[发明专利]微波热解生物质的气化反应装置及其制气方法在审

专利信息
申请号: 201810140282.3 申请日: 2018-02-11
公开(公告)号: CN108219852A 公开(公告)日: 2018-06-29
发明(设计)人: 司宸;叶冰 申请(专利权)人: 司宸
主分类号: C10J3/60 分类号: C10J3/60;C10J3/66;C10J3/72;C10J3/84;C10K1/02;C10K3/04
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 张秀
地址: 210000 江苏省南京*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 微波热解 气化反应装置 输气单元 进料单元 依次连接 生物质 气化 气体输出机构 合成气产品 生物质气化 生物质原料 微波发生器 除尘机构 独立控制 工业应用 管路设计 合成液体 降低装置 连续加热 碳转化率 微波加热 纵向排布 反应器 低能耗 高效率 热损耗 燃气 送入 燃料 净化 输出
【说明书】:

发明公开了一种微波热解生物质的气化反应装置及其制气方法,装置包括依次连接的进料单元、微波热解单元以及输气单元,所述微波热解单元包括若干纵向排布并能够独立控制温度的微波发生器,所述输气单元包括依次连接的除尘机构和气体输出机构。方法包括步骤:(1)将生物质原料通过进料单元送入微波热解单元进行连续加热直至气化;(2)气化后产生的燃气在输气单元中净化并输出。本发明的气化反应装置生物质气化率高,碳转化率高,得到合成气产品品质高,能够满足合成液体燃料的要求;省去了现有的装置中各反应器间复杂的管路设计,显著降低装置的热损耗,结合微波加热的低能耗高效率,具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及生物质热解气化装置,尤其涉及一种基于微波加热的生物质制气装置及方法。

背景技术

随着石油等化石燃料的迅速减少,生物质能迅速崛起,得到研究学者青睐,生物质热解液体产物生物油作为一种极有可能替代化石燃料的液体能源得到广泛关注,对可持续发展战略和生态环境保护都具重要意义,同时它的经济效益也将随着燃油市场价格的上升而越来越显著。我国生物质热解制取生物油技术起步较晚,微波热解生物质技术尤为不成熟。由微波加热原理可知微波热解生物质具有速度快、加热均匀、节省能源、产物利用率高等优点,如微波热解所产生的焦炭具有较大比表面积,吸附性能好,气体产物中含有更高的氢气和合成气成分,可以合成液体燃料或化工产品生物油产率更高,成分较为简单,经处理后可做燃料油使用或者提取高附加值的化学品,对于缓解能源紧缺现状具有重要意义。

目前生物质气化技术按照采用的气化介质分为空气气化、富氧气化、空气-水蒸气气化和水蒸气气化四种方法,使用的反应器包括固定床上吸式和下吸式、鼓泡床、流化床、外内循环流化床、喷动床、气流床等。相比于煤气化,生物质气化技术尚有一些核心技术没有解决,首先是气化产物摩尔比偏低,还达不到合成气的要求;其次气化效率偏低,而且大量气化介质的使用,燃气被稀释,热值降低;再次,缺乏适宜的焦油脱除方法,虽然在气化过程中通入空气氧气等氧化介质发生燃烧反应虽然能解决焦油脱除的问题,但焦油更多被转化成,实际上碳有效转化率降低。

究其原因,这种传统的由外向内的热传导作用机制导致了热解反应的不可控。一般认为,较大颗粒毫米级的热解反应不由可控的化学效应主导,而是以热的传导使生物质发生多次裂解,而生物质组成的差异性更是加剧了热解反应产物组成复杂多变。

