CN103146401A - 水平推送立式生物质炭气油联产装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种水平推送立式生物质炭气油联产装置，利用水平推送装置使生物质在立式热解炉中分层往返向下运动，气体载热质直接穿过料层，以对流的形式加热生物质，具体结构包括外部炉体和炉体内部由炉衬围成的干燥干馏反应空间，干燥干馏反应空间被模块化地分隔成大致均等的六层水平箱体式空间，该六层空间分三个区：水分去除区，低温热解区，高温热解区；水平炉排以多次折返的方式设置在装置的每一层水平箱体空间中。本发明实现热解过程的物理分区，干馏过程的可调节性大幅度提高，热解产物与料层分离速度快，热解产物中液态产品产率高；引风机动力消耗大幅度下降，运行成本下降；本发明立式布置，占地面积小，容易实现多台套并联运行。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种生物质通过热化学法进行炭气油联产的装置和方法，尤其是一种水平推送立式生物质炭气油联产装置和使用方法。
背景技术
公知的生物质炭气油联产技术包括两种方法，一是利用反应釜间接加热热解技术对生物质进行炭油热化学加工。二是利用循环流化床技术对生物质进行炭气油热化学加工。
间接加热技术适合小规模生产模式，其工艺方法为：将生物质成型后，装入反应釜隔绝空气升温热解，热源在反应釜外加热反应釜的器壁，热量通过器壁传导给釜内的生物质，生物质在规定的热解终温下完成热化学转化。间接加热的缺点主要是传热效率低下，在该工艺中，釜中间生物质的升温主要靠热传导来实现，由于生物质本身的导热系数较低，且生物质周围充满热阻很大的气体，所以热传导速度缓慢。传热效率低下对生产有四点不利影响：
1、间接加热工艺中，生物质升温缓慢，导致生物质热解速度降低，最终使生物质热解产物中液态产品的产率降低。
2、在处理设备不变的情况下，生物质热解速度降低最终导致生物质处理量的下降，并导致处理成本的增高。
3、传热效率的低下不仅使整个加热过程的热效率低下，而且提高了生物质热解的成本。
4、间接加热工艺中，生物质需要先成型，而生物质的成型增加了炭气油联产工艺的综合成本。
循环流化床技术适于大规模生产模式，其工艺为：利用沙子做为载热质对生物质进行加热，生物质在流化床中完成热化学转化，该工艺存在以下几方面缺点：
1、系统结构复杂，适于大规模生产。但由于生物质能量密度较低，运输半径受到经济性的约束，所以，大规模的循环流化床生物质炭气油联产系统的应用尚不具备成熟条件。
2、热解气中含有大量的粉尘，除尘成本很高，且液态产品中含有大量难以分离的无机粉尘，造成生物油的深度加工十分困难。
3、流化床的动力消耗较高，影响系统的经济性。
根据以上分析，为了实现非成型生物质炭气油联产的连续性生产，适度提高单机设备生物质处理能力，以及大幅度提高设备的热效率，亟需发明一种以非成型生物质为热解原料，采用直接换热方式，并能尽可能防止炭粒粉化的生物质炭气油联产装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以非成型生物质为热解原料，采用直接换热方式，并能尽可能防止炭粒粉化的水平推送立式生物质炭气油联产装置和使用方法，以解决现有技术之缺陷。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种水平推送立式生物质炭气油联产装置，包括外部炉体和炉体内部由炉衬7围成的干燥干馏反应空间，干燥干馏反应空间被模块化地分隔成大致均等的六层水平箱体式空间，该六层空间从上到下分三个区：上面两层为水分去除区，中间两层为低温热解区，最下面两层为高温热解区；水平炉排2以多次折返的方式设置在装置的每一层水平箱体空间中，料层被水平炉排2推动在装置内分层往返向下运动。
所述水平炉排2由偏心驱动装置3驱动；落料管1设置在所述装置顶部一侧，和干燥干馏反应空间最上面的第一水平箱体空间相通，原料由落料管1进入水平推送立式生物质炭气油联产装置，落入第一水平箱体空间内落料管1下方的水平炉排2上形成料层；所述每一层水平箱体空间中，载热质引入口5开在料层上方空间的侧壁上，气体引出口4开在料层下方空间的侧壁上，以便使气体载热质流过料层时对料层具有压紧作用，避免将小颗粒生物质吹起；密封料柱6设置在每一水平箱体空间底部对应于炉排尾部且远离落料管的位置，任意两层水平箱体空间之间通过密封料柱6密封，密封料柱6设有作为下一分隔层的落料管，将上一层落下来的生物质落到下一层炉排上，生物质在下一层的炉排上以同样的运动方式向另一层的下方炉排运动；最下面一层水平箱体空间底部密封料柱落料管下部设置有熄焦罐8，熄焦罐8下部设有出料绞龙9。
