CN104745205A - 生物质旋转干馏综合利用工艺 - Google Patents

Abstract

一种生物质旋转干馏综合利用工艺，包括以下几个工艺步骤：a、备料；b、空气加温、输送、循环利用；c、原料输送； d、生物质干馏； e、焦油裂解； f、生物质燃气降温、净化与应用， J、生物质炭降温、计量、包装。本发明的优点效果如下：1、可以实现连续化生产大量生物质燃气，适用于大规模工业化生产。2、工艺运转后使用自产生物质燃气燃烧作为热源，节约了能源而且环保。3、使用自产生物质燃气进行焦油裂解气进行加温，更有利于消除杂质提高生物质燃气的纯度、浓度和热值。4、工艺对各管线节流阀及投料、排炭、出渣、风机采用自动化控制，可大大提高生产效率。

Description

生物质旋转干馏综合利用工艺

技术领域

本发明涉及生物质干馏工艺，具体属于生物质旋转干馏综合利用工艺。

背景技术

当前，我国的生物质气化技术（以空气为气化剂）在全世界名列前茅，但由于燃气焦油含量大、热值低而造成市场萎缩。生物质干馏技术以其燃气热值高、燃气气质纯洁引起了生物质能研发单位的高度重视，他们采用内外筒夹套式反应釜进行生物质固体燃料干馏，干馏获得的生物质燃气用于集中供气，生产规模较小。其工艺路线是从反应釜顶部投料、底部出炭，采用火道折流对生物质固体燃料隔皮加温，燃料自上而下、燃气处下而上流动，燃气出釜后进行降温洗涤。该工艺明显具有以下缺点：一是生物质固体燃料受热不均匀；二是燃气中的焦油裂解不充分；三是产量难以提升。

发明内容

本发明提供一种生物质旋转干馏综合利用工艺，该工艺遵循生物质干馏热化学反应规律设计，将空气加温到设定的温度输入倾斜旋转的干馏机的多根散热管内，高温空气对连续投入干馏机内翻腾流动的生物质原料加热干馏，达到干馏后的原料生成生物质炭和生物质燃气的目的。

本发明的技术方案如下：

一种生物质旋转干馏综合利用工艺，包括以下几个工艺步骤：

a、备料；首先选择无霉烂变质的生物质固体原料，选用的生物质固体原料含水量≤18%，含土量≤3%，长度≤75mm；

b、空气加温、输送、循环利用；干馏机系统启动初期，干馏机高温空气送风箱风源来自于加热炉，当启动低温空气排风箱顶部的鼓风机时，鼓风机将被加温到640℃—660℃的热空气经过高温空气送风箱、干馏机尾分风箱、干馏机内热风管、干馏机头聚风箱、低温空气排风箱输入第一换热器后再次注入加热炉；生物质燃气生成后再将第一换热器流出的热空气用前燃气燃烧机加温至640℃—660℃输入高温空气送风箱，使热空气循环利用并停止加热炉运行；

c、原料输送；将合格的生物质原料通过输送、提升到设计的高度后，在原料降落的过程中变换启动原料转换箱密封阀开关，使原料落入料斗，再用进料机将原料从料斗连续输入到干馏机筒内；

d、生物质干馏；干馏机进料端到出炭端由高向低倾斜，将携带热空气、原料的干馏机匀速连续旋转，干馏机采用气料分离的套管式结构，热空气流经干馏机内多根散热管，散热管径向对生物质原料实施热辐射，原料置于干馏筒内的多根散热管间隙中，由高向低跌落翻腾受热生成生物质炭流动至出炭机，完成干馏过程后由生物质原料生成的生物质炭和生物质燃气，经高温送风箱后部的气炭分离器进行重力分离和离心分离；

e、焦油裂解；在引风机的作用下，生物质燃气从气炭分离器进入焦油裂解器，由于焦油裂解器腔体内连续注入固定碳，焦油裂解器上的柴油燃烧机、后燃气燃烧机以第二换热器输出的热风和生物质燃气中的氧气为氧化剂点燃了的固定碳，焦油分子键被炽热的碳放射出的高温切断，变成了气态小分子，不仅降低了生物质燃气中的氧含量，还消除了燃气中焦油对设备及管线的腐蚀和阻塞，且提高了生物质燃气热值；

