CN108102673A - 一种生物质热解液化多联产系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物质处理技术领域，并具体公开了一种生物质热解液化多联产系统，该系统包括依次相连的生物质预处理子系统、热解子系统、分级冷凝子系统、热解气净化子系统和燃气吸附提质子系统，生物质预处理子系统用于对生物质原料进行预处理获得生物质半焦产品；热解子系统用于对生物质半焦产品进行热解得到热解挥发分及焦炭；分级冷凝子系统用于对热解挥发分进行分级冷凝，得到各种生物油及热解气；热解气净化子系统用于对热解气进行喷淋冷凝，使热解气中的醋酸蒸汽冷凝溶解得到木醋液，并得到粗燃气；燃气吸附提质子系统用于对粗燃气进行吸附除杂，得到富甲烷的洁净燃气产品。本发明具有处理效率高，热利用率高，操控方便，适用性强等优点。

Description

一种生物质热解液化多联产系统

技术领域

本发明属于生物质处理技术领域，更具体地，涉及一种生物质热解液化多联产系统。

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。

专利CN201210241955.7中公开了一种生物质热解炭气油多联产系统，但是其生物质热解多联产工艺得到的热解焦炭热值较低，多用作燃料，焦炭的附加值低；同时得到的生物油，虽然经过初步分步冷却实现了目标组分的初步富集，但各级的冷凝产品组成依然复杂，后期难以广泛应用；且热解燃气热值依然偏低，难以直接满足广大用户和电厂的使用需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种生物质热解液化多联产系统，其通过对关键组件生物质预处理子系统、热解子系统、热解挥发分分级冷凝子系统、热解气净化子系统和燃气吸附提质子系统的具体结构及其具体装配方式的研究与设计，可实现生物质全面高效利用，同时获得高品质的活性碳、分级液体油及洁净燃气产品，解决目前生物质热解多联产技术得到的焦炭品质不高，热解生物油成分复杂，热解气热值偏低等问题，具有处理效率高，热利用率高，操控方便，适用性强等优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种生物质热解液化多联产系统，该系统包括依次相连的生物质预处理子系统、热解子系统、热解挥发分分级冷凝子系统、热解气净化子系统和燃气吸附提质子系统，其中：

所述生物质预处理子系统用于对生物质原料进行预处理，以脱除生物质中的水分和氧元素，获得生物质半焦产品；

所述热解子系统用于对生物质半焦产品进行热解，得到热解挥发分及焦炭；

所述热解挥发分分级冷凝子系统用于对热解挥发分进行四级深度分级冷凝，依次得到富含稠环芳烃、酚类化合物、羰基化合物以及羧酸化合物的生物油，并获得热解气；

所述热解气净化子系统用于对热解气进行喷淋冷凝，使热解气中的醋酸蒸汽冷凝溶解得到木醋液，同时对热解气进行净化得到粗燃气；

所述燃气吸附提质子系统用于对粗燃气进行吸附除杂，以吸附粗燃气中的CO、CO₂，得到富甲烷的洁净燃气产品。

作为进一步优选的，所述生物质预处理子系统包括生物质进料器、回转窑、导热油管道和复合功能扬料板，其中，所述生物质进料器与回转窑相连，用于将生物质输送至回转窑内；所述回转窑在动力装置的带动下作旋转运动以带动其内的生物质运动；所述导热油管道插入所述回转窑内，用于通入导热油以提供预处理所需的热量；所述复合功能扬料板位于回转窑和导热油管道之间，并安装在所述回转窑上，用于使物料布满整个窑内空间；所述回转窑包括窑筒、设于窑筒外部的窑筒保温层以及设于窑筒两端的窑头罩和窑尾罩，该窑头罩上布置有汽水引出口，用来引出预处理过程产生的挥发分，该窑尾罩处设有生物质半焦出口用于排出生物质半焦产品；所述导热油管道包括导热油加热管道以及设于该导热油加热管道两端的中温导热油进口和低温导热油出口，该中温导热油进口和低温导热油出口与导热油加热管道之间通过密封装置相连，所述导热油加热管道的内部铺设有扭板，外部焊接有翅片。