所述偏心驱动装置3设置在外部炉体上与水平炉排2大致水平的位置，偏心驱动装置3由电机、减速机及偏心轮构成。
一种水平推送立式生物质炭气油联产装置的使用方法，所述装置的六层水平箱体式空间，从上到下被分三个区：上面两层为水分去除区，中间两层为低温热解区，最下面两层为高温热解区；使用时将生物质原料由落料管1落入第一水平箱体空间中的水平炉排2上，形成通风透气的料层；水平炉排2在偏心驱动装置3的推动下，推动料层分层往返向下运动，从上到下逐一通过所述装置的六个水平箱体空间；同时，具有一定温度和流量的载热质从料层上方的载热质引入口5被引入每一层水平箱体空间，在生物质原料形成的料层通过该水平箱体空间时，载热质从料层上方穿过料层，载热质与生物质之间进行对流换热，并进入料层的下方，然后载热质和该层水平箱体空间的生物质气体产物都从该层水平箱体空间的气体引出口4引出；在装置的干燥干馏反应空间三个不同分区的水平箱体空间中，进行对流换热时使用的载热质也不同，在水分去除区的第一和第二水平箱体空间，载热质为低温烟气，在低温热解区的第三和第四水平箱体空间中，载热质为中温煤气，在高温热解区的第五和第六水平箱体空间中，载热质为高温煤气；料层在每一层水平箱体空间内的炉排2上向下移动，到达炉排尾部后落入密封料柱6，该密封料柱6有作为下一层的落料管，将上一层落下来的生物质落到下一层炉排上，生物质在下一层的炉排上以同样的运动方式向另一侧的下方炉排运动；以此类推地不断往返并向下运动，生物质经历六层炉排后，完成热解过程；热解完毕的生物质焦炭在经过最下层炉排后进入熄焦罐8，在其中以干湿结合的方式熄焦；温度合格的生物焦通过出料绞龙9卸料，并打包，由此结束所有的生产流程。
本发明的有益效果是：
1、在本发明中，生物质分层运动，避免生物质向下运动时承受上面料柱的压力，大幅度降低了物料间的挤压力及摩擦力，从根本上避免了生物质炭由于挤压摩擦而破碎粉化的现象，从而确保料柱具有良好的通风透气特性。料柱具有良好的通风透气特性是立式连续炭化炉最基本的要求，如果满足不了这一条件，立式连续炭化炉根本无法工作。
2、在本发明中，气体载热质直接穿过生物质料层，采用的是直接换热的方式，加热速度快，单机处理量大幅度增加，热解产物中焦油产率提高。
3、在本发明中，由于料柱被分层隔开，所以可以实现热解过程的物理分区。物理分区的技术优势就是，可以根据不同热解区段的要求采用不同性质及参数的载热质，并对不同区段的热解产物采用不同的处理方式。在本发明中，整个热解过程被从物理结构上分为三个区段：水分去除区段、低温热解区段、高温热解区段。水分去除阶段采用低温烟气做为载热质，热解出的水分直接排入大气，不但可以大幅度提高热解产物的纯度，而且可以大幅度降低热解产物后期处理量，从而缩小后期处理设备的投资及运行费用。低温热解区段采用温度较低的热煤气做为载热质，将物料的温度控制在焦油最容易析出的水平，以便获得更高的液体产品的产率，该区域热解产物的特点是，可凝性产物含量高，由于该阶段生物质碳化不充分，生物质破碎率很低，所以热解产物中细粉的含量较低，这非常有利于生物焦油的提纯。高温热解区段采用温度较高的热烟气做载热质，用较高的温度促使生物质中大分子有机物断链，该区域热解产物绝大部分是不凝性气体，由于该区段生物质碳化比较彻底，生物质破碎率相对较高，所以热解产物中微细碳粉的含量较高。低温热解区段与高温热解区段获得的液态产品品质有很大差别，低温焦油具有良好的流动性，及很低的含尘率，是制作汽车燃料的良好基础原料。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图1是本发明的结构原理图。
图中，1——落料管；2——水平炉排；3——偏心驱动装置；4——气体引出口；5——载热质引入口；6——密封料柱；7——炉衬；8——熄焦罐；9——出料绞龙。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。在此之前需要说明的是，本说明书及权利要求书中所使用的术语或词语不能限定解释为通常的含义或辞典中的含义，而应当立足于为了以最佳方式说明其发明发明人可以对术语的概念进行适当定义的原则解释为符合本发明技术思想的含义和概念。随之，本说明书所记载的实施例和附图中表示的结构只是本发明最佳实施例之一，并不能完全代表本发明的技术思想，因此应该理解到对于本发明而言可能会存在能够进行替换的各种等同物和变形例。
