专利名称：一种高效可择热解系统及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种生物质干馏设备，尤其涉及一种高效可择热解系统及其使用方法，具体适用于提高成品炭的质量，并获取高性价比的生物质燃气。
背景技术：
随着社会的高速发展,能源需求也越来越多，但传统化石能源(煤、石油、天然气)储量日益减少，且具有较大的污染，不能满足社会发展的需要，因而迫切需要寻找新的替代能源。生物质具有分布广、可持续供应、转化方便等特点，十分适合我国的国情，具有较好的应用前景，生物质热解系统就是在这一背景下开发的。中国专利授权公告号为CN201241088Y，授权公告日为2009年5月20日的实用新型专利公开了一种用于固体生物质的卧式回转低压内燃高温干馏炉，在炉体的两端固定有通过密封组件密封的前、后端盖，在前端盖上有进料机构以及点火孔和燃气进口，在后端盖上有出料机构，在炉体上有耐火层、隔热层和安全防护套，在炉膛内壁沿圆周方向镶嵌有陶质抄手以翻搅固体物料，在炉体上设置有由齿轮圈、“V”型导轨、“V”型滚轮和滚轮托架组成的传动机构。虽然该实用新型可将固体生物质在低压高温(800 - IOOO0C )条件下实现连续直接干馏气化，热效率85%以上，但它仍旧具有以下缺陷
首先，该实用新型只能一次性的产出成品炭和燃气，无法根据生产的需要调整产品的种类，如偏重于产炭或偏重于产燃气，可调性较差，无法适应生产的需要，性价比较低；
其次，该实用新型只有一个燃气进口提供燃气，火力小，加热不均匀，不仅会降低成品炭的质量，而且加热效率较低，易浪费燃气；
再次，该实用新型中得到的产品炭在出炉后才通过冷却水夹套冷却，在出炉前没有冷却，导致出炉时成品炭会与空气中的氧气燃烧，降低成品炭的质量，且由于成品炭出炉时温度很高，易烫坏冷却水夹套；
最后，该实用新型没有具体涉及物料在干馏釜中的加热情况，只提到在800 - 1000°C下进行连续干馏，而物料的加热情况对成品炭、燃气的质量至关重要，因此依据该实用新型无法获得较高质量的成品炭与燃气，生产效率较低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的可调性较差、性价比较低、加热效率较低、成品炭质量较差、生产效率较低的缺陷与问题，提供一种可调性较好、性价比较强、加热效率较高、成品炭质量较好、生产效率较高的高效可择热解系统及其使用方法。为实现以上目的，本发明的技术解决方案是一种高效可择热解系统，包括炉体、干馏釜与燃气喷嘴，所述炉体内的炉腔中设置有干馏釜，干馏釜的下方设置有燃气喷嘴，且在干馏釜上连接有排气管与冷却装置；
所述干馏釜呈卧式布置，包括上侧部、下侧部、釜顶部与釜底部，上侧部、下侧部均位于釜顶部与釜底部之间，下侧部的下方与多个交错设置的燃气喷嘴的燃气出口相通，燃气喷嘴的燃气进口与炉体外部设置的控制阀相连接，且在炉体上设置有与炉腔相连接的温度计。所述燃气喷嘴的数量为四个，分别为一号燃气喷嘴、二号燃气喷嘴、三号燃气喷嘴与四号燃气喷嘴；
所述一号燃气喷嘴、二号燃气喷嘴、三号燃气喷嘴、四号燃气喷嘴的交错设置方式为一号燃气喷嘴、二号燃气喷嘴、三号燃气喷嘴、四号燃气喷嘴相互平行，一号燃气喷嘴、三号燃气喷嘴一同位于干馏釜的一侧，二号燃气喷嘴、四号燃气喷嘴一同位于干馏釜的另一侧，且二号燃气喷嘴位于一号燃气喷嘴、三号燃气喷嘴之间，三号燃气喷嘴位于二号燃气喷嘴、四号燃气喷嘴之间。所述冷却装置包括氮气进气管与氮气出气管，所述氮气进气管与釜顶部相通，所述氮气出气管的一端与上侧部相通，另一端延伸至炉体的外部。所述干馏釜的内部设置有两个料罐，该两个料罐沿同一排设置，料罐的底部与滚轴相接触，滚轴的两端与滚轮相连接。所述干馏釜的上侧部上近釜顶部的部位与排气管的一端相通，排气管的另一端经炉体后与位于炉体外部的放散阀相连接；所述炉体上近排气管的部位设置有与炉腔相通的温度计。一种上述高效可择热解系统的使用方法，该使用方法依次包括热解干燥阶段、预炭化阶段、热解炭化阶段与冷却收炭阶段；
