CN107699289A - 一种内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明为一种内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉，包括加热系统、水蒸汽自产喷入系统及轴承散温系统组成。所述加热系统包括筒体、输料螺旋、石棉隔热保温层、电磁线圈；水蒸汽产生喷入系统包括微型补水泵、受热铜管、蒸汽发生器、水蒸汽喷嘴等装置，蒸汽发生器产生的蒸汽经喷嘴进入筒体内部参与反应；轴承散温系统包括密封轴承、法兰盘、散热器。本发明特有高效电磁加热系统和气体及水蒸汽自产喷入系统，装置利用电磁加热方式加热筒体和输料螺旋，通过螺旋的输送搅拌使物料受热均匀，加快物料的热解气化，通过通入不同气体及水蒸汽，为生物质的热解提供不同的气氛条件，提高热解气及油品产量，并能在一定程度上提高生物炭的品质。

Description

一种内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉

技术领域

本发明专利涉及农业固体废弃物能源化综合利用领域，尤其针对农作物秸秆、稻壳等生物质的热裂解产油产气及生物质热解炭的生产，具体是指一种内螺旋输料、满足多种生产实验条件下的电磁加热生物质高效热解气化炉。

背景技术

我国是个农业大国，农作物秸秆稻壳等生物质资源丰富、种类繁多，据有关统计，仅玉米、水稻、小麦等大宗农作物秸秆的常年产量就已超过5亿吨。近年来，在国家出台的一系列支持秸秆利用的政策的鼓励推动下，秸秆的资源化综合利用取得了长足进步，但由于其量大面广，利用成本高，资源密度低，仍有较大部分秸秆资源得不到充分利用。由于经济的发展，农户家庭已实现电气化，秸秆资源已经不再作为做饭取暖的燃料，大量的秸秆被直接付之一炬，此举不仅造成了资源浪费，而且造成严重的空气污染，部分区域直接影响了高速通行、航班起降。生物质热解是秸秆资源化综合利用的重要的途径之一，其特有的转化速度快、效率高、适应面广的等特点，对于增加农民收入，减少空气污染，促进秸秆能源化利用具有重要的战略意义。

目前，我国的秸秆资源化、能源化利用方面还十分落后，尤其体现在技术人才储备不足，而热裂解设备的缺乏严重制约了我国在秸秆等生物质热裂解试验及工业化生产的发展。生物质热裂解是一个复杂的物理化学反应过程，以秸秆为例，物料的粒径、裂解时的升温速率、反应温度、物料周围的气氛环境等条件都深刻影响着热解油、气及生物炭的产量和品质。生物质热裂解的同时，工况十分复杂，设备运行时的高温及高浓度的可燃气，如设备密封不到位，极易产生爆燃，引起危险。生物质热裂解时需要额外提供的能量以致生物质中纤维素、半纤维素、木质素等成分的分子链发生断裂，因此，需要消耗大量的能源，利用传统的油气燃烧加热效率低下，能量利用率低且易造成空气等环境污染，需要额外购置尾气除尘及污染物检测装置，设备成本较高；传统的电阻丝加热与油气燃烧加热相比加热效率虽有所提高，但热量散失仍十分严重，且电阻丝容易老化，寿命较短，更换电阻丝增加额外费用。

针对上述情况，利用现有技术条件，综合考虑生物质热裂解所需条件，全新设计一种高效率生物质热解气化炉。设备在满足试验生产所需条件的同时，最大限度提高能源转化利用效率，做到节能、环保、高效率。

发明内容

本发明专利是为生物质的能源化利用提供一种高效率热解气化炉，该装置采用国标无缝钢管作为加热筒体，采用新型电磁加热方式加热炉体，筒体外部的石棉保温层上缠绕有电磁线圈，可以产生交变磁场，筒体和输料螺旋扇面在交变磁场中产生涡流，发生自热，在输料螺旋与筒体之间形成一个个加热腔室，生物质在运动的同时完成裂解气化。

