专利名称：生物质炭气联产系统及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种生物质的热解系统，尤其涉及一种生物质炭气联产系统及其使用方法，具体适用于提高生物质炭气的生产效率与产品质量。
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，生物质炭气联产技术就是在这一背景下开发的。中国专利公开号为CN101418M0A，
公开日为2009年4月29日的发明专利公开了一种利用生物质制造合成气的高温气化工艺方法及系统，包括原料给料、炭化、木炭制粉、 将炭粉输送到气化炉气化，炭化是利用外供的可燃气体和氧气在炭化炉内发生直接燃烧反应，反应放出的热量直接用于提供生物质热解所需的热量，炭化炉的产物为热解气和木炭， 通过调整氧气量，控制炭化炉温度在400 - 6000C，按照可燃气体与氧气完全燃烧时可燃气体摩尔量为1计算，可燃气体加入摩尔量大于1小于5，调整进入炭化炉的外供可燃气体量，控制炭化炉烧嘴火焰温度在1800°C - 1200°C之间，木炭制粉通过木炭降温、降压、制粉、增压、流化，通过控制输送用的热解气和/或外供可燃气体量，将炭粉输送到气化炉。虽然该发明通过可燃气体、氧气的混合燃烧可以提高燃烧效率，加快热解速度，但其仍旧具有以下缺陷首先，该发明只强调对热解阶段进行控制，而对于其他阶段，如干燥阶段、出炭阶段都没有对应的控制工艺设计，整体工艺粗糙，不利于生产效率的提高，也不利于高质量产品的生成；其次，即使在热解阶段，该发明只强调400 - 600°C的热解温度、可燃气体与氧气的体积、炭化炉烧嘴火焰温度这三个控制要素，而对于热解时间、生成的生物质气体的压力、热解的开始与结束都没有对应的工艺控制，不仅增大了原料的消耗，而且降低了生物质炭气的质量；第三，对于烧嘴，该发明只强调了火焰的温度，即1800°C - 1200°C，而对更关键的烧嘴布置、烧嘴角度都没有涉及，因而其燃烧效率较低，不仅会浪费可燃气体，而且会降低生物质原料的热解效果，最终影响生物质炭气的质量；第四，该发明对于生物质炭只通过一个木炭冷却器进行降温，冷却效果不够，因而会降低生物质炭的质量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的生产工艺较粗糙、热解效果较差、生物质炭气质量不高的缺陷与问题，提供一种生产工艺较精细、热解效果较好、生物质炭气质量较高的生物质炭气联产系统及其使用方法。为实现以上目的，本发明的技术解决方案是生物质炭气联产系统，包括平台架、 炭化炉与一号螺旋冷却输送机，所述平台架上设置有炉体，炉体包括硅酸铝纤维层与轻质耐火砖层，轻质耐火砖层的外部设置有硅酸铝纤维层，内部设置有与炭化炉相对应的炉腔， 炭化炉包括炉顶部、炉中部与炉底部，炉顶部设置有进料管与出气管，进料管的另一端与给料罐相通，出气管的另一端与储气柜相通，炉底部设置有出炭管，出炭管的另一端与一号螺旋冷却输送机相通；
所述炉体上近炉底部的部位设置有三个斜插烧嘴，每个斜插烧嘴都通过空气管、可燃气管与对应的鼓风机、储气柜相通，空气管上设置有空气阀，可燃气管上设置有可燃气阀；
所述炉腔的顶部通过排热管与烟气管相通，排热管上设置有插板阀，烟气管上位于排热管两旁的部位分别设置有上烟气阀门与下烟气阀门；
所述出气管上近炉顶部的部位设置有出气阀，出气管上位于出气阀与炉顶部之间的部位与放散管相通，放散管上设置有点火阀门，出气管上位于出气阀与储气柜之间的部位与水封器相连接；所述出炭管上设置有氮气阀，出炭管的另一端通过一号螺旋冷却输送机与二号螺旋冷却输送机相通；
