CN107619671B - 生物质转化设备及生物质转化工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种生物质转化设备，包括摆动式回转炉，摆动式回转炉包括：滚筒，其进料端高于出料端，滚筒内由进料端至出料端依次为干燥段、干馏段和炭化段；驱动装置，用于驱动滚筒绕回转炉的转动轴线往复摆动；支撑装置，用于转动支撑滚筒绕所述回转炉的转动轴线往复摆动；控制装置，与驱动装置通过导线连接，用于控制驱动装置动作；温度传感器，安装于滚筒内，并与控制装置通过导线连接，用于监测滚筒内温度参数。由于摆动式回转炉的滚筒只在一定弧度范围内往复摆动，因此，可在滚筒上安装温度传感器，并与控制装置导线连接，导线不会缠绕在滚筒上，温度检测可靠、精度高，改善了生物质转化的转化效果。本申请还公开了一种生物质转化工艺。

Description

生物质转化设备及生物质转化工艺

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，特别涉及一种生物质转化设备。还涉及一种生物质转化工艺。

背景技术

生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质(如秸秆、农林废弃物。其它不含氯有机物)为载体的能源，其直接或间接来源于绿色植物的光合作用，可转换为常规的固、液、气态燃料，取之不尽用之不竭，是一种可再生能源。目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，如何充分利用生物质能源，研究生物质能源转换技术，开发新型生物质能源加工转换设备显得尤为迫切。

目前而言，生物质的转换处理过程中，物料往往需要经过热解、气化、炭化等流程，得到燃气、生物炭和生物油，而这些流程一般依靠回转炉来进行。现有的回转炉通常由滚筒、炉头和炉尾组成，其中，炉头和炉尾固定不动地密封连接在滚筒两端，与滚筒的两端做动静密封，滚筒通过外部驱动装置进行连续地旋转。由于产品本包含燃气，因此，要求设备密封性能优良，且需要对设备进行精准的温度、压力检测和控制，但是现有的回转炉的滚筒连续旋转，温度检测装置和压力检测装置只能采用无线通讯检测传输，或者通过在滚筒上安装电刷装置，电刷与导线连接后传输温度和压力检测信号，而无线通讯的稳定性和可靠性较差，电刷装置在长时间使用后会磨损严重，使用寿命短，都不能长期可靠地对滚筒内的温度、压力进行检测和控制；此外，同样由于滚筒不断旋转，且滚筒两端与炉头和炉尾的密封面较大，因此，滚筒与炉头和炉尾的密封困难，漏风率高，特别是较高温度工作状况的回转炉，由于炉体的热胀冷缩及高温动密封材料的限制，密封效果很差，对生产工艺影响大。以上因素均不利于生物质的转化处理。

综上所述，如何对设备的温度进行长期可靠地精准检测和控制，满足生物质转化的温度要求，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生物质转化设备，以实现对设备的温度进行精准检测，满足生物质转化的温度要求。

本发明的另一个目的在于提供一种生物质转化工艺，以提高热效率，降低能耗，提高产能。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种生物质转化设备，包括回转炉，所述回转炉为摆动式回转炉，所述摆动式回转炉包括：

滚筒，所述滚筒的进料端高于所述滚筒的出料端，所述滚筒内由所述进料端至所述出料端依次为干燥段、干馏段和炭化段；

驱动装置，设置于所述滚筒的外部，用于驱动所述滚筒绕所述摆动式回转炉的转动轴线往复摆动；

支撑装置，设置于所述滚筒的外部，用于转动支撑所述滚筒绕所述回转炉的转动轴线往复摆动；

摆动控制装置，与所述驱动装置通过导线连接，用于控制所述驱动装置动作，控制所述滚筒的往复摆动的弧度和频率；

温度传感器，安装于所述滚筒内，所述温度传感器与检测控制装置通过导线连接，用于监测所述滚筒内部沿其轴向各个位置的温度参数。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述摆动式回转炉还包括设置于所述滚筒的干馏段和/或炭化段的外壁上的电加热器，所述电加热器与所述检测控制装置导线连接，用于控制所述滚筒的温度。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述电加热器为电热丝加热器、微波加热器、电磁加热器或等离子加热器中的一种或多个组合。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述摆动式回转炉还包括：

设置在所述炭化段筒壁上且与所述炭化段内部连通的气体入口，用于向所述炭化段内通入含氧气体；

设置于所述炭化段的气相区和/或固相区内的气体分布管，所述气体分布管与所述气体入口连通，所述气体分布管的管壁上沿其轴线开设有多个出气孔，位于所述固相区内的气体分布管的出气孔朝向所述滚筒的内壁，且位于所述固相区内的气体分布管的出气孔两侧还设置有与该气体分布管的径向端面垂直的挡板，用于防止物料进入所述出气孔。

优选的，在上述的生物质转化设备中，还包括设置于所述气体入口处的阀门。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述阀门为手动阀门和/或自动阀门，所述自动阀门的开度由所述检测控制装置控制。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述摆动式回转炉还包括设置于所述滚筒的炭化段与出料端之间的冷却段，所述冷却段与所述炭化段之间通过隔板分隔，且所述隔板在靠近所述滚筒的底部固相物料运动区设置开口；所述冷却段的筒壁外设置有冷却夹套，所述冷却夹套的外壁上设置有冷却介质进口和冷却介质出口。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述冷却介质为气态，且所述冷却介质出口与所述炭化段筒壁上的气体入口连通。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述滚筒的干燥段的筒壁上设有气体出口，所述气体出口与活动导管组件连通，用于导出热解气体。

优选的，在上述的生物质转化设备中，还包括：

冷凝净化器，其进口与所述活动导管组件连通；

燃气风机，与所述冷凝净化器的出口连通。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述摆动式回转炉还包括：

进料装置，与所述滚筒的进料端的进料口转动密封连通，所述进料口的横截面积小于所述进料端的横截面积，所述进料口的轴线与所述回转炉的转动轴线重合；

出料装置，连通设置于所述滚筒的出料端，与所述出料装置相互转动密封配合的位置为滚筒物料出口，所述滚筒物料出口的横截面积小于所述出料端的横截面积所述滚筒物料出口(201)的轴线与所述回转炉的转动轴线重合。

优选的，在上述的生物质转化设备中，还包括与所述出料装置的出口连接的冷却器。

优选的，在上述的生物质转化设备中，还包括设置于所述滚筒的气相区内的压力传感器，所述压力传感器与所述检测控制装置通过导线连接，用于监测所述滚筒内部的压力参数。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述摆动式回转炉还包括设置于所述滚筒内的固相区的翻料板。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述摆动式回转炉还包括设置于所述滚筒内的固相区的活动链条。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述干燥段与所述干馏段之间和/或所述干馏段与所述炭化段之间通过隔板分隔，所述隔板在靠近所述滚筒的底部固相物料运动区设置开口。

优选的，在上述的生物质转化设备中，所述干燥段和/或所述干馏段内至少设置一个所述隔板。

本发明还提供了一种生物质转化工艺，包括以下步骤：

S01、物料依次经过干燥、干馏，发生热解反应，得到热解气，物料升温至300℃～400℃；

S02、部分物料与含氧气体发生氧化反应，放出大量热，使反应温度升至500℃～1000℃，物料在该反应温度下炭化形成生物炭并生成500℃～1000℃的高温热解气，所述高温热解气用于对步骤S01中的物料接触传热，进行干燥和干馏。

优选的，在上述的生物质转化工艺中，还包括步骤S03，通过含氧气态介质对所述步骤S02中得到的生物炭进行间壁冷却，所述含氧气态介质被所述生物炭加热后参与所述步骤S02中的部分物料的氧化反应。

优选的，在上述的生物质转化工艺中，还包括步骤S04，当以炭为主要产品时，对所述步骤S03中经过含氧气态介质间壁冷却的生物炭进行液态冷却介质间壁冷却；

当以油气为主要产品时，对所述步骤S03中经过含氧气态介质间壁冷却的生物炭进行冷却水直接喷淋冷却至80℃～120℃，冷却水被所述生物炭汽化生成水蒸汽，所述水蒸汽用于与所述步骤S02和所述步骤S03中的高温生物炭接触发生水煤气反应，生成水煤气，所述水煤气与热解气混合。

