一种用于生物质炭的分组控温轮续干馏生产系统的制作方法

1.本实用新型涉及新能源技术领域，特别是涉及一种用于生物质炭的分组控温轮续干馏生产系统。


背景技术：

2.在限氧或者无氧的条件下对生物质进行热裂解，产生的富碳固体物质，称为生物质炭，是一类高度芳香化难熔性固体物质，与其他形式的有机碳相比，具有更高的生物化学和热稳定性，其孔隙结构发达，比表面积巨大，能吸附水、土壤或沉积物中的无机离子及极性和非极性有机化合物。基于以上特殊性质，生物质炭的用途极为广泛。如用于改良土壤性质，增强土壤费力；用于污水处理、水质净化、废气处理等环境领域；作为炭质还原剂，用于冶金、炼硅；用于制活性炭、二硫化碳、渗碳剂；用于生活用能等方面。
3.目前生物质炭的生产主要采用窑烧法和干馏法，窑烧法投资少，但木炭质量不稳定，生产周期较长，副产品无法回收，污染环境。干馏法是将生物质原料放置在封闭的钢制耐热干馏反应器中，通过外部加热给干馏反应器升温至炭化所需温度，干馏过程中不同温度区间的产物通过管道引入不同的处理设备进行处理，生产设备成本高，生产工艺复杂，生产效率低。
4.除此之外，通常木质原料含水率较高，甚至高达40％以上，无法直接用于生产，需要经过干燥、脱水工序，需要增加自然风干厂房或脱水设备，增加成本。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术中存在的干馏法加工生物质炭成本高、效率低的问题，而提供一种用于生物质炭的分组控温轮续干馏生产系统。
6.为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：
7.一种用于生物质炭的分组控温轮续干馏生产系统，包括多个干馏加热窑，每一干馏加热窑内设有一个或多个干馏反应器，其中：
8.每一干馏反应器的出气口通过燃气管网连接至燃气后处理系统，所述燃气后处理系统与缓存加压系统相连通，所述缓存加压系统分别通过分支管路与每一个干馏加热窑上的烧嘴相连通；
9.每一干馏加热窑上设有烟气进口管道和烟气出口管道，每一烟气出口管道通过输出支路与低温烟气总管相连通、通过循环支路与该干馏加热窑的相邻下一级干馏加热窑上的烟气进口管道相连通，多个干馏加热窑中首尾两个干馏加热窑相邻，所述输出支路和循环支路上均安装有一个烟气控制阀。
10.在上述技术方案中，所述燃气管网包括中温燃气总管、高温燃气总管和低温水汽总管，所述低温水汽总管的出口与低温水汽放散管相连通，所述中温燃气总管和高温燃气总管连接至所述燃气后处理系统。
11.在上述技术方案中，所述燃气后处理系统包括第一冷凝塔、第二冷凝塔、过滤塔和
激冷塔；
12.所述中温燃气总管依次与第一冷凝塔和过滤塔相连通，所述高温燃气总管依次与激冷塔、第二冷凝塔和过滤塔相连通；
13.所述过滤塔与所述缓存加压系统相连通。
14.在上述技术方案中，所述每一干馏反应器的出气口通过快接接头连接出口总管，所述出口总管设置三路分支管线，三路分支管线分别与中温燃气总管、高温燃气总管和低温水汽总管相连接，三路分支管线上分别设置低温水气阀门、高温燃气阀门、中温燃气阀门。
15.在上述技术方案中，所述低温水气阀门、高温燃气阀门、中温燃气阀门为电动阀门或气动阀门。
16.在上述技术方案中，每一所述干馏反应器内设有远传热电偶以检测所述干馏反应器内温度，所述远传热电偶与所述低温水气阀门、高温燃气阀门、中温燃气阀门通讯连接。
17.在上述技术方案中，所述干馏加热窑内烧嘴的个数为干馏反应器个数的两倍。
18.在上述技术方案中，每两个烧嘴相对设置在相应干馏反应器的两个对角位置。
19.在上述技术方案中，所述干馏加热窑的个数为偶数个。
20.在上述技术方案中，所述干馏加热窑底部的高温烟气入口与所述干馏反应器一一相对设置，所述高温烟气入口分别通过烟气支路与所述烟气进口管道相连通，每一烟气支路上设有烟气调节阀门以调节烟气分配。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
22.1.本实用新型将生物质隔绝空气加热干馏，根据干馏的不同温度区间，通过分组控制反应器出口温度，收集不同的干馏产物，主要包括干燥过程中的水汽，干馏前期的木醋液以及干馏后期的木焦油。干馏完成后，对干馏罐进行冷却降温。
