CN105950193B - 一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，该系统由密封上料装置、双动力回转连续热解装置、炭气油分离系统、热解气回燃加热系统和支架组成，双动力回转连续热解装置由内转筒、外转筒、套筒等组成，内转筒外壁安装外置拨料杆，外转筒的内壁安装内置拨料杆，工作过程中内转筒和外转筒转向相反，形成对物料的挤压、推移和翻转，有利于加速物料干馏中的传热传质过程。一级喂料器和二级喂料器并列安装在上料螺旋的上方，交替密封上料可提高系统的密闭性。保温炭化装置安装在双动力回转连续热解装置后下方，通过延长生物质热解时间进一步熟化生物炭。该系统通过对物料的主动推送和适度挤压，达到了系统高效换热和物料有序输送目的。
Description
技术领域
本发明属于可再生能源技术领域，具体涉及一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，尤其是可实现生物质连续干馏过程中的物料高效换热和有序输送，适用于生物质热解炭气油联产生产系统开发。
背景技术
我国具有丰富的农林废弃物资源，据统计农作物年产量9亿吨左右，约折合4.5亿吨标准煤，大量废弃的秸秆在田间地头焚烧，不仅浪费大量的生物质能源，而且对环境造成了严重污染。生物质热化学转换技术指在加热条件下采用化学手段将生物质转换成高品质燃料的技术。生物质干馏炭气油联产技术，指生物质原料在绝氧或低氧环境中加热升温引起分子内部分解形成生物炭、生物油和生物质燃气的过程，属生物质热化学转化技术一种。按照生产过程的连续性，我国目前主要开发了固定床生物质炭化技术和移动床生物质炭化技术。移动床生物质炭化设备以其生产连续性好、生产率高和产品质量稳定等优点，成为生物质炭化技术装备开发的重点。在生物质连续干馏多联产技术装备方面仍存在瓶颈，如物料平稳有序输送、耐高温密封与传动、安全预警与防爆和组合式焦油脱除等，突破以上关键技术可为连续式生物质干馏和炭气油多联产重要的技术支撑。
按照物料流向可分为横流移动床生物质炭化技术和竖流移动床生物质炭化技术，其中，横流移动床炭化技术物料的移动采用螺旋或转筒等物料推送机构，竖流移动床炭化技术物料的移动主要依靠其自重。专利CN 102816581 A公开了一种竖流移动式生物质热解装置，采用以薪柴为燃料的热风炉作为热源，通过外加热方式实现了生物质干馏炭气油联产；专利CN 102936507 A公开了一种履带式热解反应器，通过履带对物料的适度挤压，强化了干馏过程中的传热；CN 104910937 A采用多级螺旋输送物料，实现了物料连续炭化；CN102032553 A公开了一种回转炭化炉，采用转筒输送物料并采用外源加热热解。
采用螺旋、转筒、履带或自重等形式均实现了物料的连续输送，满足了生物质连续干馏的基本要求，但螺旋输送方式系统放大比较困难，采用自重落料方式容易架料，难于有序输送物料，转筒输送过程中使物料过于松散，不利于传热，而履带传送系统密封难度较大。
发明内容
为了克服现有生物质干馏系统物料有序输送困难、系统传热效率偏低等问题，本发明公开了一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，融合不同输送方式的优点，通过对物料的主动推送和适度挤压，达到了物料高效换热和有序输送目的。
本发明为达到这一目的所采取的系统方案是：一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，由密封上料装置、双动力回转连续热解装置、炭气油分离系统、热解气回燃加热系统和支架等组成，其特征在于双动力回转连续热解装置前端为密封上料装置，后端为炭气油分离系统，热解气回燃加热系统安装在双动力回转连续热解装置的下方，用于提供生物质干馏所需的外部热源，支架与地面固定连接，用于支撑整个系统。
所述的一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其中的上料装置由一级喂料器、二级喂料器、上料螺旋和上料主轴电机组成，一级喂料器和二级喂料器并列安装在上料螺旋的上方，交替密封上料可提高系统的密闭性，上料螺旋由上料主轴电机驱动，电机采用变频电机，转速可调，一级喂料器和二级喂料器一般由料斗、关风器、端盖和料位计等组成。
所述的一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其中的双动力回转连续热解装置由内转筒、外转筒、套筒、保温层、热解气出口、外转筒驱动、生物炭出口、内转筒驱动和烟气出口组成，其特性在于双动力回转连续热解装置横断面自外向内依次是保温层、套筒、外转筒和内转筒，外转筒和套筒同轴安装，内转筒相对于外转筒向下偏心安装，偏心距一般为外转筒直径的0.1～0.2倍。
所述的一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其中的双动力回转连续热解装置的内转筒外壁安装外置拨料杆，外转筒的内壁安装内置拨料杆，外置拨料杆可采用斜螺纹或水平直螺纹，内置拨料杆为斜螺纹，工作过程中内转筒和外转筒转向相反，形成对物料的挤压、推移和翻转，有利于加速物料干馏中的传热传质过程，另外，套筒固接在机架上，对内转筒和外转筒起支撑。
