CN101693842B - 生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺及其设备 - Google Patents

生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺及其设备 Download PDF

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Abstract

一种生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺及其设备。该工艺根据木炭的可压缩粉碎特性，利用变节距螺旋输送器，迫使木炭在螺旋输送的过程中，不断地被挤压、破碎，形成堆积密实、颗粒与粉末共存的状态，从而对变节距螺旋输送器上、下游气体产生密封锁气的效果，保证木炭的连续出料。其设备包括高压炭化炉、变节距螺旋输送器和水冷绞龙式输送器，高压炭化炉的木炭出口通过一路密封输送管道与变节距螺旋输送器的木炭输入端相连，变节距螺旋输送器的木炭输出端通过另一路密封输送管道与水冷绞龙式输送器的物料进口相连，变节距螺旋输送器的挤压驱动螺杆的节距从其木炭输入端至木炭输出端逐渐减小，具有结构简单实用、投资和维护成本低廉的特点。

Description

生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺及其设备
技术领域
本发明涉及可再生能源领域中对生物质炭化产物的处理技术，具体地指一种生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺及其设备。
背景技术
目前，生物质可再生能源的利用方法主要有生物质直接燃烧发电、生物质气化发电、生物质气化合成气制油等等。其中，在生物质气化发电和生物质气化合成气制油方法中，要想与煤一样利用高温高压的高效气流床气化制取合成气，必须先对生物质进行预处理，将其热解成热解气和木炭，再送入高温高压气流床内制取合成气产品。生物质一般在高压炭化炉内低温热解为木炭和热解气，热解气从高压炭化炉上方的出口连续排出，进入热解气输送工序，而木炭则从高压炭化炉下方的出口连续流出，经冷却处理后送入高温高压气流床进行气化。
然而，在生物质气化合成系统的实际运行过程中，木炭和热解气的出料和分离并不总是连续顺利的，时常有热解气和木炭一并从高压炭化炉下方出口流出的现象发生，高温高压气流床内的下游气体也时常反窜进入高压炭化炉，这样不可避免地影响了生物质气化合成系统的稳定运行，导致其生产效率下降、维护维修难度加大、生产成本增高。如何在生物质低温高压碳化、进而高温高压气化工艺中始终维持木炭产物的连续顺利出料，是本领域技术人员亟待解决的问题，但至今为止尚未见能够有效解决该问题的工艺报导。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种工艺有效易行、设备简单实用、投资和维护成本低廉、能够确保木炭连续分离、输送和冷却的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺及其设备。
为实现上述目的，本发明的指导思想是根据木炭的可压缩粉碎特性，利用变节距螺旋输送器，迫使木炭在螺旋输送的过程中，不断地被挤压破碎，形成堆积密实、颗粒与粉末共存的状态。这样，变节距螺旋输送器上、下游的气体要想通过这一密实的木炭堆积区，必须克服强大的阻力，从而对上、下游气体产生密封锁气的效果，由此保证木炭的连续出料。
本发明所设计的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺，包括如下步骤：
1)通过一路密封输送管道将高压炭化炉制得的疏松木炭颗粒输入到变节距螺旋输送器中；
2)利用变节距螺旋输送器对木炭颗粒实施连续挤压、破碎和推进，从而在变节距螺旋输送器的输入端至输出端之间逐步形成颗粒与粉末并存、具有锁气密封功能的密实木炭堆积区；
3)通过另一路密封输送管道将经过变节距螺旋输送器处理的密实木炭输入到水冷绞龙式输送器中，使密实木炭在输送的同时被冷却到设定的温度，最后从水冷绞龙式输送器的物料出口送至后续处理工艺。
上述步骤1)中，疏松木炭颗粒的粒径控制在20～80mm的范围内。该粒径范围的木炭颗粒大小适中，易于挤压破碎成所需的尺寸，从而更好地适应不间断输送的需要。
上述步骤2)中，密实木炭在变节距螺旋输送器输出端的粒径控制在30mm及以下的范围内。该粒径范围的木炭颗粒可以在变节距螺旋输送器的输出端形成堆积密实阻隔层，更有效地形成锁气密封效应。
上述步骤3)中，密实木炭在水冷绞龙式输送器出口处的温度控制在200℃及以下的范围内。该温度范围的木炭适应于后续进行的高温高压气化工艺。
上述步骤2)中，变节距螺旋输送器的挤压驱动螺杆的压缩比为1.1～1.3，旋转速度为15～60r/min，以确保在变节距螺旋输送器输出端形成粒径在30mm及以下的密实木炭堆积层。
