一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置，是由给料装置、干馏裂解装置、燃气导出装置、息焦除炭装置和燃气净化装置组成，其中给料装置设在干馏裂解装置上部，给料装置的出料口与干馏裂解装置的进料口连通，燃气导出装置和息焦除炭装置设在干馏裂解装置的下部并与干馏裂解装置的干馏室相连通，燃气净化装置与燃气导出装置相连通，具体工艺为：第一步、干馏裂解装置的运行；第二步、焦炭的收集；第三步、燃气的净化与收集；有益效果：实现稳定的连续化生产；能够实现规模化生产；实现了自催化裂解的功能；缩短了工序，减低了成本，提高了效益。
【专利说明】一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种制取生物质燃气的装置，特别涉及一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置。
【背景技术】
[0002]目前，随着化石能源日趋紧张，利用生物质资源替代石油液化气和天然气的新能源生产工艺及装置也不断涌现。但在实际运行过程中尚未实现连续化、规模化生产，燃气热值低，焦油含量高，产量还不能满足较大城镇居民的需要，更制约了发电和相关工业的发展，因此需要一种工艺和装置更合理地利用生物质原料制取生物质燃气，最大限度地提高设备产能和产品质量，实现替代和减排功能。
【发明内容】
[0003]本实用新型的主要目的是为了解决生物质干馏裂解制取燃气的装置在生产过程中生物质原料不能自行移动，而造成干馏室内出现蓬料现象，不能实现连续化生产的问题；
[0004]本实用新型的第二个目的是解决生物质干馏裂解装置中干馏室容积小，致使生物质在干馏炉内停留的时间短，达不到干馏裂解效果，不能实现规模化生产的问题；
[0005]本实用新型的第三个目的是在生物质干馏裂解装置中，设计气炭同向的流动方向，使气、炭在裂解段的接触过程中，炽热炭起到了催化作用，将燃气中的气相焦油裂解为短链的可燃气体，实现了不用外加催化剂就能裂解焦油；
[0006]本实用新型的第四个目的是为了解决采用粉状原料的生物质制取燃气，导致干馏炉内的热效率低，造成焦油和炭的裂解反应不彻底，产出的碳粉尚需二次加工，存在着耗能高、成本高、工序长的问题。
[0007]本实用新型为了达到上述目的、解决上述问题而提供的一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置。
[0008]本实用新型所述的自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置是由给料装置、干馏裂解装置、燃气导出装置、息焦除炭装置和燃气净化装置组成，其中给料装置设在干馏裂解装置上部，给料装置的出料口与干馏裂解装置的进料口连通，燃气导出装置和息焦除炭装置设在干馏裂解装置的下部并与干馏裂解装置的干馏室相连通，燃气净化装置与燃气导出装置相连通。
[0009]干馏裂解装置由数列组成，每列干馏裂解装置的干馏室均为中空的，并上下相贯通，干馏裂解装置的干馏室侧壁上绕设有火道，上部开设有排烟口，火道与排烟口连通，火道由燃烧器提供热源，干馏裂解装置的顶盖上开设有安全放空阀。
[0010]干馏裂解装置的外部连接有数个蓄热室，蓄热室与火道连通，蓄热室的进口与燃烧器连接，蓄热室的设置间隔为2-3米。
[0011]干馏裂解装置的材质为刚玉材料。[0012]给料装置由档板式输送机、敞口式料仓、上密封阀、封闭料仓、下密封阀和螺旋定量给料器组成，其中挡板式输送机由变频调速电机驱动，挡板式输送机下部与地下储料池连接，上部与敞口式料仓连接，敞口式料仓的出料口通过上密封阀与封闭料仓的进料口相连通，封闭料仓的出料口通过下密封阀与螺旋定量给料器的进料口相连通，上密封阀和下密封阀由变频调速电机驱动，交替开闭，保证封闭料仓的密封性，螺旋定量给料器是由变频调速电机驱动的螺杆输料器，根据干馏产量需要确定运行速度。
