本發(fā)明屬于生物質(zhì)熱解制取液體燃料領域，尤其涉及一種傾斜式生物質(zhì)熱裂解反應裝置。

背景技術：

能源是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基礎，清潔燃料的供給能力關系著國民經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展，是國家戰(zhàn)略安全保障的基礎之一。生物質(zhì)是可再生能源中唯一可以轉(zhuǎn)化為液體燃料的碳資源，可從規(guī)模上彌補石油資源的短缺。利用生物質(zhì)制取液體燃料，不僅可以減輕對化石能源的依賴，而且能源降低大氣污染和溫室氣體的排放。

生物質(zhì)能的利用方式多種多樣，其中生物質(zhì)熱解液化是制取液體燃料的主要方式之一，是指生物質(zhì)在400-600 ^oC條件下經(jīng)過快速加熱生成生物質(zhì)氣、生物質(zhì)油和生物質(zhì)碳等產(chǎn)物。為了改善生物質(zhì)熱解產(chǎn)物品質(zhì)，提高生物質(zhì)熱解效率，目前已開發(fā)出了多種熱解反應器，包括移動床反應器、固定床反應器、旋轉(zhuǎn)錐反應器、流化床反應器等。但是，現(xiàn)有的生物質(zhì)熱解技術存在生物質(zhì)原料與熱載體混合接觸不均勻，造成熱解傳遞速率較低，熱解效率差以及生物質(zhì)熱解產(chǎn)物蒸汽與焦炭、灰分分離困難等問題，難以實現(xiàn)生物質(zhì)資源的高品質(zhì)利用。因此，高效、低成本的生物質(zhì)熱解技術的開發(fā)是實現(xiàn)高品質(zhì)生物質(zhì)燃氣、油、碳多聯(lián)產(chǎn)的關鍵。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種能夠有效增強生物質(zhì)原料與熱載體之間的混合效果，增加兩者相互之間的停留時間以提高生物質(zhì)熱裂解的效率，以及熱解蒸汽與熱載體和灰分快速分離的傾斜式生物質(zhì)熱裂解反應裝置。

本發(fā)明是通過以下技術方案予以實現(xiàn)的：

一種傾斜式生物質(zhì)熱裂解反應裝置，包括傾斜式裂解爐，生物灰儲罐，斗式提升機填料進料裝置；

所述傾斜式裂解爐為圓筒狀，包括內(nèi)層熱解爐管道和外層陶瓷保溫層，所述內(nèi)層熱解爐管道和外層陶瓷保溫層之間設置有加熱通道；所述熱解爐管道頂端封閉、上端設置有熱解爐出口；所述陶瓷保溫層）下端設置有與加熱通道相通的煙氣進口，陶瓷保溫層上端設置有與加熱通道相通的煙氣出口；

作為優(yōu)選項：所述生物灰儲罐頂端與熱解爐管道底端連通；生物灰儲罐一側(cè)設置有物料出口，與物料出口相對一側(cè)的下部設有排灰口；

作為優(yōu)選項：所述斗式提升機包括的下端進料口與生物灰儲罐的物料出口密封式相連；

作為優(yōu)選項：所述填料進樣裝置包括生物質(zhì)進料器和熱載體進料器；所述生物質(zhì)進料器和熱載體進料器的出料端匯合，形成填料進樣裝置的出料口，所述填料進樣裝置的出料口與熱解爐管道上端連通；

作為優(yōu)選項：所述斗式提升機采用鏈條銜接斗倉傳輸熱解物料，其下端進料口與生物灰儲罐物料出口相連，上端出料口通過管道與熱載體進料器連通，上述斗式提升機的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術，不做過多說明。

作為優(yōu)選項：所述傾斜式裂解爐上設置有測量加熱通道溫度的溫度計，所述傾斜式裂解爐與水平面傾斜角度范圍為60-80 ^o。

作為優(yōu)選項：所述熱解爐管道的內(nèi)管徑為80-100 mm。

作為優(yōu)選項：所述陶瓷保溫層內(nèi)壁上均勻分布有隔斷片；所述隔斷片高度小于加熱通道寬度。

作為優(yōu)選項：所述生物灰儲罐內(nèi)部設置有向物料出口方向傾斜的篩網(wǎng)，所述篩網(wǎng)邊緣與生物灰儲罐內(nèi)側(cè)面完全相連，傾斜角度為45 ^o，且篩網(wǎng)與生物灰儲罐物料出口一側(cè)的連接位置與物料出口的下端持平；所述篩網(wǎng)孔徑為0.3-0.5 mm。