所述炉体上近炉底部的部位设置有炉底热电偶，炉体上近炉顶部的部位设置有炉顶热电偶，炉中部设置有炉中热电偶。所述斜插烧嘴沿同一圆周均勻设置，且斜插烧嘴中心线与炉腔侧部之间形成的烧嘴夹角为40度。所述出炭管的另一端与一号螺旋冷却输送机上的一号进炭口相通，一号螺旋冷却输送机上的一号出炭口与二号螺旋冷却输送机上的二号进炭口相通；所述一号螺旋冷却输送机上近一号进炭口、一号出炭口的部位分别设置有一号冷却水进口、一号冷却水出口，且在一号螺旋冷却输送机的中部设置有一号氮气进口 ；所述二号螺旋冷却输送机上近二号进炭口、二号出炭口的部位分别设置有二号冷却水进口、二号冷却水出口，且在二号螺旋冷却输送机的中部设置有二号氮气进口。所述一号螺旋冷却输送机、二号螺旋冷却输送机的尾端均设置有冷却温度计。所述出气管上位于出气阀与水封器之间的部位依次设置有一号测温计和一号测压计，出气管上位于水封器与储气柜之间的部位依次设置有二号测温计与出气球阀。所述可燃气管上设置有可燃气球阀，进料管上设置有进料球阀，出炭管上设置有出炭球阀，放散管上设置有放散球阀。上述生物质炭气联产系统的使用方法，包括进料阶段、干燥阶段、热解阶段与出料阶段，所述使用方法依次包括以下步骤
进料阶段先通过给料罐向炭化炉中放入颗粒状或粉末状的生物质原料，该生物质原料的堆比重为0. 38克/立方厘米，同时由储气柜向可燃气管中送入可燃气体、由鼓风机向空气管中送入空气，可燃气体与空气的体积比为1 :3，然后点燃三个斜插烧嘴对炭化炉进行加热，且在加热过程中，由炉底热电偶、炉中热电偶、炉顶热电偶分别对炉底部、炉中部、 炉顶部的温度进行测量；
干燥阶段当炉内温度升至20 - 150°C时，生物质原料进入干燥阶段，此时，先关闭出气管上的出气阀，并开启通往放散管的放散球阀以排放水蒸气，当炉内温度升至250°C时， 再开启点火阀门，并尝试用点火阀门中溢出的生物质气体点火，若溢出的生物质气体能够点燃，则关闭放散球阀，并开启出气阀以将生成的生物质气体输入储气柜，此时干燥过程结束，进入热解过程，整个干燥过程持续60分钟；
热解阶段先继续加热，直至炉内温度升至400 - 600°C，然后在400 - 6000C的温度范围内保持整个热解过程持续1 - 2小时，热解过程中，一号测压计测得的压力为500 -4000pa ；当一号测压计测得的压力低于500pa时，热解过程结束，关闭出气球阀；
出料阶段先开启出炭球阀以输出生物质炭，并打开氮气阀以充入氮气，然后在一号螺旋冷却输送机、二号螺旋冷却输送机中持续充入氮气，并输入冷却水进行冷却，直至生物质炭低于炭的燃点时，再将生物质炭从二号螺旋冷却输送机上的二号出炭口输出。所述干燥阶段、热解阶段中，部分输入储气柜的生物质气体通过可燃气管输至斜插烧嘴以供其对炭化炉进行加热。所述干燥阶段、热解阶段中，当需要排出炉腔内的热量时，打开插板阀与下烟气阀门，并关闭上烟气阀门；当需要排放炉腔内的烟气时，打开插板阀与上烟气阀门，并关闭下烟气阀门。与现有技术相比，本发明的有益效果为
1、由于本发明生物质炭气联产系统及其使用方法中的系统结构包括炉体、炭化炉、螺旋冷却输送机及其上设置的各种管道，如进料管、出炭管、出气管、放散管、烟气管、空气管与可燃气管，同时，在上述设备上还对应设置有各种阀门与测量仪器，这些设计不仅能够在系统工作时获得较多的系统即时数据，如温度、压力等，而且可以根据测得的数据对系统进行即时控制，如通过各种阀门对系统进行即时调整，以确保系统获得较高的工作效率，并生成较高质量的产品；此外，本发明中的使用方法依次包括进料阶段、干燥阶段、热解阶段与出料阶段，不仅整体流程清晰，易于操作，而且在每个阶段都配套有对应的控制工艺以提高每个阶段的使用效果，从而确保提高整个系统的生产效率与最终产品的质量，其生成的生物质炭的热值可达15000 - 17000KJ，具有较好的市场前景。