CN102746898A - 一种生物质粉粒体连续热处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质粉粒体连续热处理系统，由料仓、给料机、推板换热器、加热仓、注气器、桨叶排料机、螺旋输送机、锁气器、循环气出口、循环气加热器、循环气风机、循环气分配箱、尾气排气口、冷凝器、尾气风机、抽气口、抽气风机、软水箱、注汽水泵、蒸汽发生器、注汽口、循环油泵、导热油锅炉、水箱、循环水泵、散热水泵、冷却塔，以及控制调节系统组成。本发明与常规的过热蒸汽蒸养装置或汽提装置相比，同样的处理量条件下，本发明能耗不到原系统的五分之一，由于无需外加蒸汽，系统内凝结液中的水分含量从80％降低到20％以下。而在同样仓容的条件下，由于系统可以连续运行，处理能力大幅度提高。
Description
技术领域
本发明属于可以连续工作的生物质粉粒体热处理技术，特别是一种生物质粉粒体连续热处理系统。
背景技术
对生物质加热以达到某种特定的工艺目标，其工业应用已经有很悠久的历史，在不同的行业有各不相同的术语，我们统称为生物质热处理，常见的应用有汽提设备（也叫做水蒸汽蒸馏设备、蒸养设备等）和木材碳化设备（也叫做木材高温热处理设备、碳化木设备等）等，前者多用于提取生物质中的挥发性组分（如香精、樟脑、小分子生物碱、小分子酚类等），后者用于木材的调质（稳定化、灭杀虫卵、防腐等）。
现有的生物质热处理设备，通常是装料后间歇运行，使用的主设备一般是蒸养釜或碳化室，与生物质接触传热的介质是低氧烟气或水蒸气。现有设备存在着产能低、能耗高等问题。
随着生物能源的开发，需要大规模地处理木质纤维素类生物质和各种生物质残渣，期望的生物质热处理装备的生产规模也随之大幅度增加。能耗低、产能高、安全可靠、能够连续运行的生物质热处理装备，将具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够连续运行的生物质粉粒体连续热处理系统，能够大幅度提高现有热处理设备的产能并降低能耗，并具有安全可靠的特征。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种生物质粉粒体连续热处理系统，由料仓、给料机、推板换热器、加热仓、注气器、桨叶排料机、螺旋输送机、锁气器、循环气出口、循环气加热器、循环气风机、循环气分配箱、尾气排气口、冷凝器、尾气风机、抽气口、抽气风机、软水箱、注汽水泵、蒸汽发生器、注汽口、循环油泵、导热油锅炉、水箱、循环水泵、散热水泵、冷却塔，以及控制调节系统组成；其中，料仓位于给料机的上方，并与给料机的进料口连接，给料机的出料口与推板换热器的顶部连接，推板换热器的底部与加热仓的顶部连接，加热仓的底部与桨叶排料机的入口连接，桨叶排料机的出料口与螺旋输送机的入口连接，螺旋输送机的出口与锁气器连接；软水箱、注汽水泵、蒸汽发生器、注汽口依次连接，该注汽口与螺旋输送机相通；循环气出口、循环气加热器、循环气风机、循环气分配箱和注气器依次连接，循环气出口设置在加热仓的靠近顶部的侧壁上，注气器设置在加热仓内的底部；推板换热器、循环油泵、导热油锅炉、蒸汽发生器、循环气加热器通过导热油管依次连接形成一个回路；在推板换热器上设置抽气口，该抽气口与抽气风机连接；尾气排气口、冷凝器与引风机依次连接，尾气排气口设置在加热仓靠近顶部的侧壁上；水箱、散热水泵和冷却塔通过水管形成回路，该水箱、循环水泵、冷凝器通过水管连接形成回路；螺旋输送机、锁气器、循环水泵、循环油泵、给料机、推板换热器、桨叶排料机、循环气风机、尾气风机、抽气风机、注汽水泵通过电机驱动，上述电机再与控制调节系统（28）的电机驱动控制模块相连接。
本发明与现有技术相比，其显著优点：与常规的过热蒸汽蒸养装置或汽提装置相比，同样的处理量条件下，本发明能耗不到原系统的五分之一，由于无需外加蒸汽，系统内凝结液中的水分含量从80％降低到20％以下。而在同样仓容的条件下，由于系统可以连续运行，处理能力大幅度提高。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1 是生物质粉粒体连续热处理装置示意图。
