一种农林生物质连续热解炭化装置制造方法
【专利摘要】本发明属于生物质能源利用领域，公开了一种农林生物质连续热解炭化装置。所述装置包括加料装置、热解装置、炭化装置以及为热解装置和炭化装置加热的加热装置；所述热解装置包括热解炉、贯穿热解炉的热解管以及设置在热解管内的螺旋输送器；所述热解管输出端与炭化装置相连；所述炭化装置包括壳体以及换热管，所述换热管设置在壳体内。本装置采用两个独立、可控的热解装置和炭化装置高效快速实现生物质连续、稳定热解炭化，显著提高输送效率；利用本装置制备的产物分布和产物品质可控、能源利用率高。
【专利说明】一种农林生物质连续热解炭化装置
【技术领域】
[0001]本发明属于生物质能源利用领域，具体涉及一种农林生物质连续热解炭化装置。【背景技术】
[0002]我国农林生物质资源丰富，生物质能的利用一直以直接燃烧为主，不仅热效率低下，而且伴随着大量的烟尘和余灰的排放，严重污染了环境。通过热解技术，在高温、缺氧的条件下可将生物质转化为半焦、可燃气、焦油和木醋液，是一种清洁、高效的生物质能源转化技术，其中热解反应器是实现转化的关键部分。目前，生物质热解反应器主要有固定床、流化床、回转窑和螺旋热解反应器等多种类型，其中，螺旋热解反应器具有结构简单、反应条件易于操控、能够实现连续稳定作业的优点。
[0003]专利申请CN101486921A公开了一种带有柔性螺旋输送的生物质连续热解炭化装置，专利CN102226092A公开了一种农林废弃物低温热解炭化方法及其炭化炉装置，其缺陷是:生物质原料炭化过程全部在螺旋推送式送料过程中完成，由于生物质炭化反应过程慢、时间长，因此需要在热解管内需要停留足够的时间才能使原料炭化充分，螺旋热解反应器的处理能力受到很大限制，难以提高处理效率。
[0004]专利CN202530040U公开了一种连续式生物质干馏炭化设备，设备由进料装置、燃烧装置、干燥装置、炭化装置和出料装置组成，其特点是干燥室和炭化室内均设有一级或多级干燥管或炭化管，在干燥管和炭化管内通过螺旋输送装置实现物料的推进，对于热解时间较长的生物质原料，该装置只能通过降低干燥管和热解管内的螺旋输送装置的输送速度才能完成生物质的充分热解炭化，同时多级螺旋输送装置的结构会导致装置机构复杂、成本高，多级螺旋输送装置间的匹配困难等问题。
[0005]上述连续式热解装置均采用单级或多级的螺旋输送装置实现生物质连续热解，对于难热解的大尺寸生物质原料只能通过降低螺旋输送装置的输送速度解决充分热解炭化问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有连续热解装置中存在的缺点，提供一种快速高效、生物质连续热解炭化、反应条件稳定可控的农林生物质连续热解炭化装置。
[0007]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0008]一种农林生物质连续热解炭化装置，包括加料装置、热解装置、炭化装置以及为热解装置和炭化装置加热的加热装置；所述热解装置包括热解炉、贯穿热解炉的热解管以及设置在热解管内的螺旋输送器；所述热解管输出端与炭化装置相连；所述炭化装置包括壳体以及换热管，所述换热管设置在壳体内。
[0009]所述热解炉内设有隔板，延长烟气传播路径增强换热效果。
[0010]所述加热装置包括燃烧炉、油气燃烧器以及分配阀；所述油气燃烧器设置在燃烧炉外侧，所述燃烧炉设置在热解炉的内部，为热解装置和炭化装置提供热量；所述分配阀具有热量输入口、两个热量输出口以及分配气体的阀门；所述分配阀的热量输入口与燃烧炉的高温烟气输出口连接，所述分配阀两个热量输出口分别与炭化装置和热解装置相连，通过分配阀的阀门调节进入热解装置和炭化装置的高温烟气比例从而控制两装置的温度。
[0011]所述分配阀的热量输出口与热解装置中热解炉相连，所述分配阀的另一热量输出口与炭化装置中换热管的输入口相连。
[0012]所述农林生物质连续热解炭化装置，还包括干燥箱、热解入料料斗和输送机构；所述干燥箱的物料输入端与加料装置输出端相连，干燥箱的物料输出端与输送机构输入端连接；所述输送机构的输出端与热解入料料斗的输入端相连，所述热解入料料斗的输出端与热解管输入端连接。
[0013]所述干燥箱的干燥介质输入口通过管道分别与热解炉的气体输出口和换热管的输出口连接。
[0014]所述加料装置包括入料料斗和提料器，所述提料器的输出端与干燥箱物料输入端连接，所述提料器的输入端设置有所述入料料斗。