本发明专门设计的用于实现上述工艺的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送设备，包括高压炭化炉和水冷绞龙式输送器，所述高压炭化炉和水冷绞龙式输送器之间设置有变节距螺旋输送器，所述高压炭化炉的木炭出口通过一路密封输送管道与变节距螺旋输送器的木炭输入端相连，所述变节距螺旋输送器的木炭输出端通过另一路密封输送管道与水冷绞龙式输送器的物料进口相连，所述变节距螺旋输送器的挤压驱动螺杆的节距从其木炭输入端至木炭输出端逐渐减小。
进一步地，上述变节距螺旋输送器的挤压驱动螺杆的压缩比为1.1～1.3。以确保在变节距螺旋输送器输出端形成粒径在30mm及以下的密实木炭堆积层。
更进一步地，上述高压炭化炉和变节距螺旋输送器上均设置有保温层，以防止内部热解气冷凝。
本发明在高压炭化炉与水冷绞龙式输送器之间设置变节距螺旋输送器，利用变节距螺旋输送器的挤压、破碎和推进功能，在变节距螺旋输送器内形成可以有效阻止气流通过的密实木炭堆积区，其优点在于：它既能够防止高压炭化炉内的热解气沿木炭出口一并流出，又能够防止水冷绞龙式输送器以及其后续设备内的高压气体反窜进入高压炭化炉，从而实现木炭的密封锁气连续输送，确保整条生产线上的生物质气化合成系统稳定、可靠、高效运行。同时，其工艺简单易行、设备投资和维修费用极低，易于对现有设备进行更新换代，可广泛用于生物质的连续高压碳化工艺与木炭后续气化工艺的连接，对生物质高温高压气流床气化工艺的高效产出具有重大意义。
附图说明
图1为一种生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送设备的结构示意图；
图2为图1所示变节距螺旋输送器中木炭产物受挤压输送的状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的设备和工艺作进一步的详细描述：
图中所示的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送设备，由高压炭化炉1、变节距螺旋输送器6和水冷绞龙式输送器10依次连接组成。高压炭化炉1的炉体内设置有搅拌驱动器4，高压炭化炉1的炉体上方分别设置有生物质进口2和热解气出口3，高压炭化炉1的炉体下方设置有木炭出口5。变节距螺旋输送器6的壳体内设置有挤压驱动螺杆8，变节距螺旋输送器6的壳体上方设置有木炭输入端7，变节距螺旋输送器6的壳体下方设置有木炭输出端9。水冷绞龙式输送器10的壳体内设置有输送螺杆12，水冷绞龙式输送器10的壳体上方设置有物料进口11，水冷绞龙式输送器10的壳体下方设置有物料出口13，水冷绞龙式输送器10的壳体上还设置有冷却水进口14和冷却水出口15。高压炭化炉1的木炭出口5通过一路密封输送管道16与变节距螺旋输送器6的木炭输入端7相连，变节距螺旋输送器6的木炭输出端9通过另一路密封输送管道17与水冷绞龙式输送器10的物料进口11相连。变节距螺旋输送器6的挤压驱动螺杆8的节距从其木炭输入端7至木炭输出端9逐渐减小，其压缩比为1.1～1.3，以确保木炭形成逐渐密实的堆积区。在高压炭化炉1和变节距螺旋输送器6上均设置有保温层，以防止内部热解气冷凝。
上述生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送设备的工艺过程如下：
生物质原料由生物质进口2送入高压炭化炉1内进行碳化，所生成的热解气由热解气出口3输出，进入热解气储存及输送工序；所生成的粒径在20～80mm之间的疏松木炭颗粒则在搅拌驱动器4的推进下，依次由木炭出口5、一路密封输送管道16、木炭输入端7进入到变节距螺旋输送器6内。
在挤压驱动螺杆8的挤压、破碎作用下，疏松木炭颗粒连续地由木炭输入端7向木炭输出端9运动，并由于挤压驱动螺杆8的节距逐步变小，而逐渐在变节距螺旋输送器6内形成密实的木炭堆积区，该堆积区木炭的颗粒与粉末并存，其粒度在几十微米到30mm之间，在木炭输出端9附近最为密实，具有极好的锁气功能，从而将高压炭化炉1与水冷绞龙式输送器10隔离开来，有效防止了窜气现象的发生。
然后，被挤压密实的木炭依次由木炭输出端9、另一路密封输送管道17、物料进口11进入到水冷绞龙式输送器10内。水冷介质从冷却水进口14进入水冷绞龙式输送器10的夹层内，与木炭进行热交换后由冷却水出口15流出；木炭则在输送螺杆12的推进作用下，在水冷绞龙式输送器10内一边冷却一边输送，木炭被冷却到200℃以下，从物料出口13流出，进入后续高温高压气流床，完成气化过程。
从上述实施例可知，本发明的核心是在高压炭化炉与水冷绞龙式输送器之间设置变节距螺旋输送器，在对木炭产物实施挤压、破碎和推进的过程中逐渐形成密实的木炭堆积区，这样一方面阻止了热解气随木炭一并流出，另一方面防止了后续工艺中的高压气体反窜进入高压炭化炉，确保了木炭的分离、输送和冷却工艺连贯运行，进而可有效提高生物质气化合成系统的运行效率。