因此本发明不仅工艺较精细、能够提高生产效率，而且生成的生物质炭气的质量较高。2、由于本发明生物质炭气联产系统及其使用方法中在炉体上近炉底部的部位设置有三个斜插烧嘴，该三个斜插烧嘴沿同一圆周均勻设置，在给炭化炉加热时，该种布置的三个斜插烧嘴能够提高加热的均勻性，从而增强热解效果，进而提高生物质炭气的质量，尤其当斜插烧嘴中心线与炉腔侧部之间形成的烧嘴夹角为40度时，效果最好。因此本发明不仅热解效果较好，而且生成的生物质炭气的质量较高。3、由于本发明生物质炭气联产系统及其使用方法在干燥阶段、热解阶段中，部分输入储气柜的生物质气体通过可燃气管输至斜插烧嘴以供其对炭化炉进行加热，该设计能够将生成的生物质气体即时的用于炭化炉的加热，极大的降低了生产成本，提高了生产效率。因此本发明的生产效率较高。4、本发明生物质炭气联产系统及其使用方法中对进料阶段、干燥阶段、热解阶段与出料阶段都有独特的工艺设计，如在进料阶段中，可燃气体与空气的体积比强调为1 :3， 该设计不仅能取得较好的燃烧效率，而且不会浪费可燃气体与空气；在干燥阶段中，以温度为判断依据，先排放水蒸气，然后试点火，点火成功后才将生成的生物质气体输入储气柜， 该设计能确保获得较高质量的生物质气体；在热解阶段，强调热解时间与温度的同时，注意生成的生物质气体的压力，并以该压力为依据来决定是否结束热解过程，该设计不仅能够确保生物质原料进行较充分的热解反应，而且能够获得较高质量的生物质炭和生物质气体；在出料阶段中，本发明不仅在炉底通入氮气以隔绝空气，并产生气流以加速冷却进程， 而且设置了两个螺旋冷却输送机，每个螺旋冷却输送机都包括氮气冷却与水冷却，这些冷却设计能够较快的降低生物质炭的温度，确保炭在冷却后的温度不足以达到炭的着火点，提高了生物质炭的产量。因此本发明不仅热解效果较好，而且生成的生物质炭和生物质气体的质量较高。
图1是本发明的结构示意图。图2是图1中炉腔的俯视图。图中平台架1，炭化炉2，炉顶部21，炉顶热电偶211，炉中部22，炉中热电偶221， 炉底部23，炉底热电偶231，炉体3，硅酸铝纤维层31，轻质耐火砖层32，炉腔33，一号螺旋冷却输送机4，一号进炭口 41，一号出炭口 42，一号冷却水进口 43，一号冷却水出口 44，一号氮气进口 45，二号螺旋冷却输送机5，二号进炭口 51，二号出炭口 52，二号冷却水进口 53，二号冷却水出口 54，二号氮气进口 55，进料管6，进料球阀61，出气管7，出气阀71，一号测温计72，一号测压计73，二号测温计74，出气球阀75，给料罐8，斜插烧嘴9，烧嘴夹角91，储气柜10，出炭管11，氮气阀111，出炭球阀112，空气管12，空气阀121，可燃气管13，可燃气阀 131，可燃气球阀132，鼓风机14，排热管15，插板阀151，烟气管16，上烟气阀门161，下烟气阀门162，放散管17，点火阀门171，放散球阀172，水封器18。
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1 -图2，生物质炭气联产系统，包括平台架1、炭化炉2与一号螺旋冷却输送机4，所述平台架1上设置有炉体33，炉体3包括硅酸铝纤维层31与轻质耐火砖层32，轻质耐火砖层32的外部设置有硅酸铝纤维层31，内部设置有与炭化炉2相对应的炉腔33，炭化炉2包括炉顶部21、炉中部22与炉底部23，炉顶部21设置有进料管6与出气管7，进料管6的另一端与给料罐8相通，出气管7的另一端与储气柜10相通，炉底部23设置有出炭管11，出炭管11的另一端与一号螺旋冷却输送机4相通；
