生物质与煤共热解反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种生物质与煤共热解反应器，包括：反应器本体，反应器本体包括从上到下依次设置的第一生物质热解筒体、煤热解筒体和第二生物质热解筒体，第一生物质热解筒体的侧壁上设有至少一个第一生物质给料口，煤热解筒体的侧壁上设有至少一个煤给料口，第二生物质热解筒体的侧壁上设有至少一个第二生物质给料口且底部设有产物出口，第一生物质热解筒体和煤热解筒体内分别设有均匀间隔设置的多个蓄热式辐射管，第一生物质热解筒体和第二生物质热解筒体的横截面积分别小于煤热解筒体的横截面积，第二生物质热解筒体的外壁上设有保温材料件。根据本发明专利技术的生物质与煤共热解反应器，生物质与煤共热解反应器的结构相对简单。

Co-pyrolysis reactor of biomass and coal

The invention discloses a co-pyrolysis reactor of biomass and coal, which comprises a reactor body, which comprises a first biomass pyrolysis cylinder, a coal pyrolysis cylinder and a second biomass pyrolysis cylinder arranged in turn from top to bottom. At least one first biomass feed port is arranged on the side wall of the first biomass pyrolysis cylinder, and at least one coal feed is arranged on the side wall of the coal pyrolysis cylinder. The side wall of the second biomass pyrolysis cylinder is provided with at least one second biomass feeding outlet and a product outlet at the bottom. The first biomass pyrolysis cylinder and the coal pyrolysis cylinder are respectively provided with multiple regenerative radiation tubes with uniform intervals. The cross-sectional area of the first biomass pyrolysis cylinder and the second biomass pyrolysis cylinder is smaller than the cross-sectional area of the coal pyrolysis cylinder, respectively. The outer wall of the biomass pyrolysis cylinder is provided with insulation materials. According to the invention, the structure of the biomass and coal co-pyrolysis reactor is relatively simple.

【技术实现步骤摘要】
生物质与煤共热解反应器
本专利技术涉及化工、能源
，尤其是涉及一种生物质与煤共热解反应器。
技术介绍
