一种一体式生物质热解炭化催化系统的制作方法

本实用新型属于生物质热解领域，具体涉及一种生物质热解炭化催化系统。

背景技术：

通常生物质热解与催化剂再生都是分开进行，存在能耗较高的问题。热解设备的炭化炉和催化室都需要外部热源供热。目前热解设备的炭化炉和焦油催化室结构上普遍分离，热解与催化两过程分开进行，炭化炉和催化室的外部热源分开独立供热。催化室的外部热源多为电热设备加热，或者热解原始气经过预热炉加热后再进入催化室。这种系统结构能耗高，成本高，能源利用率低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种一体式生物质热解炭化催化系统，以解决现有设备存在的能耗高、成本高、能源利用率低的问题。

本实用新型技术方案如下：一种一体式生物质热解炭化催化系统，包括螺旋喂料机、热解炭化装置和催化装置，所述热解炭化装置包括回转热解炭化炉、螺旋抄板输送机构、传动系统，催化装置位于热解炭化装置内腔，催化装置设在回转热解炭化炉的端部，回转热解炭化炉的出口端与催化装置连接成一体，回转热解炭化炉内设有螺旋抄板输送机构，回转热解炭化炉连接传动系统。

进一步的，所述催化装置包括催化室、压力计粉尘沉降保温炭化装置、出气口，催化室上设有压力计，催化室的底部设有粉尘沉降保温炭化装置，粉尘沉降保温炭化装置的底部设有有出炭口。

进一步的，热解炭化装置与催化装置通过动密封装置连接。

进一步的，在回转热解炭化炉与螺旋抄板输送机构之间设有流烟气余热利用装置，回流烟气余热利用装置包括烟气入口、排烟口、烟气通道、折流板、保温层，烟气入口位于回转热解炭化炉的出口端，排烟口位于回转热解炭化炉的进口端，烟气流入方向与物料行进方向相反，保温层设在回转热解炭化炉的内壁，在回转热解炭化炉的内壁上还设有折流板，折流板呈螺旋状处于烟气通道内。

本实用新型特点如下：

1.将传统热解装置中的热解炉和催化装置通过动密封连在一起，制成一体，通过回流烟气余热为热解炉和催化装置同时供热，有效减少热流失，同时提升总体热效率和催化效率，节省燃料成本，环保低碳。

2.将热解产品生物炭和热解气回收燃烧，产生的高温烟气为热解提供热量，将经过处理的生物炭作为催化剂，不需要煅烧、价格成本低、清洁高效。

3.催化剂采用抽拉式结构设计，催化剂更换方便易行，能够保证催化效力。

本系统对于树枝、锯木屑等生物质原料设计处理能力为500kg/h。物料在热解炭化炉的平均滞留时间为30min，输送机构采用四线螺旋抄板设计，物料堆积密度为120kg/m³，反应室长度为8m，物料填充系数0.2。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中折流板的结构示意图。

附图标记含义如下：1-热解炭化装置；11-回转热解炭化炉；111-螺旋抄板输送机构；112-燃烧器；113-传动系统；12-螺旋喂料机；13-安全防爆装置；14-动密封装置；15-催化室；151-生物炭催化剂；152-催化剂放置筛板；153-压力计；154-粉尘沉降保温炭化装置；155-出气口；156-挡尘板；157-出炭口；2-回流烟气余热利用装置；21-烟气入口；22-烟气通道；23-折流板；24保温层；25-排烟口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

一种一体式生物质热解炭化催化系统，包括螺旋喂料机12、热解炭化装置1和催化装置，热解炭化装置1包括回转热解炭化炉11、螺旋抄板输送机构111、传动系统113，催化装置位于热解炭化装置1内腔，催化装置设在回转热解炭化炉11的端部，回转热解炭化炉11的出口端与催化装置连接成一体，回转热解炭化炉11内设有螺旋抄板输送机构111，通过燃烧器112加热，回转热解炭化炉11连接传动系统113。