23.2.通过本生产系统，利用反应器加热过程中产生的高温烟气在多组反应器间循环，实现干馏反应器从干燥到干馏再到初步冷却的过程中，反应器位置相对固定，不需要频繁换位，提高生产效率。
附图说明
24.图1所示为实施例2中分组控温轮续干馏生产系统的结构示意图。
25.图中：1
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快接接头，2
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烧嘴，3
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反应器出口阀门，4
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干馏反应器，5
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干馏加热窑，6
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烟气进口管道，7
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烟气出口管道，8
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低温烟气总管，9
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烟气控制阀，10
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低温水气阀门，11
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高温燃气阀门，12
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中温燃气阀门，13
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中温燃气总管，14
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高温燃气总管，15
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低温水汽总管，16
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低温水汽放散管，17
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第一冷凝塔，18
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过滤塔，19
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激冷塔，20
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第二冷凝塔，21
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第一烟气控制阀门，22
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第二烟气控制阀门，23
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第三烟气控制阀门，24
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第四烟气控制阀门，25
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第五烟气控制阀门，26
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第六烟气控制阀门，27
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第七烟气控制阀门，28
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第八烟气控制阀门，29
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第九烟气控制阀门，30
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第十烟气控制阀门，31
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第十一烟气控制阀门，32
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第十二烟气控制阀门。
具体实施方式
26.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所
描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
27.实施例1
28.一种用于生物质炭的分组控温轮续干馏生产系统，包括多个干馏加热窑(5)，每一干馏加热窑(5)内设有一个或多个干馏反应器(4)，其中：
29.每一干馏反应器(4)的出气口通过燃气管网连接至燃气后处理系统，所述燃气后处理系统与缓存加压系统相连通，所述缓存加压系统分别通过分支管路与每一个干馏加热窑(5)上的烧嘴(2)相连通；
30.每一干馏加热窑上设有烟气进口管道(6)和烟气出口管道(7)，每一烟气出口管道(7)通过输出支路与低温烟气总管(8)相连通、通过循环支路与该干馏加热窑(5)的相邻下一级干馏加热窑(5)上的烟气进口管道(6)相连通，多个干馏加热窑(5)中首尾两个干馏加热窑(5)相邻，所述输出支路和循环支路上均安装有一个烟气控制阀(9)。
31.在干馏过程中，烟气在各干馏加热窑间循环利用，干馏加热窑的点火顺序按高温烟气通入的先后顺序，即利用较高温度的烟气完成干馏反应器内物料的初步干燥及深干燥，利用低温度的烟气完成干馏反应器内炭的初步冷却。
32.一种用于生物质炭的分组控温轮续干馏生产方法，木燃气燃烧产生的烟气由每一干馏加热窑引出，分两路分支，分别由阀门控制，两路不同时打开也不同时关闭，一路为输出支路直接连入低温烟气总管，经过烟气处理系统排入大气；另一路为循环支路进入烟气循环系统，通入其下一个干馏加热窑作为热源加热干馏反应器后，再引出通入再下一个干馏加热窑，如此逐级加热干馏加热窑，直至烟气温度在120℃左右(优选为，110～200℃，可以根据当地对烟气排放温度的要求，烟气温度保证可以通过增加加热窑点火数量的方式实现，即烟气温度过低时，可以在已经点火的加热窑后边的加热窑点燃一定数量的烧嘴来维持烟气温度，最少烟气温度不能低于烟气的露点)，通入熄火后的起始干馏加热窑为其内部的干馏反应器为降温，此时起始干馏反应器内应处于炭化完成需降温阶段，起始干馏反应器熄火后，烟气通入的下一个干馏加热窑内的干馏反应器点火升温炭化，起始干馏反应器温度降至200℃以下时，由起始干馏加热窑吊出，(放入缓存冷却区进一步降温，)同时将装入新料的干馏反应器吊入起始干馏加热窑，参与干馏生产，吊出、吊入干馏反应器时，其所在干馏加热窑的烟气进出口阀门均需关闭。
33.实施例2
34.干馏加热窑的个数不受限制，以偶数布置为宜。干馏反应器是根据产量确定。
35.本实施例中用于生物质炭的分组控温轮续干馏生产系统共设置六个干馏加热窑5和十二个干馏反应器4，每个干馏加热窑中设置两个干馏反应器位置，每个干馏反应器位置放置一个干馏反应器；
36.在木料堆场初步通风去除表面水份的生物质木料，经过分拣、切割成一定规格的木料，整齐的装入干馏反应器中。将装好木料的反应器吊入干馏加热窑，并确保干馏加热窑每个加热位都放入干馏反应器。
