一种生物质热解制备混合燃气及生物质碳装置的制作方法

1.本发明属于环保技术领域，具体涉及一种生物质热解制备混合燃气及生物质碳装置。


背景技术：

2.生物质热解通常是指在无氧或低氧环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生生物质燃气和生物质碳的过程，是生物质能的一种重要利用形式。生物质热解装置可同时产生生物质燃气和生物质碳，生物质燃气可用于燃烧供热、发电，替代煤、燃油、天然气等化石燃料；生物质碳孔隙率高，碳、钾等营养物质含量高，是天然的碳基肥，起到固碳减排、土壤改良、农业增产等作用。在当前我国实现碳达峰、碳中和目标，推进能源革命的大背景下，生物质热解能够解决对秸秆、果树枝等生物质废弃物就地处理问题，为实现化石能源替代、中小工业园区多能互补、农村供暖等提供解决方案。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种生物质热解制备混合燃气及生物质碳装置，能够就地处置农林废弃物热解成混合燃气及生物质碳基肥，供工业和农业应用。
4.为了实现以上目的，本发明提供了一种生物质热解制备混合燃气及生物质碳装置，包括热解反应室、旋转风室、水冷系统和二次风/蒸汽系统，所述热解反应室采用夹套结构，所述热解反应室的设置有上料口和燃气汇集管，所述旋转风室采用水冷结构，包括多个水冷仓，且相邻的所述水冷仓之间的空隙形成一次风口，所述旋转风室转动设置于所述热解反应室的底部，所述水冷系统串连所述热解反应室的夹套和所述旋转风室的水冷仓，所述二次风/蒸汽系统包括连接的二次风/蒸汽管道和多个热解反应室喷嘴，所述热解反应室喷嘴靠近所述热解反应室的底部设置，且多个所述热解反应室喷嘴中的一部分作为二次风口，多个所述热解反应室喷嘴中的另一部分作为蒸汽接口。
5.进一步地，所述热解反应室包括沿上下方向依次设置的上部仓室、中部仓室和下部仓室。
6.进一步地，所述旋转风室和所述二次风/蒸汽系统设置于所述下部仓室，所述上料口和所述燃气汇集管设置于所述上部仓室。
7.进一步地，所述热解反应室设置有防爆装置。
8.进一步地，所述二次风/蒸汽系统的多个所述热解反应室喷嘴分层布置于所述下部仓室，上层为所述二次风口，下层为所述蒸汽接口。
9.进一步地，所述旋转风室的多个所述水冷仓呈层状布置，各层所述水冷仓之间的空隙形成一次风口。
10.进一步地，所述旋转风室的形状呈齿形结构。
11.进一步地，所述水冷系统包括管道，所述管道连接所述热解反应室的夹套和所述旋转风室的水冷仓后接入除氧水系统。
12.进一步地，所述管道连接有循环水泵。
13.进一步地，所述管道设置有温度测量装置。
14.与现有技术相比，本发明装置的热解反应室采用夹套结构，水冷系统串连热解反应室的夹套和旋转风室的水冷仓，热解反应室和旋转风室均采用水冷方式，旋转风室转动设置于热解反应室的底部，转动方式有利于生物质碳的排出，且旋转风室包括多个水冷仓，且相邻的水冷仓之间的空隙形成一次风口，气化一次风由旋转风室进入热解反应室内，起到助燃作用，二次风/蒸汽系统的多个热解反应室喷嘴作为二次风口和蒸汽接口，能够调节热解反应室内的氧化层和还原层的高度，保证生物质原料能够充分热解反应，保证热解反应效果。本发明装置占地面积小，处理量大，可满足一般乡、镇、县一级农村秸秆果树枝等农林废弃物就地处理需求；具有分布式能源的特征，适合解决农村供暖及中小工业园的小型用能需求；以生物质废弃物为原料，实现了散煤和天然气替代，减少环境污染和二氧化碳排放；结构简单、维护要求低，采用的水冷结构，运动部件少，设备故障点少，可有效改善设备的工作环境，提高设备可靠性，具有运行稳定，热效率高等特点。
附图说明
15.图1是本发明的装置结构示意图一；
16.图2是本发明的装置结构示意图二；
17.其中，1是热解反应室，2是旋转风室，3是水冷系统，4是二次风/蒸汽系统，5是防爆装置，6是温度测量装置，7是热解反应室喷嘴，8是二次风/蒸汽管道，9是燃气汇集管，10是二次风口，11是蒸汽接口，12是上料口，13是循环水泵。
具体实施方式
