一种基于强化传热的生物质连续热解装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物质能源利用的技术领域，更具体地，涉及一种基于强化传热的生物质连续热解装置与方法。
【背景技术】
[0002]目前，能源的短缺和环境的恶化已经成为全球关注的两大问题，能源是人类赖以生存和社会发展、进步的前提和基础。随着经济的快速发展，人类对能源的需求也在快速增长。现今社会的主要能源仍然是石油、煤炭、天然气。由于大量开采石化能源，大量排放温室气体，造成严重的环境污染和全球性气候的变化。生物质能源是继石油、煤炭、天然气之后，当今世界的第四大能源，生物质资源的利用远未达到大规模商业化水平，全球生物质作为能源尚不足其总能的4%，利用潜力非常大。据估算，地球每年水、陆生物质产量的热当量为3X1021J左右，是全球目前总能耗量的10倍。我国的生物质非常丰富，但是每年的农作物秸杆、谷物皮壳等生物质大部分没有能够有效利用。生物质的开发利用可以有效缓解我国的能源和环境的压力，对促进我国经济发展和生态环境改善具有非常重大的意义。生物质热解技术是生物质能利用的主要方法之一。
[0003]专利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，生物质原料在带有螺旋送料器的热解管中输送并干燥、炭化，生成的生物质炭排出反应器后冷却收集或做进一步加工，由于反应过程慢，需要在热解管中停留足够的时间才能使原料充分炭化，螺旋的输送能力收到了很大的限制，难以提高处理效率。
[0004]专利CN2680985Y公开了一种燃料品种适应性很强的高效回转式生物质气化炉，该气化炉具有一个轴向与水平线夹角倾斜5-30。的卧式可回转圆筒形炉体，筒形炉壁内有凸起的螺旋叶片。虽然滚筒炉壁的强度大，运行可靠，适应性好，但是滚筒的传热速率相对较小。
【发明内容】
[0005]本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于强化传热的生物质连续热解装置及其控制方法，通过改变热解器改变传热效率和速率。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种基于强化传热的生物质连续热解装置，其中，包括料斗、设于料斗下部的螺旋进料器，还包括螺旋滚筒式热解器和炭箱，所述的螺旋滚筒式热解器一端与螺旋进料器连接，另一端与炭箱连接；所述的螺旋滚筒式热解器内设有烧结管。
[0007]本发明中，由于在螺旋滚筒式热解器内设有烧结管，强化了管壁向管内生物质的传热过程，有利于生物质快速升温和外界热源热效率的提高。
[0008]生物质原料由料斗进入螺旋进料器，生物质原料在螺旋的作用下向螺旋式滚筒热解器输送，当生物质原料到达螺旋进料器出口时，直接落入螺旋式滚筒热解器，滚筒热解器一直处于转动状态，生物质原料在滚筒输送机中槽板的作用下向前输送。生物质原料在滚筒热解器输送过程中滚筒热解器将热量传递给生物质原料，同时烧结管也像生物质辐射热量，生物质原料升温并发生裂解，产生的焦炭被滚筒热解器输送至炭箱，热解气挥发后与高温烧结管接触，在烧结管的作用下发生二次热解，热解气最终经过炭箱上方的开口进入冷凝器。
[0009]进一步的，所述的料斗内设有密封阀，螺旋进料器伸入螺旋滚筒式热解器内部，螺旋进料器外壁与螺旋滚筒式热解器的连接处设有端盖密封固定。
[0010]料斗内部带有密封阀，每次加料之后将密封阀关闭，螺旋进料器安装在料斗的下方，螺旋进料器外壁和进料端盖固定在一起，并且二者之间密封，螺旋进料器伸入滚筒热解器内部，防止生物质原料造成堵塞。
[0011]进一步的，基于强化传热的生物质连续热解装置还包括加热炉，螺旋滚筒式热解器设于加热炉内。所述的螺旋滚筒式热解器内壁为螺旋状，外壁为圆柱体且镶嵌多个高温热管。所述的螺旋滚筒式热解器的一端通过轴承与端盖连接，另一端通过轴承与炭箱连接。基于强化传热的生物质连续热解装置还包括电机、与电机连接齿轮，齿轮连接螺旋滚筒式热解器。所述的加热炉的两端设有迷宫密封结构。所述的螺旋滚筒式热解器内设有设有螺旋槽片。
[0012]螺旋滚筒式热解器为转动部件，内部元件相对静止，滚筒具有较高的强度，可靠性比较高。螺旋滚筒式热解器内部中空部分安装烧结管，烧结管与螺旋进料器的外壁和炭箱固定，且不随滚筒转动。
[0013]螺旋滚筒式热解器内壁为螺旋状，外壁为普通圆柱体且镶嵌多个高温热管，由于选择的加热炉只有下半部加热，当高温热管随滚筒旋转过程中，处于下部加热区时，热管内部处于吸热端的工质吸收热量，变成气态进入热管上部放热端，并迅速将热量传至滚筒内部，放热后工质变为液体在重力作用下返回热管吸热端，如此循环换热，随着滚筒旋转，当热管偏离加热区后，工质冷凝并靠重力返回至热管吸热段，当热管再次旋转至加热区后，重复上述传热过程。滚筒内部安装有烧结管，烧结管接近黑体，几乎可以吸收来自热解管的全部热辐射，烧结管处于高温状态可使热解气发生二次裂解。滚筒热解器两端分别与进料端盖和炭箱通过轴承相连，滚筒的动力由电机通过齿轮传输，采用两个承重拖轮在滚筒接近加热炉的两端支撑，增加滚筒的强度，滚筒的转速可以调节，以便于调节生物质原料的移动速度和停留时间，以适应不同生物质原料对和不同热解时间。加热炉两端采用耐火砖组成的迷宫密封的方式密封，可以有效防止加热炉的热量散失。滚筒出料口伸入炭箱内部，炭箱上方开有出气口，出气口用于连接冷凝器。
[0014]基于强化传热的生物质连续热解装置的方法，包括以下步骤:
51、生物质原料送入料斗中，然后通过料斗与螺旋进料器接口进入螺旋进料器中；
52、由螺旋进料器送入螺旋滚筒式热解器中，螺旋滚筒式热解器在转动过程中将生物质原料热解；
53、热解产物焦炭被螺旋滚筒式热解器送入炭箱，热解气与烧结管接触，热解气发生二次裂解；
54、热解气最终通过炭箱上方的出口排出。
[0015]与现有技术相比，有益效果是:本发明螺旋滚筒式热解器外壁镶嵌多个高温热管，由于高温热管传热速率非常高，可以很大提高传热速率，提高高温烟气的加热效率。
[0016]热解滚筒内部安装有烧结管，烧结管接近黑体，几乎可以吸收来自热解管的全部热辐射，处于高温状态的烧结管一方面通过辐射的方式加热生物质原料，另外还可与热解挥发物直接接触，促进热解气二次裂解。
[0017]螺旋滚筒式热解器为转动部件，相对于普通螺旋轴送料机构，滚筒的强度相对较大，对物料尺寸的适应性强，可靠性高。
[0018]滚筒的有变频电机驱动，可以调节滚筒的转速，方便调节热解时间。
【附图说明】
[0019]图1是本发明整体结构示意图。
[0020]图2是本发明工作流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关