一种燃气回转炉生物有机质热处理装置的制作方法

本发明涉及一种燃气回转炉生物有机质热处理装置，属于生物质热化学转化领域。

背景技术：

生物质能源是继石油、煤炭、天然气等化石能源之后，当今全球第四大能源，我国生物质能源丰富，每年生产的农作物秸秆、谷物壳皮等生物质扣除各种已利用部分，尚有相当于2-2.5亿吨标准煤的生物质有待开发，林业废弃生物质资源每年约有3700万立方米，相当于2000万吨标准煤。此外，我国每年还有相当于2亿吨标准煤的城镇有机垃圾生物质资源有待处理和开发利用。生物质能源利用方式较多，其中在生物质热化学转换技术中，由于热解可直接获得炭、液态和气态产物而越来越受到人们的关注。

本发明目的是将生物有机质在低温(小于400℃)条件下加热转化，得到生物炭，而热解气返回到炉膛底部燃烧，从而实现生物有机质无害资源化。目前，已有几种类型的设备可用来完成这类工艺，如美国乔治亚理工学院git开发的携带床反应器、荷兰乔特大学开发的旋转锥壳反应器。携带床反应器是将空气与丙烷按照化学当量比引入反应管的下部燃烧，热烟气由下向上通过反应管和在其后加入的生物有机质混合，对生物有机质加热，一般情况下，热烟气流量应为生物流量的4倍，其缺陷是：运行时需要大量的热烟气作为载气，且造成不可凝气体热值低；旋转锥壳反应器的产油率虽高、运行时不需要载气，但整套装置能耗高。针对上述问题，我们设计加工了新型的燃气回转炉生物有机质热处理装置，该处理装置包括燃烧炉、反应器、热解气回燃装置、底座。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种克服上述缺陷、提高资源化利用率、降低生物有机质热处理成本的生物有机质热处理装置

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

提供一种燃气回转炉生物有机质热处理装置，该处理装置包括燃烧炉、反应器、热解气回燃装置、底座。其中燃烧炉能提供燃烧空间并起到保温作用，可以使反应器内生物有机质能在0.5小时以内加热到200℃，1小时以内加热到300℃，加热炉的内腔与反应器大小合理匹配，反应器与冷却器连接，之间采用机械密封。燃烧炉采用方形(或具有相应匹配尺寸的圆形)，燃烧炉的长度为1-2.5m、高度为1-2m、宽度为1-1.5m，炉膛底部采用燃气燃烧器实现加热，电子打火，燃气大小可调，并具有灶头，灶头中间为热解气返回气管，实现热解气返回布气，实现与助燃气体共燃烧功能(助燃气体采用煤气或天然气)；炉膛保温体为1mm左右不锈钢外壳和保温棉材质，炉膛顶布置有烟囱，烟囱根据炉体长短，采用多孔并联方式，每隔1m一个烟气出口，实现炉腔内烟气压力平衡；炉膛底部置于型钢底座上，由螺丝固定，燃气燃烧器通过炉膛口可拆装，保温体两端与反应器转动部分使用保温棉实现密封，两端可拆卸，实现反应器装卸料功能；炉膛顶部每隔1m置有多个测温热电偶，实现测定炉体和反应器之间的温度测定功能，热电偶置于不锈钢保护套管内，热电偶另一端与电子温度显示面板相连。

燃烧炉采用保温棉保温，保温棉厚度10-30cm，保温棉用1mm左右不锈钢板固定

该处理装置的反应器能使生物有机质炭化成有机肥和热解液，反应器为内径80-120cm、长度大于80cm并小于200cm的圆筒形不锈钢反应釜，厚度为6-12mm；转速最大3转每分钟，转速可调。反应器材质为不锈钢材质；一端有进出料口，进料后易于密封，另一端为机械密封出气口，机械密封出气口设置有温度测量装置，该温度测量装置可以反映反应器内物料反应状态，并作为是否反应结束的指示信号，反应器内有一个垂直向上的导气管，导气管固定在机械密封出气口上，避免出气口被物料堵塞，该导气管的设置，可以大大增加投料量，提高了处理效率；两端伸出有和托轮相匹配的转动部分，转动部分在电机带动下实现转动，转动部分端口处和出气固定管相连接，出气固定管伸至反应器内部后弯向反应器顶部，实现热解气不受反应物料阻挡而易于出气的功能，从而起到反应器内多装料的效果；反应器内部焊接不锈钢板宽度为2-5cm，高度为10-30cm，每50cm一个，实现随反应器转动对物料的搅动作用，从而强化了传热的效果。转动部分和出气固定管相连接处采用石墨垫机械密封，密封良好不漏气。反应器出气口设置有压力表以指示反应体系压力，保证反应体系在常压或低压条件下进行