所述炉体3上近炉底部23的部位设置有三个斜插烧嘴9，每个斜插烧嘴9都通过空气管12、可燃气管13与对应的鼓风机14、储气柜10相通，空气管12上设置有空气阀121，可燃气管13上设置有可燃气阀131 ；
所述炉腔33的顶部通过排热管15与烟气管16相通，排热管15上设置有插板阀151， 烟气管16上位于排热管15两旁的部位分别设置有上烟气阀门161与下烟气阀门162 ；
所述出气管7上近炉顶部21的部位设置有出气阀71，出气管7上位于出气阀71与炉顶部21之间的部位与放散管17相通，放散管17上设置有点火阀门171，出气管7上位于出气阀71与储气柜10之间的部位与水封器18相连接；所述出炭管11上设置有氮气阀111， 出炭管11的另一端通过一号螺旋冷却输送机4与二号螺旋冷却输送机5相通；
所述炉体3上近炉底部23的部位设置有炉底热电偶231，炉体3上近炉顶部21的部位设置有炉顶热电偶211，炉中部22设置有炉中热电偶221。所述斜插烧嘴9沿同一圆周均勻设置，且斜插烧嘴9中心线与炉腔33侧部之间形成的烧嘴夹角91为40度。所述出炭管11的另一端与一号螺旋冷却输送机4上的一号进炭口 41相通，一号螺旋冷却输送机4上的一号出炭口 42与二号螺旋冷却输送机5上的二号进炭口 51相通；所述一号螺旋冷却输送机4上近一号进炭口 41、一号出炭口 42的部位分别设置有一号冷却水进口 43、一号冷却水出口 44，且在一号螺旋冷却输送机4的中部设置有一号氮气进口 45 ；所述二号螺旋冷却输送机5上近二号进炭口 51、二号出炭口 52的部位分别设置有二号冷却水进口 53、二号冷却水出口 54，且在二号螺旋冷却输送机5的中部设置有二号氮气进 Π 55。所述一号螺旋冷却输送机4与二号螺旋冷却输送机5的尾端均设置有冷却温度计。所述出气管7上位于出气阀71与水封器18之间的部位设置有一号测温计72和一号测压计73，出气管7上位于水封器18与储气柜10之间的部位依次设置有二号测温计 74与出气球阀75。所述可燃气管13上设置有可燃气球阀132，进料管6上设置有进料球阀61，出炭管11上设置有出炭球阀112，放散管17上设置有放散球阀172。上述生物质炭气联产系统的使用方法，包括进料阶段、干燥阶段、热解阶段与出料阶段，所述使用方法依次包括以下步骤
进料阶段先通过给料罐8向炭化炉2中放入颗粒状或粉末状的生物质原料，该生物质原料的堆比重为0. 38克/立方厘米，同时由储气柜10向可燃气管13中送入可燃气体、由鼓风机14向空气管12中送入空气，可燃气体与空气的体积比为1 :3，然后点燃三个斜插烧嘴9对炭化炉2进行加热，且在加热过程中，由炉底热电偶231、炉中热电偶221、炉顶热电偶211分别对炉底部23、炉中部22、炉顶部21的温度进行测量；
干燥阶段当炉内温度升至20 - 150°C时，生物质原料进入干燥阶段，此时，先关闭出气管7上的出气阀71，并开启通往放散管17的放散球阀172以排放水蒸气，当炉内温度升至250°C时，再开启点火阀门171，并尝试用点火阀门171中溢出的生物质气体点火，若溢出的生物质气体能够点燃，则关闭放散球阀172，并开启出气阀71以将生成的生物质气体输入储气柜10，此时干燥过程结束，进入热解过程，整个干燥过程持续60分钟；
热解阶段先继续加热，直至炉内温度升至400 - 6000C，然后在400 - 6000C的温度范围内保持整个热解过程持续1 - 2小时，热解过程中，一号测压计73测得的压力为500 -4000pa ；当一号测压计73测得的压力低于500pa时，热解过程结束，关闭出气球阀75 ；
