CN100491827C - 一种利用微波热解生物质的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质热解方法及装置，特别是利用微波加热实现生物质热解的方法及装置。该装置采用垂直窑结构，主要由截止门、螺旋压料装置、漏气引风机、微波热解室、炭燃烧室和出灰绞龙构成。该装置不需要对生物质原料进行破碎或粉磨，利用微波加热的体效应特性，在微波的穿透范围内，可以直接对成捆或成包的生物质进行加热热解。

Description

一种利用微波热解生物质的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种生物质热解的方法及装置，特别是利用微波加热实现生物质整体干燥与热解的方法及装置。

背景技术

生物质作为一种可再生能源，其大规模利用正在受到越来越多的重视。但生物质原料往往能量密度低、分布不集中，不易进行大规模收集和远距离运输。鉴于生物质的特性，对其进行液化或气化特别是利用热解方法进行制油或制气是循环经济节能的重要技术。现有的热解工艺和技术无论是固定床还是流化床都要求对生物质进行破碎，而生物质原料由于含有纤维往往具有一定的韧性，要达到理想的细度要求有一定的困难。

微波加热是一种新型的加热方式，与常规的传导、对流、辐射等加热方式相比，具有加热速度快、加热均匀和“体加热”效应等优点，加之生物质具有良好的微波穿透性和吸收能力，使得微波加热特别适用于生物质的无破碎整体、快速热解。此外，微波热解产物具有比传统热解方式所得产物更好的环保和能量利用性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明提出一种利用微波加热原理实现生物质整体干燥与热解的工艺方法与装置，用微波能作为输入能量，生物质通过吸收微波实现干燥和热解，热解产物是可燃气、生物油、焦炭或可作肥料用的生物质灰。该工艺方法及装置可无需对生物质原料进行破碎，而是成包或成捆进料，成包或成捆干燥与热解，从而可大大简化原料处理程序，节省设备、空间和能耗。

本发明是通过以下技术方案实现的：料包或料捆机械化给料，先后通过两道截止门A、B，然后被处于垂直窑顶部的螺旋压料装置压入微波热解室，在进料过程中通过多种密封措施控制进料过程中的漏风；微波由微波发生装置产生，并导入微波热解室，料包在微波热解室的前进过程中吸收微波，温度升高，从而实现成包干燥与热解；热解气及热解气中含带的生物油通过风机引出加以利用，残炭进入炭燃烧室，炭燃烧室通过引入空气实现热解炭的完全燃烧，产生的气体在通过微波热解室的过程中被还原为可燃气体并引出，燃烧后产生的生物质灰由出灰绞龙排出，可作农业肥料使用；若残炭不燃烧，可产生生物质焦炭，作为副产品使用。

本发明所述的微波热解工艺，利用微波加热速度快、加热均匀和“体加热”特性，在微波的穿透范围内，实现生物质物料的无破碎整体加热热解。

本发明提出的利用微波干燥与热解生物质的装置，其特征在于，不需要对生物质原料进行破碎或粉磨即可实现热解气化或液化，该装置采用垂直窑结构，机械方式进料，在进料口设有两道截止门A、B，在垂直窑的顶部设有密闭螺旋压料装置，在微波热解室的上部四周布置一定倾斜角度的弹簧片，在微波热解室的上部设漏风引风口，在微波热解室的一侧设有出气口，漏气引风口通过管道与漏气引风机连接。微波热解室的下方是炭燃烧室和出灰绞龙。

本发明所述的微波热解室为本装置的核心，微波发生装置位于外部，可于四周均匀布置，从而增大微波的均匀性和在料包中的穿透深度。微波采取分段控制，即可根据所要求的热解条件改变功率和微波作用的位置等，也便于实现装置启动与正常运行的切换，如接近炭燃烧室部位的微波发生装置只在热解装置启动过程中开启，稳定运行后关闭。微波发射口嵌于热解室内壁，热解室内壁采用不吸收微波的材料。热解室尺寸以使料捆或料包足以通过为宜。

本发明所述的利用微波热解生物质的装置采用正压系统或负压系统均可。给料过程中防止空气漏入的密封措施有三：一是在机械推进料捆或料包的过程中采用两道截止门交替启闭来控制空气进入热解室；二是在料包下降开始段，通过在四周布置一定倾斜角度的弹簧片，使料捆或料包被弹簧片顺向卡紧，从而进一步阻止空气在物料进程中漏入；三是在微波热解室的上部设漏风引风口，通过选择漏风引风口与出气口之间适当的压差将进料过程中可能漏入的空气引出。通过以上所述措施，可以避免漏入空气与热解气体混合。