37.每一干馏反应器上的出口管路上设有快接接头1通过金属耐温软管接入出口总管，所述出口管路上设有反应器出口阀门3，所述干馏反应器顶部中间位置设置远传热电偶，用于在线监测干馏反应器内温度。
38.所述出口总管设置三路分支管线，三路分支管线上分别设置低温水气阀门10、高
温燃气阀门11、中温燃气阀门12，三种阀门既可以采用电动阀门，也可以采用气动阀门，三路分支管线分别接至中温燃气总管13、高温燃气总管14、低温水汽总管15；三种阀门的启闭依据为相应干馏反应器内的远传热电偶采集的温度，及预设的阀门启闭温度值范围，当干馏反应器内的温度达到阀门开启的温度范围时，阀门自动开启，当温度超出温度区间时，阀门自动关闭。阀门启闭依次进行，始终保证干馏反应器与管道联通，防止干馏过程中憋压发生危险。
39.所述低温水汽总管15的出口与低温水汽放散管16相连通；所述中温燃气总管13依次与第一冷凝塔17和过滤塔18相连通；所述高温燃气总管14依次与激冷塔19、第二冷凝塔20 和过滤塔18相连通；
40.所述过滤塔18的排气口通过管道与木燃气缓存、加压设备相连通，木燃气缓存、加压设备的出气口通过管道输送至相应干馏加热窑的烧嘴，给干馏反应器加热实现循环利用；作为优选的，每个干馏反应器配置两套烧嘴，在窑内对角设置，加热时同时点燃，火焰在窑内形成旋流，增加烟气与干馏反应器的接触时间。
41.每一干馏加热窑5上设有烟气进口管道6和烟气出口管道7，每一烟气出口管道7通过输出支路与所述低温烟气总管8相连通，所述烟气出口管道7通过循环支路与该干馏加热窑的相邻干馏加热窑上的烟气进口管道6相连通，所述输出支路和循环支路上均安装有一个烟气控制阀9。
42.六个干馏加热窑分别为第一干馏加热窑1#、第二干馏加热窑2#、第三干馏加热窑3#、第四干馏加热窑4#、第五干馏加热窑5#和第六干馏加热窑6#；
43.第一干馏加热窑1#上的第一烟气进口管道与所述木燃气缓存、加压设备的出气口相连通，第一烟气进口管道上设有第一烟气控制阀门21；
44.第一干馏加热窑1#上的第一烟气出口管道通过第一输出支路与所述低温烟气总管8相连通，所述第一输出支路上设有第三烟气控制阀门23，所述第一烟气出口管道通过第一循环支路与所述第二干馏加热窑2#的第二烟气进口管道相连通，所述第一循环支路上设有第四烟气控制阀门24；
45.所述第二干馏加热窑2#上的第二烟气出口管道通过第二输出支路与所述低温烟气总管8 相连通，所述第二输出支路上设有第五烟气控制阀门25，所述第二烟气出口管道通过第二循环支路与所述第三干馏加热窑3#的第三烟气进口管道相连通，所述第二循环支路上设有第六烟气控制阀门26；
46.所述第三干馏加热窑3#上的第三烟气出口管道通过第三输出支路与所述低温烟气总管8 相连通，所述第三输出支路上设有第七烟气控制阀门27，所述第三烟气出口管道通过第三循环支路与所述第四干馏加热窑4#的第四烟气进口管道相连通，所述第三循环支路上设有第八烟气控制阀门28；
47.所述第四干馏加热窑4#上的第四烟气出口管道通过第四输出支路与所述低温烟气总管8 相连通，所述第四输出支路上设有第九烟气控制阀门29，所述第四烟气出口管道通过第四循环支路与所述第五干馏加热窑5#的第五烟气进口管道相连通，所述第五循环支路上设有第十烟气控制阀门30；
48.所述第五干馏加热窑5#上的第五烟气出口管道通过第五输出支路与所述低温烟气总管8 相连通，所述第五输出支路上设有第十一烟气控制阀门31，所述第五烟气出口管
道通过第五循环支路与所述第六干馏加热窑6#的第六烟气进口管道相连通，所述第六循环支路上设有第十二烟气控制阀门32；
49.所述第六干馏加热窑6#上的第六烟气出口管道通过第六输出支路与所述低温烟气总管8 相连通，所述第六输出支路上设有第二烟气控制阀门22。
50.实施例3
