[发明专利]一种生物质双轴螺旋热解装置

说明书

技术领域

本发明属于生物质热解气化制备合成气装置领域，具体涉及一种生物质双螺旋热解装置。

背景技术

在众多生物质能源利用技术中，热化学转化技术与其他技术相比，具有原料适应性广泛及易于规模化生产等优势。生物质热解气化制备合成气(以H₂和CO为主要组分的原料气)，进而合成多种化工产品(如合成氨、CH₃OH、链烃或其它精细化学品等)是热化学转化技术中最具发展前景的生物质能源资源化利用途径之一。生物质热解气化制备合成气工艺中的核心设备为气化反应器，其结构、形式及运行参数等对合成气的品质有直接影响。

现有生物质热解制备合成气装置通常采用固定床、流化床、气流床或绞龙等为气化反应器。固定床结构简单、操作方便、投资少，成为主要的气化反应器，但是存在处理量小、炉体中换热效果差、气化效率低、气体中灰分及焦油较多、难以精确控制气体产物等不足；流化床和气流床气化装置能够有效提升处理规模，并实现连续生产，不过流化床反应器一般需要后续设备来处理焦油和重整合成气等问题，气流床反应器对生物质原料的研磨要求过高，因此装置系统复杂、操作繁琐、能耗较大。

螺旋气化反应装置利于原料连续输送机稳定运行，但目前的螺旋轴下物料的传热传质较差，同时气化设备在高温下的胀缩与密封特性有待改善。同时，常规气化技术多为内热式生物质气化，即向气化炉里限量引入空气，依靠生物质自身在空气中燃烧产生的热能对未燃烧的生物质直接加热气化，但气体产品含有大量N₂和CO₂严重影响了合成气的气体品质，无法满足后续应用的要求。尽管内热式气化技术中采用富氧/水蒸气气化方式有助于提高合成气品质，但需要增加制氧设备、蒸汽发生器和过热设备，一次投资较高，系统独立性及稳定性较差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种生物质双轴螺旋热解装置，其通过设置多级相互独立结构，将热解过程分级进行处理，并设置双轴螺旋热解反应器，从而提高热解气化和催化重整的反应速率和气化效率，获得高品质的合成气。

为实现上述目的，按照本发明，提供一种生物质双轴螺旋热解装置，其特征在于，该装置包括截面呈U型的中空筒体状机壳，其开口通过机盖封盖密封，从而形成密闭的反应区，且在轴向上该机壳中形成的反应区依次被分为独立的多个热解子区域，包括烘焙子区域、气化子区域以及重整子区域，其中机盖在烘焙子区域上设置有生物质进口，在气化子区域上设置催化剂进口，在气化子区域上设置热解气出口，机壳筒壁为中空的夹层结构以作为烟气通道，且机壳中心设置有轴向贯穿反应区的双轴螺旋绞龙，两螺旋绞龙的转动方向相反，从所述生物质进口进入的生物质经过双轴螺旋绞龙混合及输送，依次经所述烘焙子区域进行烘焙处理，以及通过所述气化子区域以及重整子区域分别进行催化气化和热解重整后，即可生成高品质合成气产品通过所述热解气出口排出。

作为本发明的改进，所述机壳内壁设置有呈尖峰状的凸起，使得内壁底面呈“W”形。

作为本发明的改进，所述烟气通道内布置折流板，反应区产生的高温烟气流经该烟气通道，通过该折流板与机壳内壁进行充分热交换，以循环利用高温烟气的热量为生物质热解反应提供部分热量。

作为本发明的改进，所述机盖和机壳外部敷设保温材料。

作为本发明的改进，所述双轴螺旋绞龙一端与传动装置连接，通过该传动装置的转动带动双轴螺旋绞龙转动，实现对物料中反应区中的混合与输送。

作为本发明的改进，所述螺旋绞龙上的螺旋叶片采用间断式结构，以克服高温下螺旋轴径向膨胀。

作为本发明的改进，所述机壳一端采用转动式铰接，另一端采用调节螺杆支撑，可调节机壳倾斜角度。

本发明的一种双轴螺旋式生物质热解气化装置，通过分级处理生物质原料、强化反应装置内传热传质、内外热结合供能及催化气化等方法达到制备高品质合成气的目的。