作为进一步优选的，所述翅片的翅高为导热油加热管道内径的1/4，翅片沿导热油加热管道的圆周均布多个；所述扭板由钢板扭曲制成，扭距与导热油加热管道内径相等，扭板的两端点焊在导热油加热管道内；所述密封装置包括固定挡环、移动挡环和定位螺栓，所述固定挡环固定在导热油加热管道上，移动挡环套装在中温导热油进口或低温导热油出口上，其与固定挡环之间填充有石英棉，所述定位螺栓安装在导热油加热管道上，并与移动挡环的端面抵接，通过调整定位螺栓使得移动挡环压实石英棉从而起到密封作用；所述固定挡环内环的圆周上设有滚轴。

作为进一步优选的，所述复合功能扬料板包括直角型扬料板、勺型短扬料板和勺型长扬料板，三者沿窑筒的轴向交替错位布置；所述勺型短扬料板和勺型长扬料板均由三段板构成，包括首端板、中间板和末端板，其中中间板与窑筒的筒壁呈60°，且勺型长扬料板的末端板比勺型短扬料板的末端板长50％；直角型扬料板、勺型短扬料板和勺型长扬料板沿窑筒径向的高度为窑筒内径的1/8～1/7。

作为进一步优选的，所述热解子系统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，所述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；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；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，所述热解挥发分分级冷凝子系统包括主筒体以及沿主筒体高度方向间隔设置在主筒体内部的四级换热冷凝单元，其中，所述主筒体的底部与下封头相连，该下封头上设有热解挥发分进口，用于通入由热解子系统导出的热解挥发分，所述主筒体的顶部与上封头相连，该上封头上设有热解气出口，用于排出热解气；每级换热冷凝单元之间设置有集油单元，每级换热冷凝单元均包括换热筒体以及设于换热筒体内的热解挥发分管路，该换热筒体的内壁与热解挥发分管路的外壁间形成导热油冷却腔，相邻两级换热冷凝单元的导热油冷却腔之间通过弯管相连，该弯管与导热油输送管相连；此外，位于最下方的换热冷凝单元中的导热油冷却腔上设有与导热油输送管相连的导热油进口管，位于最上方的换热冷凝单元中的导热油冷却腔上设有与导热油输送管相连的中温导热油出口管。

作为进一步优选的，所述集油单元包括集油筒体以及设于集油筒体内的通气台和弧形折流板，该通气台设于弧形折流板的正下方，经过一级换热冷凝单元换热后的热解挥发分依次经通气台和弧形折流板进入下级换热冷凝单元中进行换热冷凝；所述通气台包括彼此导通的圆锥台和圆柱，圆锥台的斜面倾角为15°-60°，圆柱的侧面和顶部开有通气孔，且通气孔被上方的弧形折流板遮盖；所述集油筒体连接有油箱；所述热解挥发分管路包括多根竖直布置的换热管，该换热管内设有扰流子，所述扰流子为由等截面杆和椭圆截面杆交替连接构成的杆状结构，所述等截面杆与椭圆截面杆的长度比为1：2～1：0.5；所述弯管通过连接管与导热油输送管相连，所述连接管上设有阀门和流量计；所述主筒体位于各级换热冷凝单元下方的筒壁上设有温度传感器，所述温度传感器、阀门以及流量计与远程PID控制系统相连。

作为进一步优选的，所述热解气净化子系统包括净化塔，该净化塔从下至上依次分为储液段、进气段、喷淋段、除雾段和出气段，其外部还设置有循环段，由热解挥发分分级冷凝子系统排出的热解气从进气段进入，经喷淋段和除雾段喷淋和除雾后，获得粗燃气并从出气段排出，热解气中的乙酸蒸汽在喷淋过程中冷凝回收至储液段中，所述循环段根据储液段中液体的PH值调整喷淋段的喷淋液，使得储液段中液体的PH值介于2.5-3.5之间；优选的，所述喷淋段为包括一级喷淋段和二级喷淋段的两级喷淋单元，一级喷淋段和二级喷淋段的结构相同均包括填料层及设置在填料层上方的喷淋组件，该喷淋组件与循环段相连；所述循环段包括循环泵、pH探棒、补水泵和储液箱，所述循环泵用于将储液段中的液体送入喷淋段或储液箱中，所述pH探棒用于探测储液段内液体的pH值，并根据pH值控制补水泵的开启和关闭；当pH探棒探测到储液段内液体的pH值低于2.5时，补水泵开启将自来水通过循环水管送入喷淋段，同时循环泵将储液段内的液体送入储液箱中；当pH探棒探测到储液段内液体的pH值高于3.5时，补水泵关闭，循环泵将储液段内的液体通过循环水管送入喷淋段；当pH探棒探测到储液段内液体的pH值位于2.5～3.5之间时，循环泵将储液段内的液体送入储液箱中；优选的，所述除雾段包括旋流板和折流板，经过喷淋后的热解气先通过旋流板进行除雾，然后再进入折流板进行除雾，经过除雾后的热解气成为粗燃气进入出气段；所述进气段包括开设在净化塔塔壁上的进气口以及位于进气段和喷淋段之间的气流分布器；所述气流分布器为筛网型分布器，其由若干条圆形导流杆相互垂直交叉制成，且导流杆的密度由塔壁向中心逐渐减小，从靠近进气口一侧至远离进气口一侧由稀疏逐渐密集。

