生物质干馏热解装置的制作方法

本发明涉及一种生物质干馏热解装置，该热解装置以农林废弃物等是物质燃料作为原料，最终产品包括木炭、生物质热解气、生物质焦油以及余热，属于生物质热解制炭、制气技术领域。

背景技术：

生物质能源是一种分布广泛的可再生能源，但具有能量密度低、收集困难等缺点。生物质热解是指生物质在隔绝空气或少量空气的条件下加热到一定温度分解成木炭、焦油以及热解气的过程。国内外研究表明，生物质热解是农林废弃生物质利用的有效方式，具有相当的应用前景。根据加热方式不同，生物质热解又分为内燃式热解、外燃式热解以及干馏热解等型式。一般的内燃式与外燃式两种加热方式，燃烧产生的高温烟气与生物质物料直接接触加热生物质，产生的燃气发热量低，利用价值低，其主要的产品为生物质炭；干馏式热解方式加热方式一般为间壁式，高温烟气与生物质物料以及生物质热解析出的燃气处于隔离状态，保证燃气具有较高的发热量与利用价值。

如中国专利号cn102634356a，专利名称为一种生物质原料的木炭制备装置，公布了一种可连续生产的多级链带结构的立式窑炉，其多级炉排上下分级，热解气被引至立式炉膛外设置的燃烧室，燃烧产生的高温烟气自下而上流经并加热各级炉排上的制炭燃料时热能得到梯级利用，并且其含有的可吸入颗粒物及焦油颗粒等均被各燃料层滤下；该技术的燃烧室设置在炭窑的下方，生物质在多级链条的驱动下从上往下运动，运动过程中与下部燃烧室来的高温烟气作用热解炭化。该过程中生物质、热解气以及高温烟气处于同一室内，为了实现连续燃烧最终需外排一定的混合气体，造成不必要的浪费的同时还会造成环境污染，另外该技术采用多级链条传送物料，机械故障以及密封都将成为突出的问题。

专利号cn205061974u，专利名称为一种滚动式转筒环保无烟生物质制炭装置，包括生物质气化炉、水冷凝装置、油水分离器、燃烧器和转筒，该技术集物料破碎与炭化为一体，其生物质炭化为内燃式技术一类，热解气直接在炭化窑内燃烧加热物料，同样也存在混合气体外排的缺陷。

专利号cn104877691a公布了一种生物质转筒式炭化炉，包括进料装置、炭化炉、燃烧室和出炭仓，进料装置的进料仓出口与炭化炉的进口端相连接，炭化炉的出口端与出炭仓相连接，炭化炉上设置有热解气出口，燃烧室上方设置有烟气出口，炭化炉为转筒式，炭化炉的下方设置有回转动力装置，回转动力装置与炭化炉相连接，炭化炉的进口端设置有支撑装置，炭化炉的出口端设置有支撑装置，炭化炉的炉体横贯套置在燃烧室内，炭化炉的内壁布置有螺旋式分布的导料片，该技术的炭化率进出料都由绞龙输送，炭化炉内部设有螺旋叶片导料叶片，整个炭化炉贯穿燃烧室布置，由驱动装置驱动慢速旋转，燃烧室的加热燃料可以采用生物质以及生物质热解气等燃料。热解气由出料端往进料端移动，最后从进料端离开，使得热解气具有较低的排气温度，但是热解气带水、带油问题将比较突出，需经过较复杂的净化工艺处理。

因此，有必要提供一种新的生物质干馏热解装置来解决以上存在的问题。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种生物质干馏热解装置，该装置结构简单、布局紧凑、连续作业能力强，其最终产品包括木炭、生物质焦油以及生物质燃气，产生的燃气热量高，利用价值高，可以用作居民用气或其他工业应用。

本发明通过以下技术方案实现：

一种生物质干馏热解装置，包括回转式烘焙室、回转式干馏热解室、生物质给料系统、木炭出料冷却系统、生物质燃气净化系统以及烟气系统，所述回转式烘焙室设置第一进料端和第一出料端，所述第一进料端与所述生物质给料系统连接；所述回转式干馏热解室设置第二进料端和第二出料端，该第二进料端与第一出料端连接，第二出料端与木炭出料冷却系统连接；所述回转式烘焙室第一进料端侧设置接口，该接口与所述烟气系统连接；所述回转式干馏热解室第二进料端设置有热解可燃气抽气口，与燃气净化系统连接，该抽气口抽出的生物质燃气依次经过焦油移除器、洗涤塔、升压风机最后储存在储气柜中。净化后的燃气少部分用作热解所需热量，绝大部分根据用户要求加以利用。焦油移除器中设置2组不同的冷却介质，分别把燃气冷却到不同的温度，其中一组用降温后的烟气冷却，另一组用冷却水冷却，使得重质焦油和轻质焦油分别冷凝下来并收集自不同的容器中。