优选的，在上述的生物质转化工艺中，还包括步骤S05，将所述步骤S01和所述步骤S02中生成的热解气以及所述步骤S04中生成的水煤气进行冷凝净化，得到液态生物质油、醋液和燃气。

优选的，在上述的生物质转化工艺中，对所述步骤S02中的物料反应温度进行检测，根据检测的温度控制与物料发生氧化反应的含氧气体的量，以控制炭化反应温度。

优选的，在上述的生物质转化工艺中，在所述步骤S02中的物料温度过低、生物质与含氧气体难以发生反应时，通过电加热的方式对物料加热，当物料被加热到生物质自燃温度与含氧气体发生氧化反应，温度进一步提高时，停止电加热。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的生物质转化设备中，回转炉采用摆动式回转炉，摆动式回转炉是通过驱动装置驱动滚筒绕回转炉的转动轴线往复摆动，并通过控制装置控制驱动装置动作，进而控制滚筒摆动的弧度和频率。滚筒内由进料端至出料端依次为干燥段、干馏段和炭化段，进料端高于出料端，滚筒内部气相区设置有温度传感器，温度传感器与控制装置通过导线连接。由于摆动式回转炉的滚筒只在一定弧度范围内往复摆动，而不是沿单一方向连续旋转，因此，可以在滚筒上安装温度传感器，通过导线将温度传感器与控制装置连接，导线不会因为滚筒的摆动缠绕在滚筒上，从而能够方便地对滚筒内轴线各位置的温度参数进行检测，与现有技术中只能通过无线通讯传输信号或通过电刷装置传输信号的方式相比，本发明中的温度传感器传输信号更加可靠稳定，使用寿命更长，实现了长期可靠地对温度进行精确检测和控制，从而改善了生物质转化的转化效果。在滚筒摆动作用下，物料在滚筒内由进料端向出料端沿之字形轨迹移动，依次经过干燥段、干馏段和炭化段，生物质物料进行转化，生成燃气、生物质油和生物炭。

本发明提供的生物质转化工艺中，利用炭化工序中的生成的高温热解气对物料加热进行干燥和干馏，提高了热效率，降低了能耗，提高了产率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种生物质转化设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种生物质转化设备的同心摆动式回转炉的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种摆动式回转炉的摆动过程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种摆动回转炉的气体分布管的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种摆动式回转炉的隔板的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种摆动式回转炉的翻料板的横截面示意图；

图7为本发明实施例提供的一种同心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种同心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种生物质转化设备的筒外偏心摆动回转炉的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的另一种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的第三种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的第四种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置的结构示意图；

图14为本发明所述提供的一种生物质转化设备的筒内偏心摆动回转炉的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的一种筒外偏心摆动回转炉的进料装置的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的一种筒外偏心摆动回转炉的出料装置的结构示意图；

图17为本发明实施例提供的另一种筒外偏心摆动回转炉的出料装置的结构示意图；

图18为本发明实施例提供的第三种筒外偏心摆动回转炉的出料装置的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的第四种筒外偏心摆动偏心回转炉的出料装置的结构示意图。

在图1-图19中，1为进料装置、101为第一插板阀、102为第二插板阀、2为滚筒、201为滚筒物料出口、3为托圈、4为齿圈、5为活动导管组件、501为分管、502为旋转接头、6为出料装置、601为外部固定出料管、602为下料管、7为翻料板、8为温度传感器、9为电控柜、10为电机、11为主动齿轮、12为托轮、13为活动链条、14为隔板、15为配重平衡块、16为支撑辊、17为支撑架、18为直通式旋转接头、20为冷凝净化器、21为燃气风机、22为电加热器、23为气体分布管、出气孔231、24为冷却夹套、25为冷却器、26为挡板、A为摆动式回转炉的转动轴线、B为滚筒的轴线。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种提供一种生物质转化设备，实现了对设备的温度进行长期可靠地精准检测和控制，满足了生物质转化的温度要求。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1、图2、图9和图14，本发明实施例提供了一种生物质转化设备，包括回转炉，其中，回转炉为摆动式回转炉，摆动式回转炉分为同心摆动回转炉和偏心摆动回转炉，偏心摆动回转炉又可分为筒内偏心摆动回转炉和筒外偏心摆动回转炉；图2为同心摆动回转炉的结构示意图，即回转炉的转动轴线A与滚筒2的轴线B重合；图9中为筒外偏心摆动回转炉，即回转炉的转动轴线A不与滚筒2的轴线B重合，且回转炉的转动轴线A位于滚筒2的外部；图14为筒内偏心摆动回转炉的结构示意图，即回转炉的转动轴线A位于滚筒2内部，且回转炉的转动轴线A不与滚筒2的轴线B重合。这三种摆动式回转炉均包括滚筒2、驱动装置、支撑装置、摆动控制装置、检测控制装置和温度传感器8。

其中，滚筒2的两端分别是进料端和出料端，且进料端高于出料端，优选地，滚筒2的轴线与水平面之间的夹角为1°～15°。使物料在滚筒2中可以依靠自重由进料端向出料端自行慢慢滑动，更加方便出料，且滑行速度适中，以完成各项工艺为准。滚筒2内由进料端至出料端依次为干燥段Ⅰ、干馏段Ⅱ和炭化段Ⅲ，各个段分别进行相应的反应。

驱动装置设置于滚筒2的外部，用于驱动滚筒2绕摆动式回转炉的转动轴线A往复摆动。

支撑装置设置于滚筒2的外部，用于转动支撑滚筒2绕摆动式回转炉的转动轴线A往复摆动。

摆动控制装置设置于滚筒2的外部，与驱动装置通过导线连接，用于控制驱动装置动作，通过控制驱动装置进而控制滚筒2往复摆动的弧度和频率，本实施例中，滚筒2往复摆动的弧度优选为60°～360°，更优选为180°～270°。

温度传感器8安装于滚筒2内，优选地安装于滚筒2的炭化段Ⅲ的气相区内，温度传感器8与检测控制装置通过导线连接，用于监测滚筒2内部沿其轴向各个径向断面位置的温度参数，尤其是炭化段Ⅲ的温度。

上述摆动式回转炉在工作时，如图1和图2所示，向滚筒2的进料端中输送物料，通过控制装置控制驱动装置动作，驱动装置驱动滚筒2往复摆动，在滚筒2的倾斜角度作用下，以及滚筒2的往复摆动下，物料沿之字形轨迹逐渐向出料端移动，并在滚筒2内的干燥段Ⅰ、干馏段Ⅱ和炭化段Ⅲ完成相应的工艺处理。在此期间，温度控制装置8实时监测滚筒2内轴向各位置的温度参数，温度参数通过导线传输给控制装置，显示滚筒2内反应温度，有利于工作人员根据实时温度对生物质转化处理进行控制。

与现有技术中的回转炉相比，本发明的生物质转化设备采用了现有技术中没有的摆动式回转炉，摆动式回转炉的滚筒2采用往复摆动结构，滚筒2只在一定弧度内摆动，并不做单一方向的连续旋转，因此，可以在滚筒2上安装温度传感器8，并通过导线将温度传感器8与外部控制装置连接，导线不会因为滚筒2的摆动缠绕在滚筒2上，从而能够对滚筒2内轴线各位置的温度参数进行检测，与现有技术中只能通过无线通讯传输温度信号或通过电刷装置传输温度信号的方式相比，温度传感器8的信号传输的可靠性提高，且使用寿命长，实现了对滚筒2内部温度长期可靠的精确检测，从而改善了生物质转化的转化效果。

如图1所示，进一步地，本实施例中的摆动式回转炉还包括设置于滚筒2的干馏段Ⅱ和/或炭化段Ⅲ的外壁上的电加热器22，电加热器22与检测控制装置导线连接，用于控制滚筒2的温度。具体使用时，在生物质转化设备启动阶段，启动电加热器22，通过电加热器22对滚筒2内的物料进行加热，通过检测控制装置对电加热器22进行控制。本发明采用电加热器22进行启动，代替了现有的燃气或燃油启动设备，因此操作方便安全，加热速度快，节能环保，加热效率高。

