用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其制备生物油的方法

摘要

提供了用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其制备生物油的方法。将生物质供给反应器的倾斜部分，且将高温热砂供给至供给该倾斜部分的生物质的上侧面。然后，加热器加热该倾斜部分。因此，能够提高该生物质的快速热解性能，由此提高生物油的产率。而且，将由该加热器产生的燃烧气体供给该反应器的内部，使得能够将该反应器的内部简单地形成在无氧化气氛下。因此，该用于制备生物油的装置能够制成非常简单的结构。

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其 制备生物油的方法。更特别地，本发明涉及能够使用快速热解工艺从生物质有 效产生生物油的用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其 制备生物油的方法。

背景技术

一般而言，已知化石燃料会造成环境污染并具有估计其存量的限制。因此， 在每个国家都已经进行了很多努力以开发能够取代化石燃料的可再生能源。

该可再生能源可以分成例如氢气、燃料电池和煤气化的新能源和例如太阳 能、风力、水力、废物、海水、生物质和地热的再生能源。近来，已经积极进 行了使用木质纤维素生物质生产生物油的技术。

该生物油是类似于通过对木质纤维素生物质进行快速热解、高温高压水解 等制备的重油的液体燃料。特别地，该快速热解是具有最高油产率的热解技术。 然而，该快速热解是需要精确度的技术，因为保持非常短的反应时间，反应温 度也在较窄的范围内。

更特别地，在用于使用快速热解制备生物油的方法中，在反应界面处需要 高传热速率以提高生物油的产率。因此，需要降低材料的尺寸，而且需要精确 控制反应温度和蒸汽相中的温度，将其分别保持在500℃和400-450℃。而且， 需要将产物在蒸汽相中的存在时间控制在约2秒内，需要在短时间内将蒸汽冷 却下来。此外，因为焦炭用作用于分解蒸汽相中产物的催化剂，因此需要快速 分离和除去焦炭。

然而，满足所有前述条件的快速热解技术并未投入使用，且需要开发用于 使用快速热解制备生物油的系统，其中能够以高产率制备生物油。

发明内容

技术问题

本发明提供了用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用 其制备生物油的方法，其中将生物质快速热解使得能够以高产率和效率制备生 物油。

本发明还提供了用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使 用其制备生物油的方法，其能够简化用于快速热解生物质的结构且能够以低成 本容易地制造该结构。

本发明还提供了用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使 用其制备生物油的方法，其能够降低生物油制备中的成本和能量并改进质量。

技术方案

依照本发明的一个方面，提供了用于制备生物油的装置，该装置包括：反 应器，其配置为具有成形为倾斜于其至少一个侧部的倾斜部分；生物质供给装 置，其配置为提供在该反应器的上部的一侧处并将生物质供给该倾斜部分；热 砂供给装置，其配置为提供在该反应器的上部的另一侧处以关于沿该倾斜部分 移动的该生物质的移动方向设置在该生物质供给装置之前，并将高温热砂供给 到该生物质的上侧面以将该生物质设置在该倾斜部分和该热砂供给装置之间； 加热器，配置为加热该倾斜部分以快速热解沿该倾斜部分向下移动的生物质。

即，可以在由该加热器加热的倾斜部分和该高温热砂之间将该生物质快速 热解。可以在以该生物质被热砂覆盖的状态沿该倾斜部分向下滑动的同时使该 生物质快速热解。因此，该反应器能够连续快速热解通过重力沿该倾斜部分向 下移动的该生物质。不需要使用单独的转移设备以转移该生物质和热砂。

该倾斜部分可以成形为倾斜于地面20-80度角。因此，该反应器能够根据 设计条件适当选择该倾斜部分的角度。此外，该反应器可以成形为具有根据操 作条件控制该倾斜部分的角度的结构。

可以在该反应器的上部形成用于通过其排出在生物质的快速热解过程中 产生的气体的至少一个气体出口。在该生物质的快速热解过程中产生的生物油 可以包含在该气体中。

该反应器可以具有透明窗口，通过其观察该生物质的快速热解过程。该透 明窗口可以包括多个透明窗口，且该多个透明窗口可以设置为在与该倾斜部分 相反设置的侧部上彼此间隔开。而且，该反应器可以具有用于在该生物质的快 速热解过程中感应内部温度的温度传感器。该温度传感器可以包括多个温度传 感器，且该多个温度传感器可以设置为在与该倾斜部分相反设置的侧部上彼此 间隔开。

即，因为该透明窗口或温度传感器位于与该倾斜部分相反的反应器的侧 部，因此其不能与沿该倾斜部分向下移动的该生物质和该热砂接触。此外，因 为该透明窗口或温度传感器设置为在该反应器的侧部在垂直方向上彼此间隔 开，因此能够顺序观察该生物质的快速热解过程。

可以将接受由该加热器供给的热量以均匀传热给该倾斜部分的传热部分 提供给该反应器的倾斜部分。即，因为该传热部分将该加热器产生的热量均匀 传给该倾斜部分的整个区域，那么无论该倾斜部分的位置如何，都能够使该生 物质的快速热解性能均匀化。

在这种情况中，该加热器可以为该传热部分供给高温热空气，且该传热部 分可以以该热空气沿其通过的路径的形状形成。即，由该加热器产生的热量可 以与燃烧气体一起以热空气的形式传给该传热部分，且可以用该热空气在通过 该传热部分的过程中加热该倾斜部分。

可以在该传热部分的下部形成使热空气通过其抽吸的热空气入口，可以在 该传热部分的上部形成使通过该倾斜部分加热的热空气通过其排出的热空气 出口。因此，抽吸通过该热空气入口的热空气沿该传热部分向上流动，在该流 动过程中该热空气的热量被传给该倾斜部分。

可以在该反应器的倾斜部分和传热部分中的至少一个上形成用于提高与 该热空气的传热性能的传热结构。例如，该传热结构可以包括翅片、叶片等。 基于该装置的设计条件，该翅片或叶片可以成形为各种样式和形状。