所述热解干燥阶段是指先将干燥过的物料送入干馏釜中，然后对干馏釜进行加热，力口热时间为10 - 20分钟，加热过程中，由排气管将物料在加热过程中产生的气体排空，同时，在排气管另一端连接的放散阀处对排出的气体进行点火实验，当能点燃时，关闭排气管以进入预炭化阶段；所述热解干燥阶段是吸热反应，其温度范围为20°C - 150°C ；
所述预炭化阶段是指继续对干馏釜进行加热，并通过排气管收集预炭化阶段产生的气体，加热时间为30 - 45分钟，当从温度计观察到炉腔内温度升至275°C时，进入热解炭化阶段；所述预炭化阶段是吸热反应，其温度范围为150°C - 275°C ；
所述热解炭化阶段是指继续对干馏釜进行加热，并通过排气管收集热解炭化阶段产生的气体，加热时间为I - 2小时，当从温度计观察到炉腔内温度升至450°C时，热解炭化阶段结束；所述热解炭化阶段是放热反应，其温度范围为275°C - 450°C ；
所述冷却收炭阶段是指当热解炭化阶段结束时，停止加热，并通过冷却装置对干馏釜内的成品炭进行冷却，冷却后，将成品炭出炉存放。所述使用方法还包括位于热解炭化阶段、冷却收炭阶段之间的煅烧阶段，所述煅烧阶段是吸热反应；
所述煅烧阶段是指当热解炭化阶段结束时，继续对干馏釜进行加热，当从温度计观察到炉腔内温度升至500°c时即进入煅烧阶段，煅烧阶段中，成品炭发生还原反应，其反应方程式为C + CO2 = 2C0, C + H2O = H2 + CO,并通过排气管收集煅烧阶段产生的气体，当从温度计观察到炉腔内温度升至设定温度时，煅烧阶段结束，该设定温度的范围为500°C -IOOO0C ；
所述冷却收炭阶段是指当煅烧阶段结束时，停止加热，并通过冷却装置对干馏釜内的成品炭进行冷却，冷却后，将成品炭出炉存放。
所述冷却装置包 括氮气进气管与氮气出气管，所述氮气进气管与釜顶部相通，所述氮气出气管的一端与上侧部相通，另一端延伸至炉体的外部；所述冷却装置对干馏釜内成品炭的冷却方式为氮气冷却。所述物料的密度为0.8-1.2吨/立方米。所述煅烧阶段的设定温度为600°C ;所述煅烧阶段产生的气体的组成成分及其体积百分比为一氧化碳12% - 20%，氢气12% - 13%，甲烷1% - 3%，其余是氮气。与现有技术相比，本发明的有益效果为
I、本发明一种高效可择热解系统及其使用方法中在对干馏釜内物料进行加热时，若偏重于获得成品炭，则加热到热解炭化阶段结束，若偏重于获得生物质燃气，则加热到煅烧阶段结束，可调性较强，完全可根据生产的需要进行选择，从而更符合市场的需求，性价比较高。因此本发明不仅可调性较好，而且性价比较强。2、本发明一种高效可择热解系统及其使用方法中的干馏釜下侧部的下方与多个交错设置的燃气喷嘴的燃气出口相通，燃气喷嘴的燃气进口与炉体外部设置的控制阀相连接，燃气喷嘴不仅数量为多个，加热点多，而且呈交错设计，因而加热效果较好，能使釜内物料得到一个均匀的受热环境，炭化程度非常均匀，使得产出成品炭的热解程度很好，质量较高，同时，加热效率较高，产气高，能耗低，整个周期所耗燃气占每炉总产气量的比例为20% - 30%，尤其当燃气喷嘴是四个时的效果最好，性价比最优，省钱；此外，燃气喷嘴都由控制阀进行实时控制，可根据炉腔内即时温度、加热温度的需要对燃气喷嘴的喷气量进行调整，从而调节炉腔内的温度，以取得最高的加热效率。因此本发明不仅加热效率较高，而且成品炭质量较好。