作为优化，本实施例中的电加热器22为电热丝加热器、微波加热器、电磁加热器、等离子加热器中的一种或多种组合，根据工艺需求选择各电加热器22。

如图1所示，为了更好地进行生物质转化，在本实施例中的生物质转化设备中，摆动式回转炉还包括设置在滚筒2的炭化段Ⅲ筒壁上气体入口，气体入口位于炭化段Ⅲ的气相区和/或固相区，用于向炭化段Ⅲ内通入含氧气体，气相区是指滚筒2的上部区域，气体存留于此区域，固相区是指滚筒2的下部区域，固体运动于该区域，又称固相物料运动区；摆动式回转炉还包括气体分布管23，优选地，气体分布管23的轴线平行于滚筒2的轴线，气体分布管23设置于滚筒2的炭化段Ⅲ的气相区和/或固相区内，气体分布管23与气体入口连通，气体分布管23的管壁上开设有多个出气孔231。

具体地，当以油气为主要产品时，则在固相区设置气体入口，对应地，气体分布管23位于固相区内，气体分布管23的两端封闭，在气体分布管23的管壁上沿其轴线设置多个出气孔231，出气孔231优选指向滚筒2的筒壁，出气孔231的孔径为2mm～15mm。当以炭为主要产品时，则在气相区设置气体入口，对应地，气体分布管23位于气相区，气体分布管23的两端封闭，管壁上沿其轴向开设多个出气孔231，出气孔231的方向不限，出气孔231的孔径为2mm～15mm。

优选地，对于设置在固相区中的气体分布管23，为了防止物料通过出气孔231进入气体分布管23中，在该气体分布管23的出气孔231的两侧设置有两块挡板26，挡板26的长度方向与气体分布管23的轴线平行，即挡板26与气体分布管23的径向断面垂直，挡板26与筒体内壁之间存在间隙，从而将出气孔231防护在两个挡板26之间，降低了物料进入气体分布管23的几率，同时，当物料覆盖气体分布管23时，在两个挡板26之间形成气体分布通道，气体流通顺畅，并从挡板26与筒体内壁的间隙处以及挡板26的两端敞口处流出。气体分布管23的数量根据工艺需求进行设定，在此不做具体限定。

在炭化段Ⅲ中设置气体分布管23的作用是为了给炭化工艺提供充足的含氧气体，含氧气体可以是空气、富氧空气或氧气，使物料与氧气发生氧化反应，放出大量热，使炭化段Ⅲ温度提高到500～1000℃，物料在高温下炭化形成生物炭。在生物质转化设备正常运行时，根据温度传感器8检测的温度，通过检测控制装置控制阀门的开度控制进入滚筒2内的含氧气体的量，进而控制滚筒2的反应温度。

当然，气体分布管23还可以采用其他结构，如环形结构，在其上均匀设置有出气孔231，只要能够向炭化段Ⅲ通入含氧气体即可。

在本实施例中，气体入口处优选地设置有阀门，阀门为手动阀门和/或自动阀门，优选为自动阀门，自动阀门可以是气动阀门或电动阀门，自动阀门与检测控制装置连接，可以通过无线控制，也可以通过导线连接，通过控制自动阀门的开度控制进入炭化段Ⅲ内的含氧气体的量。

如图1所示，在本实施例的生物质转化设备中，摆动式回转炉还包括设置于滚筒2的炭化段Ⅲ与出料端之间的冷却段Ⅳ，冷却段Ⅳ与炭化段Ⅲ之间通过隔板14分隔，且隔板14在靠近滚筒2的底部固相区设置开口；滚筒2的冷却段Ⅳ的外壁上设置有冷却夹套24，冷却夹套24上设置有冷却介质进口和冷却介质出口。冷却夹套24环绕在冷却段Ⅳ的外壁上，通过冷却介质进口向冷却夹套24中通入冷却介质，冷却介质通过冷却介质出口出来。经过炭化段Ⅲ生成的生物炭通过隔板14下部的开口进入冷却段Ⅳ，在此处被冷却夹套24冷却。当然，也可以不在滚筒2内设置冷却段Ⅳ，直接将热解炭化后的物料输送出滚筒2，在滚筒2之后的设备中进行冷却。设置冷却段Ⅳ可以预先冷却，提高冷却效果。

进一步地，为了实现能源的回收利用，在本实施例中，通入冷却夹套24中的冷却介质为气态冷却介质，气态冷却介质来自空气或制氧设备，且冷却介质出口与炭化段Ⅲ上的气体入口连通。由于冷却气体在冷却夹套24中被冷却段Ⅳ内的物料加热，加热后的气体从冷却介质出口出来后，通过气体入口进入炭化段Ⅲ内，可以作为炭化段Ⅲ内与物料发生氧化反应的含氧气体，因此，回收了生物炭的余热，提高了热效率，减少了通入气体的量，相应减少了通入气体(如空气或富氧气体)带入的氮气的量，从而提高了热解气浓度。当然，冷却介质也可以是液态介质，进行冷却后直接从冷却夹套24中排出。

在本实施例中，干燥段Ⅰ与干馏段Ⅱ之间和/或干馏段Ⅱ与炭化段Ⅲ之间通过隔板14分隔，更优选地，在干燥段Ⅰ和/或干馏段Ⅱ内至少设置有一个隔板14。通过设置隔板14将滚筒2内分成若干温度区段，实现反应温度的梯度变化，能够更好地进行各段的工艺反应。

如图1和图3所示，在本实施例中，滚筒2的干燥段Ⅰ的筒壁上连通设置有活动导管组件5，用于导出滚筒2内的热解气，活动导管组件5靠近进料端设置。具体地，活动导管组件5有三种结构形式，均可用于同心摆动回转炉和偏心摆动回转炉，一种是软管，将软管通过滚筒2外壁上的一个短接管与滚筒2连通，软管另一端与外部设备连接，软管可以弯曲，保证软管足够长，不会对滚筒2的摆动产生干涉，由于滚筒2在一定弧度范围内摆动，因此软管不会缠绕在滚筒2上。与软管连接的短接管可以设置在滚筒2的外壁上任意位置，只要不发生软管缠绕即可。

第二种活动导管组件5如图1和图2所示，活动导管组件5由至少两个分管501通过旋转接头502首尾连接而成。由于摆动式回转炉工作时，温度较高，且活动导管组件5中通入的介质，有些温度也比较高，因此活动导管组件5优选采用硬质耐高温材料的管，而为了不妨碍滚筒2的摆动，通过旋转接头502将至少两个硬质的分管501首尾转动连接，随着滚筒2的摆动，分管501之间相对转动，且不会限制滚筒2的摆动，其中一个分管501与滚筒2上的短接管通过旋转接头502连通，另一个分管501与外部管道通过旋转接头502连接。图2中的活动导管组件5为由三个分管501通过旋转接头502首尾转动连接而成，滚筒2从开始位置沿某一方向摆动，摆动时，带动活动导管组件5转动，整个过程中，活动导管组件5不会对滚筒2的摆动产生干涉。

第三种活动导管组件5如图9-图11、图14所示，活动导管组件5为固定摆动管503，对于同心摆动回转炉的固定摆动管503，其设置与图14中的设置类似，即固定摆动管503的一端固定连接在滚筒2的外壁上；固定摆动管503的另一端延伸至同心摆动回转炉的外部两端，并通过旋转接头502与外部管道旋转连接，旋转接头502布置于同心摆动回转炉的外部两端，且旋转接头502的旋转轴线与同心摆动回转炉的滚筒2的轴线B的延长线重合。同心摆动回转炉在往复摆动时，固定摆动管503随滚筒2一起绕滚筒2的轴线B摆动，固定摆动管503不会对滚筒2的摆动产生干涉，同时能够向滚筒2或换热夹套内通入流体物料或热源。固定摆动管503的一端可以固定于滚筒2的外筒壁的上部或下部。