所述回转式烘焙室为圆筒结构，圆筒两端由第一端盖封闭，中间部分为第一转筒，该第一转筒相对第一端盖能旋转，第一端盖与第一转筒结合处设置第一密封环，所述圆筒结构的回转式烘焙室呈倾斜设置，圆筒较高的一端设有第一进料端，较低的另一端设有第一出料端；所述第一转筒内壁设置若干卷扬板，卷扬板端部呈弯曲结构；进入烘焙室的生物质原料在卷扬板的作用下，不断的被扬起、落下，因烘焙室倾斜了一定角度安装，原料不断的向出料端移动，并最终排出进入干馏热解室。

所述生物质给料系统包括依次设置的料仓、旋转给料阀。

所述回转式干馏热解室为倾斜设置的筒状结构，包括第二端盖及两端由两个第二端盖封闭的第二转筒，两端端盖静止，中间部分低速旋转，并倾斜一定的角度安装。第二转筒内腔设置了用于生物质干馏热解的加热装置，加热装置包括燃烧室、加热管束、集烟室，燃烧室与集烟室之间通过加热管束联通并焊接成整体贯穿热解腔，该加热装置两端与端盖焊接在一起；集烟室与回转式烘焙室通过烟道连通，所述烟道上还设置有烟气调温器；所述第二转筒内壁设置若干卷扬板，卷扬板端部呈弯曲结构。进入干馏热解室的生物质物料在卷扬板及重力的共同作用下向出料端移动，并最终排出。燃烧室与集烟室通过加热管束联通，整个加热装置焊接在一起贯穿干馏热解室，并与干馏热解室的两端端盖焊接在一起静止不动，在外筒与加热装置之间留出一定的空间，此空间为生物质及热解气移动空间。当生物质从进料端向出料端移动时，不断被加热干馏热解，产生生物质炭和粗热解气(含有一定的焦油蒸汽)。

所述第二进料端与第一出料端连接处设置旋转给料阀，用于隔离烘焙室与干馏热解室。

所述木炭出料冷却系统包括依次设置的空气冷却器、旋转排料阀和水冷器，排出的高温木炭依次进入空气冷却器、旋转排料阀、水冷器，进行充分冷却后在空气中自然冷却至常温并最后封装。空气冷却器还连接有送风机，空气冷却器与燃烧室管道连通，在送风机的作用下空气吸收高温木炭的热量后进入燃烧室，在燃烧室内由储气柜来的燃气燃烧产生高温烟气，高温烟气在干馏热解室内经加热管束把热量传给生物质物料使之干馏热解，然后经烟气调温器调温后进入烘焙室，烟气在烘焙室内与物料充分接触加热烘干生物质物料，并把烘干生物质物料产生的水蒸气带走。

所述生物质燃气净化系统包括依次设置的焦油移除器、洗涤塔、升压风机及储气柜。

所述烟气系统包括依次设置的除尘器除尘、焦油移除器、引风机及烟囱，烟气离开烘焙室后，依次经过除尘器除尘、焦油移除器，然后经引风机升压经烟囱排入大气。

本发明装置的工作过程：粉碎后的生物质原料直接进入回转式烘焙室，在烘焙室内被烘干，然后进入干馏热解室内，在干馏热解室内生物质干馏热解分解成生物质炭和热解气，产生的热解气经分离出生物质焦油后进一步净化供用户使用，少部分热解气进入燃烧室产生高温烟气，用于生物质热解干馏及生物质烘焙所需热量。生物质干馏前已去除了绝大部分水分，干馏过程中，产生的热解气与高温烟气处于隔离状态，保证了生成的热解气为发热量在3500kcal/m³以上高品质燃气，可以满足居民生活用气、燃气发电用气等要求，具有较高的利用价值，生物质干馏制气过程中还产生生物质炭、生物质焦油等附属产品。

本发明提供的一种生物质干馏热解装置，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)克服现有内燃式炭化炉以及外燃式炭化炉存在的缺陷，具有出炭率高、系统简单、连续作业能力强等特点，其最终产品包括木炭、生物质焦油以及生物质燃气，产生的燃气发热量高，利用价值高，可以用作居民用气或其他工业应用；

2)采用双转筒结构对生物质进行烘干、热解，在烘焙室内烟气与生物质物料直接接触烘干生物质物料，并移除了产生的水蒸气，在干馏热解室内，高温烟气通过间壁的方式加热已烘干的生物质物料，高温烟气与生物质物料及其热解产生的热解气处于隔离状态，保证了产生的燃气具有较高品质，另一方面保证较高的出炭率；

3)烘焙室与干馏热解室都是转筒结构，并倾斜一定角度安装，转筒内壁都安装有卷扬板，在卷扬板及重力作用下把其内的生物质从进料端缓慢的推向出料端，并从烘焙室移动到热解干馏室，在物料移动的过程中不断被加热、干燥、热解、析出燃气并最终炭化，其连续作业能力强，可控能力高，克服了传统回转式转筒依靠绞龙等的机械输送方式，机械故障少。