f、生物质燃气降温、净化与应用，生物质燃气穿过焦油裂解器、换热器进入喷淋塔，再经过气水分离器被引风机送入储气罐，用于锅炉、发电、烘干、集中供气；

J、生物质炭降温、计量、包装。

上述的生物质旋转干馏综合利用工艺，其特征在于：该工艺中循环利用的热空气来源包括：一是初次启动干馏机时利用加热炉将空气加温至640℃～660℃送入高温空气送风箱为干馏机供热；二是干馏机的低温空气排风箱的热空气穿过焦油裂解器后的第一换热器经前燃气燃烧机加温至640℃～660℃后进入高温空气送风箱为干馏机供热；三是使用第二换热器输出的热空气为柴油燃烧机、前燃气燃烧机、后燃气燃烧机提供高温氧气，换热器既为燃气降温又充分利用燃气的余热。

上述的生物质旋转干馏综合利用工艺，其特征在于：料斗、低温空气排风箱、干馏机、高温空气送风箱、气炭分离箱、出炭机采用过渡配合连接，并采用软质材料挤压密封。

上述的生物质旋转干馏综合利用工艺，其特征在于：原料转换箱、气炭分离箱排炭机、焦油裂解器的进炭箱进出口采用转换开关阀密封控制，焦油裂解器底部插入水封器，水封器内配置出渣机。

上述的生物质旋转干馏综合利用工艺，其特征在于：引风机针对干馏机负压运行，负压控制在-29kpa～-30kpa。

上述的生物质旋转干馏综合利用工艺，其特征在于：干馏机投料端高、出炭端低，倾斜角度为1.5°。

上述的生物质旋转干馏综合利用工艺采用DCS系统控制，并对相关配套设备安装变频。

干馏机旋转速度以生物质原料密度、干湿度、颗粒度和干馏产量设定，原料含水量大、颗粒度大、密度大、投料量大，干馏机旋转速度慢，反之速度快。

本发明的优点效果如下：

1、可以实现连续化生产大量生物质燃气，适用于大规模工业化生产。

2、工艺运转后使用自产生物质燃气燃烧作为热源，节约了能源而且环保。

3、使用自产生物质燃气进行焦油裂解气进行加温，更有利于消除杂质提高生物质燃气的纯度、浓度和热值。

4、工艺对各管线节流阀及投料、排炭、出渣、风机采用自动化控制，可大大提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的生物质干馏流程示意图。

具体实施方式

实施例1

参见图1，生物质旋转干馏综合利用工艺，包括以下几个工艺步骤：

a、备料，首先选择无霉烂变质的生物质固体原料，选用的生物质固体原料木片含水量17%，长度≤65mm，产量额定，干馏机旋转速度设定为4转/min；

b、空气加温、输送，循环利用。启动鼓风机，点燃加热炉，将加温至650°左右的热空气经过高温空气送风箱、干馏机尾分风箱、干馏机内热风管、干馏机头聚风箱、低温空气排风箱送入第一换热器后流入加热炉，同时启动第二换热器鼓风机为柴油燃烧机提供高温氧气；待原料干馏生成生物质燃气后，启动前燃气燃烧机，利用生物质燃气燃烧将第一换热器输出的热空气加温至650°左右送入高温空气送风箱，并停止加热炉运行，同时关闭柴油燃烧机并切换为后燃气燃烧机，并由继续第二换热器为之提供高温氧气。

