一种生物质固体热裂解装置的制作方法

文档序号:14681329发布日期:2018-06-12 22:18

本实用新型属于生物质转化技术领域;涉及一种生物质固体热裂解装置。



背景技术:

生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。中国是农业大国,每年至少有7亿吨的农作物废弃物,至今,这些生物质资源仍占农村能源的第一位,约合3.5亿吨标准煤,近年来,其他能源进入农村,废弃物烧荒,引起大面积烟雾污染,严重影响空中和陆地交通,所以从农村能源和环境保护出发,研究生物质能的利用迫在眉睫。

专利号为ZL200610111733.8,发明名称为低温煤干馏方炉和申请号为200610137759.X,发明名称为低温煤干馏生产工艺,两项专利都提供了一种内热式炭化炉,其主要工艺为:炉内分干燥段、干馏段和冷却段;炉内采用大空腔设计,采用内燃、内热式加热方案,回炉煤气和空气混合后入炉内花墙,经花墙孔喷出燃烧,生成干馏用的气体热载体将煤块加热干馏;炽热的半焦进入炉底水封槽,进行水冷却,然后采用拉盘和刮板机导出;煤气由炉顶集气伞引出进入冷却净化系统。

申请号为201010594260.8,发明名称为一种生物质螺旋热解工艺及热解装置,其技术方案是通过外部圆筒、内部圆筒、保温系统和螺旋推进器组成炉体,炭料在均匀翻炒干馏中有效推进,且有效利用了烟气的热量,制备了生物质炭和燃料。

申请号为200920234291.5发明名称为一种生物质快速热解装置;其技术方案是由组合式加料系统、载气预热系统、喷动流化床快速连续热解反应器、气固分离及炭收集系统、分级冷凝系统以及热解尾气循环系统组成装置本体,组合式加料系统保证连续性和稳定性;采用喷动流化床快速热解反应器,反应器内介质循环速度快,传热传质效果好;分级冷凝系统能保证生物质热解气的充分冷凝;热解尾气回烧减少能源消耗和减轻对环境的影响。

申请号为200620135283.1,专利名称为一种生物质连续热解炉及热解系统,其技术方案是连续热解炉的壳体上设有热气源进口、烟囱和进料斗,壳体内装的连续热解装置包括至少一组包括至少三个上下排列绞龙的加热输送绞龙,每个绞龙均装在绞龙支筒内且其两端可转动地装在壳体上,最上方的绞龙支筒设有进料日与进料斗连通,二个绞龙支筒之间依首尾连接方式通过落料口相通,最后一级绞龙支筒设有落料口与出料装置相通,绞龙支筒上设有集气管并汇集于燃气出管。连续热解炉的绞龙支筒上设有集气管并汇集于燃气出管,燃烧炉的热气排气管与连续热解炉的热气源进口连接,给料装置与进料斗相连接。

现有技术利用热解的产物回烧提供热源不仅减少能量消耗和对环境的危害,对生物质进行连续高温热解,生产出燃气和生物质炭。但是在生物质裂解过程中会出现以下问题:生物质料容易架空;现有技术中热解装置为直接加热,产生燃气热值低,后续应用受限。



技术实现要素:

本实用新型提供了一种生物质固体热裂解装置,通过将气化和热解两种转化方式结合起来,采用直接加热、间接加热或两者的结合进行热裂解,充分利用气化气携带显热,能耗低,便于大规模化应用。

本实用新型的技术方案是:一种生物质固体热裂解装置,包括产生燃气和焦油挥发物的气化机构,气化机构为热解机构提供热源,热解机构对产生半焦、燃气和废烟气;产物处理机构用于对燃气产物进行净化处理,烟气净化机构用于对烟气进行净化然后排放;其中气化机构包括气化炉,气化炉通过变量抽气泵连接有热解炉,气化炉通过变量抽气泵还连接有一体化加热室,变量抽气泵上还设置有燃烧器;其中热解机构包括一体化加热室,一体化加热室内设置有热解炉,其中一体化加热室上还连接有燃烧器,其中热解炉与变量抽气泵之间还设置有温度控制器;其中产物处理机构包括与热解炉连接的碳箱,碳箱上连接有气固分离器,气固分离器上连接有冷凝机构,冷凝机构上连接有抽气风机;其中烟气净化机构包括与一体化加热室连接的烟气风机,烟气风机上连接有换热器,换热器上连接有净化装置。

更进一步的,本实用新型的特点还在于:

其中冷凝机构为三级冷凝器。

其中冷凝机构上还连接有分流风机,分流风机通过燃烧器与一体化加热室连接,分流风机将部分燃气产物抽送至一体化加热室内。

其中换热器还与气化炉连接。

其中气化炉上还连接有自动给料结构,自动给料结构包括与气化炉连接的第一给料器,第一给料器上连接有料斗。

其中热解炉上还连接有自动给料机构,自动给料机构包括与热解炉连接的锁气阀,锁气阀上连接有第二给料器,第二给料器上连接有料仓。

其中热解炉为回转式设备或立式移动床设备。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:气化炉的原料为林业废弃物或农业废弃物或城市生活垃圾压缩成型颗粒,热解炉的原料为城市垃圾、农林废弃物或低阶燃料,其粒径为0.5-30mm;本装置通过气化炉将原料转化为气化气,向裂解炉内直接供给部分热气,同时向一体化加热室内供给部分气化燃气燃烧产生热量向热解炉供热,充分利用气化气显热,能耗低,便于规模化使用;该装置热解炉设置在一体化加热室内,因此能够实现直接加热和间接加热,或两个同时进行,提高了气化气的热值使用。