[0015]所述农林生物质连续热解炭化装置，还包括冷凝器、液体收集箱；所述冷凝器物料输入口与炭化装置相连，所述冷凝器液体输出口与液体收集箱输入口连接，所述冷凝器气体输出口与油气燃烧器的气体燃料供应口相连。
[0016]所述农林生物质连续热解炭化装置，还包括储气罐和三通阀；所述储气罐进气口、冷凝器气体输出口与油气燃烧器的气体燃料供应口通过三通阀相连，所述储气罐出气口与油气燃烧器的气体燃料供应口连接。
[0017]所述农林生物质连续热解炭化装置，还包括储油箱；所述储油箱的输出端与油气燃烧器的液体燃料输入端连接。
[0018]所述炭化装置底部设置有储炭箱，所述储炭箱设有储炭箱进口密封阀和储炭箱出口密封阀。
[0019]所述储气罐进气口设有进气泵，所述储气罐出气口设有气体控制阀。
[0020]所述干燥箱设有干燥引风机、干燥鼓风机和干燥箱密封阀；所述干燥箱密封阀设置在干燥箱和输送机构之间。干燥箱密封阀开启时，干燥鼓风机停止工作，防止空气进入连续热解炭化装置内。
[0021]所述提料器向上倾斜，倾斜角度为30~60° ;所述提料器进料端设有提升电机。
[0022]所述螺旋输送器为变螺距螺旋输送器，进料端螺旋螺距较小；随着物料向前输送，在150~250°C温度范围内，螺旋螺距逐步变大，防止物料粘结；物料继续输送，在250°C到反应终温范围内，螺旋螺距保持恒定；物料在热解管内为半充满状态，有利于热解挥发性产物排出。(采用温度的范围确定不同螺距螺旋的长度。)
[0023]所述分配阀控制燃油或热解气燃烧产生的高温烟气，通过分配阀分配进入热解装置和炭化装置的高温烟气量比例，从而控制热解装置和炭化装置内部温度；热解气燃烧产生的高温烟气分别与热解装置的热解管和炭化装置的换热管进行热交换将热解管和换热管加热，根据不同物料特性，热解时间由输送电机和螺旋输送器控制。
[0024]本发明与现有技术相比具有如下优点和效果:
[0025](I)本发明可以实现生物质连续、稳定热解炭化，生物质在一个反应系统内通过两步法完成热解和炭化，采用两个独立、可控的热解装置和炭化装置，由于不需要在连续热解管内完成炭化，因此输送效率得到显著提高，进而大幅提高热解系统的处理效率，高效快速完成热解炭化。
[0026](2)生物质在一个反应系统内通过两步法完成热解和炭化，可根据原料和产物品质的需要调节热解和炭化的温度、时间等系统运行参数，进而控制三态产物的产物分布和产物品质，获得品质均匀的生物炭，焦油、木醋液和热解气产物。
[0027](3)连续热解炭化装置利用原料自身能量，对生物质进行干燥，降低了进入热解反应管内物料水分，使系统对高湿度物料具有较好的适应性，利用生物质原料的吸附特性对热解气燃烧产物内有机挥发物、粉尘进行过滤，使排放烟气得到净化。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为农林生物质连续热解炭化装置示意图；其中，1-入料料斗；2_提料器；3-干燥箱；4_干燥引风机；5_干燥密封阀；6_输送机构；7_干燥鼓风机；8_炭化装置；9_换热管；10_储炭箱进口密封阀；11_冷凝器；12_气体控制阀；13_储气罐；14_进气泵；15_三通阀；16_排液阀；17_液体收集箱；18-储炭箱出口密封阀；19_储炭箱；20-储油箱；21-油气燃烧器；22_燃烧炉；23_热解管；24_分配阀；25_隔板；26_热解炉；27_螺旋输送器；28-输送电机；29_热解入料料斗；30_提升电机。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例以及附图对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0030]如图1所示，一种农林生物质连续热解炭化装置:
[0031]所述农林生物质连续热解炭化装置，包括加料装置、热解装置、炭化装置(8)以及为热解装置和炭化装置(8)加热的加热装置；所述热解装置包括热解炉(26)、贯穿热解炉的热解管(23)以及设置在热解管(23)内的螺旋输送器(27);所述热解管(23)输出端与炭化装置(8)相连；所述炭化装置(8)包括壳体以及换热管(9)，所述换热管(9)设置在壳体内。所述热解炉(26)内设有隔板(25)。
[0032]所述加热装置包括燃烧炉(22)、油气燃烧器(21)以及分配阀(24);所述油气燃烧器(21)设置在燃烧炉(22)外侧，所述燃烧炉(22)设置在热解炉(26)内部，为热解装置和