图2 是推板换热器的结构示意图。
图3 是推板换热器A-A向推板换热模块结构示意图。
图4 是推板换热模块B向旋转结构示意图。
图5 是相邻推板换热模块推板运动方向示意图。
图6 是循环气分配器与布气器示意图。
图7 是布气器A-A向局部放大图。
图8 是布气器B向旋转放大示意图。
图9 是桨叶排料机、螺旋输送机、注汽口、锁气器示意图。
图10 是桨叶排料机、螺旋输送机、注汽口、锁气器A-A向示意图。
图11 是桨叶排料机转子的示意图。
图12 是桨叶排料机转子局部放大图。
具体实施方式
结合图1，本发明生物质粉粒体连续热处理系统，由料仓1、给料机2、推板换热器3、加热仓4、注气器5、桨叶排料机6、螺旋输送机7、锁气器8、循环气出口9、循环气加热器10、循环气风机11、循环气分配箱12、尾气排气口13、冷凝器14、尾气风机15 、抽气口16、抽气风机17、软水箱18、注汽水泵19、蒸汽发生器20、注汽口21、循环油泵22、导热油锅炉23、水箱24、循环水泵25、散热水泵26、冷却塔27，以及控制调节系统28组成；其中，料仓1位于给料机2的上方，并与给料机2的进料口连接，给料机2的出料口与推板换热器3的顶部连接，推板换热器3的底部与加热仓4的顶部连接，加热仓4的底部与桨叶排料机6的入口连接，桨叶排料机6的出料口与螺旋输送机7的入口连接，螺旋输送机7的出口与锁气器8连接；软水箱18、注汽水泵19、蒸汽发生器20、注汽口21依次连接，该注汽口21与螺旋输送机7相通；循环气出口9、循环气加热器10、循环气风机11、循环气分配箱12和注气器5依次连接，循环气出口9设置在加热仓4的靠近顶部的侧壁上，注气器5设置在加热仓4内的底部；推板换热器3、循环油泵22、导热油锅炉23、蒸汽发生器20、循环气加热器10通过导热油管依次连接形成一个回路；在推板换热器3上设置抽气口16，该抽气口16与抽气风机17连接；尾气排气口13、冷凝器14与引风机15依次连接，尾气排气口13设置在加热仓4靠近顶部的侧壁上；水箱24、散热水泵26和冷却塔27通过水管形成回路，该水箱24、循环水泵25、冷凝器14通过水管连接形成回路；螺旋输送机7、锁气器8、循环水泵25、循环油泵22、给料机2、推板换热器3、桨叶排料机6、循环气风机11、尾气风机15、抽气风机17、注汽水泵19通过电机驱动，上述电机再与控制调节系统（28）的电机驱动控制模块相连接。
本发明的螺旋输送机7、锁气器8、循环水泵25、循环油泵22使用普通电机，电机的启停控制由控制调节系统28的电机驱动控制模块提供；给料机2、推板换热器3、桨叶排料机6使用调速电机，调速电机的转速控制由控制调节系统28的电机驱动控制模块提供；循环气风机11、尾气风机15、抽气风机17、注汽水泵19使用普通电机驱动，电机的频率控制由控制调节系统28的电机驱动控制模块提供。给料机2将物料输入到系统中，它必须具有良好的锁气功能，管链式输送机可以满足要求，也可以使用其它类型的具有锁气功能的机械输送设备。
结合图2，本发明的推板换热器3从上到下分别由接给料机法兰29、连接管段30、排气室31、多层推板换热模块32、接加热仓法兰33构成，抽气口16设置在排气室31的侧壁上，多层推板换热模块32由单层推板换热模块叠加而成，结合图3和图4，每个单层推板换热模块由膜式壁34、推板35、推板往复连杆36组成，具有预热和装仓两个功能。在推板35的作用下物料与膜式壁34之间有相对运动，使得换热过程得以强化；其装仓功能主要由推板35完成：推板35连接在膜式壁34上，推板往复连杆36连接在推板35上；其预热功能主要由膜式壁34实现，膜式壁34由加热管37和鳍片38焊接形成组件，鳍片38上间断地开设有落料口39；相邻单层推板换热模块的推板35运动方向相互垂直，相互间隔的单层推板换热模块隔层的推板35连接在同一个框架上，框架由两个同心的轴向滑动支座支承，并由往复电机驱动作往复运动；加热管37内的加热介质是导热油，膜式壁34的上表面与物料之间发生间接换热。