对于偏心摆动回转炉的固定摆动管503，如果是筒内偏心摆动回转炉，则固定摆动管503的设置与同心摆动回转炉的设置类似，如图14所示，固定摆动管503一端固定连接在滚筒2的外壁上，固定摆动管503的另一端延伸出筒内偏心回转炉的外部两端，并通过旋转接头502与外部管道旋转连接，旋转接头502布置于筒内偏心摆动回转炉的外部两端，且旋转接头502的旋转轴线与筒内偏心摆动回转炉的转动轴线A的延长线重合，工作原理和同心摆动回转炉的相同。如果是筒外偏心摆动回转炉，其转动轴线A位于滚筒2的外部下方，则固定摆动管503的设置如图9-图11所示，固定摆动管503的一端固定连接于滚筒2的下部，固定摆动管503的另一端通过旋转接头502与外部管道旋转连接，旋转接头502位于滚筒2的下方，且其旋转轴线与筒外偏心摆动回转炉的转动轴线A重合。工作原理如上所述，不再赘述。由于摆动式回转炉的滚筒2只在一定弧度范围内往复摆动，而不是沿单一方向连续旋转，因此，可以在滚筒2上直接设置导管，且活动导管组件5自身可以弯曲或者转折，因此，活动导管组件5不会缠绕在滚筒2上，保证了摆动式回转炉的正常工作。由于在滚筒2上直接设置导管，可以将滚筒2内的物料或热源直接输送出来，不需要经过滚筒2的进料端和出料端，与现有技术中必须在炉头或炉尾进出物料相比，提高了摆动式回转炉的密封性能，从而提高了生物质转化的质量。活动导管组件5的运动状态如图3所示，随着滚筒2的往复摆动，活动导管组件5弯折转动，不会缠绕在滚筒2上。

为了充分利用生物质能量，如图1所示，本实施例中的生物质转化设备还包括冷凝净化器20和燃气风机21。其中，冷凝净化器20的进口与活动导管组件5连通；燃气风机21与冷凝净化器20的出口连通。工作时，通过燃气风机21的抽吸作用，滚筒2内的热解气通过活动导管组件5进入冷凝净化器20中，在其中进行冷却净化，实现气液的分离，生物油、醋液从冷凝净化器20中出来，燃气被燃气风机21抽吸，输送到需要燃气的地方。

为了进一步提高生物质转化设备的密封性能，对摆动式回转炉的进料装置1和出料装置6进行优化。滚筒2进料端设置有进料口，进料口的轴线与回转炉的转动轴线A重合，进料装置1与进料口进行转动密封连通，密封方式可以采用填料密封、机械密封等动静密封方式，进料口的横截面积小于进料端的横截面积，横截面为垂直于滚筒2轴线的平面，进料装置1固定不动，滚筒2可相对进料装置1转动，两者之间为动静密封，进料装置1的输送轴线(即滚筒2相对进料装置1转动的轴线，也即进料口的轴线)与回转炉的转动轴线A重合。

出料装置6连通设置于滚筒2的出料端，回转炉中与出料装置6相互转动密封配合的位置为滚筒物料出口201，物料从滚筒物料出口201排出滚筒2或出料装置6，滚筒物料出口201的横截面积小于出料端的横截面积，滚筒物料出口201的轴线与回转炉的转动轴线A重合，出料装置6的输送轴线(即滚筒物料出口201的轴线)与回转炉的转动轴线A重合。与现有技术中的炉头、炉尾分别环绕滚筒的两端转动密封连接相比，减小了转动密封面积，从而容易实现密封，可以采用普通的密封件进行密封，不容易漏气，提高了密封性能，工作环境好，运行安全，运行温度控制更加精确(漏风会引起温度失控)。

如图1所示，为了进一步对生物炭进行冷却，得到所需产物，本实施例中的生物质转化设备还包括与出料装置6的出口连接的冷却器25。具体地，当以油气为主要产品时，物料从出料装置6的出口直接进入冷却器25，冷却器25内部设置冷却水喷淋管，冷却水直接喷淋在生物炭上，最后从冷却器25的放料口出来，放料口优选地设置有阀门。

当以炭为主要产品时，在出料装置6的出口与冷却器25之间设置阀门，冷却器25内设置有冷却套和冷却盘管，冷却水通过冷却套和冷却盘管冷却生物炭，使冷却水不与生物炭接触，保持干燥，最后，生物炭从放料口放出，放料口设置有阀门。

为了更好地控制生物质转化设备的反应工艺，本实施例中的生物质转化设备还包括设置于滚筒2的气相区内的压力传感器，压力传感器与检测控制装置通过导线连接，用于监测滚筒2内部的压力参数，根据压力参数控制相应阀门的开度或风机的运行参数，达到工艺所需的压力环境。

如图1、图3和图6所示，为了更好地进行物料的传送和工艺处理，本实施例中的摆动式回转炉还包括设置于滚筒2内的固相区的翻料板7。翻料板7的长度方向与滚筒2轴线平行，随着滚筒2的摆动，翻料板7将物料翻起，使物料充分打散转化。对于同心摆动回转炉，在出料端靠近出料装置6的位置设置翻料板7，可以更方便地将物料导向至出料装置6。

如图1和图3所示，本实施例中的摆动式回转炉还设置有活动链条13。活动链条13可以设置在滚筒2的内壁上，活动链条13一端固定在滚筒2内壁上，另一端不固定，或者两端均固定在滚筒2的内壁上，随着滚筒2的往复摆动，活动链条13在滚筒2内相对壁面不断滑动，一方面可以将附着在壁面上的物料清理下来，另一方面，活动链条13可以推动物料向出料端移动，方便物料的输送。活动链条13还可以加强筒壁向物料的传热。活动链条13还可以设置于隔板14上，活动链条13的两端分别固定于隔板14的两个板面上，活动链条13穿过隔板14的开口，随着滚筒2的往复摆动，活动链条13可在开口处往复摆动，防止隔板14堵塞；当然，穿过隔板的活动链条的两端还可以固定在滚筒的上部筒壁上，或者一端固定在滚筒的筒壁上，另一端固定在隔板的板面上，穿过隔板开口的活动链条可以悬空，也可以部分与滚筒的内壁接触滑动，优选接触滑动，可防止物料结壁，提高传热效率。当然，活动链条的安装形式并不局限于本实施例所列举的形式。

以上生物质转化设备的整个工艺过程如下：摆动式回转炉运行时，滚筒2往复摆动，将待处理的秸秆、农林废弃物和其它不含氯有机物的生物质固体废弃物物料(以下简称物料)通过进料装置1输送到滚筒2内，物料随着滚筒2的摆动往复在滚筒2内翻滚滑动并沿着坡度向出料端呈之字形轨迹移动，滚筒2内的活动链条13随物料滑动，可防止物料粘壁，并能提高传热效率；物料依次经过干燥段Ⅰ、干馏段Ⅱ，在干燥段Ⅰ和干馏段Ⅱ内，物料被逆流自炭化段Ⅲ的500～1000℃的热解气体加热干燥、干馏热解升温到300～400℃；之后，物料继续向出料端移动进入炭化段Ⅲ，部分物料与从气体入口通入的气体(空气、富氧空气或氧气)发生氧化反应，放出大量热，使炭化段Ⅲ温度提高到500～1000℃，物料在高温下炭化形成生物炭；生物炭沿摆动式回转炉坡度方向穿过隔板14下部的开口进入冷却段Ⅳ，生物炭被冷却夹套24中的冷却介质(优选为气态介质)冷却，气态冷却介质来自空气或制氧设备，冷却介质在冷却生物炭的过程中被加热至300～400℃，然后从冷却介质出口出来，通过气体入口进入炭化段Ⅲ，参与氧化反应，回收生物炭的余热，提高了热效率；生物炭顺着坡度移动进入出料端，通过出料装置6排出滚筒2，进入冷却器25中冷却。以炭为主要产品时，生物炭在冷却器25中被冷却套和冷却盘管接触冷却至常温。当以油气为主要产品时，生物炭在冷却器25中被直接喷淋的冷却水冷却到80～120℃后，排出冷却器25。由于滚筒2通过活动导管组件5与燃气风机21连通，因此，滚筒2内保持了一定的负压，冷却器25中的喷淋冷却水在冷却过程中被高温生物炭汽化，产生的蒸汽沿着冷却器25中的生物炭排料通道逆向流动进入滚筒2内的冷却段Ⅳ，蒸汽在沿炽热的生物炭排料通道流动过程中与炽热的生物炭逆流接触发生水煤气反应(C+H₂O→CO+H₂)生成水煤气，生成的水煤气在炭化段Ⅲ与热解气混合。