微波加热是一种截然不同的方式,它不需要外部热源,也不是由表及里的热传导,而是向被加热物料内部辐射微波电磁场,推动其偶极子运动,使其相互碰撞、摩擦而生热。微波加热是在不同深度同时产生热,这种“体加热”,不仅使加热更快速,而且更均匀,大大改善了加热的质量。与传统的热裂解相比,微波裂解产生的气体组成具有独特的优势。现有微波热解技术尚不成熟,仍处于实验研究阶段,大部分采用间歇式的操作方式。间歇式操作模式反应效率低,不适于工业化的大规模应用。同时由于微波热解反应需要在高温下进行,而现有技术中均采用可以耐高温的石英玻璃作为反应器材质。但在连续操作条件下由于反应器可能会出现各种异常状况,如进料堵塞反应器,需要外力对物料进行疏通,这样在实际操作过程中很容易造成反应器破碎。在连续微波反应器的报道中,有采用管式或传输带式加热的方式,但所用加热管材料要么为聚四氟乙烯等不能耐高温的材料,要么虽然反应器可以耐高温,但反应为开放式体系,不能用于密闭的生物质热解中。

发明内容

发明目的:本发明提供了一种微波热解生物质的气化反应装置及其制气方法,该气化反应装置解决了现有的制气装置反应效率低、且不适于工业化的大规模应用的问题,同时解决了不能用于密闭的生物质热解的问题;该制气方法步骤简单,易操作。