可以将辅助加热器提供给该反应器的倾斜部分，辅助加热器通过加热该倾 斜部分控制该生物质的反应温度。即，由于该反应器的最初操作、该加热器的 不正常操作、该热砂、生物质的温度变化等，该反应温度可能低于设定温度。 如果该生物质的反应温度降低，那么操作该辅助加热器以使该生物质的反应温 度能够保持为第一设定温度。

该热砂供给装置可以具有热砂加热器，其通过加热该热砂控制该热砂的温 度。即，如果该热砂的温度低于第二设定温度，那么操作该热砂加热器以使该 热砂的温度能够保持为该第二设定温度。

该生物质供给装置可以具有用于防止该生物质结块的抗结块机构。因此， 由该抗结块结构使该生物质的结块状态松散以使该生物质能够平稳供给到该 反应器的内部。

例如，该抗结块机构可以包括：杆状部分，其配置为设置成可在该生物质 供给装置的内部移动且具有设置为通过该生物质供给装置外部的一端；多个凸 起，配置为从该杆状部分凸起并在该杆状部分移动时使该生物质的结块状态松 散；和驱动部分，配置为连接该杆状部分的一端以使该杆状部分往复运动。

该杆状部分可以设置在与该反应器的上部连接的部分。因此，在该生物质 插入该反应器内部中之前就能够解决该生物质的结块状态。

该凸起可以形成为从该杆状部分朝向该反应器突出。该凸起的端部可以在 与该杆状部分和该凸起的长度方向相交的方向弯曲。

该装置可以进一步包括聚合物化合物供给装置，其配置为提供在该反应器 的上部并将可燃烧的聚合物化合物供给到由该热砂供给装置供给的热砂的上 侧面。如果将可燃烧的聚合物化合物供给到该反应器的内部，那么在该生物质 的快速热解过程中产生的生物油的质量能够显著提高，且该生物油的产率和产 量都能够提高。

依照本发明的另一方面，提供了用于制备生物油的系统，该系统包括：反 应器，配置为具有成形为倾斜于其至少一个侧部的倾斜部分；生物质供给装置， 配置为提供在该反应器的上部的一侧处并将生物质供给该倾斜部分；热砂供给 装置，配置为提供在该反应器的上部的另一侧处以关于沿该倾斜部分移动的该 生物质的运动方向而设置在该生物质供给装置之前，并将高温热砂供给该生物 质的上侧面以将该生物质设置在该倾斜部分和该热砂供给装置之间；加热器， 配置为加热该倾斜部分以快速热解沿该倾斜部分向下移动的生物质；旋风机 构，配置为接收该反应器内部产生的气体并除去该气体中包含的杂质；冷凝器， 配置为冷凝通过从该旋风机构中除去该杂质而得到的气体并提取生物油；后处 理机构，配置为后处理从该加热器排出的燃烧气体并除去该燃烧气体中包含的 有害物质；和气体分析仪，配置为分析经过该后处理机构后处理的燃烧气体的 组成。

即，该生物质可以在由该加热器加热的该倾斜部分和该高温热砂之间快速 热解。用该旋风机构从该经快速热解的气体中除去杂质，以使得能够从该冷凝 器中提取生物油。

该加热器可以燃烧在该冷凝器中未冷凝的气体，且可以燃烧从该反应器中 排出的焦炭，且可以加热从该反应器中排出的热砂。即，该未冷凝气体和焦炭 可以用该加热器燃烧，且该热砂可以作为高温热砂被该加热器循环。

该热砂供给装置可以接收来自该加热器的热砂，且该反应器可以将由该加 热器产生的热空气接收到其内部。因此，因为将该热砂重复利用，因此能够降 低该热砂的成本。而且，因为该加热器产生的非活性热空气填充在该反应器的 内部中，该反应器的内部能够形成在高于大气压的无氧化气氛下。

在相关现有技术中，通过将惰性气体高压注入该反应器的内部，该反应器 内部形成在该无氧化气氛下。然而，在本发明的该实施方案中，将由该加热器 产生的一部分热空气代替该惰性气体供给该反应器的内部。因此，不使用高价 惰性气体，由此降低成本。而且，省去高压供给惰性气体的额外装置，由此降 低该装置的制造成本和操作成本。即，用于供给该惰性气体的相关现有技术的 装置具有高成本价格且使用大量能量以高压供给气体。

该系统可进一步包括输送机构，配置为提供在该反应器的下部和该加热器 之间并将从该反应器排出的焦炭和热砂输送给该加热器。因此，可以将从该反 应器连续排出的焦炭和热砂连续传送给加热器。特别地，因为该焦炭可能妨碍 该生物质的快速热解过程，因此实时快速除去焦炭而不使该焦炭长期保持是非 常重要的。

可以为该反应器的倾斜部分提供传热部分，其接收由该加热器供给的热量 以均匀传热给该倾斜部分。即，因为该传热部分将由该加热器供给的热量均匀 传递给该倾斜部分的整个区域，因此无论该倾斜部分的位置如何，都能够均化 该生物质的快速热解性能。

此外，该系统可以进一步包括预热器，其配置为使用从该反应器或该传热 部分排出的空气的废热预加热供给到该加热器的空气。因此，由于将由该反应 器或该传热部分排出的一部分废热收集通过该预热器，所以能够提高整个系统 的能量效率。而且，提高了该加热器的负荷，由此提高该燃烧效率。

该旋风机构可以具有热保持结构，其配置为防止内部温度的降低以使得在 该气体的处理中该生物油不会冷凝。这是因为如果该旋风机构的内部温度降 低，那么该气体中包含的生物油在该旋风机构的内部冷凝，且因此可以显著降 低该生物油的产率。该热保持结构可以包括具有将该旋风机构的内部温度保持 为该生物油不冷凝的温度的作用的所有结构。例如，该热保持机构可以是用于 将该旋风机构与外部绝缘的机构或用于控制该旋风机构的内部温度的结构。

该冷凝器可以包括：中温冷凝器，配置为在中等温度冷凝通过在该旋风机 构中除去该杂质而得到的气体；电收集器，配置为电收集在该中温冷凝器中未 冷凝的气体；和低温冷凝器，配置为在低温冷凝被该电收集器收集的气体。

