CN104560077A - 红外辐射型生物质热化学转换机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红外辐射型生物质热化学转换机组，设有封闭式红外加热炉（19）、冷却系统、上、下料装置，冷却系统包括冷却箱体、冷却箱体外围设置的循环式注水腔（5）；封闭式红外加热炉（19）通过气固分离器（2）连接所述冷却箱体，封闭式红外加热炉（19）内设有螺旋输送机构、温控系统，温控系统通过PLC和PID实现对封闭式红外加热炉（19）内温度的线性可调节控制，封闭式红外加热炉（19）上设置所述上料装置，冷却箱体上设置所述下料装置。发明采用红外加热器对生物质辐射加热，相比普通热传导加热法，大大提高了工作效率，工艺先进、周期短。

Description

红外辐射型生物质热化学转换机组
技术领域
本发明涉及一种生物质热化学转换机组，具体地说是通过红外线辐射对生物质进行热裂解产生木炭，生物油或可燃气的机器，尤其是一种能够根据机组温度的线性可调节生产对应的所需要的制品的设备。
背景技术
生物质热化学转换技术包括直接燃烧、气化、热裂解和液化技术，除了能够直接提供热能外，还能以连续的工艺和工厂化的生产方式，将低品位的生物质转化为高品位的易储存、易运输、能量密度高且具有商业价值的固态、液态及气态燃料，以及热能、电能等能源产品。然而，我国目前的生物质热化学转换机组生产的制品较为单一，机组主要提取生物炭，木焦油或可燃气的其中一种能源，而对产生的其他的少量化学能源进行笼统的概括处理，无法做到真正利用，此状况也导致了机组的适应性差，可利用价值及范围小的缺陷。
发明内容
本发明的目的就是提供一套利用范围更广的红外辐射型生物质热化学转换机组，以克服上述现有技术的不足问题，同时解决传统加热方式导致热化学传化效率低的问题。本发明可以提高热裂解炉的工作效率，并且热裂解炉中的生物质转化率也大大提高。相比一般干馏机，红外辐射型生物质热化学转换装置由螺旋输送机构推进生物质流动，并在热裂解后通过气固分离装置将热裂解产物按性状分离，实现生物质热裂解产物全部吸收利用。同时红外加热器对生物质的辐射加热，相比普通热传导加热法，大大提高了工作效率，所以该热化学转换装置工艺先进、周期短。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种红外辐射型生物质热化学转换机组，设有封闭式红外加热炉、冷却系统、上、下料装置，冷却系统包括冷却箱体、冷却箱体外围设置的循环式注水腔；封闭式红外加热炉通过气固分离器连接所述冷却箱体，封闭式红外加热炉内设有螺旋输送机构、温控系统，温控系统通过PLC和PID实现对封闭式红外加热炉内温度的线性可调节控制，封闭式红外加热炉上设置所述上料装置，冷却箱体上设置所述下料装置。
优选地，所述冷却箱体包括生物炭冷却室、油液冷却腔室、可燃气冷却腔室，油液冷却腔室、可燃气冷却腔室之间设有油气冷凝分离器，油气冷凝分离器通过油气输送管道连接所述气固分离器，生物炭冷却室连接所述气固分离器；所述油液冷却腔室上设有集油接口，所述可燃气冷却腔室上设有可燃气回收口，生物炭冷却室上设有生物炭下料口，生物炭冷却室下方设有储炭箱。
优选地，所述生物炭冷却室通过气管连接有氮气瓶, 保证腔内无氧环境。
优选地，所述螺旋输送装置包括电机、旋转轴、螺旋输送叶片，旋转轴垂直设置，旋转轴上设置所述螺旋输送叶片电机驱动连接所述旋转轴。
优选地，所述循环式注水腔经由水泵连接蓄水池。
优选地，所述封闭式红外线加热炉由金属板加工密闭而成，金属板外包裹陶瓷纤维保温层。
优选地，所述封闭式红外线加热炉顶部设有抽气风机。
优选地，所述封闭式红外加热炉内设有红外加热器，封闭式红外加热炉内壁、螺旋输送叶片上设有红外线复合反射涂层。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明适用于红外辐射型生物质热化学转换，其应用空间大，生物质原料可通过机组自带的线性温度调节装置进行不同温度区间环境下的加热，得到不同类型的产品。
