CN102010730A - 一种生物质螺旋热解工艺及解热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种生物质螺旋热解工艺及解热装置。本发明采用螺旋热解工艺对生物质物料进行热解,生物质物料热解在热解反应器中进行,该物料由热解反应器上加入,高温烟气由热解反应器下部进入到烟气分仓室分流,生物质物料与烟气两者进入方向相反,由高温烟气来提供热解所需热量要求,经过裂解获得生物质炭及燃料。所述的解热装置热解反应器由外部圆筒、内部圆筒、保温系统和螺旋推进器组成。物料从上部进料口经过螺旋推进器缓慢进入热解器,底部高温烟气由下往上通过烟气分仓室对生物质热解。本发明的生物质螺旋热解工艺不仅可以利用有效的烟气余热资源,同时还可以制备生物质碳和燃料,方法简单可行,传热效果好,具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质螺旋热解工艺及解热装置。
背景技术
全世界总能耗的七分之一来自生物质能,生物质能是唯一既具有矿物燃料属性,又可储存、可再生、可转换等特点,并较少受自然条件制约的能源。生物质经过转化可以成为有用的热能、电能和作为动力用的燃料及有价值的化学品。主要转换途径有直接燃烧、热解气化和液化。目前,在各种可行的技术中,通过热化学处理将生物质转化为品位更高、用途广的能源产品及化学品,在世界范围内引起了特殊的重视。
生物质热解是在无氧或缺氧条件下,利用热能切断生物质大分子中的化学键,使之
转变为低分子物质的过程。热解中生物质中的碳氢化合物都可转化为能源形式。和焚烧相比,热解温度相对较低,处理装置较小,便于造在原料产地附近。生物废弃物的热解是复杂的化学过程,包含分子键断裂,异构化和小分子的聚合等反应。通过控制反应条件(主要是加热速率,反应气氛,最终温度和反应时间),可得不同的产物分布。热解中产生的少量中热值气体可用作系统内部的热源,气体中氮氧化合物的浓度很低,无污染问题。生物质的优点是资源量大,价格比较便宜、含硫量低、灰分少、而且可以再生,但它也有不利的一面,如水分多、单位热量低、容积大、资源分散、不利于收集、贮存、运输等。不过这些不利因素是可以克服的,只要因地制宜地采取措施,利用人类现有的科学技术,选择合理的技术方案,采用先进的工艺,发展新的能量转换方法,注意提高生物系统的能量利用率和经济性,就能够使生物质资源得到有效地利用。
根据固体生物质通过反应器的运动方式可将其划分为以下4种基本类型:
(1)热解过程没有固体通过反应器的运动(例如分批处理反应器或间歇反应器)。
(2)动态床或移动床(如高炉或竖炉等)。
(3)由机械力引起的运动(例如转窑,旋转螺旋,转锥式等)。
(4)由流体的流动引起的运动(例如流化床、喷射床,引射床等)。
热解反应类型也可以根据对生物质的加热方式进行划分。
(l)利用部分生物质的燃烧热加热。
(2)利用反应器外热气体加热。
(3)利用加热介质加热。
(4)利用反应器壁加热。
在实际应用上,可根据上述生物质运动方式和加热方式进行组合。生物质热解可以各种方式完成,主要目的生产哪一种主要产品,通常情况下,常压条件进行的,只有温度是主要的运行参数了。可以用于生物质热解的反应器有如下类型:固定床反应器、流化床反应器、循环流化床、真空炉反应器、涡旋式反应器、转推式反应器。转推式反应器的优点是生产生物油具有较高的选择性,在热解产品含有少量的稀释气体,与其它的工艺相比具有较高的生物油产量。通过以上各类反应器比较,在以生产生物油为主要产品的工艺中,选用转推式反应器的闪速热解技术是最为理想的,它既具有较低的能量成本,较少的载气不会稀释热解产品,可在常压下进行操作,又具有易放大生产的能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质螺旋热解工艺,利用工厂的烟气余热资源制备各种燃料和生物质炭。
