CN106905986A - 一种多通道高效热解装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道高效热解装置，包括进料系统、热解系统、隔热系统、冷却系统和出炭系统五部分,本装置充分应用了多通路热解反应通道这种高效的生物质热解方式和多通道冷却方式，形成了高效热解与快速冷却同时进行的高效生产方式；本发明有利于生物质的高效热导及快速降温，提高热解效率，方便炭的收集，降低能耗，提高生产效率。

Description

一种多通道高效热解装置

技术领域

本发明涉及一种多通道同时反应的高效热传导装置，适用于生物质热解反应，具体涉及一种多通道高效热解装置。

背景技术

生物质热解是指在无氧或低氧环境下，生物质被加热升温引起分子裂解生成生物炭、可冷凝液体和可燃气体的过程。生物炭广泛应用于冶金、化工、国防、农业及环境保护等方面；可冷凝液体包括木醋液和木焦油，木醋液是一种天然的植物生长调节剂，具有促进植物生长、杀菌、防虫、防腐、脱臭、改良土壤环境等多种功效；木焦油是生产防水、防腐的优质化工原料，国内主要用于橡胶生产中的抗氧剂和阻聚剂；可燃气体主要包括CO、H2和CH4等组分，单立方的热值可以达到5000千卡，作为一种清洁能源，可以为农村地区进行集中供气。

在生产中应用最为广泛的生物质热解方法多为外热式加热，即物料与热源分开，对反应釜外壁进行加热，通过釜壁与物料以及物料内部间的热传导，实现生物质受热分解。但由于生物质热传导效率低，导致反应时间长，热解能耗升高，且靠近反应釜中心的物料不能有效受热常有夹生现象，产品质量不易保证。另外，刚生成的生物炭由于具有较高温度，无法直接卸除收集，生产中常采用自然冷却方法，因此需要极长的冷却滞留时间，部分技术采用在出炭绞龙外层加循环水的形式冷却，但由于生物炭的热导效率较低，整体冷却效果很差，严重影响生产效率。

发明内容

针对上述技术中存在的缺陷与不足，本发明目的在于提供一种多通道高效热解装置，该装置将多通道热解管与多通道冷却管集成，形成一种热解区传热效率高，反应周期短，冷却区降温速度快，生产效率高的新型热解装置。

实现上述发明目的所采用的技术方案是：一种多通道高效热解装置，包括进料系统、热解系统、隔热系统、冷却系统和出炭系统。

所述的进料系统由上料斗、一号闸阀、原料沉降室和烟气出口组成，其中上料斗和原料沉降室间由一号闸阀连接，原料沉降室固定在热解室上板上，并且与热解管相通，烟气出口焊接在原料沉降室上。

所述的热解系统由炉体外壁、保温层、炉体内壁、耐火砖、热解管、环形燃烧器、热解室上板、热解室下板、鼓风机、燃气进口、混气室和炉膛组成，炉体外壁与热解室上板、热解室下板焊接，炉体内壁与热解室上板、热解室下板焊接，炉体外壁与炉体内壁之间为保温层，炉体内壁的内侧砌耐火砖，热解管与热解室上板、热解室下板焊接，热解管的外壁与耐火砖的内壁形成的腔体为炉膛，环形燃烧器安装在炉膛内，并将热解管均匀环于其内，环形燃烧器通过管道与混气室相连，混气室上安装鼓风机和燃气进口。

所述的隔热系统由隔热耐火水泥构成，隔热耐火水泥被炉体外壁包于其中，隔热耐火水泥中分布多个圆形孔道，其直径和位置与热解管一致。

所述的冷却系统由循环冷却水、冷却管、循环水进口、冷却室下板、冷却室上板和循环水出口、循环泵和水箱组成，冷却室下板和冷却室上板焊接在炉体外壁上，冷却管分别于冷却室下板和冷却室上板焊接，冷却管的直径、长度和位置与热解管一致，冷却管的外壁与炉体外壁组成的腔体用于盛放循环冷却水，循环水进口一头连接炉体外壁，另一头连接循环泵，循环泵通过管道与水箱相连，循环水出口一头与炉体外壁连接，另一头与水箱连接。

所述的出炭系统由出炭斗、二号闸阀和出炭装置组成，出炭斗固定在冷却室下板上，并且与冷却管相通，出炭斗和出炭装置通过二号闸阀相连接；所述的热解管为多通道热解反应管；所述的冷却管为多通道冷却管。

