CN102517091B - 一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备 - Google Patents

Abstract

一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，包括反烧式炭气化炉和高温生物混合气体分离器，料仓与炉体内壁之间设有热交换室，炉体底部设有燃烧室，热交换室底部与燃烧室之间设有点火通道，炉体壁上设有与料仓下部连通的出炭口，热交换管一端与热交换室上部的气流缓冲室连通，另一端与燃烧室连通。高温生物混合气体分离器设有换热室和静置分离室，隔板将静置分离室分隔为左右两个下部连通的腔室，两个腔室侧壁上分别设有生物轻焦油出口和生物醋酸出口，静置分离室底部设有生物重焦油出口。将农业废弃物转化为生物可燃气体、生物炭粉、生物焦油、生物醋酸和热水，用于农村居民生活和生产；并解决转化过程中的二次污染和二次转化资源的浪费。

Description

一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备

技术领域

本发明涉及一种生物质废弃资源的热解转化设备，具体的说是一种以农作物秸秆为主的反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备。

背景技术

我国是一个农业大国，在农业生产和农产品加工中产生了大量的农作物秸秆、糠渣等生物质资源。传统的利用方式主要用作家庭能源、饲料、肥料、工业原料和建筑材料。随着农业技术现代化和农业经济的快速发展，农村生活水平大幅的提高和生活生产方式的突变，农村家庭选择商品能源的比例在不断提高，将农作物秸秆用作能源的数量不断下降，商品能源（如煤、液化气等）已成为主要炊事用能。养殖所用以生物质秸秆，野草饲料被商品饲料替代，农业生产所需的生物质有机肥料被无机化肥替代，农民生活和农业生产所用秸秆急剧下降。同时，农作物秸秆产量随农作物，特别是粮食作物产量的增加而急速增加。农作物秸秆的供过于求导致秸秆被弃于田间地头、房屋院落，甚至在田间被直接焚烧。遗弃在房屋院落和田间的秸秆会影响环境和引发火灾，导致水源污染。在露天焚烧秸秆会污染空气，危害人民健康，特别在机场、公路附近燃烧会影响交通安全，造成飞机停飞，高速公路汽车追尾相撞，行道树被烧毁等不良后果。目前，尽管各地政府都出台了禁止秸秆露天焚烧的法规，但是露天焚烧农作物秸秆仍然屡禁不止，环境造成严重污染，给社会造成巨大经济损失。

在秸秆等生物质资源被浪费的同时，我国工农业生产中使用的燃气、燃油、热能、煤炭、石油等目前的主要石化能源正在日益减少，严重缺乏，能源危机已经成为社会发展的瓶颈问题，是目前迫切需要解决的问题。

我国人多地少、特别是农业的可耕地已接近红线。在农业生产中由于大量的农药、无机化肥被长期使用，以达到防治病虫害、提高粮食产量之目的。由于农药、无机化肥的长期使用，利用率低，导致在土壤和农作物中的残留。造成土壤、水源、粮食、蔬菜、水果污染。粮食、蔬菜、水果中的农药残留已经危害到了人身健康安全，影响着农村生活水平和质量的提高。

随着社会的快速发展，人们对于节能减排和生态环境保护越来越加重视，不断寻求使用新的能源，治理大气污染，节能减排，减少温室效应。以农作物秸秆、粪便、糠渣等生物质废弃资源综合转化为可利用资源的技术已引起政府各级部门的高度关注。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，采用反式燃烧、热解气化技术，使生物质废弃资源在欠氧条件下热解气化，转化成生物可燃气体、生物炭粉、生物焦油、生物醋酸和热水，并实现自动补料。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，包括反烧式炭气化炉和高温生物混合气体分离器，反烧式炭气化炉的炉体内设有一个竖直的料仓，在料仓与炉体的内壁之间设有热交换室，热交换室上部设有气流缓冲室，气流缓冲室的顶部设有与高温生物混合气体分离器连通的烟筒，料仓的顶部设有料仓盖，料仓的底部与炉体底部的燃烧室之间设有炉篦，热交换室的底部与燃烧室之间设有点火通道，在热交换室与燃烧室之间的炉体壁上设有点火口和出炭口，点火口与点火通道连通，出炭口通过导管与料仓的下部连通，在热交换室内设有热交换管，热交换管的一端与气流缓冲室连通，另一端穿过点火通道与燃烧室连通，在热交换室侧壁上分别设有进水口和出水口。

