CN108059966A - 一种用于生物质热解液化多联产的热解装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物质热解领域，并具体公开了一种用于生物质热解液化多联产的热解装置，包括从上至下依次相连的料斗、旋转进料阀、热解管道、集气箱、焦炭冷却管、旋转出料阀和出料绞龙，料斗用于提供生物质，并送入热解管道；热解管道的外部设置有供热烟箱，用于通入热烟气对生物质进行加热，热解管道的内部设置有多根带褶结构的热解管；集气箱用于收集并对外输出热解挥发分；焦炭冷却管外部设有焦炭空冷箱，用于收集并冷却焦炭，并送入出料绞龙，焦炭空冷箱用于将焦炭冷却过程中吸收的热量导入燃烧炉；出料绞龙外部设有焦炭油冷箱，用于继续冷却焦炭。本发明可实现品质均一的热解挥发分及高值活性碳产品的协同制备，具有结构简单，操作方便的优点。

Description

一种用于生物质热解液化多联产的热解装置

技术领域

本发明属于生物质热解领域，更具体地，涉及一种用于生物质热解液化多联产的热解装置。

背景技术

热解是生物质高效转化的一种方式，采用热解技术可迅速地将生物质转化为炭、气、油三种有利用价值的产品。目前，有关生物质热解的技术开发更多的是关注其中单一产品的最优利用，而对其他产物缺乏足够的重视，其经济性往往难以保证。发展基于生物质热解的炭、气、油多联产技术生产多种高附加值产品，可有效实现整个转化过程的经济最大化，是生物质资源全面利用的重要方向。

连续式生物质热解装置是协同生产炭气产品的重要设备，专利CN201210240636.4中公开了一种竖行式移动床生物质热解装置，但其换热效率低，难以保证生物质的充分热解，导致热解产物品质不高，成品率低且难以控制；同时热解装置集气唯一，集气压力大，易导致出气不顺，加大热解装置正常运行的难度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于生物质热解液化多联产的热解装置，其通过对解热管结构和集气方式的优化，改善生物质热解特性，克服了目前生物质联产技术中生物质热解不充分、热解产物品质不高、集气压力大等问题，可实现品质均一的热解挥发分及高值活性碳产品的协同制备，具有结构简单，操作方便的优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种用于生物质热解液化多联产的热解装置，包括从上至下依次相连的料斗、旋转进料阀、热解管道、集气箱、焦炭冷却管、旋转出料阀和出料绞龙，其中，所述料斗用于提供生物质，并经旋转进料阀将生物质送入热解管道；所述热解管道由多根带褶结构的热解管构成，该热解管道的外部设置有供热烟箱，用于通入燃烧炉燃烧产生的热烟气，以对热解管道内的生物质进行加热使其发生热解；所述集气箱用于收集并对外输出生物质热解产生的热解挥发分；所述焦炭冷却管用于收集并冷却生物质热解产生的焦炭，并经旋转出料阀将焦炭送入出料绞龙中，其外部设有焦炭空冷箱，该焦炭空冷箱用于将焦炭冷却过程中吸收的热量导入燃烧炉中，为燃烧炉的燃烧提供所需的空气；所述出料绞龙的外部设有焦炭油冷箱，用于继续冷却焦炭。

作为进一步优选的，燃烧炉燃烧产生的热烟气由供热烟箱的烟气进口送入，烟气出口送出，所述烟气进口和烟气出口分别设置于供热烟箱的下方和上方，该供热烟箱内部设置有多个烟道隔板，相邻隔板间距自下而上逐渐增大，用于使供热烟箱中的烟气环绕向上，同时形成热解温度梯度。

作为进一步优选的，所述集气箱包括内层及外层壳体，该外层壳体与内层构成封闭空间作为集气管道，该内层上开设有多个与集气管道连通的集气口，用于将热解产生的热解挥发分汇集于集气管道中，该外层壳体上设有一与集气管道连通的热解挥发分出口，用于将汇集于集气管道中的热解挥发分通过输出管道对外输出至旋风分离器中。

作为进一步优选的，所述集气口进口处布置有燃气挡板，用于防止固体颗粒进入集气管道；所述集气口内布置有高度不一的进气挡板，用于调节集气口的进口截面面积，并且进气挡板的高度由远离热解挥发分出口一端向热解挥发分出口一端逐渐增大。