出料阶段先开启出炭球阀112以输出生物质炭，并打开氮气阀111以充入氮气，然后在一号螺旋冷却输送机4、二号螺旋冷却输送机5中持续充入氮气，并输入冷却水进行冷却，直至生物质炭低于炭的燃点时，再将生物质炭从二号螺旋冷却输送机5上的二号出炭口 52输出。所述干燥阶段、热解阶段中，部分输入储气柜10的生物质气体通过可燃气管13输至斜插烧嘴9以供其对炭化炉2进行加热。所述干燥阶段、热解阶段中，当需要排出炉腔33内的热量时，打开插板阀151与下烟气阀门162，并关闭上烟气阀门161 ；当需要排放炉腔33内的烟气时，打开插板阀151与上烟气阀门161，并关闭下烟气阀门162。本发明的原理说明如下 进料阶段
首先，强调可燃气体与空气的体积比为1 :3，该设计不仅能取得较好的燃烧效率，而且不会浪费可燃气体与空气。其次，强调设置有三个斜插烧嘴9，斜插烧嘴9沿同一圆周均勻设置，斜插烧嘴9中心线与炉腔33侧部之间形成的烧嘴夹角91为40度，该设计在给炭化炉2加热时，三个斜插烧嘴9能够在炉底呈回旋式加热，具有较强的加热均勻性，能够大幅度的提高热解效果， 便于提高生物质炭气的质量与产量。干燥阶段
该阶段以温度为判断依据，当炉内温度升至20 - 150°C时，判断生物质原料进入干燥阶段，此时排放水蒸气，然后当炉内温度升至250°C时，再用点火阀门171中溢出的生物质气体试点火，若能够点燃，则将生成的生物质气体输入储气柜10，此时干燥过程结束，进入热解过程，整个干燥过程持续60分钟。这种设计能够最大程度上排除水蒸气，以避免其混入生物质气体中，从而提高了生物质气体的质量。热解阶段
首先，强调热解反应的时间与温度，即在400 - 600°C的温度范围内保持整个热解过程持续1 - 2小时。针对400 - 6000C的温度范围，如果低于400°C，则产物以炭为主，生物质气体过少；如果高于600°C，则产物以木醋液和木焦油为主；400 - 60(TC是均衡温度，位于这个温度区间，产物有生物质气体、木醋液、木焦油与炭，生物质气体足够回用，且炭的产量相对较高。针对1 -2小时的反应时间，如果时间短，则反应不充分；如果时间长，则浪费燃料。其次，在热解过程中，以一号测压计73测得的压力为判断依据，当正常反应时，其测得的压力为500 - 4000pa，而当压力值低于500pa时，代表热解反应即将结束，此时如果继续加热，生成的生物质炭气的量也较少，浪费原料，投入产出比较低，故关闭出气球阀75 以结束热解阶段。该设计能够确保最佳的性价比，既能产生较多的高质量生物质炭气，又不会浪费可燃气体。出料阶段
本发明在炉底通入氮气的目的有两个，一个是隔绝空气，另一个是产生气流以加速冷却进程，同时，本发明还设置了两个螺旋冷却输送机，每个螺旋冷却输送机都包括氮气冷却与水冷却这两种冷却方式，这些冷却设计能够较快的降低生物质炭的温度，确保炭在冷却后的温度不足以达到炭的着火点，提高了生物质炭的产量与质量。其余设计
首先，在干燥阶段、热解阶段中，部分输入储气柜10的生物质气体通过可燃气管13输至斜插烧嘴9以供其对炭化炉2进行加热。该设计可以降低生产成本。其次，在干燥阶段、热解阶段中，当需要排出炉腔33内的热量时，打开插板阀151 与下烟气阀门162，并关闭上烟气阀门161 ；当需要排放炉腔33内的烟气时，打开插板阀 151与上烟气阀门161，并关闭下烟气阀门162。该设计便于对炉腔33进行即时清理与调控，以提高斜插烧嘴9对炭化炉2的加热效果。实施例1