所述的多层推板换热模块32的第一层横截面尺寸与给料机2的出口相同，各层的依次逐渐加大，最后一层的横截面与加热仓4相同。推板35在推板往复连杆36的作用下作往复运动，膜式壁34上的物料在推板35的驱动下发生水平运动，膜式壁34的鳍片38上间断地开设有落料口39，当物料到达落料口39的位置时，即可在重力的作用下，跌落到下一层推板换热模块32，相邻推板换热模块32的膜式壁34的鳍片38上的落料口39的开孔位置相互错开，结合图5，下层推板换热模块32尺寸大于上一层，第一层的横截面尺寸与给料机2的出口相同，各层的依次逐渐加大，最后一层的横截面与加热仓4相同。相邻两层推板运动方向垂直，隔层推板运动方向相同。物料在流过多层推板换热模块32之后，被均匀分摊，最后落入加热仓4，从而完成物料的均匀装仓。隔层的推板往复连杆36联接在同一个框架上，框架由两个同心的轴向滑动支座支承，并由往复电机驱动做往复运动。
本发明的加热仓4是加热生物质粉粒体的场所，它是由金属侧壁围成的仓体，截面为矩形或正方形，上下皆有联接法兰，外敷保温层。结合图6，加热仓4的底部设有注气器5，热气流从该处进入，穿过料层并与物料之间发生逆流对流换热，从加热仓4的上部排出。加热仓的上部设有两个气体出口，其中一个为循环气出口9，另外一个是尾气排气口13。
结合图7，本发明的注气器5是一组长轴处于垂直方向的椭圆管40组成的阵列（椭圆管40的个数根据物料的性质和处理量进行选取，一般一组可以取3-12个），并穿过加热仓4壁面上的开孔与循环气分配箱12连通，结合图8，椭圆管40的下部设置间断的透气缝41以分配热气流。
结合图9，本发明的桨叶排料机6由进料口46、底板47、侧壁48、两个以上平行布置的转子39（结合图10）、排料口49组成，转子39设置在底板47、侧壁48构成的腔体内，进料口46与加热仓4连接，排料口49与螺旋输送机7连接；每个转子39结构相同，皆由主轴42、桨叶43、轴承44、驱动齿轮45组成，主轴42有两个轴承44支撑，轴承44分别固定在侧壁48上，并保证同心，主轴42的一端有驱动齿轮45，驱动电机通过减速器带动驱动齿轮45从而驱动转子39，各个转子39的转向相同。按照物料的输送方向，结合图11，转子39的主轴42分为2-4段，各段的直径逐渐减小，结合图12，主轴42采用间断叶片形成桨叶43，该桨叶43的高度逐渐加大从而保持外径不变，同时桨叶角度a逐渐减小。以上两个结构措施，保证了转子39的输送能力沿着输送方向逐渐增加，以达到对加热仓4均匀落料的目的。
螺旋输送机7的作用，是将物料汇流到出口，之后再通过锁气器8将物料排出系统。循环气加热器11的作用，是为加热仓4提供热源，实现途径为使导热油与循环气之间发生热交换，它可以是一个常规的翅片管换热器，管内有导热油流动，热量通过翅片被传递到管外的循环气。循环气取自加热仓4的上方的循环气出口9，加热到指定温度后，通过循环气分配箱12和注气器5，注入加热仓4的下方。循环气风机10是循环气加热器11的辅机，其作用是驱动循环气流动。
为了保证加热仓4的安全，仓内不得有氧气残留，所以在排料时必须使用不含氧的气体作为锁气介质，本发明使用过热蒸汽作为锁气介质，它被注入到螺旋输送机7出料口的上方。蒸汽发生器20的作用是生产出合格的锁气介质，它的主体是一台蒸发器，以导热油为热源完成水的蒸发，得到饱和蒸汽，再进一步对饱和蒸汽加热而获取过热蒸汽。其结构可以是任意一种常规的带有过热功能的直流式蒸发器，例如使用加热盘管，管内是水或蒸汽，管外是导热油。软水箱18和注汽水泵19是蒸汽发生器20的附属设备。