作为进一步优选的，所述燃气吸附提质子系统包括方形塔体以及间隔设置在该塔体内的多层抽屉式吸附层，其中，该方形塔体的底部设置有粗燃气进气口，顶部设置有洁净燃气出气口，由热解气净化子系统排出的粗燃气从粗燃气进气口进入，经塔体内的多层抽屉式吸附层的吸附处理后从洁净燃气出气口排出；该方形塔体的外部与吸附层对应位置处还设置有置换室，当吸附层内的吸附剂达到饱和状态时，吸附层滑入对应置换室内实现吸附剂的在线更换；优选的，所述吸附层整体呈方形结构，该方形结构的前面、后面、左侧面与塔体的内壁紧密接触，该方形结构的右侧面与塔体的外壁平齐；所述吸附层包括网格型底板、左密封板和右密封板，左密封板和右密封板分别与网格型底板的左右两端相连，左密封板和右密封板之间通过连杆相连，左密封板与塔体内壁紧密接触，右密封板与塔体外壁平齐，该右密封板上还设置有拉杆；所述置换室与吸附层的形状适应，由四块密封板拼合而成，其中三块密封板与塔体外壁相连，另一密封板可旋转打开，便于置换吸附层内已达到饱和状态的吸附剂。

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.本发明通过设置依次相连的生物质预处理子系统、热解子系统、热解挥发分分级冷凝子系统、热解气净化子系统和燃气吸附提质子系统，并对各子系统的具体结构、彼此装配关系等进行研究与设计，通过各子系统的合理协同调控，实现生物质全面高效利用，同时获得高品质的活性碳、分级液体油及洁净燃气产品。

2.本发明的生物质预处理子系统对生物质原料进行低温预处理，以脱除生物质中的大部分水分和氧元素，从而提升生物质的热值并改善其物料特性，得到生物质半焦产品，为其热解提供了良好的基础条件。

3.本发明热解子系统和热解挥发分分级冷凝子系统输出的中温导热油，通入生物质预处理子系统中，为生物质预处理提供热量，无需为预处理过程提供额外燃料，使整个系统的能量得到充分的梯级循环利用，提高能源利用率，实现热量的回收利用，有效节约能源消耗，降低预处理成本。

4.本发明的导热油加热管道布置在窑筒内，其内部布置扭板，外部布置翅片，并伴随窑体转动而转动，降低了热量与窑外的传热损失，增强了管道热辐射能力，使热量得到最大化利用。

5.本发明通过设计包含三种不同类型扬料板的复合功能扬料板，并通过三种扬料板的具体结构及布置方式的设计，可最大程度上使物料形成窑内料幕，以使物料布满整个窑内空间，有利于提高物料的扬程及空间占有率填充度，使物料受热均匀，提高加热及热利用效率。

6.本发明的进出口管道与导热管道通过密封装置相连，通过对密封装置的具体结构及具体布置方式的研究与设计，使得进出口管道与导热管道可靠密封连接，保证导热油在管道内进出的密封性，并通过设计滚轴降低了动、静件间的磨损。

7.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子系统，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。

8.本发明热解子系统中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。

9.本发明热解子系统中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。

10.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。

11.本发明的分级冷凝子系统通过在筒体内间隔设置多级换热冷凝单元，并在相邻换热冷凝单元之间设置集油单元，且整个冷凝过程采用导热油作为冷却介质，实现热解挥发分的分级循环冷凝，冷凝效果好，换热效率高，生物油获取率高。