作為優(yōu)選項：所述斗式提升機與水平面呈垂直狀態(tài)，所述斗式提升機在密封狀態(tài)下運行；所述斗式提升機承受溫度為500^oC。

作為優(yōu)選項：所述生物質(zhì)進料器包括串聯(lián)的一級螺旋進料器和二級螺旋進料器；所述一級螺旋進料器一端上方設有一級螺旋進料器進口，另一端下方設置有一級螺旋進料器出口；所述二級螺旋進料器一端上方設有二級螺旋進料器進口，另一端下方設置有二級螺旋進料器出口；所述一級螺旋進料器和二級螺旋進料器上進料端分別設置有一級螺旋進料器變調(diào)器、二級螺旋進料器變調(diào)器；所述一級螺旋進料器通過一級螺旋進料器出口與二級螺旋進料器進口連通。

作為優(yōu)選項： 所述熱載體進料器為密封漏斗狀，漏斗頂端設置有熱載體進料器入口；所述漏斗上設置有透視鏡；漏斗結(jié)構(gòu)下端為直管；所述生物質(zhì)進料器通過二級螺旋進料器出口與漏斗下端的直管連通；所述熱載體進料器通過直管與熱解爐管道上端連通。

作為優(yōu)選項：所述在二級螺旋進料器與熱載體進料器相連的直管上方設有翻轉(zhuǎn)式閥門。

本發(fā)明的有益效果如下：

（1）本發(fā)明的生物質(zhì)裂解爐采用傾斜式，可將生物質(zhì)原料與熱載體較好的混合在一起，增加物料相互之間的接觸時間和熱解停留時間，提高熱解效率；

（2）生物灰儲罐內(nèi)部設有篩網(wǎng)，可對熱解固態(tài)產(chǎn)物和熱載體進行有效分離；

（3）由一級螺旋進料器和二級螺旋進料器組合而成的復式螺旋進料器可調(diào)節(jié)生物質(zhì)原料的進料速率，有效抑制生物質(zhì)原料在傳輸過程中的“搭橋”，提高生物質(zhì)原料的進料效率；

（4）二級螺旋進料器出口與熱載體進料器下端直管相連，可避免螺旋進料器與裂解爐直接相連，有效降低螺旋進料器出口物料的溫度，防止生物質(zhì)原料在出口端受熱解聚積碳而堵塞管道。

附圖說明

圖1是本發(fā)明傾斜式生物質(zhì)熱裂解反應裝置；

其中，1、一級螺旋進料器進口，2、一級螺旋進料器變調(diào)器，3、一級螺旋進料器，4、一級螺旋進料器出口，5、二級螺旋進料器進口，6、二級螺旋進料器變調(diào)器，7、二級螺旋進料器，8、二級螺旋進料器出口，9、熱載體進料器，10、熱載體進料器入口，11、透視鏡，12、翻轉(zhuǎn)式閥門，13、傾斜式裂解爐，14、熱解爐內(nèi)層，15、熱解爐出口，16、加熱通道，17、隔斷片，18、溫度計，19、陶瓷保溫層，20、煙氣進口，21、煙氣出口，22、熱解爐出口，23、生物灰儲罐，24、篩網(wǎng)，25、排灰口，26、物料出口，27、斗式提升機，28、斗式提升機進料口，29、斗倉，30、斗式提升機出料口，31、鏈條，32、填料進料裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步說明。

一種傾斜式生物質(zhì)熱裂解反應裝置，包括傾斜式裂解爐13，生物灰儲罐23，斗式提升機27，填料進料裝置32；

所述傾斜式裂解爐13為圓筒狀，包括內(nèi)層熱解爐管道14和外層陶瓷保溫層19，所述內(nèi)層熱解爐管道14和外層陶瓷保溫層19之間設置有加熱通道16；所述熱解爐管道14頂端封閉、上端設置有熱解爐出口15；所述陶瓷保溫層19下端設置有與加熱通道16相通的煙氣進口20，陶瓷保溫層19上端設置有與加熱通道16相通的煙氣出口21；