冷凝器14用于处理加热仓4产生的尾气，尾气的成分与循环气相同。尾气通过设在加热仓上部的尾气排气口13进入冷凝器14，冷凝后产生的液相组分可以回收；未凝结的气相组分，既可以继续进行低温冷凝回收有效组分，也可以作为气体燃料使用，或者通过火炬燃烧后排放到大气。冷凝器14可以使用任意一种常规的结构，比如以水为冷却介质，水在管内流动，尾气在管外凝结。引风机15是冷凝器14的附属设备，其作用是驱动尾气的流动。水箱24、循环水泵25、散热水泵26、冷却塔27等构成了冷却水系统，是冷凝器14的辅助系统，其作用是将冷凝器14中尾气的放热散发到大气中。
抽气风机17是一个安全部件，其任务是将物料携带的空气通过设置在推板换热器3上部的抽气口16排出系统，以保证加热仓处于无氧环境。
导热油锅炉23，是本发明的重要辅机，其作用是为生物质粉粒体的热解过程提供热源。导热油锅炉23可以是任意一种常规的系统，可以根据具体情况选用电热锅炉、光热锅炉、化石燃料锅炉。锅炉加热的导热油用于蒸汽发生器20、循环气加热器11、推板换热器3等。导热油的流动由循环油泵22驱动。
本发明的蒸汽发生器20是一个蒸发器，以导热油为加热热媒，水在管内流动，进口为液态水而出口为过热蒸汽。所述的导热油锅炉23，所使用的燃料是各类有机燃料，或者使用电力、太阳能作为输入能量的来源。
本发明的控制调节系统28分为两个模块：系统在线监测模块和电机驱动控制模块组成。系统在线监测模块包括八个在线传感器，分别是三个温度传感器T1,T2和T3、四个压力传感器P1，P2，P3和P4和一个料位传感器H，其中第一温度传感器T1和第一压力传感器P1设置在推板换热器3的排气室31的侧壁上，分别测量推板换热器3顶部气流的温度和压力；第二温度传感器T2和第二压力传感器P2设置在尾气排气口13位置附近，分别测量加热仓4顶部气流的温度和压力；第三温度传感器T3和第三压力传感器P3设置循环气分配箱12内，分别测量循环气的气流温度和压力；第四压力传感器P4设置在螺旋输送机7的出口位置，测量螺旋输送机7出口处的压力；料位传感器H设在加热仓4的顶部，测量加热仓4的料位, 系统在线监测模块传感器提供的数据作为电机控制驱动模块的调节依据。电机驱动模块是一个常规的技术，如普通电机启停按钮、调速电机的调速盘、普通电机的电频器等，提供普通电机的启停控制、调速电机的转速控制以及普通电机的变频控制。
通过在线传感器采样的参数调节（自动或手动方式）电机的频率和转速，其控制与调节的逻辑关系为：通过设置不同的抽气风机17的频率，来调节推板换热器3上部气流的压力（对应压力传感器P1），定值闭环调节；通过设置不同的尾气风机15的频率，来调节加热仓4顶部气流的压力（对应压力传感器P2），定值闭环调节；通过设置不同的循环气风机10的频率，来调节循环气分配箱12内的气流压力（对应压力传感器P3），定值闭环调节；通过设置不同的注汽水泵19的频率，来调节螺旋输送机7出口处的压力（对应压力传感器P4），定值闭环调节；通过改变给料机2调速电机的转速，来调节加热仓4的料位（对应料位传感器H），定值闭环调节；通过改变桨叶排料机6的驱动调速电机的转速，来调节系统负荷。
推板换热器3顶部气流温度T1是一个报警信号，它设置有上限和下限，超限时应当及时调节系统负荷（超过上限时需要加大负荷，低于下限时需要增加负荷）；加热仓3顶部气流温度T2是一个事先设定的目标参数，它决定了冷凝器14中凝结液的品质；循环气分配箱12内的气流温度T3是一个事先设定的目标参数，它决定了热处理之后的生物质物料的品质。
本发明提出的生物质粉粒体连续热处理系统，其工作流程如下：
粉粒体流程：料仓1中的粉粒体，由给料机2输送，在给料机2的出口下落到推板换热器3；在推板换热器3内，粉粒体被热壁面间接加热，完成预热过程；预热后的粉粒体下落到加热仓4，在加热仓4内向下流动，同时受到循环气的直接加热，在加热仓4的底部由桨叶排料机6排出加热仓4，通过螺旋输送机7汇流，最后由锁气器8排出系统。
循环气流程：来自加热仓4靠近顶部的侧壁位置设置的循环气出口9的循环气，由循环气风机10驱动，在循环气加热器11内被加热到指定温度后进入循环气分配箱12，再通过注气器5注入到加热料仓4的下方；加热的循环气穿过料层并放热后，由循环气出口9排出，从而完成循环气的循环流动。