[0013]燃气导出装置内设有环形的燃气集气槽，内部设有数个斜向通道与干馏裂解装置的干馏室相连通，使干馏室中产生的燃气通过斜向通道汇入燃气集气槽，燃气导出装置设有燃气出口，斜向通道的宽度为40毫米。
[0014]息焦除炭装置由息焦室、上密封阀、炭密封仓和下密封阀组成，其中息焦室上部的进口与干馏裂解装置下部的出口连通，连通处设有焦炭定量输出辊，焦炭定量输出辊由电机驱动，焦炭定量输出辊与给料装置中的螺旋定量给料器同步转动，息焦室下部的出口与炭密封仓上部的进口通过上密封阀相连通，炭密封仓下部的出口与下密封阀连接，使息焦后的焦炭由下密封阀分批排出。
[0015]燃气净化装置由燃气汇集槽和燃气初滤器组成，其中燃气汇集槽的进气口与燃气导出装置连通，燃气汇集槽下部的出口通过切换阀与燃气初滤器的进气口连通，燃气初滤器内设置有燃气滤芯，燃气滤芯为抽屉式的，以便于更换，燃气滤芯内的过滤物为生物质加工物，这样就可以保证滤材和过滤物回炉重新干馏，杜绝了污染的发生，燃气初滤器燃气滤芯下部的侧壁上开设有出气口，燃气初滤器的下部连接有积液锥，积液锥的下端开设有排液口。
[0016]本实用新型所述的自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的工艺，具体工艺如下所述:
[0017]第一步、干馏裂解装置的运行:
[0018]首先对干馏裂解装置进行加热，开启燃烧器，按照设计的升温曲线和升温时间对干馏裂解装置进行加热，并按升温曲线进行温度平衡，每升温50度平衡20分钟，升温到700度，时间需要6小时，当干馏裂解装置下部温度达到300度时，开始加料，将压制成型的生物质燃料放入地下储料池，由档板式输送机将燃料送至给料装置上部的敞口式料仓，加料初期加料速度为每分钟80-100公斤，温度达到700度后，加料速度提至每分钟120-150公斤，根据设计的进料速度定时交替开闭给料装置上的上密封阀和下密封阀，当上密封阀开启时，燃料从敞口式料仓靠自重自动落入封闭料仓，关闭上密封阀，开启下密封阀，原料自动进入螺旋定量给料器，由螺旋定量给料器按照设定的进料速度将燃料匀速推入干馏裂解装置的干馏室中，当封闭料仓内的燃料被清空后，下密封阀自动关闭，然后开启上密封阀，重复以上步骤，使燃料在密闭的状态下连续不断地输入干馏裂解装置的干馏室中；
[0019]第二步、焦炭的收集:
[0020]干馏后的炽热炭经过息焦除炭装置的焦炭定量输出辊输出到息焦室，焦炭定量输出辊的转速在干馏炉850-900度时，设定为4转/分钟；900-950度时，设定为6转/分钟，冷却后的焦炭，通过息焦除炭装置中的上密封阀、下密封阀和炭密封仓间歇导出；
[0021]第三步、燃气的净化与收集:
[0022]干馏裂解装置中产生的燃气经过燃气导出装置进入燃气净化装置，燃气被燃气净化装置中燃气初滤器的燃气滤芯过滤后，燃气中的粉尘杂质被滤除，燃气中的蒸汽和悬浮的焦油微粒冷凝成液态通过燃气净化装置下部的积液锥排除，过滤后的燃气经初冷器降温到35度时通过出气口排放到指定储气罐中待用。
[0023]本实用新型的工作原理:
[0024]干馏裂解装置的加热是从下往上的加热过程，所以下部温度高，上部温度低，当下部温度达到900度时，上部温度为350度，在这种炉温分布状态下，干馏裂解装置干馏室中的燃料干馏曲线呈“V”字形，越往下燃料干馏的程度越深，到达干馏裂解装置的底部，燃料已经从四周干馏到中心，完成生物质的干馏过程。在这个过程中生物质的干馏速度与外部加热的温度有直接关系，温度越高，干馏的速度越快。按12米高的干馏裂解装置计算，干馏裂解装置容积4.8吨，如果干馏温度控制在850-900度之间，整炉燃料全部移除干馏裂解装置外需要一个小时，平均每分钟燃料下移200毫米，需要消耗热量144万kcal，每分钟产燃气24-28立方米；如果温度提高到900-950度之间，干馏裂解装置中的燃料全部移除炉外需要40分钟，平均每分钟物料下移300毫米，需要消耗热量基本不变，每分钟产燃气30-36立方米。
[0025]在整个干馏过程中，还伴随着裂解过程。生物质燃料在干馏裂解装置内缓慢下移的同时，生物质的挥发份也随温度的升高逐渐析出，脱离生物质的挥发份经过生物质固体间的空隙从上到下涌向燃气出口，在向下流动的过程中，挥发份经过900度的炽热高温炭区，使夹杂在挥发份中的气态焦油与炽热炭发生催化反应，把焦油裂解为短分子链的不可凝可燃气体，实现焦油的裂解。
[0026]干馏后的炽热炭经过息焦除炭装置上部的焦炭定量输出辊输出到息焦室。焦炭定量输出辊的转速在干馏炉850-900度时，设定为4转/分钟；900-950度时，设定为6转/分钟。炽热焦炭在息焦室内的蒸汽环境下，一方面焦炭逐渐熄灭，另一反面炽热焦炭与蒸汽反应生成一氧化碳和甲烷等可燃气体，这部分可燃气体向上汇集到燃气出口进入燃气净化装置中，从而增加了可燃气体的产量。冷却后的焦炭，通过息焦除炭装置中的上密封阀、下密封阀和炭密封仓间歇导出。
[0027]干馏裂解装置中产生的燃气经过燃气导出装置进入燃气净化装置，燃气被燃气净化装置中燃气初滤器的燃气滤芯过滤后，燃气中的粉尘杂质被滤除，燃气中的蒸汽和悬浮的焦油微粒冷凝成液态通过燃气净化装置下部的积液锥排除，被过滤的燃气温度降低到35度时通过燃气出口排放到指定储气罐中待用，所形成的生物质燃气，热值在4000-4500kcal/M3。
[0028]本实用新型的有益效果:
[0029]1、干馏裂解装置在生产过程中生物质燃料经过致密成型能够靠自重移动，移动速度由焦炭定量输出辊控制，保证了燃料流动顺畅，实现稳定的连续化生产；
[0030]2、干馏裂解装置竖向设置，并根据产量规模确定高度，彻底解决了生物质干馏裂解装置中干馏室容积小的问题，相对增加了生物质在干馏裂解装置内的停留时间，能够充分达到干馏裂解的效果，能够实现规模化生产；
[0031]3、本实用新型设计气炭同向的流动方向，使气、炭在裂解段的接触过程中，炽热炭起到了催化作用，将燃气中的气相焦油裂解为短链的可燃气体，实现了自催化裂解的功倉泛;[0032]4、本实用新型采用块状燃料，提高了干馏裂解装置内燃料的导热率，从而提高了干馏裂解装置的热效率，一方面缩短了干馏时间，节省了能源，另一方面产出的焦炭直接可作为产品出售，缩短了工序，减低了成本，提高了效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本实用新型所述装置各部分设置的主视结构示意图。
[0034]图2为本实用新型所述装置各部分设置的侧视结构示意图。
[0035]图3为本实用新型所述装置细部结构主视图。
[0036]图4为本实用新型所述装置细部结构侧视图。
[0037]图5本实用新型所述装置中燃气净化装置结构示意图。
[0038]图6为本实用新型所述装置整体组合示意图。
[0039]1、给料装置2、干馏裂解装置3、燃气导出装置4、息焦除炭装置
[0040]5、燃气净化装置6、火道7、排烟口 8、安全放空阀9、蓄热室
[0041]11、档板式输送机12、敞口式料仓13、上密封阀14、封闭料仓
[0042]15、下密封阀16、螺旋定量给料器41、息焦室42、上密封阀
[0043]43、炭密封仓44、下密封阀45、焦炭定量输出辊51、燃气汇集槽
[0044]52、燃气初滤器53、切换阀54、燃气滤芯55、出气口