c、原料输送，启动原料输送机、提升机、并变换启动原料转换箱密封阀开关，使原料提升后落入料斗，启动进料机，将原料从料斗连续输入到干馏机筒内。

d、生物质干馏，启动鼓风机和加热炉，旋转干馏机，同时启动引风机、进料机、出炭机，干馏机投料端高、出炭端低，倾斜角度在1.5°，干馏机内多根散热管对原料实施热辐射，原料在干馏筒内的多根散热管间隙中，由高向低跌落翻腾受热生成的生物质炭不断落至出炭机，适时启动排炭机，将原料完成干馏过程后生成的生物质炭排出气炭分离器，生物质炭和生物质燃气在气炭分离器中进行重力分离和离心分离。引风机针对干馏机负压运行，负压控制在-29.4kpa。引风机将原料完成干馏过程后生成的生物质燃气输入焦油裂解器，在生物质燃气浓度低时，打开引风机正压端安装的排空阀，启动排空阀顶部的废气燃烧机，销毁低浓度的燃气后进入烟囱，防止低浓度燃气对大气的污染。

e、焦油裂解，为焦油裂解器适时投入固定碳，在引风机的作用下，生物质燃气进入焦油裂解器，点燃柴油燃烧机引着焦油裂解器腔体内的固定碳，使焦油裂解器腔体内温度稳定在900℃～1000℃，生物质燃气喷淋水洗后向后燃气燃烧机供气燃烧同时关闭柴油燃烧机，生物质燃气经过炽热的碳区后焦油被高温裂解；并适时启动焦油裂解器底部水封器内的出渣机出渣。生物质旋转干馏机在不同时期运行10次后的燃气采样化验，燃气中的焦油含量＜5mg/Nm3。

f、生物质燃气输出、降温、净化与应用，可燃成分达标的生物质燃气穿过焦油裂解器、换热器进入喷淋塔，再经过气水分离器被引风机送入储气罐，用于锅炉、发电、烘干、集中供气。降温水经沉淀池、蓄水池、冷却塔处理后循环使用，杜绝水污染。

J、生物质炭降温、计量、包装，生物质炭被出炭机输入气炭分离箱底部后，在排炭机的作用下经密封转换排入降温箱，降温后的生物质炭进入磅秤计量、封口包装程序。生物质旋转干馏在不同时期运行10次后的生物质炭抽样化验，生物质炭热值均在15MJ/Nm3以上。

该工艺中循环利用的热空气来源包括：一是初次启动干馏机时利用加热炉将空气加温至640℃～660℃送入高温空气送风箱为干馏机供热；二是干馏机的低温空气排风箱的热空气穿过焦油裂解器后的第一换热器经前燃气燃烧机加温至640℃～660℃后进入高温空气送风箱为干馏机供热；三是使用第二换热器输出的热空气为柴油燃烧机、前燃气燃烧机、后燃气燃烧机提供高温氧气，换热器既为燃气降温又充分利用燃气的余热。

本实施例的生物质旋转干馏综合利用工艺，料斗、低温空气排风箱、干馏机、高温空气送风箱、气炭分离箱、出炭机采用过渡配合连接，并采用软质材料挤压密封。

本实施例的生物质旋转干馏综合利用工艺，原料转换箱、气炭分离箱排炭机、焦油裂解器的进炭箱进出口采用转换开关阀密封控制，焦油裂解器底部插入水封器，水封器内配置出渣机。

主要技术性能参数

  

 为进一步地说明，现将空气和生物质燃气的运行路线描述如下：

干馏机开启时低温空气排风箱顶部的鼓风机开启，低温空气经过第一换热器折回至加热炉加热后进入高温空气送风箱、干馏机，在干馏机放热后的空气再次回到低温空气排风箱进行循环。当有生物质燃气产生后，开启引风机抽出生物质燃气，生物质燃气经过气炭分离器进入焦油裂解器去除氧气和焦油，随后进入第一换热器和第二换热器进行热交换降温，接着进行喷淋、干燥，初期的低浓度燃气由废气燃烧机燃烧后排空，燃气达标后置于储气罐储存。焦油裂解器初期由柴油燃烧机引燃并供热直至后燃气燃烧机开始工作。达标的生物质燃气正式产出后，关闭加热炉开启前燃气燃烧机，关闭柴油燃烧机开启后燃气燃烧机。部分生产出的达标生物质燃气由管线引入前燃气燃烧机作为燃料。与第二换热器相连的鼓风机随干馏机一同开启，初期只为柴油燃烧机提供空气作为氧化剂，当生物质燃气产出后，被第二换热器加热的空气被同时输送前燃气燃烧器和后燃气燃烧器作为氧化剂，此时柴油燃烧器已关闭无需供气。后燃气燃烧机的燃料为进入焦油裂解器前引出的部分生物质燃气。