（2）在结构设计上，机组进料，加热和冷却工序能够在同一时间段进行，并且无需通过起重设备将原料从加热腔内吊入吊出来进行装料，卸料。所以操作控制方便，降低劳动成本。
（3）循环式注水腔设置在三个冷却腔室的外围圆周，实现了生物质热裂解后不同成分在各自腔室内的集中冷却。设备少，结构简单紧凑，生产成本低。
（4）本发明的目的是设计出一套红外辐射型生物质热化学转换机组,包括红外加热腔，螺旋输送机构，温控系统，固气分离装置，冷却腔，冷却箱体及上下料装置。上料时，由螺旋输送机构推进生物质流动，同时在加热腔内受到红外线辐射加热。预加热阶段：抽气风机排出炉内的水蒸气，实现干燥功能。热裂解阶段：可通过温控系统设置不同温度区间，针对性获得所需化学转换制品。热裂解完成后：通过气固分离器将热裂解产物按性状分离于不同的冷却腔室，其产生的气体经过油气分离冷凝器进一步分类储存，实现生物质热裂解产物的全部吸收。装置的冷却系统包括冷却箱体及其外围的循环式注水腔。红外热裂解完成后,经水泵从蓄水池抽水，通过循环式注水腔对热化学转化产物迅速冷却。
附图说明
图1是本发明红外辐射型生物质热化学转换机组的构造示意图；
图2是本发明红外辐射型生物质热化学转换机组的螺旋输送装置三维图；
图中，1-抽气风机，2-气固分离装置，3-生物炭冷却腔室，4-油气输送管道，5-循环式注水腔，6-油气冷凝分离器，7-油液冷却腔室，8-可燃气冷却腔室，9-可燃气回收接口，10-蓄水池，11-集油接口，12-储炭箱，13-生物炭下料口，14-氮气瓶，15-电控操作显示平台，16-进料斗，17-旋转轴，18-螺旋输送叶片，19-红外加热腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示，一种红外辐射型生物质热化学转换机组，包括封闭式红外加热炉19、螺旋输送机构、温控系统、冷却系统、上、下料装置。
冷却系统包括冷却箱体、冷却箱体外围设置的循环式注水腔5。封闭式红外加热炉19通过气固分离器2连接所述冷却箱体。
封闭式红外加热炉19内设有螺旋输送机构、温控系统，温控系统通过PLC和PID实现对封闭式红外加热炉19内温度的线性可调节控制。封闭式红外加热炉19上设置所述上料装置。冷却箱体上设置所述下料装置。
冷却箱体包括生物炭冷却室3、油液冷却腔室7、可燃气冷却腔室8。油液冷却腔室7、可燃气冷却腔室8之间设有油气冷凝分离器6，油气冷凝分离器6通过油气输送管道4连接所述气固分离器2，生物炭冷却室3连接所述气固分离器2。所述油液冷却腔室7上设有集油接口11。所述可燃气冷却腔室8上设有可燃气回收口9。生物炭冷却室3上设有生物炭下料口13，生物炭冷却室3下方设有储炭箱12。
生物炭冷却室3通过气管连接有氮气瓶14。
螺旋输送装置包括电机、旋转轴17、螺旋输送叶片18，旋转轴17垂直设置，旋转轴17上设置所述螺旋输送叶片18电机驱动连接所述旋转轴17。
循环式注水腔5设置在三个冷却腔室的外围圆周，通过水泵从蓄水池循环供水。
封闭式红外线加热炉19由金属板加工密闭而成，并包裹陶瓷纤维保温层。加热炉内装有分布均匀的红外加热器。在螺旋传动片和加热炉内壁添加红外线复合反射涂层。
封闭式红外线加热炉19顶部设有抽气风机1。
封闭式红外加热炉19内设有红外加热器，封闭式红外加热炉19内壁、螺旋输送叶片18上设有红外线复合反射涂层。
红外辐射型生物质热化学转换机组，主要由封闭式红外加热炉，螺旋输送机构，温控系统，冷却箱体和上下料装置五部分组成。机组结构如附图所示。预加热阶段，生物质直接加入进料斗1，旋转轴17转动，螺旋输送叶片18将生物质不断向上推入红外加热腔19顶部，设置输入温度160℃，红外加热器工作，抽气风机1将加热腔内水蒸气排出。热裂解阶段，根据不同温度热裂解产率的分布情况选择输入温度和时间。产物分离阶段：热裂解产物继续经螺旋传送机构推动，进入气固分离装置2，该装置将固态生物质送入生物炭冷却腔室，气态木焦油及可燃气体通过油气输送管道4进入油气冷凝分离器6，经过分离，木焦油和可燃气体分别汇入各自冷却腔室7,8。冷却阶段：蓄水池10的冰水混合物通过水泵进入循环式注水腔5，对三个腔室的产物进行集中冷却。下料阶段：生物炭由冷却腔下方的下料口进入储炭箱12，木焦油和可燃气可分别通过集油接口11和可燃气回收接口9收集。