该装置将热解区常见的单一热解反应釜体改为多通道细长型热解管，生物质材料也被分成多个细长状形态，由此提高釜壁受热面积及受热效率，降低生物质热传导路程，提高生物质热解效率；将冷却区常见的绞龙外层冷却装置改为多通道细长型冷却管，从而提高热的生物炭与冷的循环水之间热交换效率；冷却区与热解区通过隔热层隔离，降低热量损失。

附图说明

图1是本发明多通道高效热解装置的主视截面图。

图2是本发明多通道高效热解装置A-A的截面图。

图3是本发明多通道高效热解装置C-C的截面图。

图中：1.上料斗2.一号闸阀3.原料沉降室 4.炉体外壁 5.保温层 6.炉体内壁 7.耐火砖 8.多通道热解管 9.环形燃烧器 10.隔热耐火水泥 11.循环冷却水 12.多通道冷却管 13.循环水进口 14.出炭斗 15.二号闸阀 16.出炭装置 17.冷却室下板 18.冷却室上板 19.循环水出口 20.热解室下板 21.鼓风机 22.燃气进口 23.混气室 24.炉膛 25.热解室上板 26.烟气出口 27.生物炭 28.循环泵 29.水箱。

具体实施方式

下面参照附图和发明人给出的具体实施方式，对本发明一种多通道高效热解装置作进一步描述：

图1给出了本发明一种多通道高效热解装置的主视截面图，包括进料系统、热解系统、隔热系统、冷却系统和出炭系统；

所述的进料系统由上料斗1、一号闸阀2、原料沉降室3和烟气出口26组成，其中上料斗1和原料沉降室3间由一号闸阀2连接，原料沉降室3固定在热解室上板25上，并且与热解管8相通，烟气出口26焊接在原料沉降室3上；

所述的热解系统由炉体外壁4、保温层5、炉体内壁6、耐火砖7、热解管8、环形燃烧器9、热解室上板25、热解室下板20、鼓风机21、燃气进口22、混气室23和炉膛24组成，炉体外壁4与热解室上板25、热解室下板20焊接，炉体内壁6与热解室上板25、热解室下板20焊接，炉体外壁4与炉体内壁6之间为保温层5，炉体内壁6的内侧砌耐火砖7，热解管8与热解室上板25、热解室下板20焊接，热解管8的外壁与耐火砖7的内壁形成的腔体为炉膛24，环形燃烧器9安装在炉膛24内，并将热解管8均匀环于其内，环形燃烧器9通过管道与混气室23相连，混气室23上安装鼓风机21和燃气进口22；

所述的隔热系统由隔热耐火水泥10构成，隔热耐火水泥10被炉体外壁4包于其中，隔热耐火水泥10中分布多个圆形孔道，其直径和位置与热解管8一致；

所述的冷却系统由循环冷却水11、冷却管12、循环水进口13、冷却室下板17、冷却室上板18和循环水出口19、循环泵28和水箱29组成，冷却室下板17和冷却室上板18焊接在炉体外壁4上，冷却管12分别于冷却室下板17和冷却室上板18焊接，冷却管12的直径、长度和位置与热解管8一致，冷却管12的外壁与炉体外壁4组成的腔体用于盛放循环冷却水11，循环水进口13一头连接炉体外壁4，另一头连接循环泵28，循环泵28通过管道与水箱29相连，循环水出口19一头与炉体外壁4连接，另一头与水箱29连接；

所述的出炭系统由出炭斗14、二号闸阀15和出炭装置16组成，出炭斗14固定在冷却室下板17上，并且与冷却管12相通，出炭斗14和出炭装置16通过二号闸阀15相连接；