Claims (6)

1.一种生物质旋转干馏综合利用工艺，包括以下几个工艺步骤：

a、备料；首先选择无霉烂变质的生物质固体原料，选用的生物质固体原料含水量≤18%，含土量≤3%，长度≤75mm；

b、空气加温、输送、循环利用；干馏机系统启动初期，干馏机高温空气送风箱风源来自于加热炉，当启动低温空气排风箱顶部的鼓风机时，鼓风机将被加温到640℃—660℃的热空气经过高温空气送风箱、干馏机尾分风箱、干馏机内热风管、干馏机头聚风箱、低温空气排风箱输入第一换热器后再次注入加热炉；生物质燃气生成后再将第一换热器流出的热空气用前燃气燃烧机加温至640℃—660℃输入高温空气送风箱，使热空气循环利用并停止加热炉运行；

c、原料输送；将合格的生物质原料通过输送、提升到设计的高度后，在原料降落的过程中变换启动原料转换箱密封阀开关，使原料落入料斗，再用进料机将原料从料斗连续输入到干馏机筒内；

d、生物质干馏；干馏机进料端到出炭端由高向低倾斜，将携带热空气、原料的干馏机匀速连续旋转，干馏机采用气料分离的套管式结构，热空气流经干馏机内多根散热管，散热管径向对生物质原料实施热辐射，原料置于干馏筒内的多根散热管间隙中，由高向低跌落翻腾受热生成生物质炭流动至出炭机，完成干馏过程后由生物质原料生成的生物质炭和生物质燃气，经高温送风箱后部的气炭分离器进行重力分离和离心分离；

e、焦油裂解；在引风机的作用下，生物质燃气从气炭分离器进入焦油裂解器，由于焦油裂解器腔体内连续注入固定碳，焦油裂解器上的柴油燃烧机、后燃气燃烧机以第二换热器输出的热风和生物质燃气中的氧气为氧化剂点燃了的固定碳，焦油分子键被炽热的碳放射出的高温切断，变成了气态小分子，不仅降低了生物质燃气中的氧含量，还消除了燃气中焦油对设备及管线的腐蚀和阻塞，且提高了生物质燃气热值；

f、生物质燃气降温、净化与应用，生物质燃气穿过焦油裂解器、换热器进入喷淋塔，再经过气水分离器被引风机送入储气罐，用于锅炉、发电、烘干、集中供气；

J、生物质炭降温、计量、包装。

2.根据权利要求1所述的生物质旋转干馏综合利用工艺，其特征在于：该工艺中循环利用的热空气来源包括：一是初次启动干馏机时利用加热炉将空气加温至640℃～660℃送入高温空气送风箱为干馏机供热；二是干馏机的低温空气排风箱的热空气穿过焦油裂解器后的第一换热器经前燃气燃烧机加温至640℃～660℃后进入高温空气送风箱为干馏机供热；三是使用第二换热器输出的热空气为柴油燃烧机、前燃气燃烧机、后燃气燃烧机提供高温氧气，换热器既为燃气降温又充分利用燃气的余热。

3.根据权利要求1所述的生物质旋转干馏综合利用工艺，其特征在于：料斗、低温空气排风箱、干馏机、高温空气送风箱、气炭分离箱、出炭机采用过渡配合连接，并采用软质材料挤压密封。

4.根据权利要求1所述的生物质旋转干馏综合利用工艺，其特征在于：原料转换箱、气炭分离箱排炭机、焦油裂解器的进炭箱进出口采用转换开关阀密封控制，焦油裂解器底部插入水封器，水封器内配置出渣机。

5.根据权利要求1所述的生物质旋转干馏综合利用工艺，其特征在于：引风机针对干馏机负压运行，负压控制在-29kpa～-30kpa。

6.根据权利要求1所述的生物质旋转干馏综合利用工艺，其特征在于：干馏机投料端高、出炭端低，倾斜角度为1.5°。