因此，该中温冷凝器和低温冷凝器在不同的冷凝温度提取该生物油，由此 提高该生物油的产率。而且，该电收集器电收集在该中温冷凝器中未冷凝的气 体中包含的液滴状态的生物油，由此提高该生物油的产率。

可以基于该气体分析仪的分析值控制该反应器、生物质供给装置、热砂供 给装置、加热器、旋风机构和冷凝器至少之一的操作。因此，能够基于该气体 分析仪的分析值简单地检测到该系统正常操作的存在，且也能够简单地检查不 正常的操作机构。

该系统可以进一步包括聚合物化合物供给装置，其配置为提供给该反应器 的上部并将可燃烧的聚合物化合物供给由该热砂供给装置供给的热砂的上侧 面。如果将可燃烧的聚合物化合物供给该反应器的内部，那么生物油的产率和 产量都能够提高，且能够提高生物油的质量。

依照本发明的另一方面，提供了用于制备生物油的方法，该方法包括：将 生物质供给在该反应器的侧部上形成的倾斜部分的生物质供给步骤；将高温热 砂供给到供给该倾斜部分的生物质的上侧面的热砂供给步骤；加热该倾斜部分 以使沿该倾斜部分向下移动的生物质快速热解的快速热解步骤；接收该生物质 的快速热解过程中制备的气体以除去该气体中包含的杂质的旋风步骤；冷凝通 过在该旋风步骤中除去杂质而得到的气体以从该气体中提取生物油的冷凝步 骤；在冷凝步骤中未冷凝的燃烧气体和在快速热解步骤中产生的焦炭和热砂的 燃烧步骤；将燃烧步骤中循环的高温热砂转移到热砂供给步骤的热砂收集步 骤；将燃烧步骤中产生的热空气供给该反应器的内部的热空气供给步骤；过滤 在燃烧步骤中产生的燃烧气体以除去该燃烧气体中包含的有害物质的后处理 步骤；分析在后处理步骤中经后处理的燃烧气体的组成的气体分析步骤；和基 于该气体分析步骤中分析的该燃烧气体的组成而控制该生物质供给步骤、热砂 供给步骤、快速热解步骤、旋风步骤、冷凝步骤和热空气供给步骤中至少之一 的操作的操作控制步骤。然而，在该气体分析步骤中，能够分析在除后处理之 外的其他过程中产生的气体。

即，如果在生物质供给步骤和热砂供给步骤中供给生物质和热砂，那么在 该快速热解步骤中该生物质和热砂沿该倾斜部分向下移动的同时，该生物质的 快速热解过程能够连续进行。因此，在该快速热解步骤中，能够仅通过重力而 不无单独的力简单地进行该生物质的快速热解过程。

在该快速热解步骤中，可以使用燃烧步骤中产生的热量加热该倾斜部分。 即，在该快速热解步骤中，使用在燃烧步骤中燃烧焦炭、热砂和非冷凝气体的 热量快速热解该生物质，由此提高能量效率并降低燃料经费。

在该燃烧步骤中，可以使用快速热解步骤中排出的空气的废热预加热燃烧 中所用的外部空气。因此，在燃烧步骤中能够降低由于该低温外部空气的负荷， 由此提高燃烧效率。

该冷凝步骤可以包括：在中等温度冷凝通过在该旋风步骤中除去杂质而得 到的气体以提取具有高分子量的生物油的中温冷凝步骤；电收集在中温冷凝步 骤中未冷凝的气体以收集在该气体中包含的液滴状生物油的电收集步骤；和低 温冷凝在电收集步骤中电收集的气体以从该气体中提取具有低分子量的生物 油的低温冷凝步骤。即，可以分别在中温冷凝步骤和低温冷凝步骤中提取具有 不同冷凝点的具有高分子量的生物油和具有低分子量的生物油。在该电收集步 骤中，能够收集具有高分子量的液滴状生物油。

该方法可以进一步包括将可燃烧的聚合物化合物供给到在该热砂供给步 骤中供给的热砂的上侧面的聚合物化合物供给步骤。使用粉碎成片的废塑料作 为该可燃烧的聚合物化合物的实例。

该反应器可以具有用于感应该生物质的快速热解过程中的内部温度的温 度传感器和用于选择性加热该倾斜部分的辅助加热器。在该快速热解步骤中， 当该温度传感器感应的值低于设定温度时操作该辅助加热器。

即，由于该反应器的最初操作、该加热器的不正常操作、该热砂、生物质 的温度变化等，该生物质的反应温度可能低于设定温度。因此，如果该温度传 感器的感应温度低于该第一设定温度，那么操作该辅助加热器，由此控制该生 物质的反应温度。

发明的有益效果

在用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其制备生物 油的方法中，由高温热砂覆盖的生物质沿被加热器加热的反应器的倾斜部分向 下移动，由此快速热解该生物质。因此，能够稳定确保该生物质的快速热解性 能，且能够大大提高生物油的产率。

而且，在用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其制 备生物油的方法中，依照本发明的一种实施方案，简单形成了用于快速热解生 物质的构造和方法。因此，能够容易进行产品的制备和操作，且能够降低该产 品的制造成本和操作成本。

而且，在依照本发明的一种实施方案的用于制备生物油的装置中，因为为 反应器提供了透明窗口或温度传感器，所以能够通过该透明窗口实时观察生物 质的快速热解过程，且能够通过该温度传感器实时检查该生物质的反应温度。

而且，在用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其制 备生物油的方法中，依照本发明的一种实施方案，因为为反应器的倾斜部分提 供了辅助加热器，因此能够简单地将生物质的反应温度保持在设定温度，由此 提高生物油的产率。特别地，该加热器和辅助加热器在该反应器的最初操作阶 段中同时操作，以使得能够比设定温度更快速地达到生物质的反应温度。此外， 当由于该加热器的操作温度变化和热砂温度变化而使该生物质的反应温度降 低时，选择性操作该辅助加热器，以使得能够将该生物质的反应温度恒定保持 在设定温度。