排放气流程：从位于加热料仓4靠近顶部的侧壁位置设置的尾气排气口13引出的尾气，通过冷凝器14将低沸点组分凝结后，剩余的不凝性组分通过尾气风机15排出；从推板换热器3上部排气室31的侧壁上设置的抽气口16引出的气体，通过抽气风机17排向大气。根据具体物料种类和操作温度的不同，尾气可以作为气体燃料使用，或者直接驰放到大气中。从尾气凝结下来的液态产物，可以作为副产品回收。
导热油流程：从导热油锅炉23引出的导热油，依次流经蒸汽发生器20、循环气加热器11、推板换热器3，放热后的导热油由循环油泵22驱动，回流到导热油锅炉23。
蒸汽流程：取自软水箱18的软水，由注汽水泵19驱动，送入蒸汽发生器20，转换为过热蒸汽后，通过注汽口21注入锁气器8之前的螺旋输送机7出口处，最后进入加热仓4。
冷却水流程：取自水箱24的热水，由循环水泵25驱动，流经冷凝器14后，回流到水箱24。水箱24中存贮的热水，由散热水泵26驱动并通过冷却塔27将热量散发到大气中。
本发明提出的生物质粉粒体连续热处理装置，其工作机理是：
以导热油为热源，在无氧气氛下，实现对生物质粉粒体的加热，加热过程使得生物质发生所期望的轻度热解，热解产生的气相产物中的低沸点组分可以凝结回收。为了保证无氧气氛，采取了加料抽气和出料锁气等两项技术措施；为了降低能耗和提高产能，采取了仓内循环气直接换热的技术措施；为了实现连续生产，采取了加热仓4仓底连续出料的技术措施。下面针对上述技术措施进行补充解释。
加料抽气技术措施，主要由抽气风机17完成，抽气位置是设置在推板换热器3上部排气室31的侧壁的抽气口16，抽气的目标是排除物料携带的空气，包括颗粒间隙内的空气和颗粒内部吸附的部分空气。具体抽气过程如下：推板换热器3对物料进行间接加热，过程中完成物料的升温和干燥，干燥过程析出的水蒸气从颗粒内部向外流动并排除颗粒吸附的空气，通过颗粒之间的间隙，最后从抽气口16被抽出。为了控制推板换热器3中的气流流向，防止空气进入加热仓4，则必须使得抽气口16的压力低于尾气排气口13的压力，为此设置了两个压力传感器P1和P2对压力进行监测，确保加料抽气的顺利进行。
出料锁气的技术措施，主要由蒸汽发生器20生产的过热蒸汽完成，以过热蒸汽为锁气介质，通过设置在螺旋输送机7出口上部的注汽口21注入，其目标是实现加热仓4与大气之间的气流分隔，只允许少量过热蒸汽通过锁气器8，并为加热仓4内的气流提供一个基准压力，以维持料仓1上部的额定压力。具体出料锁气过程如下：注汽口21注入的过热蒸汽分为两路并联流动：第一路通过锁气器8随物料排出生物质分体连续热处理装置，第二路依次通过螺旋输送机7和桨叶排料机6，进入加热仓4的下部并汇入循环气，随着循环气穿过加热仓4的料层。总注汽流量是上述两路并联通道流量之和，必须保证第二路流量大于零，才能完成出料锁气功能，所以两路通道的阻力特征都会影响到锁气效果，必须同时保证两路通道皆有较大的阻力系数。第一路通道的阻力系数由锁气器8的机械密封机构完成，第二路通道的阻力系数主要由来自桨叶排料机6内物料的锁闭作用。由于出料锁气还需要为加热仓4提供压力基准，所以出料锁气的目标参数还要包括加热仓4上部的压力。以上过程依靠设置注汽水泵19的不同频率从而改变注汽流量来调节。
对加热仓4内料层进行加热，以实现对生物质的热处理，是装置运行的目标。本发明采用了循环气直接加热物料的方式，其优点是以生物质粉粒体物料的颗粒表面为换热表面，具有极大的换热面积，可以显著增加产能。加热过程取决于气流参数和颗粒参数，包括物流参数和物性参数，其中物流参数包括颗粒初温、颗粒流量、循环气流量、料层中循环气的进出温度、气流和颗粒在仓内流动的均匀性等。以上参数中，保证颗粒在加热仓4内依靠重力的向下流动的均匀性，具有决定性意义，本发明提出的桨叶排料机6可以达到加热仓4底部均匀出料的效果，从而保证了加热仓4内的颗粒皆处于均匀的向下流动状态。本发明采取的前述各项技术措施，使得上述物流参数皆可以得到精确的控制与调节。
下面结合实施例，对本发明提出的生物质粉粒体连续热处理装置作进一步说明。