所述的一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其中的双动力回转连续热解装置的外转筒的外壁设有螺旋形导流换热板，套筒外壁设有保温层，保温层一般采用石棉、硅藻土、珍珠岩、玻璃纤维等耐高温保温材料，导流换热板和保温层用于增强系统换热效果和减小干馏过程中的热量损失。
所述的一种双力动回转生物质连续干馏多联产系统，其中的双动力回转连续热解装置的热解气出口位于外转筒后端上侧，生物炭出口位于外转筒后端下侧，烟气出口位于外转筒前端上侧，实现炭气分离和热烟气与物料间接逆流换热。
所述的一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其中的炭气油分离系统由粉尘过滤器、冷凝分离器、罗茨风机、储气柜、储油罐、保温炭化装置、出炭关风器和排炭口组成，粉尘过滤器位于炭气油分离系统的最前端，用于过滤热解气中的生物炭粉尘，保温炭化装置安装在双动力回转连续热解装置后下方，生物炭在保温炭化装置的设计滞留时间一般在60分钟以上，通过延长生物质热解时间进一步熟化生物炭。
所述的一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其中的热解气回燃加热系统由燃气总开关阀、阻火器、支路开关阀和燃烧器组成，燃烧器安装在套筒上，燃烧器的个数可根据设计要求调整，每个燃烧器配置1个支路开关阀，阻火器安装在燃气总开关阀(401)的后端，用于防止回火引发的安全事故。
本发明具有以下优点或积极效果：
(1)双动力回转连续热解装置采用两个转向相反的转筒输送物料，通过对物料的适度挤压和有序翻滚，可有效提高系统换热效率，并改善物料炭化的均匀性，同时反向转动的双转筒，有利用防止物料缠绕和堵塞，实现物料的平稳可靠输送。
(2)热解气直接回燃加热，有效减少了生产过程中对其他能源的依赖，形成了生物质热解的“最小”生产系统，提高了技术实用性，有利于其推广应用。
(3)独立的保温炭化装置使热解后的生物炭进入较大的缓冲区，有利于提高热解生产率和生物炭品质。
(4)密封上料装置采用两级上料器，可有效减少上料过程中的热解气逸出，改善作业环境，提高生产安全性。
附图说明：
图1为一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统原理图。
图2为双动力回转连续热解装置主体结构示意图。
图1中：1为密封上料装置、2为双动力回转连续热解装置、3为炭气油分离系统、4为热解气回燃加热系统、5为支架、101为一级喂料器、102为二级喂料器、103为上料螺旋、104为上料主轴电机、201为内转筒、202为外转筒、203为套筒、204为保温层、205为热解气出口、206为外转筒驱动、207为生物炭出口、208为内转筒驱动、209为烟气出口、301为粉尘过滤器、302为冷凝分离器、303为罗茨风机、304为储气柜、305为储油罐、306为保温炭化装置、307为出炭关风器、308为排炭口、401为燃气总开关阀、402为阻火器、403为支路开关阀404为燃烧器
图2中：201为内转筒、202为外转筒、203为套筒、210为外置拨料杆、211为内置拨料杆、212为导流换热板
具体实施方式：
本实施例为双力动回转生物质连续干馏多联产中试生产系统，下面结合附图对本发明的实施例进行描述：该生产系统为双动力回转生物质连续干馏多联产系统，由密封上料装置(1)、双动力回转连续热解装置(2)、炭气油分离系统(3)、热解气回燃加热系统(4)和支架(5)组成，双动力回转连续热解装置(2)前端为密封上料装置(1)，后端为炭气油分离系统(3)，热解气回燃加热系统(4)安装在双动力回转连续热解装置(2)的下方，用于提供生物质干馏所需的外部热源，支架(5)与地面固定连接，用于支撑整个系统，支架后端高度可调节，可使双动力回转连续热解装置(2)工作时前后形成一定的倾角。上料装置(1)由一级喂料器(101)、二级喂料器(102)、上料螺旋(103)和上料主轴电机(104)组成，一级喂料器(101)和二级喂料器(102)并列安装在上料螺旋(103)的上方，交替密封上料可提高系统的密闭性，上料螺旋(103)由上料主轴电机(104)驱动，转速可调，喂料器主要由料斗、关风器和盖板等组成，上料后随即将料斗密封。
双动力回转连续热解装置(2)由内转筒(201)、外转筒(202)、套筒(203)、保温层(204)、热解气出口(205)、外转筒驱动(206)、生物炭出口(207)、内转筒驱动(208)和烟气出口(209)组成，外转筒(202)和外套筒(203)同轴安装，内转筒(201)相对于外转筒(202)向下偏心安装，偏心距一般为外转筒(202)直径的0.1倍。双动力回转连续热解装置(2)的内转筒(201)外壁安装外置拨料杆(210)，外转筒(202)的内壁安装内置拨料杆(211)，外置拨料杆(210)和内置拨料杆(211)均采用斜螺纹，工作过程中内转筒(201)和外转筒(202)转向相反，形成对物料的挤压、推移和翻转，加速物料干馏中的传热传质过程。双动力回转连续热解装置(2)的外转筒(202)的外壁设有螺旋形导流换热板(212)，套筒(203)外壁设有保温层(204)，保温材料采用泡沫石棉，可增强系统换热效果和减小干馏过程中的热量损失。双动力回转连续热解装置(2)的热解气出口(205)位于外转筒(202)后端上侧，生物炭出口(207)位于外转筒(202)后端下侧，烟气出口(209)位于外转筒(202)前端上侧，实现炭气分离和热烟气与物料间接逆流换热。