12.本发明的分级冷凝子系统采用多级导热油供应管路，可分级调控各换热筒体温度，保证各换热区域相对独立，使其均处于最优温度区间，更灵活的实现分级冷凝，在保证冷凝效果的同时实现温度的调控。

13.本发明的换热管采用内插扰流子的管，并将扰流子设计为由等截面杆和椭圆截面杆交替连接构成的杆状结构，且等截面杆与椭圆截面杆的长度比为1：2～1：0.5，由此使得热解挥发分在管内进行紊流流动，在热解挥发分流动阻力增加不大的情况下达到较大程度提高管内换热效率的效果。

14.本发明的分级冷凝子系统中还设置有温度传感器、阀门以及流量计，并使温度传感器、阀门以及流量计与PID控制系统相连，以此通过PID控制系统进行联动调控，实现热解温度更为智能的调控，使装置连续运行可靠性更高。

15.本发明的分级冷凝子系统可获得富含稠环芳烃、酚类化合物、羰基化合物以及羧酸化合物的生物油，且吸收热量的导热油可用于预热生物质热解原料，提高热量利用率。

16.本发明通过喷淋冷凝热解气实现对热解气中醋酸的回收，同时通过循环喷淋液的pH控制，实现初级木醋液的制备，具有结构简单、操作便利等优点。

17.本发明喷淋部分采用二级喷淋，净化部分由三层叠加而成，即下层的一级喷淋段、中层的二级喷淋段和上层的除雾端，增强了对热解气中醋酸蒸汽的喷淋冷凝效果，提高了净化塔的效率和对热解气的提质效果。

18.本发明的除雾段采取了旋流板除雾和折流板除雾相结合的方式，显著地提高了对热解气中液滴的去除效率，明显提高了对热解气的提质效果，减少了净化装置的水损失。

19.本发明采用了循环喷淋系统，有效提高了储液池中液体的酸类物质的含量，并采用pH控制泵和电池阀的开启与关断，有效控制了储液池中液体的pH值，实现了对木醋液的回收利用。

20.本发明的热解气净化子系统采用了筛网型气流分布器，使进入喷淋塔内的热解气更加均匀分布，增强了热解气与喷淋液的接触面积和接触时间，提高喷淋效率，增强了喷淋塔对热解气的提质效果。

21.本发明的燃气吸附提质子系统通过抽屉式吸附层及对应置换室之间的相互配合，可有效解决在线置换吸附层过程中产生的漏气问题，实现吸附剂的实时在线置换，进一步保证了装置运行的连续性，提高吸附处理效率。

22.本发明通过设置多层吸附层以同时吸附粗燃气中的CO和CO₂，实现粗燃气的甲烷富集化，使粗燃气的利用更加便利，具有吸收效率高，处理便利的优点。

23.本发明燃气吸附提质子系统采用方形塔体以及方形结构的吸附层和置换层，通过三者之间的紧密配合，保证塔体的整体密封性，利于吸附层在塔内的滑动以及吸附层的实时在线置换。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于生物质热解液化多联产系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的生物质预处理子系统的结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本发明的密封装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的热解子系统的结构示意图；