3、本发明一种高效可择热解系统及其使用方法中的冷却装置包括氮气进气管与氮气出气管，所述氮气进气管与釜顶部相通，所述氮气出气管的一端与上侧部相通，另一端延伸至炉体的外部，使用时，通过氮气对干馏釜内的成品炭进行冷却，冷却后再让成品炭出炉，不仅在出炉前就对炭进行冷却，能够有效带走釜内的余热，使成品炭在釜内得到一个很好的降温环境，出炉时不会与空气中的氧气进行燃烧，确保了成品炭的出炉质量，而且氮气冷却的效果强于水冷却，冷却的更加均匀，便于提高成品炭的质量。因此本发明不仅冷却效果较强，而且成品炭质量较高。4、本发明一种高效可择热解系统及其使用方法中对加热的各个阶段，即热解干燥阶段、预炭化阶段、热解炭化阶段、煅烧阶段都设定了对应的温度范围与时间范围，温度范围、时间范围的设计不仅能够满足干馏釜内不同化学反应所需要的条件，而且便于提高产气量与成品炭的质量。在实际操作中，需要根据温度计时刻监视炉腔内的温度，并根据炉腔内的即时温度、各反应阶段的温度要求对燃气喷嘴进行控制，以确保各阶段的正常进行，如超出设定的温度范围或时间范围，不仅会降低产气量，降低生产效率，而且会浪费燃气，降低性价比，因而本发明只需使用产气量的的20% - 30% (即产生100体积的燃气，燃气喷嘴只需消耗20 - 30体积的燃气)，就能使干馏釜内的反应充分进行，从而获得较高质量的成品炭与生物质燃气，取得最好的综合效益；此外，煅烧阶段的加热温度需要根据实际需要调节，虽然温度越高，产气效果越好，但温度越高，燃烧时间越长，耗气量也越多，性价比越低，不符合市场效益，为此，本发明优选煅烧阶段的温度为600°C，该温度在目前的市场情况下经济效益比为最优。因此本发明不仅生产效率较高，而且经济效益比为最优。
5、本发明一种高效可择热解系统及其使用方法中采取的物料优选为经高密度挤压成型的秸杆棒，该秸杆棒的密度为0. 8 - I. 2吨/立方米，该种密度的物料在釜中能得到更加均匀的热解，从而提高成品炭的质量，最后制得的成品炭不仅结实不易破损，而且热值较高，至少在29. 4MJ/KG。因此本发明的成品炭质量较好。
图I是本发明的结构示意图。图2是图I中A-A方向的剖视图。 图3是图I中燃气喷嘴的布置示意图。图中炉体I、炉腔11、干馏釜2、上侧部21、下侧部22、釜顶部23、釜底部24、燃气喷嘴3、燃气出口 31、燃气进口 32、控制阀33、一号燃气喷嘴34、二号燃气喷嘴35、三号燃气喷嘴36、四号燃气喷嘴37、排气管4、放散阀41、冷却装置5、氮气进气管51、氮气出气管52、温度计6、料罐7、滚轴8、滚轮9。
具体实施例方式以下结合
和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。参见图I -图3，一种高效可择热解系统，包括炉体I、干馏釜2与燃气喷嘴3，所述炉体I内的炉腔11中设置有干馏釜2，干馏釜2的下方设置有燃气喷嘴3，且在干馏釜2上连接有排气管4与冷却装置5 ；
所述干馏釜2呈卧式布置，包括上侧部21、下侧部22、釜顶部23与釜底部24，上侧部21、下侧部22均位于釜顶部23与釜底部24之间，下侧部22的下方与多个交错设置的燃气喷嘴3的燃气出口 31相通，燃气喷嘴3的燃气进口 32与炉体I外部设置的控制阀33相连接，且在炉体I上设置有与炉腔11相连接的温度计6。所述燃气喷嘴3的数量为四个，分别为一号燃气喷嘴34、二号燃气喷嘴35、三号燃气喷嘴36与四号燃气喷嘴37 ；
