一种链板式生物质间歇热解装置的制作方法

1.本实用新型属于热解技术领域，具体来说涉及一种链板式生物质间歇热解装置。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展，人类的生产生活水平不断提高，有机物的使用越来越广泛，同时也造成了严重的环境污染。常见的有机废弃物主要有：农林秸秆、养殖废弃物、农副产品加工废弃物、生活和市政垃圾、污泥、石油化工和轻工业加工废弃物等。这些废弃物兼具资源和污染属性，其排放不仅会造成资源浪费，还会造成严重的环境污染。
3.热解是在缺氧或无氧的条件下，有机物大分子在高温下受热分解为低分子化合物的过程。相较于焚烧、填埋等其他处理方式，热解技术可实现有机废弃物的高值化、减量化、无害化利用。热解的产物主要有固体产物热解炭、液体产物热解油和气体产物热解气。其中，热解油可作为液体燃料和高值化学品，在替代化石能源方面极具潜力，已成为人们研究的重点。
4.有机物直接热解得到的生物油中化学品种类繁多，单一化学品含量较少。将热解产生的热解蒸汽经过合适的催化剂进行重整可选择性制备特定产物。常用的催化剂主要有：分子筛、活性炭、金属及其氧化物等。然而，目前这些催化剂通常为粉末状或颗粒状，在使用过程中存在一系列问题，如：(1)原位热解时，催化剂和原料均匀混合，热解后催化剂均匀分布在热解炭中，催化剂回收困难，且每次反应后就要对催化剂进行再生，催化剂使用量大，资源消耗量大；(2)非原位热解时，粉末状催化剂需要间歇性加入和取出，造成热解装置的频繁启停，耗时费力，效率低下；(3)催化剂的催化效率随着使用时间的增加逐渐降低，造成热解产物的品质不均一；(4)装置自动化程度低，设备启停、催化剂装卸和再生过程中需要大量人工干预。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种链板式生物质间歇热解装置，能够方便地更换粉末状催化剂，对催化剂进行再生，使得催化剂的使用时间大幅延长，产物品质高，机组启停次数少，并提高能源利用效率。
6.本实用新型采取的技术方案是链板式生物质间歇热解装置，包括料斗、进料系统、热解系统、气固分离系统、储炭仓、催化系统、冷凝系统、储液罐、储气仓、燃烧系统；
7.所述催化系统包括热解蒸汽管道、重整气管道、链板催化剂、传动系统、催化剂更换室、清洁再生系统，所述链板催化剂可移动地设置在所述热解蒸汽管道的出口和所述重整气管道的入口之间并经过所述催化剂更换室和所述清洁再生系统；
8.所述料斗与进料系统的入口相连；进料系统的出口与热解系统的进料口相连；热解系统下方的固体产物出口以及气固分离系统下方的固体出口连接储炭仓；气固分离系统的入口与热解系统的热解气出口相连，气固分离系统的气体出口与所述热解蒸汽管道的入口相连；所述重整气管道的出口与冷凝系统的入口相连；冷凝系统的液相出口与储液罐的
入口相连，冷凝系统的气相出口与储气仓的入口相连；储气仓的出口与燃烧系统的燃料入口相连，燃烧系统与所述热解系统连接。
9.优选地，所述催化系统还包括用于驱动所述链板催化剂的传动系统，所述传动系统包括柔性滚轮与齿轮滚轴，所述热解蒸汽管道与柔性滚轴相连；所述重整气管道与齿轮滚轴相连。
10.优选地，所述柔性滚轴和齿轮滚轴均连接有外部电机。
11.优选地，所述链板催化剂包括链板铆钉和内部填充催化剂的链板，所述链板铆钉和所述链板可拆卸连接。
12.优选地，所述链板的表面分布有若干个开孔。
13.优选地，所述链板中填充的催化剂为金属及其化合物、非金属及其化合物、分子筛、活性炭中的一种或几种。
14.本实用新型的有益效果在于：
15.(1)催化剂更换方便：链板通过链板铆钉相连，在催化剂更换室中，拆下失活链板催化剂两侧铆钉，即可针对性的对失活部分的粉末状催化剂进行更换。
16.(2)装置连续运行：设置有清洁再生系统，使得链板催化剂的催化、再生和更换可连续运行，延长了催化剂的使用时间，提升了产物品质，可以在不停机的情况下对催化剂进行更换，大大提高了装置运行效率。
17.(3)装置适配性好：可安装在目前任意热解设备的热解气出口，对原有设备的改造小。
18.(4)能源利用率高：将储气仓的出口与燃烧系统的燃料入口相连，燃烧系统与热解系统连接，为热解反应提供热量，能够实现能量的循环利用，节约能源，提高能源利用率。