图6是图5的A-A剖视图；

图7是图5的B-B剖视图；

图8是图7的C-C剖视图；

图9是本发明实施例提供的热解挥发分分级冷凝子系统的结构示意图；

图10是热解挥发分管路所用的换热管的结构示意图；

图11是通气台的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的热解气净化子系统的结构示意图；

图13是图12中A-A剖面图；

图14是图12中B-B剖面图；

图15是本发明实施例提供的燃气吸附提质子系统的结构示意图；

图16是图15中A-A剖面图；

图17是图15中B-B剖面图；

图18是热解子系统中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生物质热解液化多联产系统，用于对生物质进行热解反应，以联产活性碳、分级液体油及洁净燃气产品，包括依次相连的生物质预处理子系统1、热解子系统2、热解挥发分分级冷凝子系统3、热解气净化子系统4和燃气吸附提质子系统5，其中，生物质预处理子系统用于对生物质原料进行低温预处理，以脱除生物质中的水分和氧元素，从而提升生物质的热值并改善其物料特性，获得生物质半焦产品，该生物质半焦产品送入热解子系统进行处理；热解子系统用于对生物质半焦产品进行热解，通过热解管结构及集气方式优化，改善生物质热解特性，得到品质均一的热解挥发分及高值活性碳产品(焦炭)，该热解挥发分送入热解挥发分分级冷凝子系统进行处理；热解挥发分分级冷凝子系统用于对热解挥发分进行四级深度分级冷凝，依次得到富含稠环芳烃、酚类化合物、羰基化合物以及羧酸化合物的生物油，并获得热解气，热解气送入热解气净化子系统进行处理；热解气净化子系统用于对热解气进行喷淋冷凝，使热解气中的醋酸蒸汽冷凝溶解得到木醋液，同时对热解气进行净化得到粗燃气，粗燃气送入燃气吸附提质子系统进行处理；燃气吸附提质子系统用于对粗燃气进行吸附除杂，以吸附粗燃气中的CO、CO₂，进而对粗燃气进行提质得到富甲烷的洁净燃气产品。

下面将对各个子系统逐一进行更为具体的说明。

如图2所示，本发明实施例提供的生物质预处理子系统，包括生物质进料器1-1、回转窑1-3、导热油管道1-4和复合功能扬料板1-5，其中，生物质进料器与回转窑相连，用于将生物质输送至回转窑内；回转窑用于在动力装置的带动下作回转运动以带动其内的生物质运动；导热油管道插入所述回转窑内，用于通入导热油以提供预处理所需的热量；复合功能扬料板位于回转窑和导热油管道之间，并安装在回转窑上，用于使物料布满整个窑内空间。具体的，生物质进料器包括储料仓1-6、落料仓1-7及刮板给料机1-8，该刮板给料机的出口端与回转窑相连，储料仓与落料仓经隔板分开，生物质预处理子系统启动前，物料(生物质)经储料仓落入落料仓，仓满后隔板关闭，工作时，物料由落料仓落到刮板给料机上输送至回转窑内，当落料仓的物料将要见底时，打开隔板，物料再次从密封的储料仓中落入落料仓，如此往复，在连续给料的同时，又保证了窑内的惰性氛围，刮板给料机出口端经窑头罩固定探入到窑筒内。

如图2和3所示，回转窑包括窑筒1-26和设于窑筒两端的窑头罩1-10和窑尾罩1-18，该窑头罩上布置有汽水引出口1-9，用来引出预处理过程产生的挥发分，该窑尾罩处设有生物质半焦出口1-19，用于导出生物质半焦产品，窑筒外部设置有窑筒保温层1-21，用以减少热量损失。具体的，窑筒与窑头罩以及窑尾罩之间设置有鱼鳞片密封结构1-12和紧压鱼鳞片密封结构的配重块1-13；窑筒外部设置有支承装置1-14和动力装置1-15。

如图2和3所示，导热油管道1-4包括导热油加热管道1-17以及设于该导热油加热管道两端的中温导热油进口1-20和低温导热油出口1-11，该中温导热油进口和低温导热油出口与导热油加热管道之间通过密封装置1-2相连，导热油加热管道的内部铺设有扭板1-16，外部焊接有翅片1-23。该中温导热油进口和低温导热油出口分别从窑尾罩1-18和窑头罩1-10穿出。

具体的，扭板经钢板扭曲而成，扭距与导热油加热管道内径相等，扭板的两端点焊在导热油加热管道内，其填入导热油加热管道后可延长导热油停留时间，充分换热；翅片焊接在导热油加热管道外侧，沿导热油加热管道的圆周均布6个，翅片高度为导热油加热管道内径的1/4，翅片有利于散热，提高物料的加热效率，提高导热油热传递效率，促进生物质物料进行脱水脱氧反应。

如图4所示，密封装置包括固定挡环1-31、移动挡环1-28和定位螺栓1-27，固定挡环固定在导热油加热管道上，移动挡环套装在中温导热油进口或低温导热油出口上，移动挡环与固定挡环之间填充有石英棉1-29，定位螺栓安装在导热油加热管道上，并与移动挡环的端面抵接。通过转动定位螺栓，促使移动挡环压实石英棉，从而起到密封作用。另外，在固定挡环内环圆周布置滚轴1-30，将挡环与中温导热油进口或低温导热油出口之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，以降低固定挡环与导热油进出口之间磨损量。具体的，定位螺栓沿导热油加热管道环向均布有3个。