作為優(yōu)選項：所述生物灰儲罐23頂端與熱解爐管道14底端連通；生物灰儲罐23一側(cè)設置有物料出口26，與物料出口26相對一側(cè)的下部設有排灰口25；

本發(fā)明中斗式提升機27的下端進料口28與生物灰儲罐23的物料出口26密封式相連；本發(fā)明中斗式提升機27為現(xiàn)有技術，不做另外說明。

本發(fā)明中填料進樣裝置32包括生物質(zhì)進料器和熱載體進料器9；所述生物質(zhì)進料器和熱載體進料器9的出料端匯合，形成填料進樣裝置32的出料口，所述填料進樣裝置32的出料口與熱解爐管道14上端連通；

本發(fā)明中斗式提升機27的上端出料口30通過管道與熱載體進料器9連通。

本發(fā)明中傾斜式裂解爐13上設置有測量加熱通道16溫度的溫度計18，所述傾斜式裂解爐13與水平面傾斜角度范圍為60 - 80 ^o。

本發(fā)明中熱解爐管道14的內(nèi)管徑為80 - 100 mm。

本發(fā)明中陶瓷保溫層19內(nèi)壁上均勻分布有隔斷片17；所述隔斷片17高度小于加熱通道16寬度。

本發(fā)明中生物灰儲罐23內(nèi)部設置有向物料出口26方向傾斜的篩網(wǎng)24，所述篩網(wǎng)24邊緣與生物灰儲罐23內(nèi)側(cè)面完全相連，傾斜角度為45 ^o，且篩網(wǎng)24與生物灰儲罐23物料出口26一側(cè)的連接位置與物料出口26的下端持平；所述篩網(wǎng)孔徑為0.3-0.5 mm。

本發(fā)明中斗式提升機27與水平面呈垂直狀態(tài)，所述斗式提升機27在密封狀態(tài)下運行；所述斗式提升機27承受溫度為500 ^oC。

作為優(yōu)選項：所述生物質(zhì)進料器包括串聯(lián)的一級螺旋進料器3和二級螺旋進料器7；所述一級螺旋進料器3一端上方設有一級螺旋進料器進口1，另一端下方設置有一級螺旋進料器出口4；所述二級螺旋進料器7一端上方設有二級螺旋進料器進口5，另一端下方設置有二級螺旋進料器出口8；所述一級螺旋進料器3和二級螺旋進料器7上進料端分別設置有一級螺旋進料器變調(diào)器2、二級螺旋進料器變調(diào)器6；所述一級螺旋進料器3通過一級螺旋進料器出口4與二級螺旋進料器進口5連通。

本發(fā)明中熱載體進料器9為密封漏斗狀，漏斗頂端設置有熱載體進料器入口10；所述漏斗上設置有透視鏡11；漏斗結(jié)構(gòu)下端為直管；所述生物質(zhì)進料器通過二級螺旋進料器出口8與漏斗下端的直管連通；所述熱載體進料器9通過直管與熱解爐管道14上端連通。

本發(fā)明中在二級螺旋進料器7與熱載體進料器9相連的直管上方設有翻轉(zhuǎn)式閥門12。

本發(fā)明中所述的熱載體為陶瓷球，粒徑為1-3mm。

本實施例中，如圖1所示，一種傾斜式生物質(zhì)熱裂解反應裝置，由傾斜式裂解爐13，生物灰儲罐23，斗式提升機27，填料進料裝置32等四部分組成；填料進料裝置32包括一級螺旋進料器3，二級螺旋進料器7和熱載體進料器9，一級螺旋進料器3和二級螺旋進料器7結(jié)合而成復式螺旋進料器，由一級螺旋進料器變調(diào)器2和二級螺旋進料器變調(diào)器6分別調(diào)節(jié)生物質(zhì)原料在兩級螺旋進料器中的速率，一級螺旋進料器3和二級螺旋進料器7采用串聯(lián)形式進行連接，二級螺旋進料器出口8與熱載體進料器9垂直相連。熱載體進料器9為圓柱形漏斗結(jié)構(gòu)，其下端直管出口與傾斜式裂解爐13上端相連。傾斜式裂解爐13為圓筒形直管結(jié)構(gòu)，其出口22連接有生物灰儲罐23。生物灰儲罐23為長方體結(jié)構(gòu)，一端側(cè)面物料出口26與斗式提升機進料口28相連，另一端側(cè)面底部設有出灰口25。斗式提升機27采用鏈條31銜接斗倉29方式傳輸熱解物料，在斗式提升機27下端設有進料口28與生物灰儲罐側(cè)面相連，上端出料口30通過直通管道連接有填料進料裝置32。