而且，在依照本发明的实施方案的用于制备生物油的装置中，因为为生物 质供给装置提供了抗结块机构，因此通过抗结块机构防止插入反应器中的生物 质的结块，由此提高该生物质供给装置的供给性能。

而且，在用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其制 备生物油的方法中，依照本发明的一种实施方案，为反应器的倾斜部分提供了 用于供给可燃烧聚合物化合物的聚合物化合物供给装置，使得该可燃烧聚合物 化合物与生物质在该生物质的快速热解过程中一起快速热解。因此，能够提高 生物油的质量，也能够提高该生物油的产率和产量。

而且，在用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其制 备生物油的方法中，依照本发明的一种实施方案，因为使用从反应器或传热部 分排出的空气的废热对供给加热器的外部空气进行预加热，因此收集了由该反 应器或传热部分排出的废热，由此提高了整个系统的能量效率，降低了加热器 的负荷，由此提高了该加热器的燃烧效率。

而且，在用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其制 备生物油的方法中，依照本发明的一种实施方案，在加热器中循环在该生物质 的快速热解过程中使用的热砂，并将该循环的热砂在该生物质的快速热解过程 中重新使用。因此，该热砂能够重复利用，由此降低了维修和修理成本。

而且，在用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其制 备生物油的方法中，依照本发明的一种实施方案，因为将由该加热器产生的惰 性热空气供给反应器的内部，因此提高了该反应器的内部压力，使得可以防止 外部空气流入该反应器的内部。因此，能够在该反应器的内部由该热空气形成 无氧化气氛，且能够在该生物质的快速热解过程中防止生物质的氧化，由此提 高该装置的产率和效率。

此外，因为将该加热器产生的热空气提供给该反应器的内部，因此能够省 去用于将惰性气体高压注入反应器内部的单独装置。如果省去用于供给该惰性 气体的装置，则能够降低该装置的制造成本，且能够降低用于操作该装置的能 量。如果不使用高价惰性气体，那么能够大大降低该装置的操作成本。

而且，在用于制备生物油的装置、用于制备生物油的系统和用于使用其制 备生物油的方法中，依照本发明的一种实施方案，能够使用后处理机构除去最 终排出的气体中包含的有害物质，能够使用气体分析仪分析经该后处理机构后 处理的气体的组成。特别地，基于该气体分析仪的分析数据能够正确控制用于 制备生物油的工艺。

附图说明

图1是示意性显示依照本发明的一种实施方案的用于制备生物油的系统 的结构图；

图2是显示图1中所示的系统中用于制备生物油的装置的透视图；

图3是显示图2中所示的装置的左侧图；

图4是沿图3的A-A线所取的视图；

图5是沿图4的B-B线所取的视图；

图6是显示依照本发明的实施方案的装置的操作状态的视图；

图7是描述依照本发明的实施方案的用于制备生物油的方法的流程图；

图8是示意性显示依照本发明的另一实施方案的用于制备生物油的系统 的结构图；

图9是显示依照本发明的实施方案的装置的操作状态的视图；

图10是描述依照该实施方案的用于制备生物油的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的示例性实施方案，在附图中描述了其实施例，其 中全文中类似的附图标记表示类似的元件。

图1是示意性显示依照本发明的一种实施方案的用于制备生物油的系统 的结构图。图2是显示图1中所示的系统中用于制备生物油的装置的透视图。 图3是显示图2中的装置的左侧图。图4是沿图3的A-A线所取的视图。图5 是沿图4的B-B线所取的视图。图6是显示依照本发明的实施方案的装置的 操作状态的视图。

参照图1，依照本发明的一种实施方案的该系统100是使用快速热解由生 物质M制备生物油的装置。通常，该生物质M可以包括木质纤维素、纤维素、 水生植物、有机污泥、肥料、食物废物等。在下文中为便于描述起见，在本实 施方案中描述了该系统100由木质纤维素生物质M生产生物油。然而，本发 明并不限于木质纤维素生物质M。即，可以使用纤维素、污水污泥等作为该 生物质M。

在该系统100中，可使生物质M快速热解的该用于制备生物油的装置可 以包括反应器110、生物质供给装置120、热砂供给装置130和加热器140。

参照图1-3，该反应器110是由生物质M通过快速热解该生物质M生产 生物油的装置。该反应器110可以具有用于容纳该生物质M的空心内部。可 以在该反应器110的上部形成入口110a以使得将该生物质M和热砂S通过其 注入。可以在该反应器110的下部形成出口110b以使得可以排出该生物质M 的快速热解中产生的焦炭C和该生物质M的快速热解中使用的热砂S。

该反应器110可以设置有成形以朝向其至少一个侧部倾斜的倾斜部分 111。该生物质M和热砂S可以被布置到堆在该倾斜部分111上的结构中，且 可以由重力沿该倾斜部分111向下滑动。即，在该反应器110中，可以省去用 于移动该生物质M和热砂S的单独的驱动装置或移动装置。因此，能够非常 简单地形成该反应器110的结构，且能够降低该反应器110的制造成本和驱动 成本。

该倾斜部分111可以以与地面夹角20-80°形成。该倾斜部分111的角度 可以根据该反应器110的设计条件而不同选择。可替代地，可以基于该反应器 110的操作条件选择性控制该倾斜部分111的角度。在下文中，在本实施方案 中描述该倾斜部分111的角度形成为50-60°。

该反应器110可以形成以具有圆形、椭圆形和多边形的任意一种的横截 面。在下文中，在本实施方案中描述该反应器110形成具有矩形截面。

而且，如图2和3中所示，该倾斜部分111形成在该反应器110的后部， 该反应器110朝向该后部倾斜于地面。即，该反应器110具有四个侧部，即前 部、左侧部、右侧部和后部，整个后部形成该倾斜部分。

可以在该反应器110的上部形成至少一个气体出口112，通过其排出在该 生物质M的快速热解过程中产生的气体。在下文中，在本实施方案中描述布 置多个气体出口112以彼此间隔地位于在与该倾斜部分111相对设置的该反应 器110的前上部。

