一种秸秆类生物质的烘培装置、系统和方法与流程

本发明涉及生物质能领域，尤其涉及一种秸秆类生物质的烘培装置、系统和方法。

背景技术：

1、生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括动植物和微生物。生物质能则是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，是一种高效、清洁的可再生能源，近年来得到了各国的普遍重视。然而，生物质的低品质性限制了生物质利用技术的进一步发展。秸秆类生物质的低品质性主要表现在：秸秆类生物质具有水分含量高、亲水性强、能量密度低、不易储存且产地分散等缺点，造成其在运输、处理、储存以及作为能源利用的成本偏高。

2、生物质烘焙作为生物质预处理方式之一，可以改善生物质的可磨性和物化结构，使生物质内部较易分解的半纤维素发生热分解，有效提高生物质原料的能量密度、改善其机械性能，并能在一定程度上解决秸秆类生物质水分含量高、亲水性强、能量密度低、不易储存且产地分散这些缺点，降低了生物质在运输、处理、储存以及作为能源利用的成本，促进了生物质利用技术的迸一步发展。然而，受生物质烘焙反应条件以及经济性的约束，目前生物质烘焙的研究仅限于实验室阶段，生物质烘焙量产难的问题亟待解决。

3、公布号为cn111303942a的专利文献公开了一种基于气化的生物质转化系统及方法，将来自外部的余热烟气通入烘焙炉对生物质原料进行加热，现有的生物质烘培装置烘培温度和压力无法调节，难以达到最佳的烘焙效果。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于如何在烘焙秸秆类生物质时调节烘焙温度和压力。

2、本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种秸秆类生物质的烘培装置，包括烘焙室及设置在所述烘焙室上的进料口、出料口、第一进气机构、第二进气机构、排气机构、温度计和压力计，所述第一进气机构和所述第二进气机构能够分别控制进入所述烘焙室的烟气流量，所述排气机构能够控制排出所述烘焙室的烟气流量，所述温度计和所述压力计分别能够检测所述烘焙室的内部温度和压力。第一进气机构和第二进气机构可分别引入不同温度的烟气，通过控制第一进气机构和第二进气机构分别引入烘焙室的烟气流量比例实现调节烘培温度；通过控制排气机构排出烘焙室的烟气流量实现调节烘培压力；该装置能够在烘焙秸秆类生物质时调节烘焙温度和压力，提高了烘焙效果。

3、优选地，所述秸秆类生物质的烘培装置还包括设置在所述烘焙室上的冷却器。

4、优选地，所述冷却器包括冷却管道、进水口和出水口，所述冷却管道设置在所述烘焙室的内部，所述进水口和所述出水口均设置在所述烘焙室的外部并分别连通所述冷却管道。

5、优选地，所述第一进气机构包括第一进气口及设置在所述第一进气口上的第一进气阀和第一引风机，所述第一进气阀的开度及所述第一引风机的功率均能够调节；所述第二进气机构包括第二进气口及设置在所述第二进气口上的第二进气阀和第二引风机，所述第二进气阀的开度及所述第二引风机的功率均能够调节。

6、优选地，所述排气机构包括排气口及设置在所述排气口上的排气阀，所述排气阀的开度能够调节。

7、一种秸秆类生物质的烘培系统，包括所述秸秆类生物质的烘培装置，还包括燃煤锅炉和空预器，所述空预器的进气端连接所述燃煤锅炉的尾部排烟口；所述第一进气机构连接所述空预器的进气端，所述第二进气机构连接所述空预器的出气端，所述排气机构连接所述燃煤锅炉的炉膛。以燃煤锅炉尾部烟气作为热源，利用空预器进气端和出气端烟气温度的差别来调节烘培温度，节能高效；同时利用燃煤锅炉尾部烟气含氧量低的特点，在烘焙室的内部形成低氧的烘培环境；经烘焙室降温后的烟气及生物质烘培过程中产生的烘焙气均通过排气口进入炉膛，避免了环境污染。

8、一种秸秆类生物质的烘培方法，采用所述秸秆类生物质的烘培系统，包括以下步骤：

9、步骤一，在出料口关闭状态下将生物质料由进料口放入烘焙室，然后关闭进料口；

10、步骤二，通过第一进气机构控制进入烘焙室的空预器进气端烟气流量，通过第二进气机构控制进入烘焙室的空预器出气端烟气流量，观察温度计，直至达到设定的烘焙温度；通过排气机构控制排出烘焙室的烟气流量，观察压力计，直至达到设定的烘焙压力；