在图1中，一种水平推送立式生物质炭气油联产装置，由炉衬7围成干燥干馏反应空间，水平炉排2推动料层在装置内多次折返运动，水平炉排2由偏心驱动装置3驱动，偏心驱动装置5由电机、减速机及偏心轮构成。原料由落料管1进入水平推送立式生物质炭气油联产装置，整个装置由模块化的六层水平箱体叠置构成，本装置从上到下分三个区：上面两层为水分去除区，中间两层为低温热解区，最下面两层为高温热解区。物料热解完毕后进入熄焦罐8进行熄焦，熄焦完毕的合格产品经卸煤蛟龙9卸料，载热质引入口5开在料层上方空间的侧墙上，气体引出口开在料层的下方，以便使气体载热质流过料层时对料层具有压紧作用，避免将小颗粒的生物质吹起。两层水平箱之间通过密封料柱6密封。
本发明的工作方法如下：
生物质原料由落料管1落入水平炉排2上，水平炉排2在偏心驱动装置3的推动下，料层向下运动，同时，具有一定温度和流量的载热质从料层的上方穿过料层，并进入料层的下方，载热质与生物质之间为对流换热。在水分去除区，载热质为低温烟气，在低温热解区，载热质为中温煤气，高温热解区，载热质为高温煤气。料层在炉排上向下移动，到达炉排尾部后落入密封料柱6，而该密封料柱有作为下一层的落料管，将上一层落下来的生物质落到下一层炉排上，生物质在下一层的炉排上以同样的运动方式向另一侧的下方炉排运动。以此类推，生物质经历若干层炉排后，完成热解过程。热解完毕的生物质焦炭进入熄焦罐8，在其中以干湿结合的方式熄焦。温度合格的生物焦通过出料绞龙9卸料，并打包。
本发明的技术优势主要体现在以下几方面：
1、本发明可以实现热解过程的物理分区，从而实现提质方案按要求分区设置：水分去除阶段采用热烟气做为载热质，热解出的水分直接排入大气，不但可以大幅度提高热解产物的纯度，而且可以大幅度降低热解产物后期处理量，从而缩小后期处理设备的投资及运行费用。低温热解区段采用温度较低的热煤气做为载热质，将物料的温度控制在焦油最容易析出的水平，以便获得更高的液体产品的产率，该区域热解产物的特点是，可凝性产物含量高，由于该阶段生物质碳化不充分，生物质破碎率很低，所以热解产物中细粉的含量较低，这非常有利于生物焦油的提纯。高温热解区段采用温度较高的热烟气做载热质，用较高的温度促使生物质中大分子有机物断链，该区域热解产物绝大部分是不凝性气体，由于该区段生物质碳化比较彻底，生物质破碎率相对较高，所以热解产物中微细碳粉的含量较高。
2、干馏过程的可调节性大幅度提高。不同热解区段，可以通过调节载热质性质、流量、温度，生物质料层厚度、运动速度，来满足不同反应过程需要的条件。
3、由于炉排的分隔作用，下部料层不承受上部物料的重量，物料运动过程中基本上无破碎现象，料层透气性非常好，热解产物与料层分离速度快，热解产物中液态产品产率高。
4、由于热解产物分层引出，热解产物的引出不经过距离很长的料柱，所以，引风机动力消耗大幅度下降，运行成本下降。
5、本发明立式布置，占地面积小，容易实现多台套并联运行。
需要注意的是，尽管本发明已参照具体实施方式进行描述和举例说明，但是并不意味着本发明限于这些描述的实施方式，本领域技术人员可以从中衍生出许多不同的变体，它们都将覆盖于本发明权利要求的真实精神和范围中。
本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种水平推送立式生物质炭气油联产装置，包括外部炉体和炉体内部由炉衬(7)围成的干燥干馏反应空间，其特征在于：干燥干馏反应空间被模块化地分隔成大致均等的六层水平箱体式空间，该六层空间从上到下分三个区：上面两层为水分去除区，中间两层为低温热解区，最下面两层为高温热解区；水平炉排(2)以多次折返的方式设置在装置的每一层水平箱体空间中，料层被水平炉排(2)推动在装置内分层往返向下运动。