如图3所示，复合功能扬料板包括直角型扬料板1-22、勺型短扬料板1-24和勺型长扬料板1-25，三者沿窑筒1-26的轴向交替错位布置，即沿窑筒轴向依次布置直角型扬料板、勺型短扬料板和勺型长扬料板，并且三者之间的位置是交错的，该直角型扬料板、勺型短扬料板和勺型长扬料板均沿窑筒的圆周均匀布置有多个，其中直角型扬料板布置12个，勺型短扬料板和勺型长扬料板各布置6个，三种不同类型的扬料板沿窑筒径向的高度为窑筒内径的1/8～1/7。

具体的，直角型扬料板由两段彼此垂直的板构成，其通过其中一段板与窑筒内壁垂直焊接，而勺型短扬料板和勺型长扬料板均由三段板构成，包括首端板、中间板和末端板，其中首端板与窑筒内壁垂直焊接，中间板用于连接首端板和末端板，其与窑筒的内壁呈60°(即与首端板的夹角为150°)，而末端板与中间板呈钝角；此外，勺型长扬料板的末端板比勺型短扬料板的末端板长50％。本发明设置三种不同类型的扬料板可将物料布满整个窑内空间，其中直角型扬料板可将物料由最低处(此处设为0°)沿窑筒旋转方向带至最高处(此处为180°)，然后抛洒在窑筒180～360°空间内，勺型短扬料板和勺型长扬料板可将物料从135°窑内空间开始抛洒，至225°抛洒完毕，勺型短扬料板和勺型长扬料板能扬起的物料重量不一，配合使用能形成较大的扰动，本发明的复合功能扬料板可最大程度上使物料形成窑内料幕，既有利于物料受热均匀，又提高了热利用效率。

该生物质预处理子系统的工作过程为：经破碎和初步干燥的物料(生物质)由运输设备转移至储料仓中，物料经落料仓在刮板给料机的带动下进入回转窑，窑筒在动力装置驱动下转动，物料被复合功能扬料板刮起，在窑筒内形成料幕；物料在从窑头端向窑尾端移动过程中，吸收来自导热油加热管道内导热油的热量，发生适度热分解，其所含水分和部分氧被脱除；产生的挥发分经汽水引出口排出，生物质半焦经生物质半焦出口离开回转窑。其中，导热油的热量来自于热解子系统中吸收的热量以及热解挥发分分级冷凝子系统中吸收的热量，将该吸收了热量的导热油导入导热油加热管道内，为物料的烘干提供所需的热量，具体是导热油经中温导热油进口引进，通过内部装有扭板的导热油加热管道，经强制换热，将热量通过导热油加热管道以及翅片向窑筒内传递，换热后的导热油再经低温导热油出口排出，以此实现热量的回收利用，并可使回转窑内温度达到200～300℃，有效节约能源消耗，降低预处理成本。

如图5所示，本发明实施例提供的热解子系统包括从上至下依次相连的料斗2-10、旋转进料阀2-9、热解管道2-8、集气箱2-15、焦炭冷却管2-2、旋转出料阀2-1和出料绞龙2-19，其中，料斗2-10用于将生物质预处理子系统排出的生物质半焦经旋转进料阀送入热解管道中；热解管道由多根热解管2-22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2-7，该供热烟箱用于通入燃烧炉2-5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2-16，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2-20，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6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2-6送入，并从设于供热烟箱上的烟气出口2-11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2-12，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2-15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2-15集气方式进行了优化，如图7所示，集气箱2-15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2-25，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2-25连通的集气口2-23，以用于收集热解挥发分并将热解挥发分汇集于集气管道2-25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2-24，用于将汇集于集气管道2-25中的热解挥发分通过输出管道2-13对外输出至旋风分离器2-14中。

更进一步的，如图8所示，集气口2-23进口布置有燃气挡板2-26，防止固体颗粒进入并堵塞集气管道；集气口2-23内布置有高度不一的进气挡板2-27，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，其设置有空气进口2-17和空气出口2-4，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2-3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2-18和中温导热油出口2-21，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，并送入生物质预处理子系统中为预处理提供热量。

该热解子系统的工作过程为：料斗中的生物质半焦产品在旋转进料阀的搅动下均匀落入热解管道，生物质半焦产品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送入生物质预处理子系统中为生物质预处理提供热量。