该反应器110可以设置有透明窗口113，通过其能够用肉眼观察该生物质 M的快速热解过程。该反应器110可以进一步设置有温度传感器114，通过其 能够在该生物质M的快速热解过程中感应该反应器110的内部温度。该透明 窗口113和温度传感器114各自可以包括多个透明窗口或温度传感器，其在垂 直方向上彼此间隔地布置在与该倾斜部分111相对设置的该反应器110的前面 上。即，如果该透明窗口113和温度传感器114设置在该反应器110的前面， 那么其不与设置在该倾斜部分111上的生物质M接触。如果该透明窗口113 和温度传感器114在垂直方向上彼此间隔地设置，那么能够沿该生物质M的 快速热解过程顺序检查该生物质M的状态和反应温度。

该反应器110的倾斜部分111可以设置有辅助加热器115，其通过加热该 倾斜部分111控制该生物质M的反应温度。该辅助加热器115可包括各种加 热装置，例如电加热器或气体燃烧器，使得容易控制该生物质M的反应温度。

该辅助加热器115可以包括多个在垂直方向上彼此间隔地布置的辅助加 热器。无论该加热器140的操作如何，该辅助加热器115可以单独操作。例如， 在该快速热解过程的最初阶段中，该加热器140和辅助加热器115一起操作以 使得能够快速提高该生物质M的反应温度。当该加热器140不正常操作或该 生物质M和热砂S的温度降低时，选择性操作任一个辅助加热器115，以使 得可以防止反应温度降低。

参照图1-6，该生物质供给装置120是将该生物质M供给该反应器110的 倾斜部分111的装置。可以将该生物质供给装置120与该反应器110在该反应 器110的上部连通。可以在该生物质供给装置120的上部形成插入孔120b， 该生物质M通过其插入，可以在该生物质供给装置120的下部形成排出孔 120a。在本例中，该排出孔120a与该反应器110的入口连通，以使得该生物 质M通过其排出。该生物质供给装置120的排出孔120a和该反应器110的入 口110a中的至少一个可以形成以被开启/关闭。

该生物质供给装置120可设置有抗结块机构122，其防止要通过该排出孔 110b排出的该生物质M结块。即，因为该生物质M是粉碎成碎片的木质纤维 素生物质(例如锯屑或木片)，那么该生物质M非常可能在该生物质供给装置 120的内部结块。然而，如果该生物质M在该生物质供给装置120的内部结 块，那么当该生物质供给装置120的排出孔110b和该反应器110的入口110a 开启时，不能将其插入该反应器的内部或者以块状态插入。因此，该生物质供 给装置120设置有能够解决该生物质M的结块状态的该抗结块机构122，以 使得该生物质M能够从该生物质供给装置20平稳地供给至反应器110的内部。

例如，该抗结块机构122可以包括：杆状部分123，布置为可在该生物质 供给装置120的内部移动且具有布置成通过该生物质供给装置120的外部的一 端；多个凸起124，从该杆状部分123凸起以在该杆状部分123移动时使该生 物质M的结块状态松散；和驱动部分125，连接该杆状部分123的一端以使 该杆状部分123往复运动。

该杆状部分123可以设置在生物质M的排出孔110b的上面。该杆状部分 123的一端可以布置成通过该生物质供给装置120的左右任一个表面，且该杆 状部分123的另一端可以布置成在该生物质供给装置120的另一表面上移动。 在下文中，在本实施方案中描述该杆状部分123的一端布置成通过该生物质供 给装置120的左表面而该杆状部分123的另一端布置成在该生物质供给装置 120的右表面上移动。

该凸起124可以形成为从该杆状部分123朝向该反应器110向下突出。该 凸起124的端部可以以与该杆状部分123和该凸起124的长度方向相交的方向 弯曲。在下文中，在本实施方案中描述该凸起124的端部以与该杆状部分123 和该凸起124的整个长度方向垂直的方向弯曲。

凸起124可以布置成在该杆状部分123的长度方向上以相同间隔彼此隔 开。该凸起124可以布置成沿该杆状部分123的长度方向彼此交叉，以使得一 个凸起124的端部具有与相邻凸起124的端部相反形成的弯曲方向。

该驱动部分125可以包括：驱动马达125a，产生该杆状部分123的驱动 力；旋转体125b，由该驱动马达125a旋转；和动力传送连杆125c，其经连接 以旋转该杆状部分123的一端和该旋转体125b的两端并将该旋转体125b的旋 转运动转变为该旋转体125b的线性往复运动。然而，该驱动部分125可以形 成以具有其中该杆状部分123能够直线往复运动的各种结构。

参照图1-3，该热砂供给装置130是将高温热砂S供给到供给该反应器的 倾斜部分111的生物质M的上侧面的装置。该热砂S是覆盖该生物质M的上 侧面以促进该生物质M的快速热解过程的材料。该热砂S可以包括具有小颗 粒的材料，例如砂子或钢球，其在该生物质M的快速热解过程中将不会熔化。 在下文中，在本实施方案中描述使用砂子作为该热砂S。

在本例中，可以在该热砂供给装置130的上部形成热砂S通过其插入的插 入孔130b，在该热砂供给装置130的下部形成排出孔130a，其与该反应器110 的入口110a连通以排出该热砂S。该热砂供给装置130的排出孔130a和该反 应器110的入口110a至少之一可以形成为被开启/关闭。

该热砂供给装置130可以设置有热砂加热器140，其加热该热砂S以控制 该热砂S的温度。该热砂加热器140可以包括各种加热装置，例如电加热器和 气体燃烧器，使得容易控制该热砂S的温度。即，该热砂加热器140能够将该 热砂S的温度恒定保持为在生物质M的快速热解过程中优化的温度。

参照图1-3，该加热器140是通过将热空气H供给至该反应器110的倾斜 部分111而加热该倾斜部分111的装置。因此，随着该生物质M沿该倾斜部 分111向下移动，其能够被该加热器140的热空气H和该热砂S的热量快速 热解。该加热器140可以包括电加热器、气体燃烧器、燃烧炉、流化床燃烧器 等。在下文中，在本实施方案中描述使用燃烧炉作为该加热器140。