炭化段Ⅲ发生如下反应：

C_nH_m+O₂→CO₂+H₂0

C_nH_m+O₂→CO+H₂0

C+O₂→CO₂

C+CO₂→CO

C+H₂O→CO+H₂

C_nH_m+H₂O→CO+H₂

C_nH_m+CO₂→CO+H₂

……

炭化段Ⅲ中产生的500～1000℃的中高温热解气(其成份主要为：H₂、CO、H₂O、焦油、CO₂、N₂)与冷却器25中产生的水煤气混合，并在摆动式回转炉内相对物料逆向流动至进料端，在摆动式回转炉的进料端的燃气风机21的抽力作用下，依次经干馏段Ⅱ、干燥段Ⅰ抽出滚筒2，此过程中，热解气和水煤气与物料接触传热，使干馏段Ⅱ物料逐步升温到300～400℃。物料升温过程中不断发生热解反应，热解过程十分复杂，结果是大分子炭水化合物的键被打碎，析出大量挥发份(主要包括H₂、CO、CO₂、CH₄、焦油和其他炭氢化合物)进入热解气中；高温热解气则在加热物料的过程中逐步释放换热降温到150～200℃。

炭化段Ⅲ的热解气被燃气风机从活动导管组件5中抽出来后进入冷凝净化器20，热解气被冷却水降温至20～50℃，热解气中的生物质油和水蒸汽被冷凝成液态，分离后得到净化的燃气，燃气风机21将燃气送出至用户，在燃气风机21的抽吸作用下，使滚筒2内保持10～200Pa的负压。

摆动式回转炉启动时，先加入物料，再启动电加热器22，将炭化段Ⅲ的物料加热并通入含氧气体，与部分物料发生氧化放热反应，当炭化段Ⅲ的温度升到生物质自燃温度条件400～500℃并不断升高时，关闭电加热器22，继续通入含氧气体，炭化段Ⅲ温度提高到500～1000℃，通过温度传感器8监测和调节气体入口处的阀门开度，控制通入气体的量来控制炭化段Ⅲ的温度。

通过上述工艺可看出，本发明中的生物质转化设备自动化程度高，温度控制精确，系统的启动、运行均可实现自动化；可回收热解气、生物炭显热，热效率高；产品生物炭、生物质油品质优、产量大，副产燃气热值高；生物炭产率大于40％，生物质油产率大于30％，燃气热值大于8000KJ/m³；设备密封良好，生产环境好；原料适应性强，对原料品种、粒度、含水率要求不高；可以24小时连续进出料生产；通过电加热器22启动设备的生产，实现设备一键自动化启动运行，方便、快捷，一般启动时间在10～30分钟。

如图1、图2、图9、图14、图15所示，进一步地，本实施例提供了一种具体的进料装置1，进料装置1可以是螺旋进料输送机或活塞进料机。如图1、图2、图9、图14所示，螺旋进料输送机为圆管结构，圆管内设置有螺旋机构，进料装置1的一端开设有开口朝上的料仓，对于同心摆动回转炉和筒内偏心摆动回转炉，螺旋进料输送机的圆管与滚筒2的进料端的端面转动密封连接，圆管可通过直通式旋转接头(直通式旋转接头为一种动静密封连接件)与进料端的端面转动连接，且螺旋进料输送机的输送轴线与滚筒2的转动轴线重合。如果采用活塞进料机，其结构与图15中的结构相同，则活塞进料机的输送管同样与滚筒2的进料端的端面通过直通式旋转接头转动密封连接，且活塞进料机的输送管的输送轴线与滚筒2的转动轴线重合，活塞进料机通过往复移动的活塞将物料推送进入滚筒2内。不论采用何种进料装置1，始终保持输送管内有一部分被物料充满，形成气阻，防止滚筒2内气体由进料装置1窜至滚筒2外，或滚筒2外空气从进料装置1进入滚筒2内；为了更好地实现密封，在活塞进料机的料仓处设置第一插板阀101，在活塞进料机的输送管上设置第二插板阀102。进料时，第二插板阀102打开，第一插板阀101关闭(防止活塞推料时物料往上挤出输送管返回料仓)，活塞在气缸或油缸的推动下前进将物料通过直通式旋转接头18和输送管送入回转炉；进料完毕后关闭第二插板阀102(防止活塞回退时回料)，打开第一插板阀101，活塞在气缸或油缸的拉动下回退，物料通过打开第一插板阀101的下料口进入活塞进料机的输送管中。

上述的进料装置1的输送管与滚筒2的进料端的端面进行转动密封连接，与现有回转炉中的炉头环绕滚筒一端的大面积密封面相比，本发明中的进料装置1与滚筒2的转动密封面小，仅仅只需要普通的填料密封或密封圈便可满足密封要求，密封简单，降低了密封成本，不易漏风。保证了滚筒2内物料的反应质量。

以上的进料装置1同样适用于偏心摆动回转炉，对于筒内偏心摆动回转炉，进料装置1的结构和安装方式与同心摆动回转炉的相同；对于筒外偏心摆动回转炉，如图9所示，滚筒2的进料端的端面可延伸至转动轴线A，在该端面上开设进料口，进料装置1的输送管可与延伸至转动轴线A处的端面通过直通式旋转接头18转动密封连接；或者滚筒2的进料端端面不延伸至转动轴线A，而是在进料端的筒体连接一个管道，管道上具有进料口，进料装置1与该管道上的进料口转动密封连接，如图15所示，只要进料装置1的输送轴线与回转炉的转动轴线A重合即可，在此不再赘述。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种同心摆动回转炉的出料装置6，出料装置6为螺旋出料输送机，螺旋出料输送机的输送管与滚筒2的出料端的端面转动密封连接，且输送管与滚筒2的轴线B重合，则滚筒物料出口201设置于出料端的端面上，螺旋出料输送机的输送管固定不动，滚筒2相对其转动。输送管位于滚筒2内的部分，其上部开设有出料槽，物料在滚筒2内翻转上来，并从出料槽进入输送管，最终排出输送管，进入冷却器25中。

如图9-图11、图16-图19所示，本实施例提供了三种偏心摆动回转炉的出料装置6，筒内偏心摆动回转炉的出料装置6采用与同心摆动回转炉相同的螺旋出料输送机，为了方便出料，在滚筒2内靠近螺旋出料输送机的固体物料移动区域设置翻料板7。筒外偏心摆动回转炉除了可采用与同心摆动回转炉相同的螺旋出料输送机外，筒外偏心摆动回转炉的出料装置6还可以为活塞出料机或出料管道。如图16所示，筒外偏心摆动回转炉的出料装置6为螺旋出料输送机，螺旋出料输送机的位于滚筒外部的输送管可与滚筒2的出料端的延伸至转动轴线A的端面通过直通式旋转接头18转动密封连接，此种情况下，滚筒物料出口201设置于延伸的出料端端面上；或者滚筒2的出料端端面不延伸至转动轴线A，螺旋出料输送机的输送管与设置于出料端的筒体上的一根管道通过直通式旋转接头18转动密封连接，则滚筒物料出口201为该管道的管口。如图17所示，筒外偏心摆动回转炉的出料装置6为活塞出料机，活塞出料机的输送管与滚筒2的出料端的筒体连通，且活塞出料机的输送轴线与筒外偏心摆动回转炉的转动轴线A重合。活塞出料机的输送管的出口与外部固定出料管601通过直通式旋转接头18转动密封连接，则滚筒物料出口201为活塞出料机的输送管出口。滚筒2内靠近出料端的筒体内壁上设置有活动链条13，滚筒2的筒体与出料装置6连接的部位为斜坡，物料通过斜坡滑入出料装置6中，最终被排出，进入冷却器25中。