18.下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明作进一步地解释说明，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.本发明提供了一种生物质热解制备混合燃气及生物质碳装置，是一种就地式生物质热解装置，可就地处置农林废弃物制备混合燃气及生物质碳基肥，具体参见图1和图2，装置包括热解反应室1、旋转风室2、水冷系统3和二次风/蒸汽系统4，热解反应室1采用夹套结构，热解反应室1的设置有上料口12和燃气汇集管9，旋转风室2采用水冷结构，包括多个水冷仓，且相邻的水冷仓之间的空隙形成一次风口，旋转风室2转动设置于热解反应室1的底部，水冷系统3串连热解反应室1的夹套和旋转风室2的水冷仓，二次风/蒸汽系统4包括连接的二次风/蒸汽管道8和多个热解反应室喷嘴7，热解反应室喷嘴7靠近热解反应室1的底部设置，且多个热解反应室喷嘴7中的一部分作为二次风口10，多个热解反应室喷嘴7中的另一部分作为蒸汽接口11。
20.本发明装置的热解反应室1采用夹套结构，水冷系统3串连热解反应室1的夹套和旋转风室2的水冷仓，热解反应室1和旋转风室2均采用水冷方式，旋转风室2转动设置于热解反应室1的底部，转动方式有利于生物质碳的排出，且旋转风室2包括多个水冷仓，且相邻的水冷仓之间的空隙形成一次风口，气化一次风由旋转风室2进入热解反应室1内，起到助
燃作用，二次风/蒸汽系统4的多个热解反应室喷嘴7作为二次风口10和蒸汽接口11，能够调节热解反应室1内的氧化层和还原层的高度，保证生物质原料能够充分热解反应，保证热解反应效果。
21.具体地，热解反应室1包括沿上下方向依次设置的上部仓室、中部仓室和下部仓室，采用分仓设计，旋转风室2和二次风/蒸汽系统4设置于下部仓室，上料口12和燃气汇集管9设置于上部仓室。热解反应室1为生物质原料的热解反应场所，在热解反应室1内生物质原料分为干燥层、热解层、还原层和氧化层，生物质原料在还原层和热解层中产生生物质混合燃气，燃气沿热解反应室1上升到上部仓室位置聚集，生物质燃气通过上部仓室设置的燃气出口进入外部的燃气汇集管道9，并由此引至燃烧设备。优选地，热解反应室1的上部仓室设置有防爆装置5，防爆装置5采用物理水密封设计，保证安全性。
22.具体地，旋转风室2的多个水冷仓呈层状布置，各层水冷仓之间的空隙形成一次风口。旋转风室2的形状呈齿形结构。旋转风室2为转动设备，齿形设计用于热解反应室1底部生物质碳的排出。同时旋转风室2采用分层布置，水冷仓模块设计，气化一次风由各层水冷仓之间的空隙引出。
23.具体地，水冷系统3包括管道以及管道连接的循环水泵13，管道连接热解反应室1的夹套和旋转风室2的水冷仓后接入除氧水系统。冷却水流经经热解反应室1的夹套及旋转风室2的水冷仓，最后接入除氧水系统。优选地，管道设置有温度测量装置6，温度测量装置6反馈的温度用于调节循环水泵13的流量。
24.具体地，二次风/蒸汽系统4的多个热解反应室喷嘴7分层布置于下部仓室，上层为二次风口10，下层为蒸汽接口11。热解反应室喷嘴7分层独立布置，上层为二次风口，二次风来自气化一次风分支，下层为蒸汽接口11，接自锅炉蒸汽或其他蒸汽发生器。
25.本发明实施例以10吨/小时系统为例，占地面积1200平米，一小时可处理2.5吨，提供5700立方热值为1300大卡生物质燃气，替代1060吨标准煤，减少2544吨二氧化碳排放。
26.本发明的工作原理：
27.生物质原料由热解装置顶部上料口12进入热解反应室1，热解反应室1设置水封防爆装置5，生物质燃气由燃气汇集管9引出，送至燃烧设备；气化一次风由旋转风室2进入热解反应室1下部仓室，起到助燃作用，同时旋转风室2的转动带动生物质碳的产出，分层布置的二次风/蒸汽喷嘴7调节气化燃烧器室内氧化层和还原层高度。水冷系统3由循环水泵13提供动力，送至热解反应室1上部仓室的夹套顶部，经中部仓室夹套，后由下部仓室的夹套引至旋转风室2的水冷仓，最后接入除氧水系统，循环水泵13由温度测量装置6反馈的温度进行控制。
28.本发明具有的优点：
29.1)本发明占地面积小，处理量大，可满足一般乡、镇、县一级农村秸秆果树枝等农林废弃物就地处理需求；
30.2)系统具有分布式能源的特征，适合解决农村供暖及中小工业园的小型用能需求；
31.3)系统以生物质废弃物为原料，实现了散煤和天然气替代，减少环境污染和二氧化碳排放；
32.4)系统结构简单、维护要求低，热解反应室1及旋转风室2均采用水冷结构，运动部
件少，设备故障点少，可有效改善设备的工作环境，提高设备可靠性；
33.5)热解反应室1的下部仓室设置的二次风/蒸汽喷嘴7，起到调节氧化层、还原层高度的作用，同时对生物质燃气中的可燃成分也有一定的调节作用；
34.6)齿形设计的旋转风室2在转动过程中有利于生物质碳的排出，有效避免生物质碳在热解反应室1底部的搭桥问题的产生，保证了生物质燃气和生物质碳的连续产出。
35.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。