该加热器140将高温热空气H形式的热量传给倾斜部分111，在该燃烧炉 中产生的燃烧气体可以包含在该热空气H中。因此，该加热器140可以设置 在与该反应器110相比更低的位置。然后，能将该加热器140产生的热空气H 自然转移到该反应器110中。可替代地，如果该加热器位于与该反应器110相 比更高的位置，那么可以增加单独的通风器以将该加热器140产生的热空气H 平稳供给该反应器110。

可以在该反应器110的出口110b和加热器140之间设置输送机构142。 在本例中，该输送机构142将通过该反应器110的出口110b排出的焦炭C和 热砂S传给该加热器140。该输送机构142可以包括螺旋输送机、皮带输送机、 斗式输送机等。

如上所述，该加热器140可以加热通过该反应器110的出口110b排出的 焦炭C和热砂S’以及在随后将描述的在冷凝器160中未冷凝的气体G4。因此， 该未冷凝气体G4和焦炭C能够在该加热器140中燃烧并除去，且该热砂S’ 能够在该加热器中被加热以作为高温热砂S循环。然后，可以通过热砂供给装 置130收集在该加热器140中循环的热砂S。

加热器140可以将该燃烧炉中产生的一部分热空气H供给至该反应器110 的内部。然后，在该生物质M的快速热解过程中，该反应器110的内部压力 提高以具有适合的压力，使得能够防止外部装置流入。而且，该反应器110的 内部形成在无氧化气氛下，以使得能够防止该生物质M的燃烧。因为防止了 该生物质M的燃烧，因此所有生物质M快速热解，由此提高该生物油的产率。

可以在该反应器110的倾斜部分111处形成传热部分146，以使得将该加 热器140的热空气H均匀传送到整个倾斜部分111。因此，可以将辅助加热器 115提供给该倾斜部分111以与该传热部分146无关地将热量直接供给该倾斜 部分111，或者也可以将其提供给传热部分146以将热量供给该传热部分146 的内部。在下文中，在本实施方案中描述将该辅助加热器115提供给该传热部 分146。

该传热部分146可以是形成在该倾斜部分111后部的通道状空腔。即，由 该加热器140转移出的热空气H在该传热部分146的内部保持预设时间以使 得能够将该热空气H的热量均匀转移到该倾斜部分111的整个区域。在该传 热部分146的下部形成通过其吸入热空气H的热空气入口；以及可以在该传 热部分146的上部可以形成热空气出口，在该倾斜部分111的燃烧中所用的热 空气H’通过其排出。因此，通过该热空气入口吸入的热空气H沿该传热部分 146向上流动，且在该流动过程中将该热空气H的热量传递给该倾斜部分111。

此外，在该传热部分146的内部可以形成用于提高与该热空气H的传热 性能的传热结构148。即，可以在该倾斜部分111和该传热部分146的至少之 一中形成该传热结构148。例如，该传热结构148可以以翅片或叶片的形状形 成以提高与该热空气H的接触面积。该传热结构可以基于设计条件形成以具 有各种样式和形状。在下文中，在本实施方案中描述该传热结构148包括多个 形成为在垂直方向上彼此间隔的翅片。然而，本发明并不限于此。

该加热器140可以进一步包括预加热器144，其使用从该传热部分146或 该反应器110排出到外部装置的空气的废热H’预加热供给该加热器140的空 气。在本例中，该废热H’相当于通过使用在生物质M的快速热解过程中供给 至该传热部分146或反应器110的热空气H并然后将用过的热空气H排出到 外部装置而得到的热空气H’。

如果将经预加热的空气供给该加热器140，那么该加热器140的负荷将实 质降低，由此提高该加热器140的燃烧效率。该预热器144可以包括传热型热 交换器、空气冷却型热交换器等。该预热器144可以布置在将外部空气沿其引 入该加热器140内部的路径上，或者可以设置在从该传热部分146或反应器 110排出的废热H’的路径上。

参照图1，依照本发明的实施方案的系统100可以进一步包括旋风机构150 和冷凝器160。

该旋风机构150是接收通过该反应器110的气体出口112排出的气体G 和通过旋风现象除去该气体G中包含的杂质的装置。对该制备生物油的工艺 具有不良影响的焦炭C是由该旋风机构150去除的杂质的代表。如果需要， 该旋风机构150可以通过一个或几个旋风过程除去该气体G中包含的杂质。 在下文中，在本实施方案中描述使用进行几个旋风过程的多级旋风机构作为该 旋风机构150。

可以为该多级旋风机构150提供保热结构以防止该内部温度降低。例如， 该保热结构可以包括：使用用于热保持的材料(例如绝热材料)阻碍从该多级 旋风机构150排出热量的结构、使用用于发热的材料(例如加热器)主动控制 该多级旋风机构150的内部温度的结构等。

如上所述防止该多级旋风机构150的温度降低的原因在于包含该气体G 的生物油可能不正常地在该多级旋风机构150的内部冷凝。即，因为将在该多 级旋风机构150的内部冷凝的生物油与杂质一起排出到其外部，降低了要在冷 凝器160中冷凝的生物油的量，并因此可以相当大地降低该生物油的产率。

该冷凝器160是通过冷凝通过在该多级旋风机构150中除去杂质而得到的 气体G1而提取生物油的装置。该冷凝器160可以包括：中温冷凝器162，其 在中等温度冷凝通过在该多级旋风机构150中除去杂质而得到的气体G1；电 收集器164，其电收集在该中温冷凝器162中未冷凝的气体G2；和低温冷凝 器166，其低温冷凝由该电收集器164收集的气体G3。

在本例中，该中温冷凝器162可以通过在中等温度冷凝该气体G1而提取 具有相对高分子量的生物油，或者可以通过低温冷凝该气体G3而提取具有低 分子量的生物油。作为该中温冷凝器162的冷凝温度的该中等温度通常是环境 温度，作为该低温冷凝器166的冷凝温度的该低温通常是零度以下的温度。