如图18所示，另一种筒外偏心摆动回转炉的出料装置6为出料管道，本实施例列举两种出料管道的设置形式，一种是滚筒2的出料端的端面延伸至转动轴线A，在滚筒2的出料端的端面上开设滚筒物料出口201，滚筒物料出口201靠近出料端的端面的下部设置，且滚筒物料出口201的轴线与筒外偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，滚筒2的固相区筒壁与滚筒物料出口201通过斜坡过渡相接，便于固体物料沿斜坡滑向滚筒物料出口201；出料管道与滚筒物料出口201转动密封连接，可通过直通式旋转接头18连接，出料管道为弯折管道，向下直角弯曲，斜坡和/或出料管道上设置有活动链条13。随着活动链条13的摆动，将物料送至滚筒物料出口201，并从出料管道排出。

另一种出料管道的设置形式如图19所示，滚筒2的出料端的端面不延伸至转动轴线A；在滚筒2的靠近出料端的固相区筒壁上开设下料口，下料口与下料管602连接，出料管道与该下料管602的出口转动密封连接，具体可通过直通式旋转接头18转动连接，则滚筒物料出口201为下料管602的的出口，出料管道的转动轴线与筒外偏心摆动回转炉的转动轴线A重合。只要能够实现筒外偏心摆动回转炉的出料即可，并不局限于本实施例所列举的结构形式。

如图2所示，本发明实施例提供了一种具体的驱动装置和支撑装置，对于同心摆动回转炉，驱动装置为同心齿轮齿圈驱动装置，支撑装置为同心托轮托圈支撑装置；其中，同心托轮托圈支撑装置包括至少两组托圈3和托轮12，托圈3固定在滚筒2的外周壁上，托圈3的轴线与滚筒2的轴线B重合，托圈3的外圈表面与托轮12接触支撑，托轮12位于托圈3的下方，托轮12的转轴位置固定不动，一个托圈3至少对应一个托轮12，优选为两个托轮12，用于支撑滚筒2的转动，两组托圈3和托轮12优选地设置在靠近滚筒2两端的位置，支撑更加平稳。同心齿轮齿圈驱动装置包括至少一组齿圈4、主动齿轮11和动力部件10，齿圈4固定在滚筒2的外周壁上，齿圈4的轴线与滚筒2的轴线B重合，齿圈4与主动齿轮11啮合，主动齿轮11与动力部件10传动连接，动力部件10可以是电机或液压马达，动力部件10如果是电机，则主动齿轮11与电机通过减速机传动连接，动力部件10如果是液压马达，则主动齿轮11可以直接与液压马达连接或通过减速机传动连接。动力部件10与摆动控制装置通过导线连接，摆动控制装置控制动力部件10的转动方向，通过动力部件10驱动主动齿轮11往复转动，进而驱动齿圈4和滚筒2绕转动轴线A往复摆动。优选地，齿圈4可以由托圈3和齿形圈组成，即在托圈3的与其轴线垂直的任一侧面上固定齿形圈，齿形圈随托圈3一起转动，形成齿圈4，这样齿圈4的制造可以利用托圈3，降低了制造难度和制造成本，同时固定有齿形圈的托圈3还可以继续与托轮12配合支撑；或者齿形圈固定在托圈的外圈上，形成齿圈4。这种齿圈4的结构形式特别适用于偏心摆动回转炉，同心摆动回转炉同样使用。当然，齿圈4还可以单独制造，为一体结构。

如图7所示，本实施例提供了另一种同心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为同心推杆驱动装置，支撑装置为同心托轮托圈支撑装置；其中同心托轮托圈支撑装置包括至少一组托圈3和托轮12；托圈3固定在滚筒2的外周壁上，且托圈3的轴线与滚筒2的轴线B重合；托轮12的外圈表面与托圈3支撑接触，托轮12位于托圈3的下部，托轮12的位置固定不同，用于转动支撑托圈3；一个托圈3优选地与两个托轮12啮合，更优选地，包括两组托圈3和托轮12，且分别位于滚筒2两端，支撑更加稳定。同心推杆驱动装置包括至少一个伸缩缸19，伸缩缸19的伸缩杆与滚筒2铰接，伸缩缸19的固定端与固定台铰接，通过伸缩杆的伸缩，带动滚筒2往复摆动。具体地，滚筒2的外壁上设置有铰接架，铰接架沿滚筒2的径向向外伸出，伸缩缸19的伸缩杆铰接于铰接架的外端，从而可以避免伸缩杆在伸缩的过程中碰到滚筒2。本实施例优选采用两个伸缩缸19，铰接架相应为两个，且两个铰接架相对滚筒2的轴线B上下对称布置，两个伸缩缸19的伸缩杆分别与上下两个铰接架铰接，两个伸缩缸19的伸缩杆分别铰接于位于滚筒2两侧的固定台上，两个固定台之间的连线水平布置且相对同心摆动回转炉的转动轴线A对称，通过两个伸缩缸19的交替伸缩实现滚筒2的往复摆动。当然，伸缩缸19的数量还可以是一个、三个或者更多个，伸缩缸19的位置根据实际情况进行布置，并不局限于本实施例所列举的形式，只要能够实现滚筒2的往复摆动即可。

如图8所示，本实施例提供了第三种同心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为至少一组同心托轮托圈驱动装置，支撑装置为多组同心托轮托圈支撑装置；其中，每组同心托轮托圈支撑装置包括托圈3和托轮12，托圈3固定在滚筒2的外周壁上，且托圈3的轴线与滚筒2的轴线B重合；托轮12的外圈表面与托圈3支撑接触，托轮12位于托圈3的下部，托轮12的位置固定不同，用于转动支撑托圈3；一个托圈3优选地与两个托轮12配合支撑，更优选地，包括两组托圈3和托轮12，且分别位于滚筒2两端，支撑更加稳定。同心托轮托圈驱动装置包括托圈3、托轮12和动力部件10，托圈3固定在滚筒2的外周壁上，且托圈3的轴线与滚筒2的轴线B重合；托轮12的外圈表面与托圈3支撑接触，托轮12位于托圈3的下部，托轮12的位置固定不同，用于转动支撑托圈3；一个托圈3优选地与两个托轮12配合支撑，动力部件10与托轮12传动连接，动力部件10驱动托轮12往复转动，通过托轮12与托圈3之间的静摩擦力带动托圈3往复摆动，进而使滚筒2往复摆动。

如图9所示，本实施例提供了一种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为偏心齿轮齿圈驱动装置，支撑装置为支撑辊支撑装置，支撑辊支撑装置只适用于筒外偏心摆动回转炉，因此与支撑辊支撑装置组合的驱动装置和支撑装置只适用于筒外偏心摆动回转炉；其中，偏心齿轮齿圈驱动装置包括齿圈4、主动齿轮11和动力部件10，齿圈4固定在滚筒2的外壁上，且齿圈4的轴线与偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，齿圈4与主动齿轮11啮合，主动齿轮11与动力部件10传动连接，动力部件10和同心摆动回转炉的相同，在此不再赘述。动力部件10与摆动控制装置导线连接，摆动控制装置控制动力部件10的转动方向，动力部件10带动主动齿轮11转动，主动齿轮11驱动齿圈4和滚筒2绕偏心摆动回转炉的转动轴线A往复摆动。支撑辊支撑装置包括至少两组支撑架17和支撑辊16，其中，支撑架17固定不动，支撑辊16转动连接在支撑架17上，且支撑辊16的转动轴线与偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，滚筒2的底部与支撑辊16固定连接，且配重平衡块15固定在支撑辊16上，优选地，配重平衡块15的重心轴线与滚筒2的重心轴线相对偏心摆动回转炉的转动轴线A对称布置，也可不对称设置，两组支撑架17和支撑辊16优选地分别靠近滚筒2的两端设置，使支撑更加平稳。

如图10所示，本实施例提供了另一种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为偏心齿轮齿圈驱动装置，支撑装置为偏心托轮托圈支撑装置，该驱动装置和支撑装置的组合可适用于筒内偏心摆动回转炉和筒外偏心摆动回转炉。其中，偏心齿轮齿圈驱动装置包括齿圈4、主动齿轮11和动力部件10，本实施例中的偏心齿轮齿圈驱动装置与图9中的偏心齿轮齿圈驱动装置相同，在此不再赘述。偏心托轮托圈支撑装置包括至少两组托圈3和托轮12，托圈3固定于滚筒2的外周壁上，且托圈3的轴线与偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，一个托圈3与至少一个托轮12接触支撑，用于支撑托圈3转动，托圈3上设置有配重平衡块15，优选地，配重平衡块15的重心轴线与滚筒2的重心轴线相对偏心摆动回转炉的转动轴线A对称布置，也可不对称布置，只要使回转炉的重心轴线靠近回转炉的转动轴线即可。如图10和图12所示，齿圈和托圈可以是部分圆或整圆结构，即齿圈4和托圈3为圆形板结构，在圆形板上加工出用于嵌装滚筒2的弧形缺口或圆孔，齿圈4和托圈3的外边缘超过滚筒2的轴线并接近或超过滚筒2的边缘，以提高固定强度。