生物质炭气联产系统，包括平台架1、炭化炉2与一号螺旋冷却输送机4，平台架1上设置有炉体33，炉体3包括硅酸铝纤维层31与轻质耐火砖层32，轻质耐火砖层32的外部设置有硅酸铝纤维层31，内部设置有与炭化炉2相对应的炉腔33，炭化炉2包括炉顶部21、炉中部22与炉底部23 ；所述炉体3上近炉底部23的部位设置有三个斜插烧嘴9，斜插烧嘴9沿同一圆周均勻设置，斜插烧嘴9中心线与炉腔33侧部之间形成的烧嘴夹角91为40度，且每个斜插烧嘴9 都通过空气管12、可燃气管13与对应的鼓风机14、储气柜10相通，空气管12上设置有空气阀121，可燃气管13上设置有可燃气阀131与可燃气球阀132 ；
所述炉腔33的顶部通过排热管15与烟气管16相通，排热管15上设置有插板阀151， 烟气管16上位于排热管15两旁的部位分别设置有上烟气阀门161与下烟气阀门162 ；
所述炉顶部21设置有进料管6与出气管7，进料管6的另一端通过进料球阀61与给料罐8相通，出气管7的另一端与储气柜10相通，炉底部23设置有出炭管11，出炭管11的另一端依次通过氮气阀111、出炭球阀112、一号螺旋冷却输送机4与二号螺旋冷却输送机 5相通，一号螺旋冷却输送机4、二号螺旋冷却输送机5上都设置有氮气进口、冷却水进出口与冷却温度计，出气管7上近炉顶部21的部位设置有出气阀71，出气管7上位于出气阀71 与炉顶部21之间的部位与放散管17相通，放散管17上设置有点火阀门171与放散球阀 172，出气管7上位于出气阀71与储气柜10之间的部位依次设置有一号测温计72、一号测压计73、水封器18、二号测温计74与出气球阀75 ；
所述炉体3上近炉底部23的部位设置有炉底热电偶231，炉体3上近炉顶部21的部位设置有炉顶热电偶211，炉中部22设置有炉中热电偶221。
上述生物质炭气联产系统的使用方法，该使用方法依次包括以下步骤
进料阶段先通过给料罐8向炭化炉2中放入颗粒状或粉末状的生物质原料，该生物质原料的堆比重为0. 38克/立方厘米，同时由储气柜10向可燃气管13中送入可燃气体、由鼓风机14向空气管12中送入空气，可燃气体与空气的体积比为1 :3，然后点燃三个斜插烧嘴9对炭化炉2进行加热，且在加热过程中，由炉底热电偶231、炉中热电偶221、炉顶热电偶211分别对炉底部23、炉中部22、炉顶部21的温度进行测量；
干燥阶段当炉内温度升至20 - 150°C时，生物质原料进入干燥阶段，此时，先关闭出气管7上的出气阀71，并开启通往放散管17的放散球阀172以排放水蒸气，当炉内温度升至250°C时，再开启点火阀门171，并尝试用点火阀门171中溢出的生物质气体点火，若溢出的生物质气体能够点燃，则关闭放散球阀172，并开启出气阀71以将生成的生物质气体输入储气柜10，此时干燥过程结束，进入热解过程，整个干燥过程持续60分钟；
热解阶段先继续加热，直至炉内温度升至400 - 6000C，然后在400 - 6000C的温度范围内保持整个热解过程持续1 - 2小时，热解过程中，一号测压计73测得的压力为500 -4000pa ；当一号测压计73测得的压力低于500pa时，热解过程结束，关闭出气球阀75 ；所述干燥阶段、热解阶段中，部分输入储气柜10的生物质气体通过可燃气管13输至斜插烧嘴9 以供其对炭化炉2进行加热；所述干燥阶段、热解阶段中，当需要排出炉腔33内的热量时， 打开插板阀151与下烟气阀门162，并关闭上烟气阀门161 ；当需要排放炉腔33内的烟气时，打开插板阀151与上烟气阀门161，并关闭下烟气阀门162 ；