本发明专利是为生物质的能源化利用提供一种高效率热解气化炉，该装置在筒体加热区中后段设有水蒸汽自产喷入装置。毛细铜管紧紧地以顺时针或逆时针方向单排缠绕于筒体之上，一端连接有微型补水泵，另一端与蒸汽发生器相连，蒸汽发生器通过十字接通分别与蒸汽喷嘴、安全泄压阀、气压表相连，安全泄压阀设置压力小于微型补水泵的进水压力。在受热铜管与微型补水泵之间安装有单向阀门，防止水流倒流。与蒸汽喷嘴连接的管道安装有进排气阀门，方便工作人员根据实验以及生产实际情况通入、排出蒸汽发生器中的蒸汽。在蒸汽发生罐上安装有水位传感器，实现了补加水的自动化控制，以上管道及蒸汽发生器外部均包裹有保温层。

本发明专利是为生物质的能源化利用提供一种高效率热解气化炉，该装置在筒体及受热毛细铜管外部包裹有石棉保温层，减少热量散失，电磁线圈缠绕在石棉保温层上，以提供加热筒体和输料螺旋所需的交变磁场。

本发明专利是为生物质的能源化利用提供一种高效率热解气化炉，该装置在筒体两段安装有密封轴承的法兰盘上安装有散热片，散热片上安装有散热风扇，增强散热效果，保证密封轴承发挥最好的密封效果。

本发明专利是为生物质的能源化利用提供一种高效率热解气化炉，该装置在筒体前端进料口之后安装有安全防爆装置，安全防爆装置选用弹簧式安全阀，当炉体内部进入少许空气，炉内热解气发生爆燃时，及时泄出装置内部压力，保护人员及设备安全，当压力下降至安全值时及时关闭防止外部空气进入装置内部，引起更为强烈的爆燃事故。

本发明专利是为生物质的能源化利用提供一种高效率热解气化炉，该装置在筒体前端进料口后部设有气体通入管，试验及生产工作人员可以根据需要通入不同气体，以满足生物质热解对不同气氛的需求。本装置工作状态采用微正压设计，在设备后端留有热解气排出管，并安装有气压表和压力感应器，热解气排出管与空压机相连，压力传感器与空压机控制系统连接，以实现对装置压力的自动化控制。

本发明专利是为生物质的能源化利用提供一种高效率热解气化炉，该装置使用的输料螺旋采用小螺距设计，螺旋与筒体之间留有一定距离。在筒体前端安装有变频电机及减速器，通过改变电机转速来控制生物质在气化炉内的停留时间，减速器与输料螺旋之间通过联轴器连接。

本发明专利整合水蒸汽自产喷入系统、新型安全防爆装置系统、密封轴承散热装置、新型输料螺旋等设计，提高加热效率，易于控制升温速率，可满足多种试验生产条件，同时提高设备安全系数。

本发明专利的优点：

1)采用新型的的电磁加热方式，加热效率高，节能环保无污染，与传统加热方式相比一般可节能30％以上，装置体积小重量轻。

2)通过增加水蒸汽自产喷入装置，可大幅提高油气产量及热解炭的品质，并省去了额外的水蒸汽发生器的购买费用。

3)设备安装有安全防爆装置，确保人员及设备安全，防止意外事故发生。

4)设备密封轴承设有散热片，确保其具有良好的密封性。

附图说明

图1为内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉的设备总装图。

图2、3为内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉筒体结构示意图。

图中所示：1、变频调速电机，2、加速器，3、联轴器，4、散热器，5、料斗，6、密封加料器，7、安全防爆装置，8、电磁线圈，9、进气阀门，10、排气阀门，11、安全泄压阀， 12、气压表，13、水蒸汽发生装置，14、热解气出口，15、密封排炭装置，16、微型补水泵， 17、单向逆流阀，18气体通入管，19、基座，20、输料螺旋，21、受热毛细铜管，22、石棉隔热层，23、水蒸汽喷嘴，24、筒体。