51.以第一干馏加热窑1#先点火为例。第一干馏加热窑1#点火前，第一烟气控制阀门21、第三烟气控制阀门23、第五烟气控制阀门25、第七烟气控制阀门27、第九烟气控制阀门29、第十一烟气控制阀门31处于关闭状态，第二烟气控制阀门22、第四烟气控制阀门24、第六烟气控制阀门26、第八烟气控制阀门28、第十烟气控制阀门30、第十二烟气控制阀门32处于打开状态，低温水气阀门10、高温燃气动阀门11、中温燃气动阀门12处于打开状态。第一干馏加热窑1#点火开始升温，产生的热烟气从第一干馏加热窑1#顶侧进入低温烟气总管8，经第四烟气控制阀门24进入第二干馏加热窑2#底部从顶侧排出，经第六烟气控制阀门26进入第三干馏加热窑3#底部从顶侧排出，经第八烟气控制阀门28进入第四干馏加热窑4#底部从顶侧排出，经第十烟气控制阀门30进入第五干馏加热窑5#底部从顶侧排出，经第十二烟气控制阀门32进入第六干馏加热窑6#底部从顶侧排出，经第二烟气控制阀门22进入低温烟气总管8后，进入烟气处理系统。烟气在进入各个干馏窑，给干馏反应器加热，同时烟气温度逐渐降低，烟气热量得以回收。
52.第一干馏加热窑1#在升温过程中，干馏反应器顶部远传热电偶测得干馏反应器内温度逐渐升高，干馏反应器内果木木料首先经过150℃以下的初级干燥，木料的表面水份，以气态形式经过低温水气阀门10进入低温水气总管15，经低温水汽放散管16排空。
53.干馏反应器内部温度达到150℃时，低温水气阀门10关闭，中温燃气动阀门12打开，干馏反应器内木料进行150～275℃的深度干燥，木料内在水份进一步降低，同时产生少量木燃气，经过中温燃气阀门12进入中温燃气总管13，经过冷凝塔17降温至常温，水汽冷凝成具有一定酸度的木醋液回收利用。
54.干馏反应器内部温度达到275℃时，中温燃气阀门12关闭，高温燃气阀门11打开，木料进入干馏阶段，产生大量木燃气，经高温燃气电(气)动阀门进入高温燃气总管14。燃气中含有大量木焦油蒸汽，首先经过激冷器19，将木燃气温度降至150℃以下，燃气中的焦油蒸汽遇冷凝结，绝大部分焦油以液态形式从燃气中分离。经过激冷塔降温后的木燃气，进入冷凝塔17进一步降温至常温，轻质焦油充分冷凝。
55.降至常温的木燃气，经过过滤塔18，过滤掉燃气中细小灰尘及细小液滴后，进入燃气缓存加压系统进行加压，加压后的木燃气返回到第一干馏加热窑1#烧嘴处燃烧，供给干馏反应器干馏木料所需热量。
56.第一干馏加热窑1#干馏完成后关闭烧嘴，第二干馏加热窑2#点燃烧嘴，在高温烟气预热的基础上继续升温。打开第三烟气控制阀门23，关闭第四烟气控制阀门24，打开第一烟气控制阀门21，关闭第二烟气控制阀门22，利用第六干馏加热窑6#出来的冷烟气开始降温第一干馏加热窑1#内干馏反应器，当第一干馏加热窑1#内干馏反应器内温度降至200℃以下时，准备吊出干馏反应器。吊出第一干馏加热窑1#内干馏反应器时，应首先打开第二烟气控制阀门22，关闭第一烟气控制阀门21、第三烟气控制阀门23，然后吊出第一干馏加热窑1#内干馏反应器，并吊入新装物料的干馏反应器。新干馏反应器放入后，打开第一烟气控制
阀门21、第三烟气控制阀门23，关闭第二烟气控制阀门22，利用第六干馏加热窑6#出来的烟气干燥第一干馏加热窑1#新吊入干馏反应器内的物料。低温烟气经过第三烟气控制阀门23进入低温烟气总管8。
57.第二干馏加热窑2#干馏完成后关闭烧嘴，第三干馏加热窑3#点燃烧嘴，在高温烟气预热的基础上继续升温。打开第五烟气控制阀门25，关闭第六烟气控制阀门26，然后打开第四烟气控制阀门24，关闭第三烟气控制阀门23，利用第一干馏加热窑1#出来的冷烟气开始降温第二干馏加热窑2#内干馏反应器，当第二干馏加热窑2#内干馏反应器内温度降至200℃以下时，准备吊出干馏反应器。吊出干馏反应器时，应首先打开第三烟气控制阀门23，关闭第四烟气控制阀门24、第五烟气控制阀门25，然后吊出干馏反应器，并吊入新装物料的干馏反应器。新干馏反应器放入后，打开第四烟气控制阀门24、第五烟气控制阀门25，关闭烟气第三烟气控制阀门23，利用第一干馏加热窑1#出来的烟气干燥第二干馏加热窑2#新吊入干馏反应器内的物料。低温烟气经过第五烟气控制阀门25进入低温烟气总管8。