本发明涉及一种红外辐射型生物质热化学转换机组，主要由封闭式红外加热炉，螺旋输送机构，温控系统，冷却箱体和上下料装置五部分组成。本发明通过红外线辐射实现生物质的热化学转换。红外线加热炉内含螺旋输送机构，通过电机带动螺旋轴的旋转实现生物质至下而上输送和均匀受热的过程。
机组温控系统通过PLC和PID实现对加热炉内温度的线性可调节控制，从而利用不同的温度区间，针对性获取不同热转化制品。
冷却箱体由冷却水腔的循环水传导温度进行冷却，构造紧凑，可同时实现对生物炭，木焦油，可燃气的集中冷却。
加热炉由金属板加工密闭而成，并包裹陶瓷纤维保温层。在螺旋传动片和加热炉内壁添加红外线复合反射涂层，红外线辐射器均匀分布在炉腔内。
加热炉内含螺旋输送机构，该设计通过带动生物质在机组内部流动，实现热裂解环节及对后续产物分类的运转，并形成流水式作业。
加热炉内温度线性可调，可根据不同温度热裂解产率的分布情况选择不同的输入温度，实现热化学产物多样化功能。同时生物质的预加热处理无需外设加热装置，红外线加热炉通过PLC及PID温控系统及抽风风机即可实现干燥功能。
冷却箱体由冷却水腔的循环水传导温度进行冷却，热裂解完成后通过气固分离装置及油液冷凝分离器将热裂解产物按性状分离于不同的冷却腔室。其特征是循环式注水腔设置在整个冷却箱体的外围圆周上，构造紧凑，可同时实现对生物炭，木焦油，可燃气的集中冷却。
加热腔与冷却腔分离，该设计避免生物质热裂解后随加热炉冷却，缩短了工艺周期。生物炭冷却腔通过气管外连氮气瓶，确保腔室内部的无氧环境。

Claims (8)

1. 一种红外辐射型生物质热化学转换机组，其特征是，设有封闭式红外加热炉（19）、冷却系统、上、下料装置，冷却系统包括冷却箱体、冷却箱体外围设置的循环式注水腔（5）；封闭式红外加热炉（19）通过气固分离器（2）连接所述冷却箱体，封闭式红外加热炉（19）内设有螺旋输送机构、温控系统，温控系统通过PLC和PID实现对封闭式红外加热炉（19）内温度的线性可调节控制，封闭式红外加热炉（19）上设置所述上料装置，冷却箱体上设置所述下料装置。
2. 根据权利要求1所述的红外辐射型生物质热化学转换机组，其特征是，所述冷却箱体包括生物炭冷却室（3）、油液冷却腔室（7）、可燃气冷却腔室（8），油液冷却腔室（7）、可燃气冷却腔室（8）之间设有油气冷凝分离器（6），油气冷凝分离器（6）通过油气输送管道（4）连接所述气固分离器（2），生物炭冷却室（3）连接所述气固分离器（2）；所述油液冷却腔室（7）上设有集油接口（11），所述可燃气冷却腔室（8）上设有可燃气回收口（9），生物炭冷却室（3）上设有生物炭下料口（13），生物炭冷却室（3）下方设有储炭箱（12）。
3. 根据权利要求2所述的红外辐射型生物质热化学转换机组，其特征是，所述生物炭冷却室（3）通过气管连接有氮气瓶（14）。
4. 根据权利要求1所述的红外辐射型生物质热化学转换机组，其特征是，所述螺旋输送装置包括电机、旋转轴（17）、螺旋输送叶片（18），旋转轴（17）垂直设置，旋转轴（17）上设置所述螺旋输送叶片（18）电机驱动连接所述旋转轴（17）。
5. 根据权利要求1所述的红外辐射型生物质热化学转换机组，其特征是，所述循环式注水腔（5）经由水泵连接蓄水池。
6. 根据权利要求1所述的红外辐射型生物质热化学转换机组，其特征是，所述封闭式红外线加热炉（19）由金属板加工密闭而成，金属板外包裹陶瓷纤维保温层。
7. 根据权利要求1所述的红外辐射型生物质热化学转换机组，其特征是，所述封闭式红外线加热炉（19）顶部设有抽气风机（1）。
8. 根据权利要求1所述的红外辐射型生物质热化学转换机组，其特征是，所述封闭式红外加热炉（19）内设有红外加热器，封闭式红外加热炉（19）内壁、螺旋输送叶片（18）上设有红外线复合反射涂层。
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