本发明的技术方案是:该热解工艺采用烟气余热资源加热生物质,并运用烟气分仓室对烟气进行分流,内部和外部同时对生物质进行传热,满足生物质热解所需的热量条件。本发明采用螺旋热解装置对生物质进行热解,所述的解热装置由外部圆筒、内部圆筒、保温系统和螺旋推进器组成,螺旋推进器置于内部圆筒内;螺旋推进器由一个能相对于圆筒转动的中空圆筒转动轴,在中空圆筒转动轴上固定有螺旋叶片构成,中空圆筒转动轴伸出端安装有变频电机,用来调节螺旋推进器的速度;内部圆筒的上下两端分别有进料口腔和出料口,外部圆筒和内部圆筒均接到烟气端,内部圆筒烟气和外部圆筒烟气跟物料方向相反,即由下往上通烟气,内部圆筒通道内安装有互相垂直的翅片用来增大换热面积,外部圆筒烟气通道同样安装有垂直于轴心线的翅片数条,以增大换热面积,很大程度上利用了烟气的余热;保温系统为外部圆筒外的保温材料。物料从上部进料口经过螺旋推进器缓慢进入热解器,根据不同的物料特性,其停留时间根据转速调节,底部接到高温烟气由下往上通过烟气分仓室调节烟气的流量,以达到生物质热解所需的温度条件,经过裂解获得生物质炭及其他燃料。
本发明的有益效果是:
1、本发明充分利用了工厂的烟气余热资源,换热效果好,很大程度上节约了能源,避免用电炉进行加热增加成本,对节能减排有一定的积极意义。
2、本发明可以控制转速来调节物料停留时间,满足不同生物质的热解要求。
3、本发明可以监控不同温度区域的分布,满足不同生物质的热解条件。
本发明适用于涉及工业烟气余热,并综合利用生物质来生产各种燃料和生物质炭,根据不同地区的生物质分布和特性,该工艺适应各种颗粒状以及块状成型生物质的热解。
附图说明
图1为本发明的生物质热解装置示意图。
图2是图1的俯视图。
图中,1―烟气分仓室,2―螺旋叶片,3―保温材料,4―进料口,5―出料口,6、7―翅片,8-内筒 9-外筒。
具体实施方式
下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容,但本发明的内容并不限于此。
实施例1:
如图1、2所示的热解装置由外部圆筒、内部圆筒和螺旋推进器组成,螺旋推进器置于内部圆筒内;螺旋推进器由一个能相对于圆筒转动的中空圆筒转动轴,在中空圆筒转动轴上固定有螺旋叶片2构成,中空圆筒转动轴伸出端安装有变频电机;内部圆筒的上下两端分别有进料口4和出料口5,外部圆筒和内部圆筒均接到烟气端,内部圆筒通道内安装有互相垂直的翅片6用来增大换热面积,外部圆筒烟气通道同样安装有垂直于轴心线的翅片7数条,外部圆筒外套有保温材料,保证热量最大限度的传给生物质。该解热装置适应于各种形状的生物质颗粒,包括块状和颗粒,以满足各种燃料以及生物质炭的制备。
圆筒上端是进料口,物料采用玉米秸秆作为主要生物质,首先将玉米秸秆用粉碎机粉碎后,制作成大小均匀的块状,通过试验获得的热解条件计算确定得到烟气的流速为18米/秒,工厂里的烟气温度为1000℃,进入烟气分仓室1后,通过控制变频器调节转速为100转/分钟,出口处的烟气温度为400℃,沿着解热装置长度的方向温度区域控制在500℃左右,以便达到生物质热解条件,这样生物质从上面的进料口经螺旋叶片带入,经过内外两侧的烟气传热,达到生物质热解所需温度条件,最后经过裂解获得的生物质炭从出料口随转动的螺旋叶片带出,整个过程实现了生物质炭的制备。
Claims (5)
1.一种生物质螺旋热解工艺,其特征在于:采用螺旋热解工艺对生物质物料进行热解,生物质物料热解在热解反应器中进行,该物料由热解反应器上部加入,高温烟气由热解反应器下部进入到烟气分仓室分流,生物质物料与烟气两者进入方向相反,由高温烟气来提供热解所需热量要求,经过裂解获得生物质炭及燃料。
2.根据权利要求1所述的生物质螺旋热解工艺,其特征在于所述的将生物质料粉碎后进行成型,制作成大小均匀的块状生物质物料。
3.权利要求1所述的生物质螺旋热解工艺所用的解热装置,其特征在于:解热装置由外部圆筒、内部圆筒、保温系统和螺旋推进器组成,螺旋推进器置于内部圆筒内;螺旋推进器由一个能相对于圆筒转动的中空圆筒转动轴,在中空圆筒转动轴上固定有螺旋叶片构成,中空圆筒转动轴伸出端安装有变频电机;内部圆筒的上下两端分别有进料管和出料管,外部圆筒和内部圆筒均接到烟气端,内部圆筒通道内安装有互相垂直的翅片用来增大换热面积,外部圆筒烟气通道同样安装有垂直于轴心线的翅片数条,保温系统为外部圆筒外的保温材料。
4.根据权利要求4 所述的生物质螺旋热解工艺所用的解热装置,其特征在于:外部圆筒两端安装有热电偶用于监测进口和出口的烟气温度。
5.根据权利要求 4 所述的生物质螺旋热解工艺所用的解热装置,其特征在于:调节转速的变频器安装在中空圆筒转动轴的伸出端,通过螺旋齿轮带动内部圆筒转动。
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