如图11所示，本实施例提供了第三种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为偏心托轮托圈驱动装置，支撑装置为多组偏心托轮托圈驱动装置，至少为两组，该驱动装置和支撑装置的组合可适用于筒外偏心摆动回转炉和筒内偏心摆动回转炉；其中，每组偏心托轮托圈支撑装置包括托圈3和托轮12，托圈3固定于滚筒2的外周壁上，托圈3的轴线与偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，托轮12与托圈3的外圈表面接触支撑，托轮12的轴线固定不动，用于转动支撑托圈3；一个托圈3的外圈表面优选地与两个托轮12接触支撑，更优选地，包括两组托圈3和托轮12，且分别位于滚筒2两端，支撑更加稳定。偏心托轮托圈驱动装置包括托圈3、托轮12和动力部件10，动力部件10与托轮12传动连接，动力部件10驱动托轮12往复转动，通过托轮12与托圈3之间的静摩擦力带动托圈3往复摆动，进而使滚筒2往复摆动。托圈3上设置有配重平衡块15，优选地，配重平衡块15的重心轴线与滚筒2的重心轴线相对偏心摆动回转炉的转动轴线A对称布置。

如图12所示，本实施例提供了第四种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为偏心推杆驱动装置，支撑装置为偏心托轮托圈支撑装置，该驱动装置和支撑装置的组合可适用于筒外偏心摆动回转炉和筒内偏心摆动回转炉；其中，偏心托轮托圈支撑装置包括至少两组托圈3和托轮12，托圈3固定在滚筒2外壁上，且托圈3的轴线与偏心摆动回转炉的转动轴线A重合，托圈3的外圈表面与至少一个托轮12接触支撑，用于支撑托圈3转动，托圈3上设置有配重平衡块15，优选地，配重平衡块15的重心轴线与滚筒2的重心轴线相对偏心摆动回转炉的转动轴线A对称布置。偏心推杆驱动装置包括伸缩缸19，伸缩缸19的数量优选为两个，对称布置在滚筒2的两侧，伸缩缸19的伸缩杆的端部与托圈3铰接，且伸缩缸19的固定端与固定台铰接，两个伸缩缸19的伸缩杆与托圈3铰接的两点相对托圈3的竖直径向对称，两个伸缩缸19的固定端与固定台的两个铰接点位于同一水平线上，通过两个伸缩缸19的伸缩杆的交替伸缩，带动托圈3往复转动，进而带动滚筒2往复摆动。当然，伸缩缸19的数量还可以是一个、三个或者更多个。伸缩缸19的位置根据实际情况确定，只要能够保证滚筒2能够往复摆动即可。

如图13所示，本实施例提供了第五种偏心摆动回转炉的驱动装置和支撑装置，驱动装置为偏心推杆驱动装置，支撑装置为支撑辊支撑装置，由于支撑装置采用支撑辊支撑装置，则该驱动装置和支撑装置的组合只适用于筒外偏心摆动回转炉；其中，支撑辊支撑装置包括至少两组支撑架17和支撑辊16，与图9中的支撑辊支撑装置相同，在此不再赘述。配重平衡块15固定在支撑辊16上，优选地，配重平衡块15的重心轴线与滚筒2的重心轴线相对偏心摆动回转炉的转动轴线A对称布置。偏心推杆驱动装置包括铰接架和至少一个伸缩缸19，伸缩缸19优选为两个，对称布置在滚筒2的两侧，铰接架固定于支撑辊19上，两个伸缩缸19的伸缩杆分别与铰接架的两端铰接，通过铰接架增大转矩，伸缩缸19的固定端与固定台铰接，两个伸缩缸19的固定端与固定台的两个铰接点位于同一水平线上，通过两个伸缩缸19的伸缩杆的交替伸缩，带动支撑辊16往复转动，进而带动滚筒2往复摆动。当然，伸缩缸19的数量还可以是一个、三个或者更多个。伸缩缸19的位置根据实际情况确定，只要能够保证滚筒2能够往复摆动即可。

本实施例中，伸缩缸19可以是电动伸缩缸、液压伸缩缸或气动伸缩缸。伸缩缸19与控制装置连接，通过控制装置控制伸缩缸19的伸缩，实现滚筒2的往复摆动。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种具体的摆动控制装置，包括位置传感器和电控柜9。其中，位置传感器固定在滚筒2或驱动装置上，用于监测滚筒2的往复摆动的弧度，并向电控柜9发送滚筒2摆动的位置信息；电控柜9与位置传感器和驱动装置均通过导线连接，电控柜9用于接收位置传感器的位置信息，当位置信息为滚筒2摆动的极限位置时，即达到滚筒2单方向最大摆动弧度时，电控柜9控制电机10改变转动方向，或者电控柜控制伸缩缸19的伸缩方向，实现控制滚筒2往复摆动。检测控制装置和摆动控制装置可以集成在一个电控柜上，则温度传感器8通过导线与电控柜9连接，检测控制装置和摆动控制装置也可以单独设置于不同的设备。

只要能够实现对摆动式回转炉的往复摆动控制和驱动，其它形式的控制装置和驱动装置也可以使用，并不局限于本发明所列举的结构形式。

本发明实施例还提供了一种生物质转化工艺，包括以下步骤：

步骤S01、物料依次经过干燥、干馏，发生热解反应，得到热解气，物料升温至300℃～400℃。

步骤S02、部分物料与含氧气体发生氧化反应，放出大量热，使反应温度升至500℃～1000℃，物料在该反应温度下炭化形成生物炭并生成500℃～1000℃的高温热解气，这些高温热解气用于对步骤S01中的物料接触传热，进行干燥和干馏。

可见生物质转化工艺的干燥和干馏利用了炭化工艺中生成的高温热解气进行物料的加热，从而提高了热效率。

进一步地，生物质转化工艺还包括步骤S03，通过含氧气态介质对步骤S02中得到的生物炭进行间壁冷却，含氧气态介质被生物炭加热后参与步骤S02中的部分物料的氧化反应。该过程回收了生物炭的余热，进一步提高了热效率。

更进一步地，生物质转化工艺还包括步骤S04，当以炭为主要产品时，对步骤S03中经过含氧气态介质间壁冷却的生物炭进行液态冷却介质间壁冷却，将生物炭冷却至常温后出料。

当以油气为主要产品时，对步骤S03中经过含氧气态介质间壁冷却的生物炭进行冷却水直接喷淋冷却至80℃～120℃，冷却水被生物炭汽化生成水蒸汽，水蒸汽用于与步骤S02和步骤S03中的高温生物炭接触发生水煤气反应，生成水煤气，水煤气与热解气混合。进而充分利用高温生物炭的热量，得到需要的气体。

本实施例对生物质转化工艺进一步优化，还包括步骤S05，将步骤S01和步骤S02中生成的热解气以及步骤S04中生成的水煤气进行冷凝净化，得到液态生物质油、醋液和燃气。提高了油气的质量。

为了更好地控制滚筒内的温度，在本实施例中的生物质转化工艺中，对步骤S02中的物料反应温度进行检测，根据检测的温度控制与物料发生氧化反应的含氧气体的量，以控制炭化反应温度，得到需要的产物。

为了能够加快生物质转化工艺的开启速度，在步骤S02中的物料温度过低，生物质与含氧气体难以发生反应时，通过电加热的方式对物料加热，当物料被加热到生物质自燃温度与含氧气体发生氧化反应，温度进一步提高时，停止电加热。

本发明中的生物质转化设备是基于该生物质转化工艺完成的，其它利用该生物质转化工艺的设备同样属于本发明的保护范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (22)