出料阶段先开启出炭球阀112以输出生物质炭，并打开氮气阀111以充入氮气，然后在一号螺旋冷却输送机4、二号螺旋冷却输送机5中持续充入氮气，并输入冷却水进行冷却，直至生物质炭低于炭的燃点时，再将生物质炭从二号螺旋冷却输送机5上的二号出炭口 52输出。
权利要求
1.生物质炭气联产系统，包括平台架(1)、炭化炉(2)与一号螺旋冷却输送机(4)，所述平台架(1)上设置有炉体(3)，炉体(3)包括硅酸铝纤维层(31)与轻质耐火砖层(32)，轻质耐火砖层(32)的外部设置有硅酸铝纤维层(31)，内部设置有与炭化炉(2)相对应的炉腔 (33)，炭化炉(2)包括炉顶部(21)、炉中部(22)与炉底部(23)，炉顶部(21)设置有进料管 (6)与出气管(7)，进料管(6)的另一端与给料罐(8)相通，出气管(7)的另一端与储气柜 (10)相通，炉底部(23)设置有出炭管(11)，出炭管(11)的另一端与一号螺旋冷却输送机 (4)相通，其特征在于所述炉体(3 )上近炉底部(23 )的部位设置有三个斜插烧嘴(9 )，每个斜插烧嘴(9 )都通过空气管(12)、可燃气管(13)与对应的鼓风机(14)、储气柜(10)相通，空气管(12)上设置有空气阀(121 )，可燃气管(13)上设置有可燃气阀(131)；所述炉腔(33)的顶部通过排热管(15)与烟气管(16)相通，排热管(15)上设置有插板阀(151 )，烟气管(16)上位于排热管(15)两旁的部位分别设置有上烟气阀门(161)与下烟气阀门(162)；所述出气管(7)上近炉顶部(21)的部位设置有出气阀(71)，出气管(7)上位于出气阀 (71)与炉顶部(21)之间的部位与放散管(17)相通，放散管(17)上设置有点火阀门(171)， 出气管(7)上位于出气阀(71)与储气柜(10)之间的部位与水封器(18)相连接；所述出炭管(11)上设置有氮气阀(111)，出炭管(11)的另一端通过一号螺旋冷却输送机(4)与二号螺旋冷却输送机(5)相通；所述炉体(3)上近炉底部(23)的部位设置有炉底热电偶(231)，炉体(3)上近炉顶部 (21)的部位设置有炉顶热电偶(211)，炉中部(22)的内部设置有炉中热电偶(221)。
2.根据权利要求1所述的生物质炭气联产系统，其特征在于所述斜插烧嘴(9)沿同一圆周均勻设置，且斜插烧嘴(9)中心线与炉腔(33)侧部之间形成的烧嘴夹角(91)为40度。
3.根据权利要求1所述的生物质炭气联产系统，其特征在于所述出炭管(11)的另一端与一号螺旋冷却输送机(4)上的一号进炭口(41)相通，一号螺旋冷却输送机(4)上的一号出炭口(42)与二号螺旋冷却输送机(5)上的二号进炭口(51)相通；所述一号螺旋冷却输送机(4)上近一号进炭口(41)、一号出炭口(42)的部位分别设置有一号冷却水进口(43)、 一号冷却水出口(44)，且在一号螺旋冷却输送机(4)的中部设置有一号氮气进口(45)；所述二号螺旋冷却输送机(5)上近二号进炭口(51)、二号出炭口(52)的部位分别设置有二号冷却水进口(53)、二号冷却水出口(54)，且在二号螺旋冷却输送机(5)的中部设置有二号氮气进口(55)。
4.根据权利要求3所述的生物质炭气联产系统，其特征在于所述一号螺旋冷却输送机(4 )、二号螺旋冷却输送机(5 )的尾端均设置有冷却温度计。
5.根据权利要求1所述的生物质炭气联产系统，其特征在于所述出气管(7)上位于出气阀(71)与水封器(18)之间的部位依次设置有一号测温计(72)和一号测压计(73)，出气管(7)上位于水封器(18)与储气柜(10)之间的部位依次设置有二号测温计(74)与出气球阀(75)。