炭化装置提供热量。
[0033]所述分配阀(24)具有热量输入口、两个热量输出口以及分配气体的阀门，所述分配阀(24)热量输入口与燃烧炉(22)烟气输出口连接，所述分配阀(24)两个热量输出口分别与热解装置中的热解炉(26)和炭化装置(8)中的换热管(9)相连。分配阀(24)通过调节进入热解装置和炭化装置(8)的高温烟气量比例控制二者温度。
[0034]所述分配阀(24)的热量输出口与热解装置中热解炉(26)相连，所述分配阀(24)的另一热量输出口与炭化装置(8)中换热管(9)的输入口相连。
[0035]所述农林生物质连续热解炭化装置，还包括干燥箱(3)、热解入料料斗(29)和输送机构出)；所述干燥箱(3)的物料输入端与加料装置输出端相连，干燥箱(3)的物料输出端(即干燥箱底部)与输送机构(6)输入端连接；所述输送机构(6)的输出端与热解入料料斗(29)的输入端相连，所述热解入料料斗(29)的输出端(即热解入料料斗底部)与热解管(23)输入端连接。
[0036]所述干燥箱(3)的干燥介质输入口通过管道分别与热解炉(26)的气体输出口和换热管(9)的输出口连接，所述干燥箱(3)的干燥介质输入口设置在干燥箱(3) —侧并靠近底部。
[0037]所述输送机构(6)的输入端通过干燥箱密封阀(5)与干燥箱(3)物料输出端连接。
[0038]所述加料装置包括入料料斗(I)和提料器(2)，所述提料器(2)的输出端与干燥箱
(3)物料输入端(即干燥箱顶部)连接，所述提料器(2)的输入端设置有所述入料料斗(I)(即入料料斗底部与提料器输入端相连)。
[0039]所述农林生物质连续热解炭化装置，还包括冷凝器(11)、液体收集箱(17);所述冷凝器(11)物料输入口与炭化装置(8)相连，所述冷凝器(11)液体输出口与液体收集箱
(17)输入口连接，所述冷凝器(11)气体输出口与油气燃烧器(21)的气体燃料供应口相连，所述液体收集箱(17)设有排液阀(16)。
[0040]所述农林生物质连续热解炭化装置，还包括储气罐(13)和三通阀(15);所述储气罐(13)进气口、冷凝器(11)气体输出口与油气燃烧器(21)的气体燃料供应口通过三通阀
(15)相连，所述储气罐(13)出气口与油气燃烧器(21)的气体燃料供应口连接。当热解装置和炭化装置(8)温度过高时，关闭冷凝器(11)气体输出口与油气燃烧器(21)的气体燃料供应口相连的三通阀(15)的阀门，打开冷凝器(11)气体输出口与储气罐(13)进气口相连的三通阀(15)另一阀门通过进气泵(14)使热解气进入储气罐(13)中储藏；当热解装置和炭化装置(8)温度过低时，打开冷凝器(11)气体输出口与油气燃烧器(21)的气体燃料供应口相连的三通阀(15)的阀门并关闭冷凝器(11)气体输出口与储气罐(13)进气口相连的三通阀另一阀门或打开储气罐(13)出气口的气体控制阀(12)，向加热装置提供足够的热解气。
[0041]所述农林生物质连续热解炭化装置，还包括储油箱(20);所述储油箱(20)的输出端与油气燃烧器(21)的液体燃料输入端连接。油气燃烧器是柴油和热解气的燃烧装置，自身带有点火和配风部件，热解气燃烧产生的火焰是在燃烧炉内的，即燃烧炉为油气燃烧提供空间，并将高温烟气向热解装置和炭化装置输送。油气燃烧器为两用的油气燃烧器，可燃烧柴油和热解气，当燃烧热解气提供不了足够的热量时，燃烧柴油进行辅助加热。
[0042]所述炭化装置⑶底部设置有储炭箱(19)，所述储炭箱(19)设有储炭箱进口密封阀(10)和储炭箱出口密封阀(18)，所述储炭箱进口密封阀(10)设置在炭化装置(8)和储炭箱(19)之间,所述储炭箱出口密封阀(18)设置在储炭箱(19)底部,生物质炭在储炭箱中自然冷却后通过重力收集。
[0043]所述储气罐(13)进气口设有进气泵(14)，所述储气罐(13)出气口设有气体控制阀(12)。
[0044]所述干燥箱设有干燥引风机(4)、干燥鼓风机(7)和干燥箱密封阀(5);所述干燥引风机(4)设置在干燥箱(3) —侧并靠近顶部，所述干燥鼓风机(7)设置在与干燥介质输入口相连的管道上；所述干燥箱密封阀(5)设置在干燥箱(3)与输送机构(6)之间。干燥箱密封阀(5)开启时，干燥鼓风机(7)停止工作，防止空气进入连续热解炭化装置内。
[0045]所述提料器(2)向上倾斜，倾斜角度为30~60° ;所述提料器进料端设有提升电机(30)。所述热解管(23)进料端设置有输送电机(28)。