附图说明
19.图1为本发明的链板式生物质间歇热解装置的结构示意图；
20.图2为齿轮滚轴和链板催化剂啮合部分的放大图；
21.图3为链板催化剂俯视图；
22.图4为链板示意图；
23.图中：1-料斗；2-进料系统；3-热解系统；4-气固分离系统；5-储炭仓；6-催化系统；61-热解蒸汽管道；62-重整气管道；63-链板催化剂；631-链板铆钉；632-链板；64-传动系统；641-柔性滚轴；642-齿轮滚轴；65-催化剂更换室；66-清洁再生系统；7-冷凝系统；8-储液罐；9-储气仓；10-燃烧系统。
具体实施方式
24.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
25.本实用新型的链板式生物质间歇热解装置，如图1所示，包括：料斗1、进料系统2、热解系统3、气固分离系统4、储炭仓5、催化系统6、冷凝系统7、储液罐8、储气仓9、燃烧系统10。催化系统6包括热解蒸汽管道61、重整气管道62、链板催化剂63、传动系统64、催化剂更换室65、清洁再生系统66；
26.料斗1与进料系统2的入口相连；进料系统2的出口与热解系统3的进料口相连；热
解系统3下方的固体产物出口以及气固分离系统4下方的固体出口连接储炭仓5；气固分离系统4入口与热解系统3的热解气出口相连，其气体出口与催化系统6的热解蒸汽管道61相连；催化系统6的重整气管道62与冷凝系统7的入口相连；冷凝系统7的液相出口与储液罐8的入口相连，冷凝系统的气相出口与储气仓9的入口相连；储气仓9的出口与燃烧系统10的燃料入口相连；燃烧系统10将储气仓中的热解气和空气混合燃烧后的热烟气送入热解系统3，为热解反应提供热量。
27.热解蒸汽管道61与传动系统64的柔性滚轴641相连；重整气管道62与传动系统64的齿轮滚轴642相连；链板催化剂63啮合在齿轮滚轴642上并经过催化剂更换室65和清洁再生系统66。
28.柔性滚轴641和齿轮滚轴642连接有外部电机，并可在外部电机驱动下转动。
29.如图2所示，链板催化剂63是由链板铆钉631连接填充了催化剂的链板632构成，链板铆钉631和链板632可拆卸连接。如图3所示，链板632的表面设置有若干个开孔，开孔的尺寸小于催化剂的粒径，能够保证链板催化剂63在运行过程中催化剂不漏出。如图4所示，每个链板632的底部设置有两个凸条，两个凸条之间的空隙与齿轮滚轴642上的齿相配合。
30.链板632中填充的催化剂包括金属及其化合物、非金属及其化合物、分子筛、活性炭中的一种或几种。
31.催化剂更换室65的作用为在链板催化剂失活且再生无效后，在催化剂更换室内拆下失活部分的链板铆钉，卸出链板中失活的催化剂并用新催化剂填充链板，重新安装后使用。
32.清洁再生系统66采用刮刷、振打、液体洗涤、有氧氛围焙烧、氢气高温还原等手段中的一种或多种除去粘附在催化剂上的炭颗粒和焦油等物质，恢复活性位点。
33.本实用新型的工作过程如下：原料经料斗和进料系统进入热解系统进行热解；热解系统产生的热解蒸汽经由气固分离系统后通过热解蒸汽管道进入催化系统；热解系统和气固分离系统产生的固体产物进入储炭仓；催化系统中的链板催化剂对热解蒸汽进行催化重整；链板催化剂在持续转动的齿轮滚轴带动下经过催化剂更换室和清洁再生系统；清洁再生系统除去粘附在催化剂上的炭颗粒和焦油等物质，恢复催化位点；链板催化剂失活后，在催化剂更换室内拆下失活部分的链板铆钉，卸出链板中失活的催化剂并用新催化剂填充链板，重新安装后使用；重整后的气体经过重整气管道进入冷凝系统；重整气经冷凝系统后成为可冷凝的热解油和不可冷凝的热解气，分别由储液罐和储气仓进行存储；储气仓中的热解气和空气混合燃烧后的热烟气送入热解系统为热解反应提供热量。
34.实施例1
35.将粉末状hzsm-5填充在链板中，使用链板铆钉将链板连接制成链板催化剂。将该链板催化剂啮合布置在齿轮滚轴、催化剂更换室和清洁再生系统之间。
36.将酱糟650℃热解所得热解蒸汽送入催化系统进行催化重整，重整后的气体经冷凝系统冷凝为可冷凝的热解油和不可冷凝的热解气。经检测热解油中芳香烃产率达16.72wt％。