所述的热解管8为多通道热解反应管；所述的冷却管12为多通道冷却管。

生物质物料通过上料斗1，经一号闸阀2后落入原料沉降室3和多通道热解管8内，在热解过程中，关闭一号闸阀2和二号闸阀15，使得多通道热解管8与外部空气隔绝，生物质物料热解炭化后生成生物炭27，形成的烟气从烟气出口26排出，经冷凝净化后形成可燃气，可燃气经燃气进口22进入混气室23，与鼓风机21吹入的空气混合后，在环形燃烧器9处燃烧，从而对多通道热解管8进行加热，见图2。,隔热耐火水泥10将多通道热解管8与多通道冷却管12隔离，减少热量传递造成无谓的热损。生物炭27在多通道冷却管12处，与循环冷却水11进行热交换，从而将生成的生物炭温度降低至常温，循环冷却水11由循环水进口13处进入，从循环水出口19处流出，经管道流入水箱29，通过循环泵28，可以连续的将水从水箱29中抽出，送入循环水进口13处，从而形成连续的水路循环，见图3。生物炭27在多通道冷却管12处降温后，打开二号闸阀15和出炭装置16进行出炭，出炭量为多通道冷却管12内的生物炭存储量，这时，多通道热解管8内热解好的生物炭27落入多通道冷却管12内进行降温，然后，打开一号闸阀2进行进料，进料后关闭一号闸阀2，由此，形成多通道热解管8处高效热解，多通道冷却管12处快速降温同时进行的生产方式。

本发明采用多通道热解方式，增加受热面积和受热效率，减少生物质热传导路程，从而显著提高生物质热解效率，降低生产能耗；采用多通道冷却方式，提升生物炭与循环水之间热交换效率，减少生物炭冷却时间，从而提高出炭效率；采用多通道热解与多通道冷却集成方式，形成高效热解与快速冷却同时进行的生物质热解高效生产方式。

本发明通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明专利进行各种变换及等同替代，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明专利权利要求范围内的全部实施方案。

Claims (3)

1.一种多通道高效热解装置，包括进料系统、热解系统、隔热系统、冷却系统和出炭系统；其特征在于:

所述的进料系统由上料斗（1）、一号闸阀（2）、原料沉降室（3）和烟气出口（26）组成，其中上料斗（1）和原料沉降室（3）间由一号闸阀（2）连接，原料沉降室（3）固定在热解室上板（25）上，并且与热解管（8）相通，烟气出口（26）焊接在原料沉降室（3）上；

所述的热解系统由炉体外壁（4）、保温层（5）、炉体内壁（6）、耐火砖（7）、热解管（8）、环形燃烧器（9）、热解室上板（25）、热解室下板（20）、鼓风机（21）、燃气进口（22）、混气室（23）和炉膛（24）组成，炉体外壁（4）与热解室上板（25）、热解室下板（20）焊接，炉体内壁（6）与热解室上板（25）、热解室下板（20）焊接，炉体外壁（4）与炉体内壁（6）之间为保温层（5），炉体内壁（6）的内侧砌耐火砖（7），热解管（8）与热解室上板（25）、热解室下板（20）焊接，热解管（8）的外壁与耐火砖（7）的内壁形成的腔体为炉膛（24），环形燃烧器（9）安装在炉膛（24）内，并将热解管（8）均匀环于其内，环形燃烧器（9）通过管道与混气室（23）相连，混气室（23）上安装鼓风机（21）和燃气进口（22）；

所述的隔热系统由隔热耐火水泥（10）构成，隔热耐火水泥（10）被炉体外壁（4）包于其中，隔热耐火水泥（10）中分布多个圆形孔道，其直径和位置与热解管（8）一致；

所述的冷却系统由循环冷却水（11）、冷却管（12）、循环水进口（13）、冷却室下板（17）、冷却室上板（18）和循环水出口（19）、循环泵（28）和水箱（29）组成，冷却室下板（17）和冷却室上板（18）焊接在炉体外壁（4）上，冷却管（12）分别于冷却室下板（17）和冷却室上板（18）焊接，冷却管（12）的直径、长度和位置与热解管（8）一致，冷却管（12）的外壁与炉体外壁（4）组成的腔体用于盛放循环冷却水（11），循环水进口（13）一头连接炉体外壁（4），另一头连接循环泵（28），循环泵（28）通过管道与水箱（29）相连，循环水出口（19）一头与炉体外壁（4）连接，另一头与水箱（29）连接；

所述的出炭系统由出炭斗（14）、二号闸阀（15）和出炭装置（16）组成，出炭斗（14）固定在冷却室下板（17）上，并且与冷却管（12）相通，出炭斗（14）和出炭装置（16）通过二号闸阀（15）相连接。

2.根据权利要求1所述的多通道高效热解装置，其特征在于:所述的热解管（8）为多通道热解反应管。

3.根据权利要求1或2所述的多通道高效热解装置，其特征在于:所述的冷却管（12）为多通道冷却管。