技术方案:本发明的微波热解生物质的气化反应装置,包括依次连接的进料单元、微波热解单元以及输气单元。

所述进料单元包括螺旋加料器和料仓,料仓通过星型阀门与微波热解单元连接。

所述微波热解单元包括若干纵向排布并能够独立控制温度的微波发生器。

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  • 2017-03-19 - 2018-10-09 - C10J3/60
  • 多效模块式生物质气化炉及燃烧方法。一种多效模块式生物质气化炉,其组成包括:炉体,所述的炉体内顺次装有1‑5级冷却室、1‑12级炭化室,所述的1‑5级冷却室、所述的1‑12级炭化室内均装有空心组合中轴,所述的空心组合中轴与所述的炉体之间装有密封装置,所述的空心组合中轴连接齿轮组,所述的齿轮组连接减速机,所述的减速机连接电机,所述的炉体连接炉门。本发明用于多效模块式生物质气化炉。
  • 便于安装的生物质气化炉-201820261904.3
  • 余军 - 余军
  • 2018-02-22 - 2018-10-02 - C10J3/60
  • 本实用新型涉及一种便于安装的生物质气化炉,包括预处理壳、氧化焚烧壳、还原裂解壳和炭化活化壳,所述预处理壳、所述氧化焚烧壳、所述还原裂解壳和所述炭化活化壳依次连通;所述预处理壳的顶部设有入料口,所述炭化活化壳的底部设有出炭槽口;其中,所述氧化焚烧壳和所述还原裂解壳之间法兰连接,和/或,所述还原裂解壳和所述炭化活化壳之间法兰连接。上述便于安装的生物质气化炉包括依次连通的预处理壳、氧化焚烧壳、还原裂解壳和炭化活化壳,从而该生物质气化炉能够拆分,便于安装。其中,法兰连接能够保证连接的气密性,避免空气混入该生物质气化炉中,并且,法兰连接有利于快速地连接和拆卸。
  • 防止结焦的生物质气化炉-201820261909.6
  • 余军 - 余军
  • 2018-02-22 - 2018-10-02 - C10J3/60
  • 本实用新型涉及一种防止结焦的生物质气化炉,包括炉体、安装盘和铲焦件,所述炉体自上由下为依次连接的预处理仓、氧化焚烧仓、还原裂解仓以及炭化活化仓;所述安装盘可转动地安装于所述氧化焚烧仓内;所述铲焦件的一端安装于所述安装盘,所述铲焦件的另一端朝所述炉体的内壁延伸、且与所述炉体内壁具有间隙。当生物质燃料在氧化焚烧仓的高温环境下进行氧化反应,燃料中的灰遇到炉体内壁形成结焦后,由于安装盘带动铲焦件转动,铲焦件能够将炉体内壁的结焦层铲除,从而防止炉体结焦。
  • 具有括刀的生物质气化炉-201820261916.6
  • 余军 - 余军
  • 2018-02-22 - 2018-10-02 - C10J3/60
  • 本实用新型涉及一种具有括刀的生物质气化炉,包括炉体、动力装置和括刀,所述炉体自上由下依次为预处理室、氧化焚烧室、还原裂解室以及炭化活化室,所述动力装置设有转轴,所述转轴伸入所述炉体内,所述括刀与所述转轴连接,所述括刀位于所述炭化活化室内,所述炭化活化室的底部具有出炭槽口。上述具有括刀的生物质气化炉中,转轴转动,从而带动括刀旋转。旋转的括刀能够将炭化活化室的活性炭扫入出炭槽口,从而活性炭能够输出到炉体的外部。因此,上述具有括刀的生物质气化炉便于活性炭输出炉体外部。
  • 处理生活垃圾的方法-201510604166.9
  • 王建民;陈家全;吴道洪 - 神雾科技集团股份有限公司
  • 2015-09-21 - 2018-09-07 - C10J3/60
  • 本发明提供了处理生活垃圾的方法,该方法包括:(1)将生活垃圾进行脱水,以便获得散料和水;(2)所述散料进行磁选,以便获得黑色金属和经过磁选的散料;(3)将所述经过磁选的散料进行破碎,以便获得经过破碎的散料;(4)将所述经过破碎的散料进行分选,以便获得无机垃圾和有机垃圾;(5)将所述有机垃圾进行烘干,以便获得经过烘干的有机垃圾;(6)将所述经过烘干的有机垃圾与秸秆、煤、钙系添加物以及膨润土混合,并将所得到的混合物进行成型处理,以便获得垃圾衍生燃料棒;(7)将所述垃圾衍生燃料棒进行气化,以便获得可燃气和固体残渣。利用本发明的方法,能够有效地对生活垃圾进行无害化、资源化利用。
  • 一种利用生物质进行炭、气、液、油联产的系统及生产方法-201610081073.7
  • 巩雪桦;窦冠琪;李亚鹏;孙浩;张亮;王巍杰;潘冬梅;杨旭光 - 河北天善生物技术有限公司
  • 2016-02-04 - 2018-09-04 - C10J3/60
  • 本发明提供了一种利用生物质进行炭、气、液、油联产的系统及生产方法,包括炭化炉、旋风分离器、冷凝器、除焦器、风机、气体净化装置;所述炭化炉用于对生物质原料炭化,炭化过程中产生生物质燃气以及生物质炭;所述旋风分离器与所述炭化炉的气体出口连接,除掉生物质燃气中的大颗粒物质并输出;所述气体净化装置设置在所述系统的末端,用于净化所述系统前端输出的生物质燃气;所述风机设置在所述旋风分离器与所述气体净化装置之间;所述冷凝和除焦器设置在所述旋风分离器与所述气体净化装置之间,所述冷凝器具有木醋液出口,所述除焦器具有木焦油出口。本发明工艺设备简单,资源利用率高,炭化生产时间短,排放污染物少,易于推广。
  • 大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺-201610281165.X
  • 田原宇;乔英云;田斌;刘庆;李大伟 - 田原宇
  • 2016-04-29 - 2018-08-24 - C10J3/60
  • 本发明提供大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺,将生活垃圾脱铁粉碎,垃圾颗粒通过提升管提升干燥和分离,换后空气返回流化床底部作为气化剂,热垃圾颗粒和循环热灰进入旋转混合裂解器发生反应;含碳热灰进入流化床底部发生气化反应,气化气与循环灰一起向上流动形成物料循环;裂解油汽进入流化床中下部与气化气和循环灰混合向上提升进行焦油临氢热解;在流化床顶部经过气固分离,第一级分离的高温热灰返回旋转混合裂解器入口;第二级分离的高温细灰送到气流床,在1200~1600℃下反应,生成高温气和液态灰渣流出气流床,高温气向上升进入流化床中下部;液态灰渣向下流到循环灰料层,换热凝固为固体灰渣;第二级分出气体作为燃气产品外供。
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