本发明属于生物质能技术领域，尤其涉及一种钙基生物质化学链热解系统。
背景技术：
生物质是自然界唯一可再生的碳源，也是唯一可转化为气体、固体和液体碳氢燃料的可再生能源。然而，实际生物质的形状不规则，堆密度低，能量密度低，极大限制了其使用，通过快速热解液化技术将生物质转化为生物油，可使其能量密度大大提升，便于进一步集中规模化利用或提质。
生物质快速热解有利于得到更高产率的生物油，这要求生物质颗粒的升温速率很快，采用细颗粒生物质来进行热解可实现更快的升温速率，更进一步地，由于热解过程是吸热的，在热解过程中如何实现热量的有效、快速供给是保障生物质快速升温快速热解的关键。特别是在热解技术放大过程中，热量的有效供给问题已成为限制其应用的重要瓶颈。
另外，生物质快速热解得到的生物油产品，尽管其能量密度对比生物质而言有了很大提升，但是其品质品位仍然偏低。生物油是一种高含氧的复杂的有机混合物，氧含量可超过50％，呈酸性，ph值为2-3，热值仅为13-18mj/kg。将生物质分布式热解得到的生物油进行集中炼制提质，降低生物油中的氧含量，可显著提升生物油的品质，对于生物油的高质化利用有重要意义。
技术实现要素：
针对现有技术中的不足，本发明提出了一种钙基生物质化学链热解系统，不仅能够实现热量在热解过程中的有效供给，还可以提高快速热解所得到生物油的品质。
本发明所采用的技术方案如下：
一种钙基生物质化学链热解系统，包括旋风热解子系统、旋风燃烧子系统、生物油冷凝系统和烟气换热系统；
所述旋风热解子系统的热解气体出口连接生物油冷凝系统，旋风热解子系统的固体出口连接旋风燃烧子系统的进料口；
所述生物油冷凝系统连接烟气换热系统，生物油冷凝系统将冷凝后的热解气输入烟气换热系统进行预热，同时生物油冷凝系统中获得生物油；
所述烟气换热系统连接旋风燃烧子系统，利用旋风燃烧子系统的烟气分别对空气和热解气进行预热，再将预热后的空气和热解气分别输入旋风燃烧子系统和旋风热解子系统；
进一步，所述烟气换热系统包括依次连接的第一换热器和第二换热器，第一换热器的烟气进口连接旋风燃烧子系统的烟气出口；第一换热器的空气出口设有空气管路，空气管路与旋风热解子系统的固体出口汇合后一同连接旋风燃烧子系统的进料口；
进一步，所述第二换热器的混合气入口分别输入热解气和二氧化碳气体，所述第二换热器的混合气出口设有混合气出口管路，混合气出口管路依次连接旋风燃烧子系统固体出料口和旋风热解子系统的进料口。
进一步，所述旋风热解子系统包括旋风热解炉，所述旋风热解炉的进料口处设有生物质料仓和氧化钙料仓，所述生物质料仓和氧化钙料仓的出料口分别与混合气出口管路连通，通过混合气出口管路将生物质和氧化钙送向旋风热解炉内；
进一步，所述旋风燃烧子系统包括旋风燃烧炉；
进一步，所述生物油冷凝系统包括生物油冷凝装置，所述生物油冷凝装置的热解气体出口分别连接储气柜和第二换热器；
进一步，所述第一换热器和第二换热器均为管壳式换热器。
本发明的有益效果：
1、在本发明的热解系统工作过程中，旋风热解炉内的氧化钙反应产生的碳酸钙进入旋风燃烧炉内，在旋风燃烧炉内热解焦燃烧放热为碳酸钙煅烧分解提供热量，生成的氧化钙由热解气和二氧化碳的混合气携带进入旋风热解炉进行循环利用；将钙循环引入到生物质热解过程中来，并基于旋风炉良好的气固混合与传热传质特性构建了一种钙基生物质化学链热解系统，通过氧化钙碳酸化反应放热在旋风热解炉内为热解反应原位供热，实现生物质热解过程的自持进行，有效解决热解过程热量有效供给问题；反应后的碳酸钙和热解焦则进入旋风燃烧炉燃烧分解，实现氧化钙的再生循环利用。
2、另外，本发明的热解系统在热解过程中还采用了热解气循环，且氧化钙还可原位吸收热解过程中产生的二氧化碳或类二氧化碳物质，有利于生物油的脱氧提质，实现其高质化利用。
附图说明
图1是本发明一种钙基生物质化学链热解系统的示意图。
图中，1、生物质料仓；2、氧化钙料仓；3、旋风热解炉；4、生物油冷凝装置；5、旋风燃烧炉；6、第一换热器；7、第二换热器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所提出的一种钙基生物质化学链热解系统如图1所示，包括旋风热解子系统、旋风燃烧子系统、生物油冷凝系统和烟气换热系统；旋风热解子系统包括生物质料仓1、氧化钙料仓2和旋风热解炉3；旋风燃烧子系统包括旋风燃烧炉5；生物油冷凝系统包括生物油冷凝装置4；烟气换热系统包括第一换热器6和第二换热器7。