所述的高温生物混合气体分离器设有壳体，壳体内设有换热室和静置分离室，换热室设置在静置分离室上方，在换热室内设有蛇形或螺旋形或直线形的换热管，换热室的侧壁上设有热交换水进口和热交换水出口，换热室的顶部设有生物燃气出口，底部设有生物混合液出口，换热管的两端分别与生物燃气出口和生物混合液出口连通，换热管的底端通过壳体侧壁上设置的高温生物混合气体进口与反烧式炭气化炉的烟筒连通，换热室的生物混合液出口与静置分离室的顶部的生物混合液进口连通，在静置分离室内设有隔板，隔板将静置分离室分隔为左右两个腔室，两个腔室的下部连通，生物混合液进口位于其中一个腔室上方，在设有生物混合液进口的腔室侧壁上方设有生物轻焦油出口，另一个腔室的侧壁上方设有生物醋酸出口，在静置分离室的底部设有生物重焦油出口。

所述的进水口设置在热交换室的侧壁下部，出水口设置在热交换室的侧壁上部。

所述的炉体下部设有与燃烧室连通的出灰口。

所述的壳体上设有保温层。

所述换热室的生物混合液出口通过导通管连通至静置分离室顶部的生物混合液进口，高温生物混合气体进口与导通管连通。

所述的高温生物混合气体进口连接有除尘装置。

所述的生物轻焦油出口的设置位置高于生物醋酸出口。

所述的壳体顶部设有上盖，底部设有下盖，生物燃气出口和生物重焦油出口分别设置在上盖和下盖上。

本发明的有益效果是：利用反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，将农业废弃物转化为生物可燃气体、生物炭粉、生物焦油、生物醋酸和热水。生物可燃气体用于居民炊事；生物醋酸和生物炭粉用于制生物有机肥料、生物饲料添加剂、生物杀虫（菌）剂；生物焦油用于制生物杀虫（菌）剂或生物气（柴）油。用于农村居民生活和生产。解决秸秆焚烧、化肥长期使用、集约化养殖的粪便导致的污染问题，改善农业生态环境；解决农村居民生活用能，改变生活方式；减少农业生产化肥使用量改良土壤结构，提高农产品品质。反烧式生物质废弃资源热解气化设备，在燃烧过程中燃料逐渐减少形成空穴，料仓内的燃料在自身重力作用下向下移动，自动填补空穴，实施自动补料减少劳动强度。结构简单、功能齐全、设备维护费用和制造成本低，从而可以大幅降低运行成本，提高经济效益，在使用的实用性及成本效益上，符合当今农业结构和农村经济发展所需，相当具有产业发展和推广应用价值。

附图说明

    图1是本发明的结构示意图。

    图2是反烧式炭气化炉的结构示意图。

    图3是反烧式炭气化炉中热交换室的设置方式示意图。

    图4是高温生物混合气体分离器的结构示意图。

    图中标记：1、反烧式炭气化炉，101、炉体，1011、出灰口，1012、出碳口，102、料仓，1021、料仓盖，103、热交换室，1031、进水口，1032、出水口，104、气流缓冲室，105、烟筒，106、燃烧室，107、炉篦，108、点火通道，1081、点火口，109、热交换管，2、高温生物混合气体分离器，201、壳体，2011、高温生物混合气体进口，2012、上盖，2013、下盖，202、换热室，2021、热交换水进口，2022、热交换水出口，203、静置分离室，2031、生物混合液进口，2032、生物轻焦油出口，2033、生物醋酸出口，2034、生物重焦油出口，204、换热管，205、生物燃气出口，206、生物混合液出口，207、隔板，208、保温层，209、导通管。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的技术方案进行详细说明。

一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，包括反烧式炭气化炉1和高温生物混合气体分离器2，反烧式炭气化炉的炉体101内设有一个竖直的料仓102，在料仓102与炉体101的内壁之间设有热交换室103，热交换室103上部设有气流缓冲室104，气流缓冲室104的顶部设有与高温生物混合气体分离器2连通的烟筒105。生物质废弃资源在反烧式炭气化炉内高温热解产生的混有生物可燃气、生物焦油、生物醋酸的高温混合气体通过烟筒105进入高温生物混合气体分离器2。料仓102的顶部设有料仓盖1021，料仓102的底部与炉体101底部的燃烧室106之间设有炉篦107，热交换室103的底部与燃烧室106之间设有点火通道108，在热交换室103与燃烧室106之间的炉体101壁上设有点火口1081和出炭口1012，点火口1081与点火通道108连通，出炭口1012通过导管与料仓102的下部连通，在热交换室103内设有热交换管109，热交换管109的一端与气流缓冲室104连通，另一端穿过点火通道108与燃烧室106连通，在热交换室103侧壁上分别设有进水口1031和出水口1032。