所述一号燃气喷嘴34、二号燃气喷嘴35、三号燃气喷嘴36、四号燃气喷嘴37的交错设置方式为一号燃气喷嘴34、二号燃气喷嘴35、三号燃气喷嘴36、四号燃气喷嘴37相互平行，一号燃气喷嘴34、三号燃气喷嘴36 —同位于干馏釜2的一侧，二号燃气喷嘴35、四号燃气喷嘴37 —同位于干馏釜2的另一侧，且二号燃气喷嘴35位于一号燃气喷嘴34、三号燃气喷嘴36之间，三号燃气喷嘴36位于二号燃气喷嘴35、四号燃气喷嘴37之间。所述冷却装置5包括氮气进气管51与氮气出气管52，所述氮气进气管51与釜顶部23相通，所述氮气出气管52的一端与上侧部21相通，另一端延伸至炉体I的外部。所述干馏釜2的内部设置有两个料罐7，该两个料罐7沿同一排设置，料罐7的底部与滚轴8相接触，滚轴8的两端与滚轮9相连接。所述干馏釜2的上侧部21上近釜顶部23的部位与排气管4的一端相通，排气管4的另一端经炉体I后与位于炉体I外部的放散阀41相连接；所述炉体I上近排气管4的部位设置有与炉腔11相通的温度计6。一种上述高效可择热解系统的使用方法，该使用方法依次包括热解干燥阶段、预炭化阶段、热解炭化阶段与冷却收炭阶段；所述热解干燥阶段是指先将干燥过的物料送入干馏釜2中，然后对干馏釜2进行加热，加热时间为10 - 20分钟，加热过程中，由排气管4将物料在加热过程中产生的气体排空，同时，在排气管4另一端连接的放散阀41处对排出的气体进行点火实验，当能点燃时，关闭排气管4以进入预炭化阶段；所述热解干燥阶段是吸热反应，其温度范围为20°C -150。。；
所述预炭化阶段是指继续对干馏釜2进行加热，并通过排气管4收集预炭化阶段产生的气体，加热时间为30 - 45分钟，当从温度计6观察到炉腔11内温度升至275°C时，进入热解炭化阶段；所述预炭化阶段是吸热反应，其温度范围为150°C - 275°C ；
所述热解炭化阶段是指继续对干馏釜2进行加热，并通过排气管4收集热解炭化阶段产生的气体，加热时间为I -2小时，当从温度计6观察到炉腔11内温度升至450°C时，热解炭化阶段结束；所述热解炭化阶段是放热反应，其温度范围为275°C - 450°C ；
所述冷却收炭阶段是指当热解炭化阶段结束时，停止加热，并通过冷却装置5对干馏釜2内的成品炭进行冷却，冷却后，将成品炭出炉存放。所述使用方法还包括位于热解炭化阶段、冷却收炭阶段之间的煅烧阶段，所述煅烧阶段是吸热反应；
所述煅烧阶段是指当热解炭化阶段结束时，继续对干馏釜2进行加热，当从温度计6观察到炉腔11内温度升至500°C时即进入煅烧阶段，煅烧阶段中，成品炭发生还原反应，其反应方程式为C + CO2 = 2C0, C + H2O = H2 + CO,并通过排气管4收集煅烧阶段产生的气体，当从温度计6观察到炉腔11内温度升至设定温度时，煅烧阶段结束，该设定温度的范围为 500 °C - IOOO0C ；
所述冷却收炭阶段是指当煅烧阶段结束时，停止加热，并通过冷却装置5对干馏釜2内的成品炭进行冷却，冷却后，将成品炭出炉存放。所述冷却装置5包括氮气进气管51与氮气出气管52，所述氮气进气管51与釜顶部23相通，所述氮气出气管52的一端与上侧部21相通，另一端延伸至炉体I的外部；所述冷却装置5对干馏釜2内成品炭的冷却方式为氮气冷却。所述物料的密度为0.8-1.2吨/立方米。所述煅烧阶段的设定温度为600°C ;所述煅烧阶段产生的气体的组成成分及其体积百分比为一氧化碳12% - 20%，氢气12% - 13%，甲烷1% - 3%，其余是氮气。本发明的原理说明如下
一、燃气喷嘴