该电收集器164电收集包含在该中温冷凝器162中未冷凝的气体G2中的 液滴状生物油，由此完全提取具有高分子量的生物油。

参照图1，依照本发明的实施方案的该系统100可以进一步包括后处理机 构170和气体分析系统180。

该后处理机构170是通过后处理在该预热器144中经热交换的热空气H’ 而除去该热空气H’中包含的有害物质的装置。该后处理机构170可以被配置 为基于该空气中排出的热空气H’的组成而具有不同结构的过滤器。例如，该 后处理机构170可以包括具有包含活性炭颗粒、铂催化剂、钯催化剂等的海绵 状结构的过滤器。该后处理机构170用于通过在排放到空气中之前净化该热空 气H’而防止环境污染。

该气体分析仪180是分析经后处理机构170后处理的热空气H’的组成的 装置。通过使用由该气体分析仪180分析的热空气H’的分析数据，可以测定 该系统100的操作正常与否。例如，可以基于由该气体分析仪180分析的热空 气H’的组成控制该反应器110、热砂供给装置130、加热器140、多级旋风机 构150和冷凝器160中的至少之一。

将描述依照本发明的实施方案的用于使用该系统100制备生物油的方法。 图7是图示依照本发明的实施方案的用于制备生物油的方法的流程图。

参照图7，依照本发明的实施方案的该方法包括：生物质供给步骤(1)、 热砂供给步骤(2)、快速热解步骤(3)、旋风步骤(4)、冷凝步骤(5、6和7)、 燃烧步骤(11)、热砂收集步骤(12)和热空气供给步骤(13)。

在该生物质供给步骤(1)中，该生物质供给装置120可以将生物质M供 给该反应器110的倾斜部分111。在本例中，该生物质供给装置120将粉碎成 碎片的木质纤维素生物质M连续供给该倾斜部分111的上部。因此，该生物 质M可以通过重力沿该倾斜部分111向下滑动。

在该生物质供给步骤(1)中，当供给生物质M时，操作该抗结块结构 122，由此防止该生物质M的结块。即，如果操作该抗结块机构122的驱动部 分125，那么其使该杆状部分123在水平方向线性往复运动，且该凸起124与 该杆状部分123一起在水平方向线性往复运动。因此，该凸起124将位于该生 物质供给装置120的排出孔110b处的生物质M粉碎，由此提高该生物质M 的供给性能。

在该热砂供给步骤(2)中，该热砂供给装置130可以将高温热砂S供给 位于该倾斜部分111上的生物质M的上侧面。在本例中，因为该热砂供给装 置130将该热砂S连续供给至供给该倾斜部分111上部的生物质M的上侧面 上，所以该热砂S能够与生物质S一起通过重力沿该倾斜部分111向下滑动。

为该热砂供给装置130提供的热砂加热器140能够将该热砂S恒定保持在 第二设定温度。该第二设定温度是最主动促进该生物质M的快速热解过程的 该热砂S的温度。因此，施加给该生物质M的该热砂S的热量在该生物质M 的快速热解过程中是恒定的。因此，能够稳定进行该生物质的快速热解过程。

在该快速热解步骤(3)中，该加热器140通过将热空气H供给该倾斜部 分111而在第一设定温度加热该倾斜部分111。在本例中，可以将该加热器140 的热空气H供给为该反应器110提供的该传热部分146。供给该传热部分146 的热空气H能够在沿该传热部分146向上流动的同时均匀地传热给整个倾斜 部分111。因此，该加热器140的热空气H和该热砂S的热量使沿该倾斜部分 111向下移动的生物质M快速热解。

在该快速热解步骤(3)中，该生物质M可以快速热解为气体G。在该快 速热解步骤(3)中产生的气体G包含生物油的组分，且通过气体出口112排 出到该反应器110的外部。可替代地，将该快速热解步骤(3)中作为副产物 产生的焦炭C与热砂S’一起通过该反应器110的出口110b排出到该输送机构 142。

此外，可以通过该反应器110的透明窗口用肉眼观察该生物质M的快速 热解过程，而且可以通过温度传感器114观察该生物质M的快速热解中该反 应器111中的反应温度。如果该反应器110中的反应温度低于快速热解所需的 第一设定温度，那么将该辅助加热器115与该加热器140一起操作以提高该反 应器110中的反应温度。

在该旋风步骤(4)中，该多级旋风机构150从该反应器110中接收在该 生物质M的快速热解过程中产生的气体G，并除去该气体G中包含的杂质。 该多级旋风机构150使用几个旋风现象除去该气体G中包含的颗粒状杂质。

在该气体G中包含的微粒态焦炭C是在该旋风步骤(4)中除去的杂质的 代表。这是因为微粒态焦炭C对制备该生物油的过程具有不利的影响，且因 此降低了该生物油的产率。

在该冷凝步骤(5、6和7)中，该冷凝器160接收通过在旋风步骤(4) 中从该多级旋风机构150中除去杂质而得到的气体G1并冷凝该气体G1。即， 如果该冷凝器160冷凝该气体G1，那么从该气体G1中提取生物油。更特别 地，该冷凝步骤(5、6和7)包括中温冷凝步骤(5)、电收集步骤(6)和低 温冷凝步骤(7)。

即，在该中温冷凝步骤(5)中，该中温冷凝器162接收通过在旋风步骤 (4)中从该多级旋风机构150中除去杂质而得到的气体G1并在中温冷凝该 气体G1。如果该中温冷凝器162在中等温度冷凝该气体G1，那么首先从该气 体G1中提取生物油。在本例中，在该中温冷凝步骤(5)中的冷凝温度是环 境温度，且在中温冷凝步骤(5)中提取的生物油包含聚合物材料。

在该电收集步骤(6)中，该电收集器164从该中温冷凝器162中接收在 该中温冷凝步骤(5)中未冷凝的气体G2并电收集该气体G2。如果该电收集 器164电收集该气体G2，那么收集包含在气体G2中的液滴状生物油。因此， 在该电收集步骤(6)中，再次收集在该中温冷凝步骤(5)中未完全收集的液 滴状生物油。因此，能够提高该生物油的产率。

在该低温冷凝步骤(7)中，该低温冷凝器166从该电收集器164中接收 在该电收集步骤(6)中电收集的气体G3并低温冷凝该气体G3。如果该低温 冷凝器166低温冷凝该气体G3，那么再次从该气体G3中提取生物油。在本 例中，在该低温冷凝步骤(7)中的冷凝温度是约为零度以下的温度，且在低 温冷凝步骤(7)中提取的生物油包含低分子材料。