该处理装置的热解气回燃装置通过空冷、水冷、水封、管道对产生的气体进行返回炉底燃烧。与反应器相连的出气固定管内置一个热电偶和一个压力表，实现对热解气温度和压力的测定；出气固定管通过管道、法兰与空气冷凝器相连，空气冷凝器通过管道、法兰与循环冷水冷凝器相连；循环冷水冷凝器通过软管与制冷循环水机相连，实现冷却效果；热解气中的水分可以通过空冷、水冷两级冷凝转化为液体，采用的空冷装置有效提高了冷却效果，节省了能源；循环冷水冷凝器通过软管与水封阻火器相连；水封阻火器有能观察到加水液面的加水口及阀门；水封阻火器出气口通过管道与炉膛内底部返回布气管相连接，实现热解气返回燃烧的作用。

该处理装置的底座可为钢材质，起支撑作用，底部带有万向轮及有效荷载；底座大小和系统匹配，并固定系统；底座可以通过螺母进行高度微调，实现系统高度平衡。

本发明的有益效果是：

反应器内设置不锈钢板，随反应器转动而搅拌物料，使得物料均匀加热，大大提高了加热效果，有效解决了传热问题，在物料搅动过程中还能起到破碎物料的作用；反应器内设置导气管，可以有效解决物料易于堵塞出气口的技术难题，从而大大增加了批处理量，提高了处理效率；空气冷却器的设置，可以使热解气在空气条件下预先降温，从而大大降低了水冷负荷，有效节省了能源；炉顶及出气管热电偶的设置可以实现观察、分析、控制反应温度与反应进程，对整个系统运行具有重要的指示作用；热解产生的有机气体回燃实现了循环利用，还避免了热解气直接排放造成的污染。

附图说明

图1是热解系统；

图2是热解气回燃冷却水封系统。

其中：1、底座，2、燃烧机，3、燃烧炉，4、反应器，5、进出料口，6、热电偶，7、不锈钢板，8、导气管，9、热解气出气管，10、烟囱，11、压力表，12、空气冷凝器，13、循环冷水冷凝器，14、水封阻火器，15、出气导管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明及实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示：底座1是承载固定各部件的作用，底座1设置有万向轮实现移动功能，另设置有高度调节螺旋实现底座水平；燃烧机2采用电子打火，燃气量可调从而实现炉膛内的温度控制；燃烧炉3为不锈钢罩内夹保温棉，实现保温功能，炉膛外形采用方形，整齐美观；炉膛内置圆筒形反应器4，大小与炉膛相匹配，距炉膛内壁约10cm，反应器为不锈钢材质，实现耐腐蚀功能，反应器壁厚6-12mm，有较好的热传递效率，反应器4一端是进出料口5，设置有反转出料挡板，实现易于出料的功能，反应器4内焊接有不锈钢板7，随反应器4转动而转动，实现物料搅动功能，从而大大提高了传热效率，反应器另一端内置导气管8，由热解气出气管9内伸向上弯曲而成，在物料超过反应器一半时，导气管8可以使产生的热解气顺利导出，因此大大增加了投料量，反应器4和导气管8之间采用机械密封，反应器4两端置于托轮上，出气一端在电机带动下实现反应器转动，转动速度可以调节，从而实现根据需要选择合适的转速；炉体顶部设置有热电偶6，根据需要每隔约1m设置一个测温点，实现炉膛内部温度的监测功能，根据监测的温度可以指导调节燃烧气的大小；炉体顶部还设置有烟囱10，根据需要每隔1m设置一个出气导管15，实现炉膛内部出气平衡，各个导管并联，最后由风机外排。

如图2所示：热电偶6用于测量反应器出来的热解气温度，根据测量温度可以知道反应器内部热解规律，并指导调节燃烧机的火焰大小与停机；压力表11用于指示系统内压；空气冷凝器12用于冷凝热解气中的水蒸气，由于采用的是自然空气冷凝，所以降低了能耗；空气冷凝器之后连接循环冷水冷凝器13，实现对热解气中水蒸气的第二次有效冷凝；未被冷凝的有机气体，被导入到水封阻火器14，然后在水封阻火器的保护下通过导管进入炉膛底部，实现热解气返回布气，热解产生的有机气体与助燃气体共燃烧做到循环利用的目的，从而消除了热解气的污染并回收利用了有机废弃物的能源。