[0045]56、积液锥57、排液口。
【具体实施方式】
[0046]请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6所示:
[0047]本实用新型所述的自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置是由给料装置
1、干馏裂解装置2、燃气导出装置3、息焦除炭装置4和燃气净化装置5组成，其中给料装置I设在干馏裂解装置2上部，给料装置I的出料口与干馏裂解装置2的进料口连通，燃气导出装置3和息焦除炭装置4设在干馏裂解装置I的下部并与干馏裂解装置I的干馏室相连通，燃气净化装置5与燃气导出装置3相连通。
[0048]干馏裂解装置2由数列组成，每列干馏裂解装置2的干馏室均为中空的，并上下相贯通，干馏裂解装置2的干馏室侧壁上绕设有火道6，上部开设有排烟口 7，火道6与排烟口7连通，火道6由燃烧器提供热源，干馏裂解装置2的顶盖上开设有安全放空阀8。
[0049]干馏裂解装置2的外部连接有数个蓄热室9，蓄热室9与火道6连通，蓄热室9的进口与燃烧器连接，蓄热室9的设置间隔为2-3米。
[0050]干馏裂解装置2的材质为刚玉材料。
[0051]给料装置I由档板式输送机11、敞口式料仓12、上密封阀13、封闭料仓14、下密封阀15和螺旋定量给料器16组成，其中挡板式输送机11由变频调速电机驱动，挡板式输送机11下部与地下储料池连接，挡板式输送机11上部与敞口式料仓12连接，敞口式料仓12的出料口通过上密封阀13与封闭料仓14的进料口相连通，封闭料仓14的出料口通过下密封阀15与螺旋定量给料器16的进料口相连通，上密封阀13和下密封阀15由变频调速电机驱动，交替开闭，保证封闭料仓14的密封性，螺旋定量给料器16是由变频调速电机驱动的螺杆输料器，根据干馏产量需要确定运行速度。[0052]燃气导出装置3内设有环形的燃气集气槽，内部设有数个斜向通道与干馏裂解装置2的干馏室相连通，使干馏裂解装置2中产生的燃气通过斜向通道汇入燃气集气槽，燃气导出装置3设有燃气出口，斜向通道的宽度为40毫米。
[0053]息焦除炭装置4由息焦室41、上密封阀42、炭密封仓43和下密封阀44组成，其中息焦室41上部的进口与干馏裂解装置2下部的出口连通，连通处设有焦炭定量输出辊45，焦炭定量输出辊45由电机驱动，焦炭定量输出辊45与给料装置I中的螺旋定量给料器16同步转动，息焦室41下部的出口与炭密封仓43上部的进口通过上密封阀42相连通,炭密封仓43下部的出口与下密封阀44连接，使息焦后的焦炭由下密封阀44分批排出。
[0054]燃气净化装置5由燃气汇集槽51和燃气初滤器52组成，其中燃气汇集槽51的进气口与燃气导出装置3连通，燃气汇集槽51下部的出口通过切换阀53与燃气初滤器52的进气口连通，燃气初滤器52内设置有燃气滤芯54，燃气滤芯54为抽屉式的，以便于更换，燃气滤芯54内的过滤物为生物质可燃物，这样就可以保证过滤物以及过滤出的杂质进行回炉重新燃烧，杜绝了污染的发生，燃气初滤器52下部的侧壁上开设有出气口 55，燃气初滤器52的下部连接有积液锥56，积液锥56的下端开设有排液口 57。
[0055]本实用新型所述的自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的工艺，具体工艺如下所述:
[0056]第一步、干馏裂解装置2的运行:
[0057]首先对干馏裂解装置2进行加热，开启燃烧器，按照设计的升温曲线和升温时间对干馏裂解装置2进行加热，并按升温曲线进行温度平衡，每升温50度平衡20分钟，升温到700度，时间需要6小时，当干馏裂解装置2下部温度达到300度时，开始加料，将压制成型的生物质燃料放入地下储料池，由档板式输送机11将燃料送至给料装置I上部的敞口式料仓12，升温初期加料速度为每分钟80-100公斤，温度达到700度后，加料速度提至每分钟120-150公斤，根据设计的进料速度定时交替开闭给料装置I上的上密封阀13和下密封阀15，当上密封阀13开启时，燃料从敞口式料仓12自动落入封闭料仓14，关闭上密封阀13，开启下密封阀15，原料自动进入螺旋定量给料器16，由螺旋定量给料器16按照设定的进料速度将燃料匀速推入干馏裂解装置2的干馏室中，当封闭料仓14内的燃料被清空后，上密封阀13和下密封阀15自动关闭，然后开启上密封阀13，重复以上步骤，使燃料在密闭的状态下连续不断地输入干馏裂解装置2的干馏室中；
[0058]第二步、焦炭的收集:
[0059]干馏后的炽热炭经过息焦除炭装置4的焦炭定量输出辊45输出到息焦室41，焦炭定量输出辊45的转速在干馏炉850-900度时，设定为4转/分钟；900_950度时，设定为6转/分钟，冷却后的焦炭，通过息焦除炭装置4中的上密封阀42、下密封阀44和炭密封仓43间歇导出；
[0060]第三步、燃气的净化与收集:
[0061 ] 干馏裂解装置2中产生的燃气经过燃气导出装置3进入燃气净化装置5，燃气被燃气净化装置5中燃气初滤器52的燃气滤芯54过滤后，燃气中的粉尘杂质被滤除，燃气中的蒸汽和悬浮的焦油微粒冷凝成液态通过燃气净化装置5下部的积液锥56排除，被过滤后的燃气经初冷器降温到35度时通过出气口 55排放到指定储气罐中待用。
[0062]本实用新型的工作原理:[0063]干馏裂解装置2的加热是从下往上的加热过程，所以下部温度高，上部温度低，当下部温度达到900度时，上部温度为350度，在这种炉温分布状态下，干馏裂解装置2干馏室中的燃料干馏曲线呈“V”字形，越往下燃料干馏的程度越深，到达干馏裂解装置2的底部，燃料已经从四周干馏到中心，完成生物质的干馏过程。在这个过程中生物质的干馏速度与外部加热的温度有直接关系，温度越高，干馏的速度越快。按12米高的干馏裂解装置计算，干馏裂解装置2容积4.8吨，如果干馏温度控制在850-900度之间，整炉燃料全部移除干馏裂解装置2外需要一个小时，平均每分钟燃料下移200毫米，需要消耗热量144万kcal，每分钟产燃气24-28立方米；如果温度提高到900-950度之间，干馏裂解装置2中的燃料全部移除炉外需要40分钟，平均每分钟物料下移300毫米，需要消耗热量基本不变，每分钟产燃气30-36立方米。
[0064]在整个干馏过程中，还伴随着裂解过程。生物质燃料在干馏裂解装置2内缓慢下移的同时，生物质的挥发份也随温度的升高逐渐析出，脱离生物质的挥发份经过生物质固体间的空隙从上到下涌向燃气出口，在向下流动的过程中，挥发份经过900度的炽热高温炭区，使夹杂在挥发份中的气态焦油与炽热炭发生催化反应，把焦油裂解为短分子链的不可凝可燃气体，实现焦油的裂解。
[0065]干馏后的炽热炭经过息焦除炭装置4上部的焦炭定量输出辊45输出到息焦室。焦炭定量输出辊45的转速在干馏炉850-900度时，设定为4转/分钟；900_950度时，设定为6转/分钟。炽热焦炭在息焦室41内蒸汽环境下，一方面焦炭逐渐熄灭，另一反面炽热焦炭与蒸汽反应生成一氧化碳和甲烷等可燃气体，这部分可燃气体向上汇集到燃气出口进入燃气净化装置5中，从而增加了可燃气体的产量。冷却后的焦炭，通过息焦除炭装置4中的上密封阀42、下密封阀44和炭密封仓43间歇导出。
[0066]干馏裂解装置2中产生的燃气经过燃气导出装置3进入燃气净化装置5，燃气被燃气净化装置5中燃气初滤器52的燃气滤芯54过滤后，燃气中的粉尘杂质被滤除，燃气中的蒸汽和悬浮的焦油微粒冷凝成液态通过燃气净化装置5下部的积液锥56排除，被过滤的燃气温度降低到35度时通过出气口 55排放到指定储气罐中待用，所形成的生物质燃气，热值在 4000-4500kcal/M3。