所述的高温生物混合气体分离器2设有壳体201，壳体201内设有换热室202和静置分离室203，换热室202设置在静置分离室203上方，在换热室202内设有蛇形或螺旋形或直线形的换热管204，换热室202的侧壁上设有热交换水进口2021和热交换水出口2022，换热室202的顶部设有生物燃气出口205，底部设有生物混合液出口206，换热管204的两端分别与生物燃气出口205和生物混合液出口206连通，换热管204的底端通过壳体201侧壁上设置的高温生物混合气体进口2011与反烧式炭气化炉的烟筒105连通，换热室202的生物混合液出口206与静置分离室203的顶部的生物混合液进口2031连通，在静置分离室203内设有隔板207，隔板207将静置分离室203分隔为左右两个腔室，两个腔室的下部连通，生物混合液进口2031位于其中一个腔室上方（图中为左腔室），在设有生物混合液进口2031的腔室侧壁上方设有生物轻焦油出口2032，另一个腔室的侧壁上方设有生物醋酸出口2033，在静置分离室203的底部设有生物重焦油出口2034。

将所述的进水口1031设置在热交换室103的侧壁下部，出水口1032设置在热交换室103的侧壁上部。能够始终保持热交换室103内充满换热用水，提高换热效率，并防止热交换管109外部及热交换室103内部接触空气而被腐蚀。换热室202的热交换水进口2021和热交换水出口2022可以按同样方法设置。

所述的炉体101下部设有与燃烧室106连通的出灰口1011。

所述的壳体201上设有保温层208。保温层208可以设置在壳体201内侧，也可以设置在外侧，或者设置在壳体的夹层内。保温层208可以减少热量损失，提高热量的回收利用率。

所述换热室202的生物混合液出口206通过导通管209连通至静置分离室203顶部的生物混合液进口2031，高温生物混合气体进口2011与导通管209连通。

所述的高温生物混合气体进口2011连接有固体、气体分离器，固体、气体分离器可以是陶瓷过滤器、旋风分离设备或其它除尘设备。

所述的生物轻焦油出口2032的设置位置高于生物醋酸出口2033。

所述的壳体201顶部设有上盖2012，底部设有下盖2013，生物燃气出口205和生物重焦油出口2034分别设置在上盖2012和下盖2013上。

所述的生物轻焦油出口2032、生物醋酸出口2033和生物重焦油出口2034分别设有阀门。

所述静置分离室203中的两个腔室，可以通过隔板207与静置分离室203底部之间预留的开口连通，也可以通过隔板207下端设置的一个或多个通孔连通，或者是通过隔板207下端设置的连通管连通。隔板207可以垂直设置，也可以倾斜设置，或者是多块隔板组合的形式。

在高温生物混合气体分离器2的生物燃气出口205连接气动力设备或者设置烟囱，使高温生物混合气体分离器2的换热管204以及反烧式炭气化炉1的热交换管109内产生负压，使产生的高温混合气体在气动力作用下流动。

反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备使用时：将反烧式炭气化炉的烟筒105与高温生物混合气体分离器连接；高温生物混合气体分离器的生物燃气出口205与气体动力设备连接；打开料仓盖1021，将料仓102的2/3加入生物质燃料(原料)；通过进水口1031给热交换室103加满水；封闭点火口1081、出炭口1012和出灰口1011；启动气体动力设备，从料仓102上端口放入引火燃料并点燃，含氧空气在气动力作用下通过料仓102上端口进入料仓102和燃烧室106，并引燃上层燃料；上层燃料完全点燃后，从料仓102上端口迅速加料至料仓102上端口一定距离，含氧空气在气动力作用下从料仓口进入料仓102内的燃烧层，部分燃料氧化，释放热量、形成高温区，料仓102内其余燃料在高温状态下，进行热解炭化反应形成高温混合气体及高温生物炭；高温混合气体经过热交换管109，并与热交换室103内的水实施热交换，水温升高、高温气体降温；混合气体通过气流缓冲室104的烟筒105 进入高温生物混合气体分离器；混合气体进入高温生物混合气体分离器的换热管204与换热室202内的水进一步热交换，可凝结成分冷凝后进入静置分离室203，静置分层后获得生物醋酸和生物焦油；混合气体中分离出的生物可燃气从生物燃气出口205流出，获得生物可燃气。生物炭从出炭口排出。生物可燃气体用于居民炊事；生物炭粉、生物醋酸用于制生物有机肥料、生物饲料添加剂、生物杀虫（菌）剂；生物焦油用于制生物杀虫（菌）剂或生物气（柴）油。用于农村居民生活和生产。

