:所述反應(yīng)器在工作過程中，固體生物質(zhì)原料依靠自身重力和對輥擠壓作用自上而下運行，并在此過程中完成熱解反應(yīng)。
【文檔編號】C10B53/02GK203754639SQ201420090715
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】董長青, 葉小寧, 張潤禾, 陸強 申請人:華北電力大學(xué), 華北電力大學(xué)蘇州研究院