所述的復式螺旋進料器采用一級螺旋進料器3和二級螺旋進料器7復合而成，一級螺旋進料器一邊上端設有進口1，另一邊下端出口4與二級螺旋進料器進口5相連。

所述的熱載體進料器9為圓柱形漏斗結(jié)構(gòu)，在其上端設置有熱載體進料器入口10，中部設置有透視鏡11。熱載體進料器下端為直管形狀，在二級螺旋進料器7與熱載體進料器9相連接的直管上方設有翻轉(zhuǎn)式閥門12，采用變頻調(diào)節(jié)器控制熱載體進入裂解爐的速率。

所述的傾斜式熱解爐13為三層結(jié)構(gòu)，最里層為裂解爐內(nèi)層14，該內(nèi)層為直通管道，管徑為80 - 100 mm，在裂解爐內(nèi)層14上端設置有熱解爐出口15；傾斜式熱解爐中間層為加熱通道16，該通道為圓筒形，在其下端設置有煙氣入口20，上端設置有煙氣出口21，在加熱通道16內(nèi)均勻分布有隔斷片17，增加煙氣停留時間，加熱通道外壁采用陶瓷保溫層19進行保溫，加熱通道設置有溫度計18進行測溫。

所述的傾斜式裂解爐與水平面傾斜角度范圍為60 - 80 ^o。

所述的生物灰儲罐23為長方體形狀，在其內(nèi)部裝有一層篩網(wǎng)24，篩網(wǎng)與生物灰長方體儲罐四個側(cè)面相連，采用傾斜方式填裝，傾斜角度為45 ^o，篩網(wǎng)孔徑為0.3-0.5 mm。

所述的斗式提升機27與水平面呈垂直狀態(tài)放置，其下端進料口28與生物灰儲罐側(cè)面物料出口26相連，連通管道保持密封狀態(tài)，斗式提升機承受溫度為500 ^oC。

本發(fā)明裝置的使用方法：

（1）陶瓷球熱載體通過熱載體進料器入口10裝填在熱載體進料器9中，通過熱載體進料器9上的透視鏡11觀察陶瓷球熱載體裝填的位置；

（2）干式生物質(zhì)原料通過一級螺旋進料器進口1裝填在一級螺旋進料器3中；

（3）傾斜式裂解爐下端的煙氣入口20與燃燒器相連，通過燃燒器產(chǎn)生煙氣對裂解爐進行加熱，煙氣通過裂解爐煙氣入口20進入裂解爐13中，從裂解爐煙氣出口21排出，加熱通道16中的隔斷片17可增加煙氣在通道中的停留時間；

（4）打開熱載體進料器下端的翻轉(zhuǎn)式閥門12，通過變頻調(diào)節(jié)器控制陶瓷球進入裂解爐中的速率；

（5）打開斗式提升機27開關，使陶瓷球在集成系統(tǒng)中進行循環(huán)流動；

（6）當裂解爐13中溫度達到指定溫度（300-500 ^oC）后，打開一級螺旋進料器3和二級螺旋進料器7開關，使生物質(zhì)原料通過螺旋進料器進入到裂解爐13中，通過一級螺旋進料器變調(diào)器2和二級螺旋進料器變調(diào)器6調(diào)節(jié)生物質(zhì)原料進入的速率；

（7）生物質(zhì)熱解產(chǎn)物中蒸汽狀產(chǎn)物通過熱解爐出口15排出，固態(tài)產(chǎn)物在生物灰儲罐23中進行分離。

應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術。

應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發(fā)明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護范圍應以所附權利要求為準。