Claims (8)

1.一种生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺，包括如下步骤：
1)通过一路密封输送管道将高压炭化炉制得的疏松木炭颗粒输入到变节距螺旋输送器中；
2)利用变节距螺旋输送器对木炭颗粒实施连续挤压、破碎和推进，从而在变节距螺旋输送器的输入端至输出端之间逐步形成颗粒与粉末并存、具有锁气密封功能的密实木炭堆积区；
3)通过另一路密封输送管道将经过变节距螺旋输送器处理的密实木炭输入到水冷绞龙式输送器中，使密实木炭在输送的同时被冷却到设定的温度，最后从水冷绞龙式输送器的物料出口送至后续处理工艺。
2.根据权利要求1所述的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺，其特征在于：所说的步骤1)中，疏松木炭颗粒的粒径控制在20～80mm的范围内。
3.根据权利要求1所述的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺，其特征在于：所说的步骤2)中，密实木炭在变节距螺旋输送器输出端的粒径控制在30mm及以下的范围内。
4.根据权利要求1所述的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺，其特征在于：所说的步骤3)中，密实木炭在水冷绞龙式输送器出口处的温度控制在200℃及以下的范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送工艺，其特征在于：所说的步骤2)中，变节距螺旋输送器的挤压驱动螺杆的压缩比为1.1～1.3，旋转速度为15～60r/min。
6.一种用于实现权利要求1所述工艺的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送设备，包括高压炭化炉(1)和水冷绞龙式输送器(10)，其特征在于：所述高压炭化炉(1)和水冷绞龙式输送器(10)之间设置有变节距螺旋输送器(6)，所述高压炭化炉(1)的木炭出口(5)通过一路密封输送管道(16)与变节距螺旋输送器(6)的木炭输入端(7)相连，所述变节距螺旋输送器(6)的木炭输出端(9)通过另一路密封输送管道(17)与水冷绞龙式输送器(10)的物料进口(11)相连，所述变节距螺旋输送器(6)的挤压驱动螺杆(8)的节距从其木炭输入端(7)至木炭输出端(9)逐渐减小。
7.根据权利要求6所述的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送设备，其特征在于：所述变节距螺旋输送器(6)的挤压驱动螺杆(8)的压缩比为1.1～1.3。
8.根据权利要求6或7所述的生物质高压炭化炉木炭产物的锁气输送设备，其特征在于：所述高压炭化炉(1)和变节距螺旋输送器(6)上均设置有保温层。
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