本发明在干馏釜2的下侧部22的下方设置有多个交错设置的燃气喷嘴3，燃气喷嘴3的燃气出口 31与下侧部22的下方相通以便于加热干馏釜2，燃气喷嘴3的燃气进口 32与炉体I外部设置的控制阀33相连接。使用中，由于燃气喷嘴3的数量为多个，且呈交错布置，因而能够给干馏釜2均匀加热，提高物料的受热均匀度，使得物料的炭化程度非常均匀，成品炭(即产出的炭棒)的热解程度很好，质量很高，而且加热的效率较高，产气高，能耗低，整个周期所耗燃气仅占每炉总产气量的比例为20% - 30%。此外，燃气喷嘴3上设有控制阀33，可通过控制阀33控制燃气喷嘴3的出气量，从而控制炉腔11内的温度，以取得最高的加热 效率，整个周期所耗燃气仅占每炉总产气量的20% - 30%。二、冷却装置本发明中的冷却装置5包括氮气进气管51与氮气出气管52，所述氮气进气管51与釜顶部23相通，所述氮气出气管52的一端与上侧部21相通，另一端延伸至炉体I的外部，使用时，通过氮气对干馏釜2内的成品炭进行冷却，冷却后再让成品炭出炉，本发明在出炉前就对炭进行冷却，不仅能够有效带走釜内的余热，使成品炭在釜内得到一个很好的降温环境，出炉时不会与空气中的氧气进行燃烧，确保了成品炭的出炉质量，而且氮气冷却的效果强于水冷却，冷却的更加均匀，便于提高成品炭的质量。三、热解干燥阶段、预炭化阶段、热解炭化阶段与煅烧阶段
本发明加热过程的进行根据生产需要选择，若偏重于获得成品炭，则加热到热解炭化阶段结束，若偏重于获得生物质燃气，则加热到煅烧阶段结束，可调性较强，完全根据生产的需要进行选择，经济效益比最优，性价比较高。I、热解干燥阶段
热解干燥阶段是吸热反应，其温度范围为20°C _1501，加热时间为10-20分钟。在热解干燥阶段中，由于物料刚加热不久，因而在150°C以前排出的都是水蒸气，这部分水蒸气需要排空，而不是收集，同时在排气管4另一端连接的放散阀41处对排出的气体进行点火实验，当能点燃时，则证明水蒸气排的差不多了，气也符合要求，就关闭排气管4，以进入预炭化阶段。由于热解干燥阶段的目的是热解干燥，物料含水分越多，这个阶段就越长，消耗的能源就越多，只有把水分蒸干了才能开始热解，因此要热解的物料应尽量减少水分，在实际生产过程中，一般都要安装原料干燥设备。2、预炭化阶段
预炭化阶段是吸热反应，其温度范围为150°C - 275°C，加热时间为30 - 45分钟。当物料中的水分在热解干燥阶段被蒸干后，随着温度的上升，进入预炭化阶段，该阶段中，物料里的半纤维素等不稳定成分开始分解，这时排出的主要是C02、CO气体和少量的醋酸，产出的气体热值很低。3、热解炭化阶段
热解炭化阶段是放热反应，其温度范围为275°C - 450°C，加热时间为I - 2小时。当温度继续上升，超过275°C时，物料开始加快分解，随着温度提高，分解速度加快，产生大量分解物，如甲烷、乙烷、乙烯、醋酸、甲醇、丙醇、木焦油等，由于生物质中含有氧元素，这一阶段是放热反应，不用外加热就可以使反应进行下去，这一阶段可保持到450°C。生物质干馏热解的主要产物都是在这个阶段形成的，特别是木醋液、木焦油几乎全部都是在这个阶段中形成的。如果这时停止加热的话，得到的产物有炭、生物质燃气、木焦油、木醋液，其中炭的产量最高，生物质燃气产量则很低，因为产品炭中还有一些挥发分没被分解出来，这时的生物质燃气的热值不太高，一般在3000大卡/立方米左右，若选择以成品炭为主，一般在这一阶段就停止加热了，以获得多产炭的效果，每吨原料可产炭330Kg - 400Kg，若选择以产生物质燃气为主，热解过程还要继续下去，即进行煅烧阶段。
4、煅烧阶段
煅烧阶段是吸热反应，其设定温度的范围为500°C - 1000°C。煅烧阶段温度可以加热到500°C，也可以加到600°C、70(TC，乃至1000°C以上。煅烧阶段随着温度的升高不再产生木醋液和焦油，而只产生生物质燃气，生物质燃气的组成成分及其体积百分比为一氧化碳12% - 20%，氢气12% - 13%，甲烷1% - 3%，其余是氮气。该阶段可使生物质燃气的热值大大提高，例如，一吨物料在1000°C下热解，生物质燃气的热值可达6000大卡/立方米，而木炭的产量只有220Kg - 230Kg。需要特别指出的是煅烧阶段是吸热反应，也就是说需要外加热，所以从性价比平衡角度看，并不是热解温度越高越好，在实际生产中究竟选择什么样的热解温度，要因时、因地、因产品结构、因生产目的而定，根据目前市场情况，若煅烧阶段温度选择为600°C，则经济效益比为最优。本发明的生产数据如下