以一台每小时处理2吨木粉的小型木粉热处理装置为例：
加热仓几何特征参数为：横截面尺寸1000×1000mm，高度1200 mm。
部件参数的典型配置如下：
（1）给料机2：管链输送机，最大输送能力15m3/h，调速电机驱动；
（2）推板换热器3：12层；
（3）抽气风机17：离心风机，流量20m3/h，压头200Pa，变频调速；
（4）尾气风机15：防爆型离心风机，流量300m3/h，压头1kPa，变频调速；
（5）循环气风机10：防爆型离心风机，流量800m3/h，压头3kPa，变频调速；
（6）桨叶排料机6：4转子39均布，桨叶43外径Φ180 mm；每个转子39的主轴42分为三段，主轴42直径按照物料流向依次为Φ160mm、Φ140mm、Φ120mm，桨叶43角度a沿物料料流流向逐渐减小，角度为75°至45°。
（7）循环气加热器11：换热面积50 m2。
（8）锁气器8：耐热型星型关风器，输送能力15m3/h；
（9）导热油锅炉23：容量0.5MW ，供油温度150～300℃可调；
（10）蒸汽发生器20：额定蒸发量20kg/h；
（11）注汽水泵19：扬程3bar，流量2～22kg/h可调；
关键操作参数如下：
P1＝- 10 ± 10Pa；
P2＝10 ± 10 Pa；
P4-P3 =20 ± 10 Pa；（P3由循环风机的参数和循环气量共同确定）
T1＝40~50℃；
T2＝80~105℃；
T3＝160~250℃。
本发明提出的生物质粉粒体连续热处理装置，可以按照设定的温度和停留时间，连续并且精确地完成对生物质的加热，同时脱除生物质内部吸附的气体和不稳定的组分，设定温度的范围可以在140℃～250℃之间，适用于处理生物质粉体以及最大尺寸小于20mm的生物质散体。在一定条件下，它可以替代现有的汽提设备。
本发明提出的生物质粉粒体连续热处理装置，可以应用于生物能源的开发：比如在生物质颗粒燃料的生产中作为生物质粉体的预处理装置，将粉体加热到150℃以上，排除生物质粉体中的空气并使得木质素软化，可以大幅度提高造粒机的产能和降低造粒电耗，并提高生物质颗粒的强度和密度；再比如作为生物质散体的预处理装置，将散体加热到210℃以上使之轻度碳化，后接制粉机，可以大幅度降低制粉电耗，或生产出超细生物质粉体并进一步制备生物质浆体燃料。
Claims (10)
1.一种生物质粉粒体连续热处理系统，其特征在于：由料仓（1）、给料机（2）、推板换热器（3）、加热仓（4）、注气器（5）、桨叶排料机（6）、螺旋输送机（7）、锁气器（8）、循环气出口（9）、循环气加热器（10）、循环气风机（11）、循环气分配箱（12）、尾气排气口（13）、冷凝器（14）、尾气风机（15） 、抽气口（16）、抽气风机（17）、软水箱（18）、注汽水泵（19）、蒸汽发生器（20）、注汽口（21）、循环油泵（22）、导热油锅炉（23）、水箱（24）、循环水泵（25）、散热水泵（26）、冷却塔（27），以及控制调节系统（28）组成，其中料仓（1）位于给料机（2）的上方，并与给料机（2）的进料口连接，给料机（2）的出料口与推板换热器（3）的顶部连接，推板换热器（3）的底部与加热仓（4）的顶部连接，加热仓（4）的底部与桨叶排料机（6）的入口连接，桨叶排料机（6）的出料口与螺旋输送机（7）的入口连接，螺旋输送机（7）的出口与锁气器（8）连接；软水箱（18）、注汽水泵（19）、蒸汽发生器（20）、注汽口（21）依次连接，该注汽口（21）与螺旋输送机（7）相通；循环气出口（9）、循环气加热器（10）、循环气风机（11）、循环气分配箱（12）和注气器（5）依次连接，循环气出口（9）设置在加热仓（4）的靠近顶部的侧壁上，注气器（5）设置在加热仓（4）内的底部；推板换热器（3）、循环油泵（22）、导热油锅炉（23）、蒸汽发生器（20）、循环气加热器（10）通过导热油管依次连接形成一个回路；在推板换热器（3）上设置抽气口（16），该抽气口（16）与抽气风机（17）连接；尾气排气口（13）、冷凝器（14）与引风机（15）依次连接，尾气排气口（13）设置在加热仓（4）靠近顶部的侧壁上；水箱（24）、散热水泵（26）和冷却塔（27）通过水管形成回路，该水箱（24）、循环水泵（25）、冷凝器（14）通过水管连接形成回路；螺旋输送机（7）、锁气器（8）、循环水泵（25）、循环油泵（22）、给料机（2）、推板换热器（3）、桨叶排料机（6）、循环气风机（11）、尾气风机（15）、抽气风机（17）、注汽水泵（19）通过电机驱动，上述电机再与控制调节系统（28）的电机驱动控制模块相连接。