本发明所述的炭燃烧室通过引入空气实现微波热解室产生的热解炭的完全燃烧，燃烧产生的气体在通过微波热解室的过程中被生物质热解产生的炭还原为可燃气体，可燃气由出气口引出。燃烧后产生的生物质灰由出灰绞龙排出，可作农业肥料使用；若残炭不燃烧，可产生生物质焦炭，作为副产品使用。

本发明装置既可采用垂直窑布置结构，也可采用水平隧道窑布置结构。采用垂直窑布置结构，料包主要依靠自身重力下行，另外附加助力的压料装置即可。采用水平隧道窑布置结构，料包的前进需设置专门的传动装置或推动装置。

附图说明

附图为本发明的一种装置结构示意图，采取的为垂直窑布置结构。

其中，1、截止门A；2、螺旋压料装置；3、截止门B；4、弹簧片；5、漏气引风机；6、微波热解室；7、炭燃烧室；8、出灰绞龙。

具体实施方式

下面将以垂直窑布置结构为实例阐明本发明的工作流程：

实施例：以垂直窑布置结构为例的微波热解生物质的装置如附图所示，其主要部件包括1、截止门A；2、螺旋压料装置；3、截止门B；4、弹簧片；5、漏气引风机；6、微波热解室；7、炭燃烧室；8、出灰绞龙。

该装置的工作流程为：进料时，截止门B3关闭，截止门A1打开，生物质料捆或料包置位于螺旋压料装置2下方，此时关闭截止门A1，打开截止门B3，料捆或料包在重力和螺旋压料装置2的推动下下移，当下移越过截止门B3的位置时螺旋压料装置2复位，截止门B3关闭，然后重复以上进料过程。料捆或料包在微波热解室6中在重力和上部物料压力作用下向下移动，在微波热解室6的上部，截止门B3的下方，料捆或料包被四周布置的具有一定倾斜角度的弹簧片4向下顺向卡紧，物料与微波热解室6四壁之间几乎没有间隙，因此可在一定程度上阻止气流的进出。在微波热解室6的上部弹簧片4之间设置的漏风引风口，还可以通过选择漏风引风口与出气口之间适当的压差将进料过程中可能漏入的空气引出。在微波热解室6中，料捆或料包受到微波作用，通过吸收微波而使温度逐渐升高，产生热解气体，热解气体可燃，通过出气口引出后加以利用。热解后的残炭透过炉排落入炭燃烧室7，在下部鼓入空气的同时进行完全燃烧，烟气向上在微波热解室6经过还原后生成可燃气体，与热解气体一起至出气口利用。生物炭在炭燃烧室7中燃烧后产生的生物质灰由出灰绞龙8排出，可作农业肥料使用；若残炭不燃烧，可产生生物质焦炭，作为副产品使用。

Claims (4)

1.一种利用微波热解生物质的工艺方法，其特征在于，用微波能作为输入能量，直接对成捆或成包的生物质进行整体加热热解，生物质通过吸收微波实现干燥和热解。

2.一种利用微波热解生物质的装置，其特征在于，该装置采用垂直窑结构，机械方式进料，在进料口设有两道截止门A、B，在垂直窑的顶部设有密闭螺旋压料装置，在微波热解室的上部四周布置一定倾斜角度的弹簧片，在微波热解室的上部设漏风引风口，在微波热解室的一侧设有出气口，漏气引风口通过管道与漏气引风机连接，微波热解室的下方是炭燃烧室和出灰绞龙。

3.如权利要求2所述的利用微波热解生物质的装置，其特征在于，微波发生装置于微波热解室四周均匀布置，采取分段控制，即可根据所要求的热解条件改变功率和微波作用的位置；微波发射口嵌于热解室内壁，热解室内壁采用不吸收微波的材料。

4.如权利要求2所述的利用微波热解生物质的装置，其特征在于，炭燃烧室通过引入空气实现热解炭的完全燃烧，燃烧产生的气体在通过微波热解室的过程中被生物质热解产生的炭还原为可燃气体，可燃气由出气口引出。