作为进一步优选的，带褶结构的折角为60°-120°，截面长宽比为2-6:1。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明研究设计获得的包括从上至下依次相连的料斗、旋转进料阀、热解管道、集气箱、焦炭冷却管、旋转出料阀和出料绞龙的热解装置，通过上述各部件的相互配合，可实现品质均一的热解挥发分及高值活性碳产品的协同制备，具有结构简单，操作方便的优点，适用于生物质联产技术产业中。

2.本发明通过采用多单元错列布置的热解管，增加了热解管道的表面积，从而增加了热解管道中生物质与供热烟箱内烟气地换热面积；同时，采用带褶结构热解管，有利于强化热烟气的扰动，打破边界层，进一步增强换热效果。

3.本发明通过采用相邻烟道隔板自下而上间距逐渐增大的布置方式，降低热解管高度方向上的温差，形成适宜于生物质热解过程的温度分布，提高热利用效率。

4.本发明通过采用集气箱内均匀布置多集气口方式收集热解产生的热解挥发分，集气口进口布置燃气挡板，有利于防止固体颗粒进入集气管道，其内部布置有高度不一的进气挡板，用于调节进口截面面积，促使其自远离热解挥发分出口一端向热解挥发分出口一端逐渐减小，保证集气均匀性。

附图说明

图1是按照本发明的优选实施例所构建的一种用于生物质热解液化多联产的热解装置的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是图3的C-C剖视图；

图5是热解管的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种用于生物质热解液化多联产的热解装置，包括从上至下依次相连的料斗10、旋转进料阀9、热解管道8、集气箱15、焦炭冷却管2、旋转出料阀1和出料绞龙19，其中，料斗10用于提供生物质，并经旋转进料阀将生物质送入热解管道中；热解管道由多根热解管22构成，用于对生物质进行热解，热解管道的外部设置有供热烟箱7，该供热烟箱用于通入燃烧炉5燃烧产生的热烟气，以对热解管道内的生物质进行加热使其发生热解；集气箱用于收集并对外输出生物质热解产生的热解挥发分；焦炭冷却管的外部设有焦炭空冷箱16，该焦炭冷却管用于收集并冷却生物质热解产生的焦炭，并经旋转出料阀将焦炭送入出料绞龙中，该焦炭空冷箱用于将焦炭冷却过程中吸收的热量导入燃烧炉中，为燃烧炉的燃烧提供所需的空气；出料绞龙的外部设有焦炭油冷箱20，用于继续冷却焦炭。

具体的，热解管道是生物质热解的空间，按照本发明的一个实施例，对热解管道结构进行了优化，如图2所示，热解管道由多根错列布置的热解管22构成，每根热解管沿热解装置的高度方向竖直布置，热解管的上端与旋转进料阀相连，下端与集气箱相连。进一步的，如图5所示，热解管为类似波纹管的带褶结构，其具体为方形管，方形管的管壁上具有褶皱，该褶皱的折角α为60°-120°，方形管截面的长宽比b:a为2-6：1，当生物质从热解管上方的旋转进料阀进入热解管后，通过带褶结构可有效增加生物质与烟气的换热面积，强化换热，以利于增强热烟气的扰动，打破边界层，进一步增强换热效果，保证热解管道内生物质的充分热解。

具体的，供热烟箱为套装在热解管道外部的保温壳体，该保温壳体的内部与各热解管的外壁之间构成的封闭空间作为供热烟道，燃烧炉燃烧产生的热烟气由设于供热烟箱(即保温壳体)上的烟气进口6送入，并从设于供热烟箱上的烟气出口11送出，烟气进口和烟气出口分别设置于供热烟箱的下方和上方，该供热烟箱内部设置有多个烟道隔板12，相邻隔板间距自下而上逐渐增大，以使供热烟箱中的烟气环绕向上，同时形成热解温度梯度。

进一步的，集气箱15用于收集生物质热解后的热解挥发分，按照本发明的一个实施例，对集气箱15集气方式进行了优化，如图3所示，集气箱15包括内层及外层壳体，该外层壳体与内层构成的封闭空间作为集气管道25，该内层的上方与热解管相连，下方与焦炭冷却管相连，该内层上均匀布置有多个与集气管道25连通的集气口23，以用于收集热解挥发分并将热解挥发分汇集于集气管道25中，外层壳体上设有一与集气管道25连通的热解挥发分出口24，用于将汇集于集气管道25中的热解挥发分通过输出管道13对外输出至旋风分离器14中。

更进一步的，如图4所示，集气口23进口布置有燃气挡板26，防止固体颗粒进入并堵塞集气管道；集气口23内布置有高度不一的进气挡板27，用于调节集气口的进口截面面积，具体的进气挡板竖直布置，并且进气挡板的高度由远离热解挥发分出口一端向热解挥发分出口一端逐渐增大，以使集气口进口截面面积由远离热解挥发分出口一端向热解挥发分出口一端逐渐减小，从而保证集气均匀性。