原料1900kg/炉；
成品炭堆比重0. 143g/cm3 ；
产气量570Nm3/炉；
可燃气热值3500大卡/Nm3左右；
木醋液428kg/炉；
木焦油95kg/炉；
物料干燥温度20°C - 150°C ;
干燥后的物料含水率 10% - 15% ；
干馏釜耗燃气量140 - 170Nm3/h ；
空气耗量为燃气的3倍；
氮气耗量50Nm3/h (间断用气)。实施例I :该实施例只加热到热解炭化阶段，以得到成品炭为主
一种高效可择热解系统，包括炉体I、干馏釜2、燃气喷嘴3与冷却装置5，所述炉体I内的炉腔11中设置有干馏釜2，该干馏釜2呈卧式布置，包括上侧部21、下侧部22、釜顶部23与釜底部24，上侧部21、下侧部22均位于釜顶部23与釜底部24之间，上侧部21上近釜顶部23的部位与排气管4的一端相通，排气管4的另一端经炉体I后与位于炉体I外部的放散阀41相连接，炉体I上近排气管4的部位设置有与炉腔11相通的温度计6，下侧部22的下方与四个交错设置的燃气喷嘴3的燃气出口 31相通，燃气喷嘴3的燃气进口 32与炉体I外部设置的控制阀33相连接，且在干馏釜2的内部设置有两个料罐7，该两个料罐7沿同一排设置，料罐7的底部与滚轴8相接触，滚轴8的两端与滚轮9相连接；
四个燃气喷嘴3分别为一号燃气喷嘴34、二号燃气喷嘴35、三号燃气喷嘴36与四号燃气喷嘴37 ;所述一号燃气喷嘴34、二号燃气喷嘴35、三号燃气喷嘴36、四号燃气喷嘴37的交错设置方式为一号燃气喷嘴34、二号燃气喷嘴35、三号燃气喷嘴36、四号燃气喷嘴37相互平行，一号燃气喷嘴34、三号燃气喷嘴36 —同位于干馏釜2的一侧，二号燃气喷嘴35、四号燃气喷嘴37 —同位于干馏釜2的另一侧，且二号燃气喷嘴35位于一号燃气喷嘴34、三号燃气喷嘴36之间，三号燃气喷嘴36位于二号燃气喷嘴35、四号燃气喷嘴37之间；
所述冷却装置5包括氮气进气管51与氮气出气管52，所述氮气进气管51与釜顶部23相通，所述氮气出气管52的一端与上侧部21相通，另一端延伸至炉体I的外部。—种上述高效可择热解系统的使用方法，该使用方法依次包括热解干燥阶段、预炭化阶段、热解炭化阶段与冷却收炭阶段；
所述热解干燥阶段是指先将干燥过的物料送入干馏釜2中，然后对干馏釜2进行加热，加热时间为10 - 20分钟，加热过程中，由排气管4将物料在加热过程中产生的气体排空，同时，在排气管4另一端连接的放散阀41处对排出的气体进行点火实验，当能点燃时，关闭排气管4以进入预炭化阶段；所述热解干燥阶段是吸热反应，其温度范围为20°C -150°C ;所述物料的密度为0. 8 - I. 2吨/立方米；
所述预炭化阶段是指继续对干馏釜2进行加热，并通过排气管4收集预炭化阶段产生的气体，加 热时间为30 - 45分钟，当从温度计6观察到炉腔11内温度升至275°C时，进入热解炭化阶段；所述预炭化阶段是吸热反应，其温度范围为150°C - 275°C ；
所述热解炭化阶段是指继续对干馏釜2进行加热，并通过排气管4收集热解炭化阶段产生的气体，加热时间为I -2小时，当从温度计6观察到炉腔11内温度升至450°C时，热解炭化阶段结束；所述热解炭化阶段是放热反应，其温度范围为275°C - 450°C ；
