生物质热解汽高效冷凝收集与分离装置

摘要

本发明涉及再生能源利用技术领域，具体涉及一种生物质热解汽高效冷凝收集与分离装置，包括液化冷凝收集器，液化冷凝收集器内设有生物油，液化冷凝收集器下部设有热解气进气管，热解气进气管连接多个扩散式旋风管，扩散式旋风管设置在液化冷凝收集器底部，扩散式旋风管上部设有丝网，液化冷凝收集器上部设置冷生物油进口，底部设有生物油出口。液化冷凝收集器采用循环生物油作为冷却介质，采用气液直接接触的方式进行热解蒸汽液化，是一种新型的冷凝方式。

说明书

技术领域

本发明涉及再生能源利用技术领域，具体涉及一种生物质热解汽高效冷凝收集与分离装置。

背景技术

在生物质热解液化技术中，热解汽的冷却方式非常关键，这直接影响到液体产物生物油的收集率。目前，常用的热解蒸汽冷却方式主要有以喷淋冷却为主的直接换热方式和以管壳换热冷却为主的间接换热方式。对于喷淋冷却方式来说，良好的换热效果要求有足够的换热面积，冷却介质生物油雾化液滴很难与热解蒸汽充分有效接触，再加之部分细小生物油雾滴会随不可冷凝气体排出，致使热解蒸汽快速冷却效果较差，降低了生物油收集率；而对于管壳换热冷却来说，由于采取间接换热方式，良好的热解蒸汽冷却效果难以保证，另外冷却产生的生物油容易与热解气中携带的炭灰发生凝聚并粘附于换热壁表面，造成换热效果变差，严重时甚至堵塞管道，并且重质冷凝物难以清除。

上述热解蒸汽冷激方式存在的缺陷，在很大程度上影响了生物质热解液化制油成本，制约了现有技术的工业化应用。因此，需要对冷凝方式进行改进。此外，生物油中包含了重油成分及轻油成分，需要分离过滤，为后续分级利用或改性提质提供有利条件。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种可实现热解蒸汽快速冷却、冷激效果好、生物油收集率高、轻油和重油实现分离的生物质热解汽高效冷凝收集与分离装置。

本发明采用如下技术方案：

一种生物质热解汽高效冷凝收集与分离装置，包括液化冷凝收集器，液化冷凝收集器内设有生物油，液化冷凝收集器下部设有热解气进气管，液化冷凝收集器采用汽液直接接触的方式进行热解气冷却。热解气进气管连接多个扩散式旋风管，扩散式旋风管设置在液化冷凝收集器底部，扩散式旋风管可使热解蒸汽以旋转流的方式进入冷却装置内部。扩散式旋风管上部设有丝网，丝网可将较大的热解蒸汽气泡，破裂为小气泡，便于汽液充分接触。液化冷凝收集器上部设置冷生物油进口，低温生物质油作为冷却介质冷却热解气。液化冷凝收集器底部设有生物油出口。

所述生物油出口连接生物油过滤器，生物油过滤器包括外壳，外壳内设有旋转锥筒，旋转锥筒连接电机，电机带动旋转锥筒转动。旋转锥筒进口连接液化冷凝收集器的生物油出口，旋转锥筒的圆周面上设有多个出油孔，轻质生物质油在旋转锥筒旋转的过程中甩出，落到外壳内。旋转锥筒底部出口连接重油储罐，外壳底部出口连接轻质油储罐。所述旋转锥筒内部设有清理装置，清理装置包括横杆、立杆及工作杆，横杆水平设置，立杆与横杆垂直，横杆两端分别连接工作杆，横杆及立杆的结构用来支撑工作杆。工作杆与旋转锥筒圆周表面平行，工作杆上设有清理刷，清理刷在旋转锥筒旋转的过程中，可清理掉粘附在旋转锥筒内壁上的重油。

所述轻质油储罐依次连接油泵及换热器后，与液化冷凝收集器的冷生物油进口连接，生物质油经过换热器交换热量后，成为温度较低的生物油，进入液化冷凝收集器，用来冷却热解气蒸汽。

液化冷凝收集器顶部设有不凝气出口，不凝气出口处设有过滤网，不凝气出口均与提升管燃烧器连接，经过滤后的不凝气，进入提升管燃烧器内燃烧产生热量。

液化冷凝收集器内设有液位监测装置，选用液位计，当液位达到设定值时，开放生物油出口，使生物油流至生物油过滤器，以免生物油液位过高，生物油由冷生物油进口流出。

所述电机通过链条、链轮结构连接旋转锥筒，还可以选择其他传动方式。

本发明热解气的冷却过滤过程为：

热解反应产生的热解蒸汽经过分离去杂质后，送入液化冷凝收集器进行冷凝液化，液化冷凝收集器内冷的轻质生物油与热解蒸汽直接接触，使热解蒸汽快速降温，冷凝为液体生物油。冷凝产生的生物油，经生物油过滤器将重油及轻油分离后储存。