4)采取了充分有效的热量回收方式回收高温生物质炭、生物质气的热量，生物质能源利用率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的图1中第一转筒的截面图；

图3为本发明的图1中回转式干馏热解室转筒的截面图。

图中，回转式烘焙室-1，回转式干馏热解室-2，生物质给料系统-3，木炭出料冷却系统-4，烟气系统-5，生物质燃气净化系统-6，第一端盖-11，第一转筒-12，密封环-13，第一进料端-14，第一出料端-15，卷扬板-16，第二进料端-21，第一旋转给料阀-22，热解室转筒卷扬板-23，第二出料端-24，燃烧室-25、加热管束-26、集烟室-27，烟气调温器-28，抽气口-29，料仓-31，旋转给料阀-32，空气冷却器-41，旋转排料阀-42，水冷器-43，送风机-44，除尘器-51，引风机-52，烟囱-53，焦油移除器-61，洗涤塔-62，升压风机-63，储气柜-64。

具体实施方式

下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请同时参阅图1至图3，一种生物质干馏热解装置，包括回转式烘焙室(1)、回转式干馏热解室(2)、生物质给料系统(3)、加热系统、木炭出料冷却系统(4)、烟气系统(5)、生物质燃气净化系统(6)等组成。回转式烘焙室(1)为圆筒结构，两端由第一端盖(11)封闭静止不动，中间部分为第一转筒(12)，第一转筒由变频电机驱动(图中未示意)低速旋转，动静结合处由密封环(13)连接，第一转筒由第一进料端(14)向第一出料端(15)倾斜一定的角度，筒内壁安装有若干卷扬板(16)；烘焙室进料端与生物质给料系统相连，生物质给料系统设置有料仓(31)、旋转给料阀(32)，进入烘焙室的生物质原料在卷扬板的作用下，不断的被扬起、落下，因烘焙室倾斜了一定角度安装，原料不断的向出料端移动，并最终排出进入干馏热解室。

回转式干馏热解室(2)外筒结构与烘焙室类似，两端端盖静止，中间部分低速旋转，并倾斜15。左右的角度安装，第二进料端(21)与烘焙室的出料端连接，烘焙室与干馏热解室之间设置旋转给料阀(22)，用于隔离烘焙室与干馏热解室，进入干馏热解室的生物质物料在热解室转筒卷扬板(23)及重力的共同作用下向第二出料端(24)移动，并最终排出。

回转式干馏热解室(2)转筒内腔设置了用于生物质干馏热解的加热装置，包括燃烧室(25)、加热管束(26)、集烟室(27)，燃烧室与集烟室通过加热管束联通，整个加热装置焊接在一起贯穿干馏热解室，并与干馏热解室的两端端盖焊接在一起静止不动，在外筒与加热装置之间留出一定的空间，此空间为生物质及热解气移动空间，当生物质从进料端向出料端移动时，不断被加热干馏热解，产生生物质炭和粗热解气(含有一定的焦油蒸汽)。

回转式干馏热解室(2)第二出料端(24)与木炭出料冷却系统相连，排出的高温木炭依次进入空气冷却器(41)、旋转排料阀(42)、水冷器(43)，进行充分冷却后在空气中自然冷却至常温并最后封装。加热系统包括送风机(44)、空气冷却器(41)、干馏热解室的加热装置、烟气调温器(28)以及回转式烘焙室(1)。在送风机(44)的作用下空气吸收高温木炭的热量进入燃烧室(25)，在燃烧室内由储气柜来的生物质燃气燃烧产生高温烟气，高温烟气在干馏热解室内经加热管束把热量传给生物质物料使之干馏热解，然后经调温后进入回转式烘焙室，烟气在回转式烘焙室内与物料充分接触加热烘干生物质物料，并把烘干生物质物料产生的水蒸气带走。

回转式干馏热解室(2)的进料端设有生物质燃气抽气口(29)与生物质燃气净化系统相连，抽出的生物质燃气依次经过焦油移除器(61)、洗涤塔(62)、升压风机(63)最后储存在储气柜(64)中。净化后的燃气少部分用作热解所需热量，绝大部分根据用户要求加以利用。焦油移除器中设置2组不同的冷却介质，分别把燃气冷却到不同的温度，其中一组用降温后的烟气冷却，另一组用冷却水冷却，使得重质焦油和轻质焦油分别冷凝下来并收集自不同的容器中。

回转式烘焙室(1)进料端设有接口与烟气系统相连，离开烘焙室后，烟气依次经过除尘器(51)除尘、焦油移除器(61)，然后经引风机(53)升压经烟囱(54)排入大气。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。