[0046]装置的应用:(I)将生物质原料置于入料料斗，由提料器输送至干燥箱进行干燥；
[0047](2)干燥后的生物质原料由输送机构送入热解入料料斗，通过热解管中的螺旋输送器边热解边输送至炭化装置，产物为热解半焦和热解挥发物；
[0048](3)热解半焦进入炭化装置进行充分炭化，得到生物炭、半焦炭化产生的挥发物；生物质热解挥发物和半焦炭化产生的挥发物共同由炭化装置顶部出气口排出，进入冷凝器冷却，得到焦油、木醋液和热解气；
[0049](4)热解气通过三通阀返回燃烧炉内燃烧，产生的高温烟气通过分配阀按比例进入热解装置和炭化装置供热，当热解气过量时，一部分热解气储存备用，当热解气不足时，由补充燃油燃烧供热；
[0050](5)高温烟气由热解装置和炭化装置排出，成为中温烟气，进入干燥箱用于生物质原料的干燥介质，然后以尾气的形式排出；
[0051](6)热解半焦在炭化装置内充分炭化后，成为生物质炭；储炭箱进口密封阀打开，生物炭进入储炭箱，此时关闭进口阀，待生物炭冷却后，打开储炭箱出口密封阀，将生物炭排出。
[0052]如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的部分实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本
【发明内容】
所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
【权利要求】
1.一种农林生物质连续热解炭化装置，其特征在于:包括加料装置、热解装置、炭化装置以及为热解装置和炭化装置加热的加热装置；所述热解装置包括热解炉、贯穿热解炉的热解管以及设置在热解管内的螺旋输送器；所述热解管输出端与炭化装置相连；所述炭化装置包括壳体以及换热管，所述换热管设置在壳体内。
2.根据权利要求1所述农林生物质连续热解炭化装置，其特征在于:所述加热装置包括燃烧炉、油气燃烧器以及分配阀；所述燃烧炉设置在热解炉的内部，所述油气燃烧器设置在燃烧炉外侧； 所述分配阀具有热量输入口、两个热量输出口以及分配气体的阀门；所述分配阀热量输入口与燃烧炉的高温烟气输出口连接，所述分配阀两个热量输出口分别与热解装置和炭化装置相连。
3.根据权利要求2所述农林生物质连续热解炭化装置，其特征在于:所述分配阀的热量输出口与热解装置的热解炉相连，所述分配阀的另一热量输出口与炭化装置中换热管的输入口相连。
4.根据权利要求1所述农林生物质连续热解炭化装置，其特征在于:还包括干燥箱、热解入料料斗和输送机构；所述干燥箱的物料输入端与加料装置输出端相连，干燥箱的物料输出端与输送机构输入端连接；所述输送机构的输出端与热解入料料斗的输入端相连，所述热解入料料斗的输出端与热解管输入端连接； 所述干燥箱的干燥介质输入口通过管道分别与热解炉的气体输出口和换热管的输出口连接。
5.根据权利要求1所述农林生物质连续热解炭化装置，其特征在于:还包括冷凝器、液体收集箱；所述冷凝器物料输入口与炭化装置相连，所述冷凝器液体输出口与液体收集箱输入口连接，所述冷凝器气体输出口与油气燃烧器的气体燃料供应口相连。
6.根据权利要求1所述农林生物质连续热解炭化装置，其特征在于:还包括储气罐和三通阀；所述储气罐进气口、冷凝器气体输出口与油气燃烧器的气体燃料供应口通过三通阀相连，所述储气罐出气口与油气燃烧器的气体燃料供应口连接。
7.根据权利要求1所述农林生物质连续热解炭化装置，其特征在于:所述热解炉内设有隔板；所述炭化装置底部设置有储炭箱，所述储炭箱设有储炭箱进口密封阀和储炭箱出口密封阀。
8.根据权利要求1所述农林生物质连续热解炭化装置，其特征在于:所述加料装置包括入料料斗和提料器，所述提料器的输出端与干燥箱的物料输入端连接，所述提料器的输入端设置有所述入料料斗。
9.根据权利要求1所述农林生物质连续热解炭化装置，其特征在于:还包括储油箱；所述储油箱的输出端与油气燃烧器的液体燃料输入端连接。
10.根据权利要求7所述农林生物质连续热解炭化装置，其特征在于:所述储气罐进气口设有进气泵，所述储气罐出气口设有气体控制阀。
【文档编号】C10B57/10GK104017591SQ201410290456
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】蒋恩臣, 王明峰, 郭信辉, 许细微, 史冬冬, 李世博, 张世军 申请人:华南农业大学