37.清洁再生系统中使用刮刷、空气氛围焙烧除去黏附在链板催化剂上的炭颗粒和焦油。
38.实施例2
39.将ni(no3)2、nh4h2po4和mcm-41按照质量比为1：2：10的比例浸渍混合干燥后填充在链板中，使用链板铆钉将链板连接制成链板催化剂。将该链板催化剂啮合在齿轮滚轴上并经过催化剂更换室和清洁再生系统。
40.以松木为原料，热解系统温度为350℃，液体产物中左旋葡萄糖酮的产率达到13.4wt％。
41.清洁再生系统将链板催化剂在400℃的氢气氛围中还原2h以恢复催化位点。
42.实施例3
43.将mgo和cao的粉末填充在链板中，使用链板铆钉连接链板制成链板催化剂。将该链板催化剂啮合在齿轮滚轴上并经过催化剂更换室和清洁再生系统。
44.以纤维素为原料，热解系统的热解温度为350℃时，液体产物中左旋葡萄糖产率达到5.6wt％，热解油中几乎无固体杂质。
45.清洁再生系统中使用振打和高温焙烧除去黏附在链板催化剂上的灰分和焦油，恢复催化位点。
46.实施例4
47.将掺氮活性炭填充在链板中，使用链板铆钉连接链板制成链板催化剂。将该链板催化剂啮合在齿轮滚轴上并经过催化剂更换室和清洁再生系统。
48.采用甘蔗渣为原料，热解系统的热解温度为300℃时，热解油中4-vp的产率达到3.57wt％。
49.清洁再生系统中使用刮刷和振打除去黏附在链板催化剂上的灰分，恢复催化位点。
50.链板催化剂失活后，在催化剂更换室内拆下失活部分的链板铆钉，倒出链板中失活的催化剂并用新催化剂填充链板，重新安装后使用。
51.本装置的布置和安装灵活，对现有热解装置的改造方便。

技术特征：
1.一种链板式生物质间歇热解装置，其特征在于，包括料斗、进料系统、热解系统、气固分离系统、储炭仓、催化系统、冷凝系统、储液罐、储气仓、燃烧系统；所述催化系统包括热解蒸汽管道、重整气管道、链板催化剂、传动系统、催化剂更换室、清洁再生系统，所述链板催化剂可移动地设置在所述热解蒸汽管道的出口和所述重整气管道的入口之间并经过所述催化剂更换室和所述清洁再生系统；所述料斗与进料系统的入口相连；进料系统的出口与热解系统的进料口相连；热解系统下方的固体产物出口以及气固分离系统下方的固体出口连接储炭仓；气固分离系统的入口与热解系统的热解气出口相连，气固分离系统的气体出口与所述热解蒸汽管道的入口相连；所述重整气管道的出口与冷凝系统的入口相连；冷凝系统的液相出口与储液罐的入口相连，冷凝系统的气相出口与储气仓的入口相连；储气仓的出口与燃烧系统的燃料入口相连，燃烧系统与所述热解系统连接。2.根据权利要求1所述的链板式生物质间歇热解装置，其特征在于，所述催化系统还包括用于驱动所述链板催化剂的传动系统，所述传动系统包括柔性滚轮与齿轮滚轴，所述热解蒸汽管道与柔性滚轴相连；所述重整气管道与齿轮滚轴相连。3.根据权利要求2所述的链板式生物质间歇热解装置，其特征在于，所述柔性滚轴和齿轮滚轴均连接有外部电机。4.根据权利要求1所述的链板式生物质间歇热解装置，其特征在于，所述链板催化剂包括链板铆钉和内部填充催化剂的链板，所述链板铆钉和所述链板可拆卸连接。5.根据权利要求4所述的链板式生物质间歇热解装置，其特征在于，所述链板的表面分布有若干个开孔。6.根据权利要求4所述的链板式生物质间歇热解装置，其特征在于，所述链板中填充的催化剂为金属及其化合物、非金属及其化合物、分子筛、活性炭中的一种或几种。

技术总结
本实用新型属于热解技术领域，公开了一种链板式生物质间歇热解装置，包括料斗、进料系统、热解系统、气固分离系统、储炭仓、催化系统、冷凝系统、储液罐、储气仓、燃烧系统，其中，催化系统包括热解蒸汽管道、重整气管道、链板催化剂、传动系统、催化剂更换室、清洁再生系统；储气仓的出口与燃烧系统的燃料入口相连，燃烧系统与热解系统连接。本实用新型将链板和催化剂结合设计，可对失活的粉末状催化剂及时更换，大幅延长催化剂的使用时间，提高产物品质，装置整体催化效率高，并提高能源利用效率。并提高能源利用效率。并提高能源利用效率。


技术研发人员：雷永智 贾宝 路延 李文涛 高徐军 马勃 高丽娟 康智明
受保护的技术使用者：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/14