【权利要求】
1.一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置，是由给料装置、干馏裂解装置、燃气导出装置、息焦除炭装置和燃气净化装置组成，其中给料装置设在干馏裂解装置上部，给料装置的出料口与干馏裂解装置的进料口连通，燃气导出装置和息焦除炭装置设在干馏裂解装置的下部并与干馏裂解装置的干馏室相连通，燃气净化装置与燃气导出装置相连通，其特征在于:所述的干馏裂解装置由数列组成，每列干馏裂解装置的干馏室均为中空的，并上下相贯通，干馏裂解装置的干馏室侧壁上绕设有火道，上部开设有排烟口，火道与排烟口连通，火道由燃烧器提供热源，干馏裂解装置的顶盖上开设有安全放空阀。
2.根据权利要求1所述的一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置，其特征在于:所述的干馏裂解装置的外部连接有数个蓄热室，蓄热室与火道连通，蓄热室的进口与燃烧器连接，蓄热室的设置间隔为2-3米。
3.根据权利要求1所述的一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置，其特征在于:所述的干馏裂解装置的材质为刚玉材料。
4.根据权利要求1所述的一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置，其特征在于:所述的给料装置由档板式输送机、敞口式料仓、上密封阀、封闭料仓、下密封阀和螺旋定量给料器组成，其中挡板输送带由变频调速电机驱动，挡板输送带下部与地下储料池连接，挡板输送带上部与敞口式料仓连接，敞口式料仓的出料口通过上密封阀与封闭料仓的进料口相连通，封闭料仓的出料口通过下密封阀与螺旋定量给料器的进料口相连通，上密封阀和下密封阀由变频调速电机驱动，交替开闭，螺旋定量给料器是由变频调速电机驱动的螺杆输料器。
5.根据权利要求1所述的一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置，其特征在于:所述的燃气导出装置内设有环形的燃气集气槽，内部设有数个斜向通道与干馏裂解装置的干馏室相连通，使干馏裂解装置中产生的燃气通过斜向通道汇入燃气集气槽，燃气导出装置设有燃气出口，斜向通道的宽度为40毫米。
6.根据权利要求1所述的一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置，其特征在于:所述的息焦除炭装置由息焦室、上密封阀、炭密封仓和下密封阀组成，其中息焦室上部的进口与干馏裂解装置下部的出口连通，连通处设有焦炭定量输出辊，焦炭定量输出辊由电机驱动，焦炭定量输出辊与给料装置中的螺旋定量给料器同步转动，息焦室下部的出口与炭密封仓上部的进口通过上密封阀相连通，炭密封仓下部的出口与下密封阀连接，使息焦后的焦炭由下密封阀分批排出。
7.根据权利要求1所述的一种自流化大功率连续干馏制取生物质燃气的装置，其特征在于:所述的燃气净化装置由燃气汇集槽和燃气初滤器组成，其中燃气汇集槽的进气口与燃气导出装置连通，燃气汇集槽下部的出口通过切换阀与燃气初滤器的进气口连通，燃气初滤器内设置有燃气滤芯，燃气滤芯为抽屉式的，燃气滤芯内的过滤物为生物质加工物，燃气初滤器燃气滤芯下部的侧壁上开设有出气口，燃气初滤器的下部设有积液锥，积液锥的下端开设有排液口。
【文档编号】C10B53/00GK203700271SQ201420037143
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】王士元 申请人:王士元