煤炭是世界上探明储量最为丰富的常规资源之一。作为世界上最大的煤炭生产和消费国，我国的能源结构特点是富煤、贫油、少气。煤炭的清洁高效利用是国民生产的迫切需求。同时，我国生物质资源也非常丰富，每年仅农作物秸秆、薪柴、动物粪便和生活垃圾等四类生物质原料的产量就相当于7.8亿toe(TonOilEquivalent的简称，吨油当量)，比我国2000年总能源消耗量的50％还多。生物质作为唯一可以储存和运输的可再生能源之一，其在全球产量巨大，分布广泛，受地域限制较小，可以再生。随着世界各国对能源节约、环境保护和全球气候变化等问题的重视，使得可再生能源在能源发展中的战略地位更加突出，将生物质转换为高品位的气体和液体燃料已引起了世界各国的高度重视。相对于煤炭燃烧、气化、液化工艺，快速热解将煤转化成固态、液态和气态产品，是实现煤清洁利用的重要方法，也是将生物质转化为液态燃料及气体的一种重要途径。煤是一种贫氢物质，热解收率低，因此，在对煤热解过程中通常要采用外加氢气化的方式提高煤的转化率，但是一般外加纯氢的生产成本较高，寻找一种廉价的氢源成为研究的热点。生物质作为一种富氢物质，不仅热解温度低于煤热解温度，先于煤发生热解，而且富产氢气，可以作为煤热解的供氢源，生物油收率高，但氧含量高。为了克服两者单独热解不足，将煤与生物质共热解气化，能将两者热解气化过程有效的结合起来，优势充分发挥，降低成产成本，提高目标产品收率。目前，从加热方式来看，国内外现有热解工艺多采用瓷球以及热解产物半焦作为固体热载体，或产物半焦气化后的煤气作为气体热载体等加热方式。这种加热方式涉及到热载体的加热、分离等过程，导致系统工艺流程长，系统故障率较高。半焦、瓷球等固体热载体严重影响了热解炉装置的处理能力，煤气等气体热载体预热也存在较大安全隐患。从反应器类型角度来看，多数采用热天平、固定床、流化床、气流床等对生物质与煤共热解进行研究。根据反应器类型的不同，大致可分为慢速热解及快速热解两种类型，但研究结果鲜少表明两者之间存在协同作用，主要原因是生物质与煤热解的温度区间几乎没有重叠，相差100℃以上。对于在热天平和固定床上进行的慢速热解反应而言，当煤开始热解时，生物质已基本热解完全，生物质中富余的氢不能有效为煤热解使用，导致很难发生协同作用；而对于在流化床或气流床上进行的快速热解而言，快的加热速率会缩小两者热解温差，但由于两者密度差及气流作用，生物质中的富氢也不易转移到煤热解油气中，协同作用亦不明显。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种生物质与煤共热解反应器，生物质和煤热解的协同作用更好。根据本专利技术实施例的生物质与煤共热解反应器，包括：反应器本体，所述反应器本体包括从上到下依次设置的第一生物质热解筒体、煤热解筒体和第二生物质热解筒体，所述第一生物质热解筒体的侧壁上设有至少一个第一生物质给料口，所述煤热解筒体的侧壁上设有至少一个煤给料口，所述第二生物质热解筒体的侧壁上设有至少一个第二生物质给料口且底部设有产物出口，所述第一生物质热解筒体和所述煤热解筒体内分别设有均匀间隔设置的多个蓄热式辐射管，所述第一生物质热解筒体和所述第二生物质热解筒体的横截面积分别小于所述煤热解筒体的横截面积，所述第二生物质热解筒体的外壁上设有保温材料件。根据本专利技术实施例的生物质与煤共热解反应器，通过设置从上到下依次连通的第一生物质热解筒体、煤热解筒体和第二生物质热解筒体，并使第一生物质热解筒体和第二生物质热解筒体的横截面积均小于煤热解筒体的横截面积，第一生物质热解筒体内生物质产生的富氢可以在重力作用下进入到煤热解筒体内，从而为煤热解提供所需的富氢环境，使得生物质中的富氢可以有效地转移到煤中，生物质和煤协同作用明显，提高了煤的热解转化率；煤热解后得到的产物可以在重力作用下向下流动并为第二生物质热解筒体内的生物质热解提供热量，从而第二热解筒体内的生物质可以顺利热解。由此，无需向反应器本体内通入提升气体，简化了生物质与煤共热解反应器的结构。而且，通过在第二生物质热解筒体的外壁上设置保温材料件，从而可以利用煤热解筒体热解产生的高温油气及半焦显热为第二生物质热解筒体内的生物质热解提供所需的热量，无需对第二生物质热解筒体单独提供热解热源，减少了能耗，降低了成本，且通过第二生物质热解筒体内生物质热解的吸热，可以降低煤例如低阶煤热解油气的温度，可以充分减小二次反应，从而可以提高煤热解焦油收率。另外，通过设置第一生物质热解筒体和第二生物质热解筒体，提升了生物质热解的处理量。此外，通过在第一生物质热解筒体和煤热解筒体内分别布置均匀间隔设置的多个蓄热式辐射管，与传统的采用瓷球以及热解产物半焦作为固体热载体、或产物半焦气化后的煤气作为气体热载体等加热方式相比，取消了热载体和机械转动装置，工艺流程简单、系统控温准确、调温方便，无需气体和固体热载体的加热、分离过程，降低了系统的故障率。根据本专利技术的一些实施例，所述保温材料件包覆在所述第二生物质热解筒体的整个外周壁上。