2.根据权利要求1所述的生物质粉粒体连续热处理系统，其特征在于：螺旋输送机（7）、锁气器（8）、循环水泵（25）、循环油泵（22）使用普通电机，电机的启停控制由控制调节系统（28）的电机驱动控制模块提供；给料机（2）、推板换热器（3）、桨叶排料机（6）使用调速电机，调速电机的转速控制由控制调节系统（28）的电机驱动控制模块提供；循环气风机（11）、尾气风机（15）、抽气风机（17）、注汽水泵（19）使用普通电机驱动，电机的频率控制由控制调节系统（28）的电机驱动控制模块提供。
3.根据权利要求1所述的生物质粉粒体连续热处理系统，其特征在于：推板换热器（3）从上到下分别由接给料机法兰（29）、连接管段（30）、排气室（31）、多层推板换热模块（32）、接加热仓法兰（33）构成，抽气口（16）设置在排气室（31）的侧壁上，多层推板换热模块（32）由单层推板换热模块叠加而成，每个单层推板换热模块由膜式壁（34）、推板（35）、推板往复连杆（36）组成，推板（35）连接在膜式壁（34）上，推板往复连杆（36）连接在推板（35）上；膜式壁（34）由加热管（37）和鳍片（38）焊接形成组件，鳍片（38）上间断地开设有落料口（39）；相邻单层推板换热模块的推板（35）运动方向相互垂直，相互间隔的单层推板换热模块隔层的推板（35）连接在同一个框架上，框架由两个同心的轴向滑动支座支承，并由往复电机驱动作往复运动；加热管（37）内的加热介质是导热油。
4.根据权利要求3所述的生物质粉粒体连续热处理系统，其特征在于：多层推板换热模块（32）的第一层横截面尺寸与给料机（2）的出口相同，各层的依次逐渐加大，最后一层的横截面与加热仓（4）相同。
5.根据权利要求1所述的生物质粉粒体连续热处理系统，其特征在于：注气器（5）是一组长轴处于垂直方向的椭圆管（40）组成的阵列，并穿过加热仓（4）壁面上的开孔与循环气分配箱（12）连通，椭圆管（40）的下部设置间断的透气缝（41）以分配热气流。
6.根据权利要求1所述的生物质粉粒体连续热处理系统，其特征在于：桨叶排料机（6）由进料口（46）、底板（47）、侧壁（48）、两个以上平行布置的转子（39）、排料口（49）组成，转子（39）设置在底板（47）、侧壁（48）构成的腔体内，进料口（46）与加热仓（4）连接，排料口（49）与螺旋输送机（7）连接；每个转子（39）结构相同，皆由主轴（42）、桨叶（43）、轴承（44）、驱动齿轮（45）组成，主轴（42）有两个轴承（44）支撑，轴承（44）分别固定在侧壁（48）上，并保证同心，主轴（42）的一端有驱动齿轮（45），驱动电机通过减速器带动驱动齿轮（45）从而驱动转子（39），各个转子（39）的转向相同。
7.根据权利要求6所述的生物质粉粒体连续热处理系统，其特征在于：按照物料的输送方向，转子（39）的主轴（42）分为2-4段，各段的直径逐渐减小，采用间断叶片形成桨叶（43），该桨叶（43）的高度逐渐加大从而保持外径不变，同时桨叶角度a逐渐减小。
8. 根据权利要求1所述的生物质粉粒体连续热处理系统，其特征在于：蒸汽发生器（20）是一个蒸发器，以导热油为加热热媒，水在管内流动，进口为液态水而出口为过热蒸汽。
9.根据权利要求1所述的生物质粉粒体连续热处理系统，其特征在于：导热油锅炉（23）所使用的燃料是各类有机燃料，或者使用电力、太阳能作为输入能量的来源。