具体的，焦炭空冷箱套装在焦炭冷却管外部，该焦炭空冷箱的内部与焦炭冷却管外壁之间形成封闭空间，其上设置有空气进口17和空气出口4，空气从空气进口送入封闭空间中，并在焦炭冷却过程中吸收焦炭的热量，然后经空气出口送入燃烧炉的燃烧喷嘴3中，为燃烧炉的燃烧提供所需的空气。具体的，焦炭油冷箱上设有导热油进口18和中温导热油出口21，导热油从导热油进口送入，在焦炭冷却过程中吸收焦炭的热量，然后经中温导热油出口送出。

本发明装置的工作过程具体为：料斗中的生物质在旋转进料阀的搅动下均匀落入热解管道，生物质在热解管道中发生热解，通过多根具有带褶结构的热解管用以改善生物质热解特性；燃烧炉产生的热烟气由烟气进口进入供热烟箱，热烟气在烟道隔板的导向下，环绕向上为热解管提供热量，保证生物质的预碳化、热解过程，换热完毕的热烟气由烟气出口排出，进入后续处理装置；热解产生的热解挥发分由集气箱内集气口收集，集气口布置有集气挡板和燃气挡板，保证均匀集气同时防止集气口堵塞，集气管道汇集的热解挥发分经热解挥发分出口、输出管道进入旋风分离器中进行后续处理；热解产生的固体产物在焦炭冷却管内初步冷却后由旋转出料阀送入出料绞龙，并在焦碳油冷箱深度冷却下得到最终焦炭产品，初步冷却产生的热量用于加热焦碳空冷箱空气进口的空气，换热完毕的热空气由空气出口进入燃烧炉的燃烧喷嘴，用以提高燃烧炉燃烧特性；深度冷却产生热量用于加热导热油进口的导热油，中温导热油出口的中温导热油排出用于其他处理，例如用于部分加热生物质物料。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于生物质热解液化多联产的热解装置，其特征在于，包括从上至下依次相连的料斗、旋转进料阀、热解管道、集气箱、焦炭冷却管、旋转出料阀和出料绞龙，其中，所述料斗用于提供生物质，并经旋转进料阀将生物质送入热解管道；所述热解管道由多根带褶结构的热解管构成，该热解管道的外部设置有供热烟箱，用于通入燃烧炉燃烧产生的热烟气，以对热解管道内的生物质进行加热使其发生热解；所述集气箱用于收集并对外输出生物质热解产生的热解挥发分；所述焦炭冷却管用于收集并冷却生物质热解产生的焦炭，并经旋转出料阀将焦炭送入出料绞龙中，其外部设有焦炭空冷箱，该焦炭空冷箱用于将焦炭冷却过程中吸收的热量导入燃烧炉中，为燃烧炉的燃烧提供所需的空气；所述出料绞龙的外部设有焦炭油冷箱，用于继续冷却焦炭。

2.如权利要求1所述的用于生物质热解液化多联产的热解装置，其特征在于，燃烧炉燃烧产生的热烟气由供热烟箱的烟气进口送入，烟气出口送出，所述烟气进口和烟气出口分别设置于供热烟箱的下方和上方，该供热烟箱内部设置有多个烟道隔板，相邻隔板间距自下而上逐渐增大，用于使供热烟箱中的烟气环绕向上，同时形成热解温度梯度。

3.如权利要求1或2所述的用于生物质热解液化多联产的热解装置，其特征在于，所述集气箱包括内层及外层壳体，该外层壳体与内层构成封闭空间作为集气管道，该内层上开设有多个与集气管道连通的集气口，用于将热解产生的热解挥发分汇集于集气管道中，该外层壳体上设有一与集气管道连通的热解挥发分出口，用于将汇集于集气管道中的热解挥发分通过输出管道对外输出至旋风分离器中。

4.如权利要求3所述的用于生物质热解液化多联产的热解装置，其特征在于，所述集气口进口处布置有燃气挡板，用于防止固体颗粒进入集气管道；所述集气口内布置有高度不一的进气挡板，用于调节集气口的进口截面面积，并且进气挡板的高度由远离热解挥发分出口一端向热解挥发分出口一端逐渐增大。

5.如权利要求1-4任一项所述的用于生物质热解液化多联产的热解装置，其特征在于，带褶结构的折角为60°-120°，截面长宽比为2-6:1。