第一换热器6的烟气进口与旋风燃烧炉5的烟气出口通过管道连接，第一换热器6的烟气出口与第二换热器7的烟气进口通过管道连接，旋风燃烧炉5排出的高温烟气依次作为第一换热器6和第二换热器7的热源。第一换热器6的空气入口用于输入空气，获得预热后的热空气，第一换热器6的空气出口通过空气管路连接旋风燃烧炉5的进料口，且旋风热解炉3的固体出口与空气管路连通，通过空气管路内的热空气将旋风热解炉3产生的热解焦、挥发分和碳酸钙携带进入旋风燃烧炉5，旋风燃烧炉5内热解焦燃烧放热为碳酸钙煅烧分解提供热量，最终生成氧化钙，氧化钙从旋风燃烧炉5出料口排出。
第二换热器7的混合气入口分别输入热解气和二氧化碳气体，第二换热器7的混合气出口设有混合气出口管路，混合气出口管路依次连接旋风燃烧炉5的固体出料口和旋风热解炉3的进料口，并且在旋风热解炉3的进料口处设有生物质料仓1和氧化钙料仓2，生物质料仓1和氧化钙料仓2的出料口分别与混合气出口管路连通。热解气与二氧化碳经第二换热器7预热，预热后的混合气体依次经过旋风燃烧炉5、生物质料仓1和氧化钙料仓2出料口，将氧化钙和生物质输送向旋风热解炉3内进行热解；可以根据反应情况随时调整生物质料仓1和氧化钙料仓2的给料速率。
基于旋风热解炉3内良好的气固混合及传热传质特性，输入旋风热解炉3内的二氧化碳会与氧化钙快速反应生成碳酸钙并放热，所放出的热量在旋风热解炉3内原位供应生物质热解反应的吸热，生成碳酸钙、热解焦及挥发分。旋风热解炉3内的氧化钙还可以进一步促进挥发分脱氧，生物质热解产生的挥发分经旋风热解炉3的气体出口进入生物油冷凝装置4。
在生物油冷凝装置4内进行冷凝并收集生物油，生物油冷凝装置4采用单级或多级冷凝装置，包括直接喷淋冷凝装置、间接换热冷凝装置或电捕焦油装置。挥发分经过冷凝可得到较高品位的生物油，剩余不可冷凝的热解气一部分与二氧化碳输入第二换热器7内进行预热，参与到下一次的热解循环中，另一部分热解气送入储气柜储存供终端用户使用。
本发明所提出的钙基生物质化学链热解系统巧妙利用了旋风反应器的优点，并引入热解气和氧化钙循环，构建了一套简单可靠的基于旋风炉的钙基化学链生物质自热热解系统，很好的解决了生物质热解过程中热量有效供给的问题，同时，氧化钙还可以二氧化碳形式脱除生物油中的氧，有利于生物油的高质化利用。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
1.一种钙基生物质化学链热解系统，其特征在于，包括旋风热解子系统、旋风燃烧子系统、生物油冷凝系统和烟气换热系统；
所述旋风热解子系统的热解气体出口连接生物油冷凝系统，旋风热解子系统的固体出口连接旋风燃烧子系统的进料口；
所述生物油冷凝系统连接烟气换热系统，生物油冷凝系统将冷凝后的热解气输入烟气换热系统进行预热，同时生物油冷凝系统中获得生物油；
所述烟气换热系统连接旋风燃烧子系统，利用旋风燃烧子系统的烟气分别对空气和热解气进行预热，再将预热后的空气和热解气分别输入旋风燃烧子系统和旋风热解子系统。
2.根据权利要求1所述的一种钙基生物质化学链热解系统，其特征在于，所述烟气换热系统包括依次连接的第一换热器(6)和第二换热器(7)，第一换热器(6)的烟气进口连接旋风燃烧子系统的烟气出口；第一换热器(6)的空气出口设有空气管路，空气管路与旋风热解子系统的固体出口汇合后一同连接旋风燃烧子系统的进料口。
3.根据权利要求2所述的一种钙基生物质化学链热解系统，其特征在于，所述第二换热器(7)的混合气入口分别输入热解气和二氧化碳气体，所述第二换热器(7)的混合气出口设有混合气出口管路，混合气出口管路依次连接旋风燃烧子系统固体出料口和旋风热解子系统的进料口。
4.根据权利要求3所述的一种钙基生物质化学链热解系统，其特征在于，所述旋风热解子系统包括旋风热解炉(3)，所述旋风热解炉(3)的进料口处设有生物质料仓(1)和氧化钙料仓(2)，所述生物质料仓(1)和氧化钙料仓(2)的出料口分别与混合气出口管路连通，通过混合气出口管路将生物质和氧化钙送向旋风热解炉(3)内。
5.根据权利要求4所述的一种钙基生物质化学链热解系统，其特征在于，所述旋风燃烧子系统包括旋风燃烧炉(5)。
6.根据权利要求5所述的一种钙基生物质化学链热解系统，其特征在于，所述生物油冷凝系统包括生物油冷凝装置(4)，所述生物油冷凝装置(4)的热解气体出口分别连接储气柜和第二换热器(7)。
7.根据权利要求6所述的一种钙基生物质化学链热解系统，其特征在于，所述第一换热器(6)和第二换热器(7)均为管壳式换热器。
技术总结