10.根据权利要求1所述的生物质粉粒体连续热处理系统，其特征在于：控制调节系统（28）分为两个模块：系统在线监测模块和电机驱动控制模块组成,系统在线监测模块包括八个在线传感器，分别是三个温度传感器（T1,T2和T3）、四个压力传感器（P1，P2，P3和P4）和一个料位传感器（H），其中第一温度传感器（T1）和第一压力传感器（P1）设置在推板换热器（3）的排气室（31）的侧壁上，分别测量推板换热器（3）顶部气流的温度和压力；第二温度传感器（T2）和第二压力传感器（P2）设置在尾气排气口（13）位置附近，分别测量加热仓（4）顶部气流的温度和压力；第三温度传感器（T3）和第三压力传感器（P3）设置循环气分配箱（12）内，分别测量循环气的气流温度和压力；第四压力传感器（P4）设置在螺旋输送机（7）的出口位置，测量螺旋输送机（7）出口处的压力；料位传感器（H）设在加热仓（4）的顶部，测量加热仓（4）的料位, 系统在线监测模块传感器提供的数据作为电机控制驱动模块的调节依据,电机驱动模块提供普通电机的启停控制、调速电机的转速控制以及普通电机的变频控制。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NANJING UNIVERSITY OF SCIENCE + TECHNOLOGY, LIANYU Free format text: FORMER OWNER: NANJIANG UNIV. OF SCIENCE + ENGINEERING Effective date: 20150123 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 210094 NANJING, JIANGSU PROVINCE TO: 222006 LIANYUNGANG, JIANGSU PROVINCE |
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Effective date of registration: 20150123 Address after: 222006 No. 2, Chenguang Road, Haizhou District, Jiangsu, Lianyungang Patentee after: Lianyungang Research Institute, Nanjing University of Science and Technology Address before: 210094 Xiaolingwei, Jiangsu, No. 200, Patentee before: Nanjing University of Science and Technology |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20151103 Address after: 210094 Xiaolingwei, Jiangsu, No. 200, Patentee after: Nanjing University of Science and Technology Address before: 222006 No. 2, Chenguang Road, Haizhou District, Jiangsu, Lianyungang Patentee before: Lianyungang Research Institute of Nanjing University of Science and Technology |
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Granted publication date: 20140108 Termination date: 20180712 |
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