根据本专利技术的一些实施例，所述第一生物质热解筒体和所述煤热解筒体之间连接有从上到下横截面积逐渐增大的第一扩口段，所述煤热解筒体和所述第二生物质热解筒体之间连接有从上到下横截面积逐渐减小的第二扩口段。根据本专利技术的一些实施例，每个所述蓄热式辐射管的两端分别设有燃烧器。根据本专利技术的一些实施例，每个所述蓄热式辐射管上的温度差不高于40℃。根据本专利技术的一些实施例，所述第一生物质热解筒体内的所述蓄热式辐射管的温度为350℃～550℃，所述煤热解筒体内的所述蓄热式辐射管的温度为650℃～950℃。根据本专利技术的一些实施例，多个所述蓄热式辐射管在横向和纵向上分别等间距水平排布在所述反应器本体内。根据本专利技术的一些实施例，所述第一生物质热解筒体和所述第二生物质热解筒体的直径分别为所述煤热解筒体的直径的20％～50％。根据本专利技术的一些实施例，所述第一生物质热解筒体和所述第二生物质热解筒体的高度分别为所述煤热解筒体的高度的30％～80％。根据本专利技术的一些实施例，从所述第一生物质给料口和所述第二生物质给料口进入的所述生物质与从所述煤给料口进入的所述煤的进料流率比分别在1:6～1:1之间。根据本专利技术的一些实施例，所述第一生物质给料口与所述第一生物质热解筒体顶部之间的距离占所述第一生物质热解筒体高度的1/12～1/6；所述煤给料口与所述煤热解筒体顶部之间的距离占所述煤热解筒体高度的1/12～1/6；所述第二生物质给料口与所述第二生物质热解筒体顶部之间的距离占所述第二生物质热解筒体高度的1/12～1/6。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施例的生物质与煤共热解反应器的示意图。附图标记：100：生物质与煤共热解反应器；1：第一生物质热解筒体；11：第一生物质给料口；2：煤热解筒体；21：煤给料口；22：第一扩口段；23：第二扩口段；3：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质与煤共热解反应器，其特征在于，包括：反应器本体，所述反应器本体包括从上到下依次设置的第一生物质热解筒体、煤热解筒体和第二生物质热解筒体，所述第一生物质热解筒体的侧壁上设有至少一个第一生物质给料口，所述煤热解筒体的侧壁上设有至少一个煤给料口，所述第二生物质热解筒体的侧壁上设有至少一个第二生物质给料口且底部设有产物出口，所述第一生物质热解筒体和所述煤热解筒体内分别设有均匀间隔设置的多个蓄热式辐射管，所述第一生物质热解筒体和所述第二生物质热解筒体的横截面积分别小于所述煤热解筒体的横截面积，所述第二生物质热解筒体的外壁上设有保温材料件。

【技术特征摘要】
1.一种生物质与煤共热解反应器，其特征在于，包括：反应器本体，所述反应器本体包括从上到下依次设置的第一生物质热解筒体、煤热解筒体和第二生物质热解筒体，所述第一生物质热解筒体的侧壁上设有至少一个第一生物质给料口，所述煤热解筒体的侧壁上设有至少一个煤给料口，所述第二生物质热解筒体的侧壁上设有至少一个第二生物质给料口且底部设有产物出口，所述第一生物质热解筒体和所述煤热解筒体内分别设有均匀间隔设置的多个蓄热式辐射管，所述第一生物质热解筒体和所述第二生物质热解筒体的横截面积分别小于所述煤热解筒体的横截面积，所述第二生物质热解筒体的外壁上设有保温材料件。2.根据权利要求1所述的生物质与煤共热解反应器，其特征在于，所述保温材料件包覆在所述第二生物质热解筒体的整个外周壁上。3.根据权利要求1所述的生物质与煤共热解反应器，其特征在于，所述第一生物质热解筒体和所述煤热解筒体之间连接有从上到下横截面积逐渐增大的第一扩口段，所述煤热解筒体和所述第二生物质热解筒体之间连接有从上到下横截面积逐渐减小的第二扩口段。4.根据权利要求1所述的生物质与煤共热解反应器，其特征在于，每个所述蓄热式辐射管的两端分别设有燃烧器。5.根据权利要求1所述的生物质与煤共热解反应器，其特征在于，每个所述蓄热式辐射管上的温度差不高于40℃。6.根据权利要求1所述的生物质与煤共热解反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，李相宏，
申请(专利权)人：武汉博立达农业科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42