Claims (6)

1.一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，包括反烧式炭气化炉（1）和高温生物混合气体分离器（2），其特征在于：反烧式炭气化炉的炉体（101）内设有一个竖直的料仓（102），在料仓（102）与炉体（101）的内壁之间设有热交换室（103），热交换室（103）上部设有气流缓冲室（104），气流缓冲室（104）的顶部设有与高温生物混合气体分离器（2）连通的烟筒（105），料仓（102）的顶部设有可打开使料仓上端口进气的料仓盖（1021），料仓（102）的底部与炉体（101）底部的燃烧室（106）之间设有炉篦（107），热交换室（103）的底部与燃烧室（106）之间设有点火通道（108），在热交换室（103）与燃烧室（106）之间的炉体（101）壁上设有点火口（1081）和出炭口（1012），点火口（1081）与点火通道（108）连通，出炭口（1012）通过导管与料仓（102）的下部连通，在热交换室（103）内设有热交换管（109），热交换管（109）的一端与气流缓冲室（104）连通，另一端穿过点火通道（108）与燃烧室（106）连通，在热交换室（103）侧壁上分别设有进水口（1031）和出水口（1032）；

所述的高温生物混合气体分离器（2）设有壳体（201），壳体（201）内设有换热室（202）和静置分离室（203），换热室（202）设置在静置分离室（203）上方，在换热室（202）内设有蛇形或螺旋形或直线形的换热管（204），换热室（202）的侧壁上设有热交换水进口（2021）和热交换水出口（2022），换热室（202）的顶部设有生物燃气出口（205），底部设有生物混合液出口（206），换热管（204）的两端分别与生物燃气出口（205）和生物混合液出口（206）连通，换热管（204）的底端通过壳体（201）侧壁上设置的高温生物混合气体进口（2011）与反烧式炭气化炉的烟筒（105）连通，换热室（202）的生物混合液出口（206）与静置分离室（203）的顶部的生物混合液进口（2031）连通，在静置分离室（203）内设有隔板（207），隔板（207）将静置分离室（203）分隔为左右两个腔室，两个腔室的下部连通，生物混合液进口（2031）位于其中一个腔室上方，在设有生物混合液进口（2031）的腔室侧壁上方设有生物轻焦油出口（2032），另一个腔室的侧壁上方设有生物醋酸出口（2033），在静置分离室（203）的底部设有生物重焦油出口（2034）；

所述换热室（202）的生物混合液出口（206）通过导通管（209）连通至静置分离室（203）顶部的生物混合液进口（2031），高温生物混合气体进口（2011）与导通管（209）连通；

所述的生物轻焦油出口（2032）的设置位置高于生物醋酸出口（2033）。

2.如权利要求1所述的一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，其特征在于：所述的进水口（1031）设置在热交换室（103）的侧壁下部，出水口（1032）设置在热交换室（103）的侧壁上部。

3.如权利要求1所述的一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，其特征在于：所述的炉体（101）下部设有与燃烧室（106）连通的出灰口（1011）。

4.如权利要求1所述的一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，其特征在于：所述的壳体（201）上设有保温层（208）。

5.如权利要求1所述的一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，其特征在于：所述的高温生物混合气体进口（2011）连接有除尘装置。

6.如权利要求1所述的一种反烧式生物质废弃资源热解炭气化设备，其特征在于：所述的壳体（201）顶部设有上盖（2012），底部设有下盖（2013），生物燃气出口（205）和生物重焦油出口（2034）分别设置在上盖（2012）和下盖（2013）上。