在该燃烧步骤(11)中，该加热器140接收在冷凝步骤(5、6和7)中未 冷凝的气体G4和在该快速热解步骤(3)中产生的焦炭C和热砂S’并高温燃 烧该气体G4、焦炭C和热砂S’。即，将该气体G4从该冷凝器160供给该加 热器140的内部，并将该焦炭C和热砂S’由该输送机构142供给至该加热器 140的内部。因此，在该燃烧步骤(11)中，该气体G4和该焦炭C能够完全 燃烧，且该热砂S’能够高温循环。

此外，在该燃烧步骤(11)中，将该加热器140产生的热量以热空气H 的形式转移到该快速热解步骤(3)。该加热器140使用从该反应器110或该传 热部分146排放到外部的废热H’预加热从外部供给的空气。因此能够提高该 加热器140的燃烧效率，且能够降低操作成本。

在该热砂收集步骤(12)中，该热砂供给装置130从该加热器140接收在 该燃烧步骤(11)中循环的高温热砂S。将收集到该热砂供给装置130的热砂 S在该热砂供给步骤(2)再次利用。因此，该热砂S并不浪费而是连续再次 利用。因此，能够显著降低成本，且恒量的热砂S能够连续使用。

在该热空气供给步骤13中，将该燃烧步骤(11)中产生的一部分热空气 H从该加热器140供给至该反应器110的内部。该热空气H可以包含惰性燃 烧气体和高温热量。因此，可以由该热空气H提高该反应器110的内部温度， 而且可以用该热空气H将该反应器110的内部压力形成为高于大气压的压力。 此外，可以由该热空气H在该反应器110的内部形成无氧化气氛。

如果该反应器110的内部压力高于大气压，那么外部的空气不能够流入该 反应器110的内部。因此，可以防止外部的空气和生物质M彼此在该反应器 110的内部反应的现象。为此目的，较少需要将单独的惰性气体(例如氮气) 注入该反应器110的内部。即，能够省去用于供给惰性气体的装置，以使得能 够降低该系统100的成本和操作能量。因为不使用高价惰性气体，因此能够降 低该系统100的操作成本。

如果由该热空气H将该反应器100的内部形成在该无氧化气氛下，那么 可以防止该生物质M在该生物质M的快速热解过程中不必要的氧化。因此， 插入该反应器100中的所有生物质M能够用于该生物质M的快速热解过程中。 因此，能够提高该生物油的产率。

参照图7，依照本发明的实施方案的方法可以进一步包括后处理步骤(8)、 气体分析步骤(9)和操作控制步骤(10)。

在该后处理步骤8中，该后处理机构170在该预热器144之后接收在快速 热解步骤(3)中排出到外部的热空气H’并后处理该热空气H’。即，该后处理 机构170除去该热空气H’中包含的有害物质。通过除去有害物质而得到的热 空气H’可以排出到外部。

在该气体分析步骤(9)中，该气体分析仪180分析经该后处理机构170 后处理的热空气H’的组成。如果需要，可以在该气体分析步骤(9)中分析用 于制备生物油的所有步骤中分别产生的气体G、G1、G2、G3和G4，这将是 显而易见的。

在该操作控制步骤(10)中，基于在该气体分析步骤(9)中分析的该热 空气H’的组成控制该生物质供给步骤(1)、热砂供给步骤(2)、快速热解步 骤(3)、旋风步骤(4)、冷凝步骤(5、6和7)和热空气供给步骤13中的至 少之一的操作。

即，如果检测到用该气体分析仪180分析的气体G4的组分变化，那么确 定该制备生物油的过程进行得不正常。因此，正确控制用于制备生物油的步骤 操作。

图8是示意性显示依照本发明的另一实施方案的用于制备生物油的系统 的结构图。图9是显示依照本发明的实施方案的装置的操作状态的视图。图 10是图示依照该实施方案的用于制备生物油的方法的流程图。

在图8-10中，与图1-7所示那些相同或类似的附图标记表示相同的组件 或操作步骤。在下文中，将描述与图1-7中所示的系统100的不同之处。

图8和9中所示的系统200与图1-7中所示的系统100的区别之处在于将 聚合物化合物供给装置210进一步提供到该反应器110的上部。

即，可以将该聚合物化合物供给装置210与该生物质供给装置120和热砂 供给装置130一起提供到该反应器的上部。该聚合物化合物供给装置210是将 可燃烧的聚合物化合物P供给至供给该反应器的倾斜部分111的生物质M和 热砂S的装置。该可燃烧的聚合物化合物P可以包括粉碎成片的废塑料。

可以在该聚合物化合物供给装置210的上部形成使热砂S通过其插入的插 入孔210b，在该聚合物化合物供给装置210的下部可以形成排出孔210a。在 本例中，该排出孔210a与该反应器110的入口110a连通以排出该可燃烧的聚 合物化合物P。该聚合物化合物供给装置210的排出孔210a和该反应器110 的入口110a中的至少一个可以形成为被开启/关闭。

参照图10，使用该系统200的方法与图7中所示的使用系统100的方法 的区别之处在于在该热砂供给步骤(2)和该快速热解步骤(3)之间提供聚合 物化合物供给步骤(14)。

即，该聚合物化合物供给步骤(14)是在该生物质供给步骤(1)和该热 砂供给步骤(2)之后进行的，将该可燃烧的聚合物化合物P供给至供给该反 应器110的倾斜部分111的生物质M和热砂S。如果将该可燃烧的聚合物化合 物P供给该反应器110的内部，那么在该生物质M的快速热解过程中其与该 生物质M一起快速热解。因此，能够提高该生物油的产率和质量。

尽管已经显示和描述了本发明的几个示例性实施方案，但本发明并不限于 所述的示例性实施方案。而是本领域技术人员将会认识到在不脱离本发明的原 理和精神的情况下可以对这些示例性实施方案进行变化，本发明的范围由权利 要求及其等价物限定。