催化装置包括催化室15、压力计153、粉尘沉降保温炭化装置154、出气口155，催化室15上设有压力计153，催化室15的底部设有粉尘沉降保温炭化装置154，粉尘沉降保温炭化装置的底部设有有出炭口157。热解炭化装置1与催化装置通过动密封装置14连接。

在回转热解炭化炉11与螺旋抄板输送机构111之间设有流烟气余热利用装置2，回流烟气余热利用装置2包括烟气入口21、排烟口25、烟气通道22、折流板23、保温层24，烟气入口21位于回转热解炭化炉11的出口端，排烟口25位于回转热解炭化炉11的进口端，烟气流入方向与物料行进方向相反，保温层24设在回转热解炭化炉11的内壁，在回转热解炭化炉11的内壁上还设有折流板23，折流板23呈螺旋状处于烟气通道22内。

螺旋抄板输送机构111安装在回转热解炭化炉11的内壁上，通过螺旋抄板输送机构的四线螺旋抄板主动输送物料，螺旋抄板采用螺旋叶片形状加工，单向沿螺旋线分布，共分为四条螺旋线，根据回转筒尺寸选择抄板螺距500mm，高度为500mm，厚度为10mm。每个叶片之间相错90度分布，四个叶片在整个反应器内部表面360度均匀分布,保证物料输送在匀速下进行，保证物料在输送过程中的填充系数为0.2。螺旋抄板的倾斜角度为30-60°角设置。

螺旋抄板既具有螺旋的推送输料能力，同时还有翻抄能力，使物料整体向前推送过程中受热均匀，提高物料输送的稳定性与有序性，可兼顾系统换热效率与炭化均匀性。螺旋抄板输送机构的一端还设有支撑架，支撑架上设有传动机构,传动机构为电动机，以及连接电动机与螺旋抄板输送机构之间的齿轮、链轮或皮带中的一种。

螺旋喂料机12进料过程稳定，不会出现螺旋堵料情况，可以输送较大粒径物料，适合短距离输送。

螺旋抄板输送机构111的一端设有安全防爆装置13，安全防爆装置13为蛇形管,蛇形管内设有用于密封的水封。安全防爆装置13采用u形水封，用于因系统异常进入大量空气后出现局部爆燃或爆炸时的紧急泄压。

动密封装置14将旋转的热解炭化炉和固定不动的催化室连为一体。

催化室15内的催化剂放置筛板152上放置生物炭催化剂151，出气口155通过调节气体流量来控制，将热解气在催化室内的气相停留时间控制在0.5～1.0s。

回流烟气余热利用装置中，热烟气由烟气入口21经过折流板22旋流通过整个腔室从排烟口25排出，延长了换热时间，增强了反应室换热效果。

热解出的原始气，经过催化室催化后，再经过经净化除尘与油水分离，热解副产品主要包括可燃气体、木焦油、木醋液等。回转热解采用的外部热源由木焦油和部分热解气回用燃烧提供。或分流部分热解原始气直接燃烧回用。

具体操作过程为：秸秆等生物质原料从螺旋喂料机12发料斗进入，电动机将料斗内原料均匀一致的推送至回转热解炭化炉11内。在回转热解炭化炉11内的物料翻转前进，同时在外部热源及烟气余热的作用下受热分解，经历干燥脱水、受热裂解两个过程，热解气与生物炭在进入催化室15后分离。受热分解后的生物炭进入催化室下方的粉尘沉降保温炭化装置154，在绝氧与保温环境中进一步熟化。同时，热解原始气由催化室下方向上流动，经过挡尘板后，热解原始气中的焦油在生物炭催化剂及回流烟气余热的共同作用下分解为甲烷等小分子气体，焦油发生催化裂解反应，使部分重质焦油裂解为轻质焦油，部分焦油转化为气体。热解气中co2、水蒸气等组分与生物炭发生气化反应，转化为co、h2等可燃组分。与其他气体共同从上方出气口155流出收集。