6.根据权利要求1所述的生物质炭气联产系统，其特征在于所述可燃气管(13)上设置有可燃气球阀(132)，进料管(6)上设置有进料球阀(61)，出炭管(11)上设置有出炭球阀 (112 )，放散管(17 )上设置有放散球阀(172 )。
7.上述权利要求1- 6中任意一项所述的生物质炭气联产系统的使用方法，包括进料阶段、干燥阶段、热解阶段与出料阶段，其特征在于所述使用方法依次包括以下步骤进料阶段先通过给料罐(8)向炭化炉(2)中放入颗粒状或粉末状的生物质原料，该生物质原料的堆比重为0. 38克/立方厘米，同时由储气柜(10)向可燃气管(13)中送入可燃气体、由鼓风机(14)向空气管(12)中送入空气，可燃气体与空气的体积比为1 :3，然后点燃三个斜插烧嘴(9)对炭化炉(2)进行加热，且在加热过程中，由炉底热电偶(231)、炉中热电偶(221)、炉顶热电偶(211)分别对炉底部(23)、炉中部(22)、炉顶部(21)的温度进行测量；干燥阶段当炉内温度升至20 - 150°C时，生物质原料进入干燥阶段，此时，先关闭出气管(7)上的出气阀(71)，并开启通往放散管(17)的放散球阀(172)以排放水蒸气，当炉内温度升至250°C时，再开启点火阀门(171)，并尝试用点火阀门(171)中溢出的生物质气体点火，若溢出的生物质气体能够点燃，则关闭放散球阀(172)，并开启出气阀(71)以将生成的生物质气体输入储气柜(10)，此时干燥过程结束，进入热解过程，整个干燥过程持续60 分钟；热解阶段先继续加热，直至炉内温度升至400 - 6000C，然后在400 - 6000C的温度范围内保持整个热解过程持续1 - 2小时，热解过程中，一号测压计(73)测得的压力为500 -4000pa;当一号测压计(73)测得的压力低于500pa时，热解过程结束，关闭出气球阀(75);出料阶段先开启出炭球阀(112)以输出生物质炭，并打开氮气阀(111)以充入氮气， 然后在一号螺旋冷却输送机(4)、二号螺旋冷却输送机(5)中持续充入氮气，并输入冷却水进行冷却，直至生物质炭低于炭的燃点时，再将生物质炭从二号螺旋冷却输送机(5)上的二号出炭口(52)输出。
8.根据权利要求7所述的生物质炭气联产系统的使用方法，其特征在于所述干燥阶段、热解阶段中，部分输入储气柜(10)的生物质气体通过可燃气管(13)输至斜插烧嘴(9) 以供其对炭化炉(2)进行加热。
9.根据权利要求7所述的生物质炭气联产系统的使用方法，其特征在于所述干燥阶段、热解阶段中，当需要排出炉腔(33)内的热量时，打开插板阀(151)与下烟气阀门(162)， 并关闭上烟气阀门(161);当需要排放炉腔(33)内的烟气时，打开插板阀(151)与上烟气阀门(161)，并关闭下烟气阀门(162)。
全文摘要
生物质炭气联产系统，包括平台架、炉体、炉腔、炭化炉与两个螺旋冷却输送机，并在其上设置有进料管、出炭管、出气管、放散管、三个斜插烧嘴、排热管、烟气管、热电偶与各种阀门，使用时，先在进料阶段添加原料并加热，当炉内温度升至20–150℃时，进入干燥阶段，然后依次进行排放水蒸气、试点火，点火成功即可输送生物质气体进入储气柜，此时进入热解阶段，该阶段需维持炉内温度在400–600℃的范围内持续1–2小时，并确保压力为500–4000Pa，当压力低于500Pa时，热解过程结束，此时便可关闭出气球阀，并冷却出炭。本设计不仅工艺较精细、能够提高生产效率，而且热解效果较好、生成的生物质炭气的质量较高。
文档编号C10B53/02GK102229805SQ20111014839
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者何涛, 姚军, 熊建 申请人:武汉天颖环境工程有限公司