炭气油分离系统(3)由粉尘过滤器(301)、冷凝分离器(302)、罗茨风机(303)、储气柜(304)、储油罐(305)、保温炭化装置(306)、出炭关风器(307)和排炭口(308)组成，粉尘过滤器(301)位于炭气油分离系统(3)的最前端，用于过滤热解气中的生物炭粉尘，保温炭化装置(306)安装在双动力回转连续热解装置(2)后下方，生物炭在保温炭化装置的设计滞留时间为60～90分钟。热解气回燃加热系统(4)由燃气总开关阀(401)、阻火器(402)、支路开关阀(403)和燃烧器(404)组成，燃烧器(404)安装在套筒(203)上，燃烧器(404)的个数为12个，每个燃烧器(404)配置1个支路开关阀(403)，阻火器(402)安装在燃气总开关阀(401)的后端，用于防止回火引发的安全事故。
中试系统性能试验结果表明：该生产系统实现了系统的高效换热和物料的有序输送，热解气回燃能够满足系统加热需要，净化后的热解气热值可达到10MJ/Nm3以上，生物炭得率达到25％以上，固定碳含量、热值等指标达到了预期目标。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，由密封上料装置(1)、双动力回转连续热解装置(2)、炭气油分离系统(3)、热解气回燃加热系统(4)和支架(5)组成，其特征在于双动力回转连续热解装置(2)前端为密封上料装置(1)，后端为炭气油分离系统(3)，热解气回燃加热系统(4)安装在双动力回转连续热解装置(2)的下方，用于提供生物质干馏所需的外部热源，支架(5)与地面固定连接，用于支撑整个系统；
双动力回转连续热解装置(2)由内转筒(201)、外转筒(202)、套筒(203)、保温层(204)、热解气出口(205)、外转筒驱动(206)、生物炭出口(207)、内转筒驱动(208)和烟气出口(209)组成，外转筒(202)和套筒(203)同轴安装，内转筒(201)相对于外转筒(202)向下偏心安装，偏心距为外转筒(202)直径的0.1～0.2倍，工作过程中内转筒(201)和外转筒(202)转向相反。
2.根据权利要求1所述一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其特征在于密封上料装置(1)由一级喂料器(101)、二级喂料器(102)、上料螺旋(103)和上料主轴电机(104)组成，一级喂料器(101)和二级喂料器(102)并列安装在上料螺旋(103)的上方，交替密封上料可提高系统的密闭性，上料螺旋(103)由上料主轴电机(104)驱动，转速可调。
3.根据权利要求1所述一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其特征在于双动力回转连续热解装置(2)的内转筒(201)外壁安装外置拨料杆(210)，外转筒(202)的内壁安装内置拨料杆(211)，外置拨料杆(210)采用斜螺纹或水平直螺纹，内置拨料杆(211)为斜螺纹，形成对物料的挤压、推移和翻转，有利于加速物料干馏中的传热传质过程。
4.根据权利要求1所述一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其特征在于双动力回转连续热解装置(2)的外转筒(202)的外壁设有螺旋形导流换热板(212)，套筒(203)外壁设有保温层(204)，用于增强系统换热效果和减小干馏过程中的热量损失。
5.根据权利要求1所述一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其特征在于双动力回转连续热解装置(2)的热解气出口(205)位于外转筒(202)后端上侧，生物炭出口(207)位于外转筒(202)后端下侧，烟气出口(209)位于外转筒(202)前端上侧，实现炭气分离和热烟气与物料间接逆流换热。
6.根据权利要求1所述一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其特征在于炭气油分离系统(3)由粉尘过滤器(301)、冷凝分离器(302)、罗茨风机(303)、储气柜(304)、储油罐(305)、保温炭化装置(306)、出炭关风器(307)和排炭口(308)组成，粉尘过滤器(301)位于炭气油分离系统(3)的最前端，用于过滤热解气中的生物炭粉尘，保温炭化装置(306)安装在双动力回转连续热解装置(2)后下方，通过延长生物质热解时间进一步熟化生物炭。
7.根据权利要求1所述一种双动力回转生物质连续干馏多联产系统，其特征在于热解气回燃加热系统(4)由燃气总开关阀(401)、阻火器(402)、支路开关阀(403)和燃烧器(404)组成，燃烧器(404)安装在套筒(203)上，燃烧器(404)的个数根据设计要求调整，每个燃烧器(404)配置1个支路开关阀(403)，阻火器(402)安装在燃气总开关阀(401)的后端，用于防止回火引发的安全事故。
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