所述冷却收炭阶段是指当热解炭化阶段结束时，停止加热，并通过冷却装置5对干馏釜2内的成品炭进行冷却，冷却后，将成品炭出炉存放。实施例2 :该实施例持续加热到煅烧阶段，以得到生物质燃气为主
基本内容同实施例1，不同之处在于使用方法中还包括位于热解炭化阶段、冷却收炭阶段之间的煅烧阶段，所述煅烧阶段是吸热反应；
所述煅烧阶段是指当热解炭化阶段结束时，继续对干馏釜2进行加热，当从温度计6观察到炉腔11内温度升至500°C时即进入煅烧阶段，煅烧阶段中，成品炭发生还原反应，其反应方程式为C + CO2 = 2C0, C + H2O = H2 + CO,并通过排气管4收集煅烧阶段产生的气体，当从温度计6观察到炉腔11内温度升至设定温度时，煅烧阶段结束，该设定温度为6000C ;所述煅烧阶段产生的气体的组成成分及其体积百分比为一氧化碳12%-20%，氢气12% - 13%，甲烷1% - 3%，其余是氮气；
所述冷却收炭阶段是指当煅烧阶段结束时，停止加热，并通过冷却装置5对干馏釜2内的成品炭进行冷却，冷却后，将成品炭出炉存放。
权利要求
1.一种高效可择热解系统，包括炉体(I)、干馏釜(2)与燃气喷嘴(3)，所述炉体(I)内的炉腔(11)中设置有干馏釜(2)，干馏釜(2)的下方设置有燃气喷嘴(3)，且在干馏釜(2)上连接有排气管(4)与冷却装置(5)，其特征在于 所述干馏釜(2)呈卧式布置，包括上侧部(21)、下侧部(22)、釜顶部(23)与釜底部(24)，上侧部(21)、下侧部(22)均位于釜顶部(23)与釜底部(24)之间，下侧部(22)的下方与多个交错设置的燃气喷嘴(3)的燃气出口(31)相通，燃气喷嘴(3)的燃气进口(32)与炉体(I)外部设置的控制阀(33)相连接，且在炉体(I)上设置有与炉腔(11)相连接的温度计(6)。
2.根据权利要求I所述的一种高效可择热解系统，其特征在于 所述燃气喷嘴(3)的数量为四个，分别为一号燃气喷嘴(34)、二号燃气喷嘴(35)、三号燃气喷嘴(36)与四号燃气喷嘴(37)； 所述一号燃气喷嘴(34)、二号燃气喷嘴(35)、三号燃气喷嘴(36)、四号燃气喷嘴(37)的交错设置方式为一号燃气喷嘴(34)、二号燃气喷嘴(35)、三号燃气喷嘴(36)、四号燃气喷嘴(37)相互平行，一号燃气喷嘴(34)、三号燃气喷嘴(36) —同位于干馏釜(2)的一侧，二号燃气喷嘴(35)、四号燃气喷嘴(37) —同位于干馏釜(2)的另一侧，且二号燃气喷嘴(35)位于一号燃气喷嘴(34)、三号燃气喷嘴(36)之间，三号燃气喷嘴(36)位于二号燃气喷嘴(35)、四号燃气喷嘴(37)之间。
3.根据权利要求I或2所述的一种高效可择热解系统，其特征在于所述冷却装置(5)包括氮气进气管(51)与氮气出气管(52)，所述氮气进气管(51)与釜顶部(23)相通，所述氮气出气管(52)的一端与上侧部(21)相通，另一端延伸至炉体(I)的外部。
4.根据权利要求I或2所述的一种高效可择热解系统，其特征在于所述干馏釜(2)的内部设置有两个料罐(7)，该两个料罐(7)沿同一排设置，料罐(7)的底部与滚轴(8)相接触，滚轴(8)的两端与滚轮(9)相连接。
5.根据权利要求I或2所述的一种高效可择热解系统，其特征在于所述干馏釜(2)的上侧部(21)上近釜顶部(23)的部位与排气管(4)的一端相通，排气管(4)的另一端经炉体(I)后与位于炉体(I)外部的放散阀(41)相连接；所述炉体(I)上近排气管(4)的部位设置有与炉腔(11)相通的温度计(6)。