本发明的优点及有益效果为：

1)液化冷却装置采用循环生物油作为冷却介质，采用气液直接接触的方式进行热解蒸汽液化，是一种新型冷凝方式，热解蒸汽直接进入冷的生物油中，有效增大汽液接触接触面积，有效增大热解气冷凝效率，相比于传统冷凝方式，生物油收集效率提高10％以上。

2)液化冷却装置扩散式旋风管及丝网结构均可有效增加汽液接触面积，使得热解蒸汽冷凝充分，转化率高，扩散式旋风管的数量可根据热解汽流量等因素进行调整。

3)生物油过滤器结构新颖，采用旋转锥筒结合其表面的出油孔的结构形式，将轻质生物油采出，并且使用清理装置，有效将附着于锥筒内壁的重油清理，提高轻质生物油的收集效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为扩散式旋风管的俯视结构示意图；

图3为本发明在生物质热解液化系统的结构示意图。

其中，1-液化冷凝收集器，101-热解气进气管，102-扩散式旋风管，103-过滤网，104-冷生物油进口，105-丝网，106-生物油出口，107-不凝气出口，108-液位计，2-生物油过滤器，201-调速电机，202-外壳，203-旋转锥筒，204-工作杆，205-清理刷，206-出油孔，207-横杆，208-立杆，3-刮板输送机，4-生物质喂料器，5-热解反应器，6-固体分离器，7-旋风分离器，8-不锈钢烧结过滤器，9-轻质油储罐，10-重油储罐，11-提升管燃烧器，12-油泵，13-换热器，14-引风机，15-载体储仓。

具体实施方式

具体实施例

如图1、图2所示，一种生物质热解汽高效冷凝收集与分离装置，包括液化冷凝收集器及生物油过滤器。

液化冷凝收集器内设有生物油，下部设有热解气进气管101，热解气进气管101连接多个扩散式旋风管102，扩散式旋风管102设置在液化冷凝收集器底部，扩散式旋风管102排列设置四个。扩散式旋风管102上部设有丝网105。液化冷凝收集器上部设置冷生物油进口104，低温生物质油作为冷却介质冷却热解气。液化冷凝收集器底部设有生物油出口106。

生物油出口106连接生物油过滤器，生物油过滤器包括外壳202，外壳202内设有旋转锥筒203，旋转锥筒203连接调速电机201，调速电机201通过链条链轮结构带动旋转锥筒203转动。旋转锥筒203进口连接液化冷凝收集器的生物油出口106，旋转锥筒203的圆周面上设有多个出油孔206。旋转锥筒203底部出口连接重油储罐10，外壳202底部出口连接轻质油储罐9。所述轻质油储罐9依次连接油泵12及换热器13后，与液化冷凝收集器的冷生物油进口104连接。

所述旋转锥筒203内部设有清理装置，清理装置包括横杆207、立杆208及工作杆204，横杆207水平设置，立杆208与横杆207垂直，横杆207两端分别连接工作杆204，横杆207及立杆208的结构用来支撑工作杆204。工作杆204与旋转锥筒203圆周表面平行，工作杆204上设有清理刷205。

液化冷凝收集器顶部设有不凝气出口107，不凝气出口107处设有过滤网103，不凝气出口107与提升管燃烧器11连接。

液化冷凝收集器内设有液位计108。

如图3所示，生物质热解液化反应系统，包括刮板输送机3及载体储仓15。刮板输送机3依次连接物料干燥机、储料箱及生物质喂料器4后，连接热解反应器5。热解反应器5进料端还连接有载体储仓15，热解反应器5输出端连接固体分离器6，固体分离器6上部设有热解蒸汽出口，底部设有载体螺旋输送器以及载体出口。固体分离器的热解蒸汽出口依次连接旋风分离器7、不锈钢烧结过滤器8、引风机14后，与液化冷凝收集器1连接。液化冷凝收集器1底部连接生物油过滤器2，生物油过滤器2底部分别连接重油储罐10及轻质油储罐9。固体分离器6的载体出口及不凝气出口连接提升管燃烧器11，提升管燃烧器11与载体储仓15连接，热载体循环使用。