更进一步的,通过冷凝机构的多级冷凝,能够对焦油产物进行精细划分,提高了燃气产物的纯度。

更进一步的,在气化炉产生气化气不足的情况下,分流风机能够将部分燃气产物重新通入一体化加热室内,满足一体化加热室内的燃气需求。

更进一步的,换热器将废烟气进行换热之后,得到水蒸气,并且将水蒸气返回至气化炉内使用,对气化燃气成分进行调整,同时提高气化效率,减少了热能损耗。

更进一步的,通过自动给料结构实现了气化炉和热解炉的自动给料,并且给料具有连续性和稳定性,不会出现给料短缺的问题。

更进一步的,本实用新型产生的燃气产物能够进行区域供暖、发电利用以及集中供气等项目,应用范围广,便于规模化生产。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中:1为料斗;2为第一给料器;3为气化炉;4为变量抽气泵;5为温度控制器;6为燃烧器;7为料仓;8为第二给料器;9为气闸;10为一体化加热室;11为热解炉;12为碳箱;13为气固分离器;14为冷凝机构;15为抽气风机;16为集气装置;17为分流风机;18为烟气风机;19为换热器;20为净化装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进一步说明。

本实用新型提供了一种生物质固体热裂解装置,包括气化机构、热解机构、产物处理机构和烟气净化机构;气化机构采用的原料为林业废弃物或农业废弃物或城市生活垃圾压缩成型颗粒,气化机构产生燃气和焦油挥发物;热解机构采用的生物质固体原料为城市垃圾、农林废弃物或低阶燃料,热解机构采用气化机构的产物进行燃烧对生物质固体原料进行加热,热解结构产生半焦、燃气和废烟气;产物处理机构用于对燃气产物进行净化处理;烟气净化机构用于对废烟气进行净化,然后将烟气排放。

如图1所示,气化机构包括气化炉3,气化炉3为上吸式气化炉、下吸式气化炉、流化床或其他形式的气化炉;气化炉3通过第一给料器2与料斗1连接,第一给料器2为螺旋进料器,其中料斗1和第一给料器2组成自动给料机构向气化炉3内送入林业废弃物或农业废弃物或城市生活垃圾压缩成型颗粒,气化炉3产出气化气和焦油副产物。

热解机构包括一体化加热室10,一体化加热室10内设置有热解炉11,热解炉11为回转式设备或立式移动床,热解炉11与自动给料机构连接,自动给料机构包括料仓7,料仓7与第二给料器8连接,第二给料器8与锁气阀9连接,锁气阀9与热解炉11连接,其中第二给料器8为螺旋进料器;其中气化炉3还与变量抽气泵4连接,变量抽气泵4与一体化加热室10和热解炉11均连接,且热解炉11与变量抽气泵4之间还设置有温度控制器5,变量抽气泵4与一体化加热室10均与燃烧器6连接。

产物处理机构包括与热解炉11连接的碳箱12,碳箱12与固气分离器13连接,固气分离器13与冷凝机构14连接,其中冷凝机构14为三级冷凝器,冷凝机构14与抽气风机15连接,抽气风机15与集气装置16连接;其中冷凝机构14还与分流风机17连接,分流风机17通过燃烧器6与一体化加热室10连接;烟气净化机构包括与一体化加热室10连接的烟气风机18,烟气风机18与换热器19连接,换热器19与净化装置20连接。

其中集气装置16将产物燃气集中之后可用于区域供暖、发电或气化站等工程,应用项目广泛。

本实用新型的使用方法:气化机构通过料斗1和第一给料器2将气化原料林业废弃物或农业废弃物或城市生活垃圾压缩成型颗粒,通过气化炉3气化后得到气化气和少量焦油产物,然后通过变量抽气泵4将气化气和焦油产物输送至热解炉11和一体化加热室10内;料仓7和第二进料器8通过锁气阀将热解原料城市垃圾、农林废弃物或低阶燃料,输送至热解炉11内,热解原料在热解炉11内经过碳化、常规热解和快速连续热解处理后得到半焦产物,其中气化气在一体化加热室10和热解炉11内产生高温烟气,高温烟气通过烟气净化机构排出,半焦产物经过产物处理机构进行进化处理;半焦产物收集在碳箱12内,然后经过固气分离器13将固体颗粒产物和燃气等气态物质分离,并且将气态物质输送至冷凝机构14内,冷凝机构14采用的冷却介质为水,经过热交换之后得到的热水可供区域热水使用,冷凝机构14经过冷凝得到重油、轻油和木醋液产物,以及纯净的燃气,并且通过抽气风机15将燃气收集在集气装置16内,当进行快速连续热解处理时需要分流风机17还将部分燃气抽送至一体化加热室10内使用;一体化加热室10内产生的废烟气通过烟气风机18抽出,并且经过换热器19后得到大量的水蒸气,水蒸气供气化炉3使用,然后将烟气通过净化装置20净化后排出,烟气经过降温后通过净化装置出去氧化氮和二氧化碳等气体,减少烟气排放对环境的危害,做到了零排放。

更进一步的,热解炉11内碳化处理温度为350℃-400℃,处理时间为2-60min;常规热解处理温度为400℃-550℃,处理时间为2-30min;快速连续热解处理温度为600℃-650℃,处理时间2-20min;其中温度监控气5用于监控热解炉11内的温度,并且控制变量抽气泵4向热解炉11和一体化加热室10内输送气化气流量;其中气化气通入热解炉11内燃烧能够直接向热解原料进行加热,气化气通入一体化加热室10内燃烧能够间接向热解原料加热;其中间接加热和直接加热可同时进行或单独进行。

更进一步的,冷凝机构14为三级冷凝,第一级冷凝沸点大于210℃,得到重油产物,第二级冷凝沸点为110-210℃,得到轻油产物,第三级冷凝沸点为小于110℃,得到木醋液产物。

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