11、步骤三，维持烘焙温度和压力对生物质料进行烘焙，达到设定的烘焙反应时间后，对烘焙室进行冷却；

12、步骤四，烘焙室冷却完成后，打开出料口，反应产物由出料口排出。

13、优选地，烘焙温度为200～250℃，烘焙压力为0.1～0.12mpa，烘焙反应时间为30～35min。

14、优选地，所述秸秆类生物质的烘培装置还包括冷却器，步骤三中，对烘焙室进行冷却的方法为先关闭第一进气机构，使烘焙室自然冷却至第一温度；然后关闭第二进气机构和排气机构，同时启动冷却器，使烘焙室冷却至第二温度。

15、优选地，第一温度为120～150℃，第二温度为60～70℃。

16、本发明的优点在于：

17、1、第一进气机构和第二进气机构可分别引入不同温度的烟气，通过控制第一进气机构和第二进气机构分别引入烘焙室的烟气流量比例实现调节烘培温度；通过控制排气机构排出烘焙室的烟气流量实现调节烘培压力；该装置能够在烘焙秸秆类生物质时调节烘焙温度和压力，提高了烘焙效果。

18、2、以燃煤锅炉尾部烟气作为热源，利用空预器进气端和出气端烟气温度的差别来调节烘培温度，节能高效；同时利用燃煤锅炉尾部烟气含氧量低的特点，在烘焙室的内部形成低氧的烘培环境；经烘焙室降温后的烟气及生物质烘培过程中产生的烘焙气均通过排气口进入炉膛，避免了环境污染。

19、3、结构简单，可以实现生物质烘焙量产，具有较大的实用价值。

技术特征：

1.一种秸秆类生物质的烘培装置，其特征在于：包括烘焙室及设置在所述烘焙室上的进料口、出料口、第一进气机构、第二进气机构、排气机构、温度计和压力计，所述第一进气机构和所述第二进气机构能够分别控制进入所述烘焙室的烟气流量，所述排气机构能够控制排出所述烘焙室的烟气流量，所述温度计和所述压力计分别能够检测所述烘焙室的内部温度和压力。

2.如权利要求1所述的秸秆类生物质的烘培装置，其特征在于：所述秸秆类生物质的烘培装置还包括设置在所述烘焙室上的冷却器。

3.如权利要求2所述的秸秆类生物质的烘培装置，其特征在于：所述冷却器包括冷却管道、进水口和出水口，所述冷却管道设置在所述烘焙室的内部，所述进水口和所述出水口均设置在所述烘焙室的外部并分别连通所述冷却管道。

4.如权利要求1所述的秸秆类生物质的烘培装置，其特征在于：所述第一进气机构包括第一进气口及设置在所述第一进气口上的第一进气阀和第一引风机，所述第一进气阀的开度及所述第一引风机的功率均能够调节；所述第二进气机构包括第二进气口及设置在所述第二进气口上的第二进气阀和第二引风机，所述第二进气阀的开度及所述第二引风机的功率均能够调节。

5.如权利要求1所述的秸秆类生物质的烘培装置，其特征在于：所述排气机构包括排气口及设置在所述排气口上的排气阀，所述排气阀的开度能够调节。

6.一种秸秆类生物质的烘培系统，其特征在于：包括如权利要求1-5任一项所述的秸秆类生物质的烘培装置，还包括燃煤锅炉和空预器，所述空预器的进气端连接所述燃煤锅炉的尾部排烟口；所述第一进气机构连接所述空预器的进气端，所述第二进气机构连接所述空预器的出气端，所述排气机构连接所述燃煤锅炉的炉膛。

7.一种秸秆类生物质的烘培方法，采用如权利要求6所述的秸秆类生物质的烘培系统，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的秸秆类生物质的烘培方法，其特征在于：烘焙温度为200～250℃，烘焙压力为0.1～0.12mpa，烘焙反应时间为30～35min。

9.如权利要求7所述的秸秆类生物质的烘培方法，其特征在于：所述秸秆类生物质的烘培装置还包括冷却器，步骤三中，对烘焙室进行冷却的方法为先关闭第一进气机构，使烘焙室自然冷却至第一温度；然后关闭第二进气机构和排气机构，同时启动冷却器，使烘焙室冷却至第二温度。

10.如权利要求9所述的秸秆类生物质的烘培方法，其特征在于：第一温度为120～150℃，第二温度为60～70℃。

技术总结
本发明公开了一种秸秆类生物质的烘培装置、系统和方法，涉及生物质能领域，该装置包括烘焙室及设置在所述烘焙室上的进料口、出料口、第一进气机构、第二进气机构、排气机构、温度计和压力计，所述第一进气机构和所述第二进气机构能够分别控制进入所述烘焙室的烟气流量，所述排气机构能够控制排出所述烘焙室的烟气流量，所述温度计和所述压力计分别能够检测所述烘焙室的内部温度和压力。本发明的优点在于：该装置能够在烘焙秸秆类生物质时调节烘焙温度和压力，提高了烘焙效果。

技术研发人员：秦阳,张科,程时鹤,毛刘军,朱敏,翟云飞
受保护的技术使用者：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16