1.一种生物质转化设备，包括回转炉，其特征在于，所述回转炉为摆动式回转炉，所述摆动式回转炉包括：

滚筒(2)，所述滚筒(2)的进料端高于所述滚筒(2)的出料端，所述滚筒(2)内由所述进料端至所述出料端依次为干燥段(Ⅰ)、干馏段(Ⅱ)和炭化段(Ⅲ)；

驱动装置，设置于所述滚筒(2)的外部，用于驱动所述滚筒(2)绕所述摆动式回转炉的转动轴线往复摆动；

支撑装置，设置于所述滚筒(2)的外部，用于转动支撑所述滚筒(2)绕所述回转炉的转动轴线往复摆动；

摆动控制装置，与所述驱动装置通过导线连接，用于控制所述驱动装置动作，控制所述滚筒(2)的往复摆动的弧度和频率；

温度传感器(8)，安装于所述滚筒(2)内，所述温度传感器(8)与检测控制装置通过导线连接，用于监测所述滚筒(2)内部沿其轴向各个位置的温度参数

进料装置(1)，与所述滚筒(2)的进料端的进料口转动密封连通，所述进料口的横截面积小于所述进料端的横截面积，减小了所述进料装置(1)与所述滚筒(2)的转动密封面，所述进料口的轴线与所述回转炉的转动轴线重合；

出料装置(6)，连通设置于所述滚筒(2)的出料端，与所述出料装置(6)相互转动密封配合的位置为滚筒物料出口(201)，所述滚筒物料出口(201)的横截面积小于所述出料端的横截面积，减小了所述出料装置(6)与所述滚筒(2)的转动密封面，所述滚筒物料出口(201)的轴线与所述回转炉的转动轴线重合。

2.根据权利要求1所述的生物质转化设备，其特征在于，所述摆动式回转炉还包括设置于所述滚筒(2)的干馏段(Ⅱ)和/或炭化段(Ⅲ)的外壁上的电加热器(22)，所述电加热器(22)与所述检测控制装置导线连接，用于控制所述滚筒(2)的温度。

3.根据权利要求2所述的生物质转化设备，其特征在于，所述电加热器(22)为电热丝加热器、微波加热器、电磁加热器或等离子加热器中的一种或多个组合。

4.根据权利要求3所述的生物质转化设备，其特征在于，所述摆动式回转炉还包括：

设置在所述炭化段(Ⅲ)筒壁上且与所述炭化段(Ⅲ)内部连通的气体入口，用于向所述炭化段(Ⅲ)内通入含氧气体；

设置于所述炭化段(Ⅲ)的气相区和/或固相区内的气体分布管(23)，所述气体分布管(23)与所述气体入口连通，所述气体分布管(23)的管壁上沿其轴线开设有多个出气孔(231)，位于所述固相区内的气体分布管(23)的出气孔(231)朝向所述滚筒(2)的内壁，且位于所述固相区内的气体分布管(23)的出气孔(231)两侧还设置有与该气体分布管(23)的径向端面垂直的挡板(26)，用于防止物料进入所述出气孔(231)。

5.根据权利要求4所述的生物质转化设备，其特征在于，还包括设置于所述气体入口处的阀门。

6.根据权利要求5所述的生物质转化设备，其特征在于，所述阀门为手动阀门和/或自动阀门，所述自动阀门的开度由所述检测控制装置控制。

7.根据权利要求4所述的生物质转化设备，其特征在于，所述摆动式回转炉还包括设置于所述滚筒(2)的炭化段(Ⅲ)与出料端之间的冷却段(Ⅳ)，所述冷却段(Ⅳ)与所述炭化段(Ⅲ)之间通过隔板(14)分隔，且所述隔板(14)在靠近所述滚筒(2)的底部固相物料运动区设置开口；所述冷却段(Ⅳ)的筒壁外设置有冷却夹套(24)，所述冷却夹套(24)的外壁上设置有冷却介质进口和冷却介质出口。

8.根据权利要求7所述的生物质转化设备，其特征在于，所述冷却介质为气态，且所述冷却介质出口与所述炭化段(Ⅲ)筒壁上的气体入口连通。

9.根据权利要求1所述的生物质转化设备，其特征在于，所述滚筒(2)的干燥段(Ⅰ)的筒壁上设有气体出口，所述气体出口与活动导管组件(5)连通，用于导出热解气体。

10.根据权利要求9所述的生物质转化设备，其特征在于，还包括：

冷凝净化器(20)，其进口与所述活动导管组件(5)连通；

燃气风机(21)，与所述冷凝净化器(20)的出口连通。

11.根据权利要求10所述的生物质转化设备，其特征在于，还包括与所述出料装置(6)的出口连接的冷却器(25)。

12.根据权利要求1-11任一项所述的生物质转化设备，其特征在于，还包括设置于所述滚筒(2)的气相区内的压力传感器，所述压力传感器与所述检测控制装置通过导线连接，用于监测所述滚筒(2)内部的压力参数。

13.根据权利要求1-11任一项所述的生物质转化设备，其特征在于，所述摆动式回转炉还包括设置于所述滚筒(2)内的固相区的翻料板(7)。

14.根据权利要求1-11任一项所述的生物质转化设备，其特征在于，所述摆动式回转炉还包括设置于所述滚筒(2)内部的若干活动链条(13)，所述活动链条(13)的端部固定于所述滚筒(2)的内壁和/或隔板(14)上，若干所述活动链条(13)穿过所述隔板(14)的开口。

15.根据权利要求1-11任一项所述的生物质转化设备，其特征在于，所述干燥段(Ⅰ)与所述干馏段(Ⅱ)之间和/或所述干馏段(Ⅱ)与所述炭化段(Ⅲ)之间通过隔板(14)分隔，所述隔板(14)在靠近所述滚筒(2)的底部固相物料运动区设置开口。

16.根据权利要求15所述的生物质转化设备，其特征在于，还包括设置于所述干燥段(Ⅰ)和/或所述干馏段(Ⅱ)内的至少一个所述隔板(14)。

17.一种生物质转化工艺，其特征在于，应用如权利要求1-16任一项所述的生物质转化设备，包括以下步骤：

S01、物料依次经过干燥、干馏，发生热解反应，得到热解气，物料升温至300℃～400℃；

S02、部分物料与含氧气体发生氧化反应，放出大量热，使反应温度升至500℃～1000℃，物料在该反应温度下炭化形成生物炭并生成500℃～1000℃的高温热解气，所述高温热解气用于对步骤S01中的物料接触传热，进行干燥和干馏。

18.根据权利要求17所述的生物质转化工艺，其特征在于，还包括步骤S03，通过含氧气态介质对所述步骤S02中得到的生物炭进行间壁冷却，所述含氧气态介质被所述生物炭加热后参与所述步骤S02中的部分物料的氧化反应。

19.根据权利要求18所述的生物质转化工艺，其特征在于，还包括步骤S04，当以炭为主要产品时，对所述步骤S03中经过含氧气态介质间壁冷却的生物炭进行液态冷却介质间壁冷却；

当以油气为主要产品时，对所述步骤S03中经过含氧气态介质间壁冷却的生物炭进行冷却水直接喷淋冷却至80℃～120℃，冷却水被所述生物炭汽化生成水蒸汽，所述水蒸汽用于与所述步骤S02和所述步骤S03中的高温生物炭接触发生水煤气反应，生成水煤气，所述水煤气与热解气混合。

20.根据权利要求19所述的生物质转化工艺，其特征在于，还包括步骤S05，将所述步骤S01和所述步骤S02中生成的热解气以及所述步骤S04中生成的水煤气进行冷凝净化，得到液态生物质油、醋液和燃气。

21.根据权利要求17-20任一项所述的生物质转化工艺，其特征在于，对所述步骤S02中的物料反应温度进行检测，根据检测的温度控制与物料发生氧化反应的含氧气体的量，以控制炭化反应温度。

22.根据权利要求21所述的生物质转化工艺，其特征在于，在所述步骤S02中的物料温度过低、生物质与含氧气体难以发生反应时，通过电加热的方式对物料加热，当物料被加热到生物质自燃温度与含氧气体发生氧化反应，温度进一步提高时，停止电加热。

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