58.第三干馏加热窑3#干馏完成后关闭烧嘴，第四干馏加热窑4#点燃烧嘴，在高温烟气预热的基础上继续升温。打开第七烟气控制阀门27，关闭第八烟气控制阀门28，然后打开第六烟气控制阀门26，关闭第五烟气控制阀门25，利用第二干馏加热窑2#出来的冷烟气开始降温第三干馏加热窑3#内干馏反应器，当该干馏反应器内温度降至200℃以下时，准备吊出干馏反应器。吊出第三干馏加热窑3#干馏反应器时，应首先打开第五烟气控制阀门25，关闭第六烟气控制阀门26、第七烟气控制阀门27，然后吊出干馏反应器，并吊入新装物料的干馏反应器。新干馏反应器放入后，打开烟气控制阀第六烟气控制阀门26、第七烟气控制阀门27，关闭第五烟气控制阀门25，利用第二干馏加热窑2#出来的烟气干燥第三干馏加热窑3#新吊入干馏反应器内的物料。低温烟气经过第七烟气控制阀门27进入低温烟气总管8。
59.第四干馏加热窑4#干馏完成后关闭烧嘴，第五干馏加热窑5#点燃烧嘴，在高温烟气预热的基础上继续升温。打开第九烟气控制阀门29，关闭第十烟气控制阀门30，然后打开第八烟气控制阀门28，关闭第七烟气控制阀门27，利用第三干馏加热窑3#出来的冷烟气开始降温第四干馏加热窑4#内干馏反应器，当第四干馏加热窑4#内干馏反应器内温度降至200℃以下时，准备吊出干馏反应器。吊出该干馏反应器时，应首先打开第七烟气控制阀门27，关闭第八烟气控制阀门28、第九烟气控制阀门29，然后吊出干馏反应器，并吊入新装物料的干馏反应器。新干馏反应器放入后，打开第八烟气控制阀门28、第九烟气控制阀门29，关闭第七烟气控制阀门27，利用第三干馏加热窑3#出来的烟气干燥第四干馏加热窑4#新吊入干馏反应器内的物料。低温烟气经过第九烟气控制阀门29进入低温烟气总管8。
60.第五干馏加热窑5#干馏完成后关闭烧嘴，第六干馏加热窑6#点燃烧嘴，在高温烟气预热的基础上继续升温。打开第十一烟气控制阀门31，关闭第十二烟气控制阀门32，然后打开第十烟气控制阀门30，关闭第九烟气控制阀门29，利用第四干馏加热窑4#出来的冷烟气开始降温第五干馏加热窑5#内干馏反应器，当第五干馏加热窑5#内干馏反应器内温度降至 200℃以下时，准备吊出干馏反应器。吊出该干馏反应器时，应首先打开第九烟气控制阀门 29，关闭第十烟气控制阀门30、第十一烟气控制阀门31，然后吊出干馏反应器，并吊入新装物料的干馏反应器。新干馏反应器放入后，打开第十烟气控制阀门30、第十一烟气控制阀门 31，关闭第九烟气控制阀门29，利用第三干馏加热窑3#出来的烟气干燥第四干馏加热窑4# 新吊入干馏反应器内的物料。低温烟气经过第十一烟气控制阀门31进入低温烟气总管
8。
61.第六干馏加热窑6#干馏完成后关闭烧嘴，第一干馏加热窑1#点燃烧嘴，在高温烟气预热的基础上继续升温。打开第二烟气控制阀门22，关闭第一烟气控制阀门21，然后打开第十二烟气控制阀门32，关闭第十一烟气控制阀门31，利用第五干馏加热窑5#出来的冷烟气开始降温第六干馏加热窑6#内干馏反应器，当第六干馏加热窑6#内干馏反应器内温度降至200℃以下时，准备吊出干馏反应器。吊出该干馏反应器时，应首先打开第十一烟气控制阀门31，关闭第二烟气控制阀门22、第十二烟气控制阀门32，然后吊出干馏反应器，并吊入新装物料的干馏反应器。新干馏反应器放入后，打开第二烟气控制阀门22、第十二烟气控制阀门32，关闭第十一烟气控制阀门31，利用第五干馏加热窑5#出来的烟气干燥第六干馏加热窑6#新吊入干馏反应器内的物料。低温烟气经过第二烟气控制阀门22进入低温烟气总管8。
62.如上述完成一个轮续过程。在整个过程中，始终保持烟气管道畅通。
63.在此生产系统中，干馏窑的数量取决于经过各个干馏窑后烟气的温度，经过干馏窑后的烟气温度≮150℃。当采取抗冷凝腐蚀措施时，可将烟气温度控制的更低。
64.每个干馏窑设置的干馏反应器的数量，取决于系统的设计产量，当配置较多的干馏反应器时，需在每个干馏反应器底部高温烟气入口处设置烟气调节阀门，便于调节烟气分配，以保证每个干馏窑上的每个干馏反应器的升降温速度基本一致，完成干燥、干馏过程所需时间基本相同。
65.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
66.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
67.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。