6.一种权利要求I所述的高效可择热解系统的使用方法，该使用方法依次包括热解干燥阶段、预炭化阶段、热解炭化阶段与冷却收炭阶段，其特征在于 所述热解干燥阶段是指先将干燥过的物料送入干馏釜(2)中，然后对干馏釜(2)进行加热，加热时间为10 - 20分钟，加热过程中，由排气管(4)将物料在加热过程中产生的气体排空，同时，在排气管(4)另一端连接的放散阀(41)处对排出的气体进行点火实验，当能点燃时，关闭排气管(4)以进入预炭化阶段；所述热解干燥阶段是吸热反应，其温度范围为.20 0C - 150 0C ； 所述预炭化阶段是指继续对干馏釜(2)进行加热，并通过排气管(4)收集预炭化阶段产生的气体，加热时间为30 - 45分钟，当从温度计(6)观察到炉腔(11)内温度升至275°C时，进入热解炭化阶段；所述预炭化阶段是吸热反应，其温度范围为150°C - 275°C ； 所述热解炭化阶段是指继续对干馏釜(2 )进行加热，并通过排气管(4 )收集热解炭化阶段产生的气体，加热时间为I-2小时，当从温度计(6)观察到炉腔(11)内温度升至450°C时，热解炭化阶段结束；所述热解炭化阶段是放热反应，其温度范围为275°C - 450°C ； 所述冷却收炭阶段是指当热解炭化阶段结束时，停止加热，并通过冷却装置(5)对干馏釜(2 )内的成品炭进行冷却，冷却后，将成品炭出炉存放。
7.根据权利要求6所述的一种高效可择热解系统的使用方法，其特征在于所述使用方法还包括位于热解炭化阶段、冷却收炭阶段之间的煅烧阶段，所述煅烧阶段是吸热反应； 所述煅烧阶段是指当热解炭化阶段结束时，继续对干馏釜(2)进行加热，当从温度计(6)观察到炉腔(11)内温度升至500°C时即进入煅烧阶段，煅烧阶段中，成品炭发生还原反应，其反应方程式为C + CO2 = 2C0，C + H2O = H2 + CO，并通过排气管(4)收集煅烧阶段产生的气体，当从温度计(6)观察到炉腔(11)内温度升至设定温度时，煅烧阶段结束，该设定温度的范围为500°C - IOOO0C ； 所述冷却收炭阶段是指当煅烧阶段结束时，停止加热，并通过冷却装置(5)对干馏釜(2 )内的成品炭进行冷却，冷却后，将成品炭出炉存放。
8.根据权利要求6或7所述的一种高效可择热解系统的使用方法，其特征在于所述冷却装置(5)包括氮气进气管(51)与氮气出气管(52)，所述氮气进气管(51)与釜顶部(23)相通，所述氮气出气管(52)的一端与上侧部(21)相通，另一端延伸至炉体(I)的外部；所述冷却装置(5)对干馏釜(2)内成品炭的冷却方式为氮气冷却。
9.根据权利要求6或7所述的一种高效可择热解系统的使用方法，其特征在于所述物料的密度为O. 8 - I. 2吨/立方米。
10.根据权利要求7所述的一种高效可择热解系统的使用方法，其特征在于所述煅烧阶段的设定温度为600°C;所述煅烧阶段产生的气体的组成成分及其体积百分比为一氧化碳12% - 20%,氢气12% - 13%，甲烷1% - 3%，其余是氮气。
全文摘要
一种高效可择热解系统，包括炉体、干馏釡、燃气喷嘴与冷却装置，所述炉体内的炉腔中设置有呈卧式布置的干馏釡，该干馏釡包括上侧部、下侧部、釡顶部与釡底部，上侧部上近釡顶部的部位与排气管相通，排气管的另一端与放散阀连接，炉体上近排气管的部位设置有与炉腔相通的温度计，下侧部的下方与四个交错设置的燃气喷嘴的燃气出口相通，燃气喷嘴的燃气进口与控制阀相连接，所述冷却装置包括与釡顶部相通的氮气进气管以及与上侧部相通的氮气出气管，使用时，若偏重于生产炭，则加热到热解炭化阶段结束，若偏重于生产生物质燃气，则加热到煅烧阶段结束。本设计不仅可调性较好、性价比较强、加热效率较高，而且成品炭质量较好、生产效率较高。
文档编号C10B57/00GK102634358SQ201210110590
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者何涛, 周碧涛, 熊建 申请人:武汉天颖环境工程有限公司