2.根据权利要求1所述的水平推送立式生物质炭气油联产装置，其特征在于：所述水平炉排(2)由偏心驱动装置(3)驱动；落料管(1)设置在所述装置顶部一侧，和干燥干馏反应空间最上面的第一水平箱体空间相通，原料由落料管(1)进入水平推送立式生物质炭气油联产装置，落入第一水平箱体空间内落料管(1)下方的水平炉排(2)上形成料层；所述每一层水平箱体空间中，载热质引入口(5)开在料层上方空间的侧壁上，气体引出口(4)开在料层下方空间的侧壁上，以便使气体载热质流过料层时对料层具有压紧作用，避免将小颗粒生物质吹起；密封料柱(6)设置在每一层水平箱体空间底部对应于炉排尾部且远离落料管的位置，任意两层水平箱体空间之间通过密封料柱(6)密封，密封料柱(6)设有作为下一分隔层的落料管，将上一层落下来的生物质落到下一层炉排上，生物质在下一层的炉排上以同样的运动方式向另一层的下方炉排运动；最下面一层水平箱体空间底部密封料柱落料管下部设置有熄焦罐(8)，熄焦罐(8)下部设有出料绞龙(9)。
3.根据权利要求2所述的水平推送立式生物质炭气油联产装置，其特征在于：所述偏心驱动装置(3)设置在外部炉体上与水平炉排(2)大致水平的位置，偏心驱动装置(3)由电机、减速机及偏心轮构成。
4.一种水平推送立式生物质炭气油联产装置的使用方法，其特征在于：所述装置的六层水平箱体式空间，从上到下被分三个区：上面两层为水分去除区，中间两层为低温热解区，最下面两层为高温热解区；使用时将生物质原料由落料管(1)落入第一水平箱体空间中的水平炉排(2)上，形成通风透气的料层；水平炉排(2)在偏心驱动装置(3)的推动下，推动料层分层往返向下运动，从上到下逐一通过所述装置的六个水平箱体空间；同时，具有一定温度和流量的载热质从料层上方的载热质引入口(5)被引入每一层水平箱体空间，在生物质原料形成的料层通过该水平箱体空间时，载热质从料层上方穿过料层，载热质与生物质之间进行对流换热，并进入料层的下方，然后载热质和该层水平箱体空间的生物质气体产物都从该层水平箱体空间的气体引出口(4)引出；在装置的干燥干馏反应空间三个不同分区的水平箱体空间中，进行对流换热时使用的载热质也不同，在水分去除区的第一和第二水平箱体空间，载热质为低温烟气，在低温热解区的第三和第四水平箱体空间中，载热质为中温煤气，在高温热解区的第五和第六水平箱体空间中，载热质为高温煤气；料层在每一层水平箱体空间内的炉排(2)上向下移动，到达炉排尾部后落入密封料柱(6)，该密封料柱(6)有作为下一层的落料管，将上一层落下来的生物质落到下一层炉排上，生物质在下一层的炉排上以同样的运动方式向另一侧的下方炉排运动；以此类推地不断往返并向下运动，生物质经历六层炉排后，完成热解过程；热解完毕的生物质焦炭在经过最下层炉排后进入熄焦罐(8)，在其中以干湿结合的方式熄焦；温度合格的生物焦通过出料绞龙(9)卸料，并打包，由此结束所有的生产流程。
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| CN103740390A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-04-23 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 一种蓄热式辐射管旋转炉煤热解油气采集系统 |
| CN105439408A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-03-30 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 污泥发电系统及其发电方法 |
| CN105737167A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-06 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 蓄热式旋转床分段利用含碳有机物热解产物的方法和系统 |
| CN110090854A (zh) * | 2019-06-07 | 2019-08-06 | 广州绿邦环境技术有限公司 | 一种用焓变技术处理危废的方法及装置 |
| CN116218554A (zh) * | 2023-03-28 | 2023-06-06 | 常州大学 | 一种热解机构及生物质热解装置 |
-
2013
- 2013-02-25 CN CN2013100574213A patent/CN103146401A/zh active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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