具体实施方式

为便于说明，下面结合附图，对内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉做详细说明。

如图1至图3中所示，一种内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉，炉体以国标无缝钢管作为筒体24，筒体两端安装有法兰盘。筒体内部的输料螺旋20通过两端的密封轴承固定在筒体两端的法兰盘之间，该螺旋采用小螺距设计，筒体两端的法兰盘上安装有散热器4。在炉体的前端为传动装置，变频调速电机1与减速器2直接相连，减速器2与输料螺旋20之间连接有联轴器3。炉体加热腔室的结构如图2、3所示：在炉体的中后区安装有水蒸汽自产喷入系统，受热毛细铜管21紧紧缠绕在筒体24之上受热毛细铜管进水端与微型补水泵16相连，两者之间安装有单向逆流阀17，出水端与蒸汽发生器连接，蒸汽发生器13通过十字接头分别与安全泄压阀11、气压表12和蒸汽喷嘴23连接，在连接蒸汽喷嘴23的管道上安装有进气阀门9和排气阀门10，蒸汽喷嘴23与炉体内部联通，蒸汽自产系统外部均有设有保温层。在筒体24以及受热毛细铜管21外部均包裹有石棉保温层22，为加热筒体24 和输料螺旋20提供交变磁场的电磁线圈8以顺时针或逆时针方向单排缠绕于石棉保温层22 的外表面。在炉体的前端进料口与加料斗5之间安装有密封加料器6，该装置通过测量保持一定的物料厚度来实现密封作用；炉体后端出炭口安装有密封出炭装置15，该装置通过保持一定的热解炭的厚度实现热解炭的冷却以及装置的密封。在筒体前端设有气体通入管18，后端安装有热解气排放管14，并连接有气压表12。安全防爆装置7设在筒体前端加料口之后，该装置为弹簧式泄压阀。炉体通过基座19与地面连接。

在上述实施方案中，对装置的结构组成做了描述，显然，目前尚未出现与本发明相同的装置设备，在此，应该说明，在本发明专利的构思下所做出的任何技术创新都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉，装置包括热解气化腔室、密封加料出炭系统、加热系统、水蒸汽自产喷入装置、密封轴承散热系统，其特征是：所述热解气化腔室为横向设置的筒体，筒体内部安装有输料螺旋，所述加热系统为电磁加热方式，所述水蒸汽自产喷入装置中受热部件缠绕于筒体外表面，所述密封轴承散热系统采用风冷式降温方式，所述筒体前后端分别与密封加料排炭装置连接。

2.根据权利要求1所述的内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉，其特征是：炉体采用无缝钢管作为筒体，筒体外部包裹有石棉隔热保温层，部分筒体外部缠绕有铜管，铜管分别与微型补水泵和蒸汽发生器相连，筒体及外部铜管包裹于石棉隔热保温层之中。

3.根据权利要求1或2所述的内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉，其特征是：在炉体的石棉隔热保温层的外部顺时针或逆时针方向缠绕单股铜线作为电磁线圈，并设有绝缘保护层。

4.根据权利要求1所述的内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉，其特征是：装置两段采用密封轴承，外部与法兰盘连接，法兰外部设有散热器。

5.根据权利要求1或2所述的内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉，其特征是：在装置中后部设有蒸汽发生器，下部直接与铜管相连，上部与蒸汽喷嘴相连，并设有安全阀及气压表等装置，蒸汽喷嘴与炉体相连。

6.根据权利要求3或4所述的内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉，其特征是：在筒体前段设有安全防爆装置，其直接与筒体连接。

7.根据权利要求1所述的内螺旋多条件电磁加热生物质高效热解气化炉，其特征是：在进料端前部有气体通入接口，在末端有热解气出口。