如图9所示，本发明实施例提供的热解挥发分分级冷凝子系统包括主筒体3-1以及沿主筒体高度方向间隔设置在主筒体内部的四级换热冷凝单元，其中，主筒体1的底部与下封头3-18相连，该下封头上设有热解挥发分进口3-181，主筒体1的顶部与上封头3-19相连，该上封头上设有热解气出口3-191；每级换热冷凝单元之间设置有集油单元，用于收集热解气挥发分中冷凝下来的油，每级换热冷凝单元均包括换热筒体以及设于换热筒体内的热解挥发分管路，该换热筒体通过热解挥发分管路与其下方的集油单元导通，该换热筒体内壁与热解挥发分管路的外壁之间的空腔作为导热油冷却腔，该导热油冷却腔为封闭腔体，与集油单元不导通，相邻两级换热冷凝单元的导热油冷却腔之间通过弯管相连，该弯管与导热油输送管3-4相连，位于最下方的换热冷凝单元中的导热油冷却腔上设有导热油进口管3-41，位于最上方的换热冷凝单元中的导热油冷却腔上设有中温导热油出口管3-45，导热油进口管和中温导热油出口管均与导热油输送管相连，通过控制各弯管、导热油进口管、中温导热油出口管以及导热油输送管内导热油的流量可调节各换热冷凝单元的冷凝温度。

具体的，集油单元包括集油筒体以及设于集油筒体内的通气台3-8和弧形折流板3-7，该通气台设于弧形折流板的正下方，经过集油单元下方的换热冷凝单元换热后的热解挥发分依次经通气台和弧形折流板进入集油单元上方的换热冷凝单元中继续进行换热冷凝，该集油单元的集油筒体以及换热冷凝单元的换热筒体均与主筒体内壁紧密接触。为了实现热解挥发分中冷凝下来的各种油的回收，集油筒体下方的侧面还连接有油箱。

进一步的，如图11所示，通气台包括圆锥台3-81和圆柱3-82，该圆锥台的上底面与圆柱的底部相接，且彼此导通，该圆锥台与集油筒体之间形成封闭结构，以用于收集热解气挥发分中冷凝下来的油，圆锥台的下底面与位于集油单元下方的换热冷凝单元中的换热筒体相接，并与换热冷凝单元中的热解挥发分管路导通。具体的，圆柱的侧面3-821和顶部3-822开有通气孔，且圆柱的通气孔被上方的弧形折流板遮盖，由此使得集油单元下方换热冷凝单元中的热解挥发分通过该换热冷凝单元中的热解挥发分管路，首先进入圆锥台，然后经过圆柱送出，再经通气台上方的弧形折流板折流，最后进入位于集油单元上方的换热冷凝单元的热解挥发分管路中，继续进行换热冷凝。具体的，圆锥台的斜面与底面的夹角倾角为15°-60°。

如图10所示，热解挥发分管路包括多根竖直布置的换热管3-9，该换热管3-9内设有扰流子3-11，具体的，扰流子为由等截面杆和椭圆截面杆交替连接构成的杆状结构，等截面杆与椭圆截面杆的长度比为1：2～1：0.5。由此，促使热解挥发分在管内进行紊流流动，在热解挥发分流动阻力增加不大的情况下达到较大程度提高管内换热效率的效果。

具体的，弯管通过连接管与导热油输送管相连，连接管上设有阀门和流量计。为了保证热解效果，实现热解温度更为精确的控制，主筒体位于各级换热冷凝单元下方的筒壁上还设有温度传感器，并且所有温度传感器以及连接管上的阀门和流量计均与PID控制系统相连，以此通过PID控制系统根据温度传感器检测的温度，调控各阀门和流量计，进而调节导热油的流量，实现各部分热解挥发分冷凝温度的分级调控。

具体的，如图9所示，本发明的分级冷凝子系统为四级冷凝子系统，包括沿主筒体高度方向由下至上依次设置在主筒体内的第一换热筒体3-11、第一集油筒体3-12、第二换热筒体3-13、第二集油筒体3-14、第三换热筒体3-15、第三集油筒体3-16以及第四换热筒体3-17。其中，第一换热筒体3-11内部设有第一热解挥发分管路3-21，第一换热筒体3-11内壁与第一热解挥发分管路3-21外壁间形成第一导热油冷却腔3-31；第二换热筒体3-13内部设有第二热解挥发分管路3-22，第二换热筒体3-13内壁与第二热解挥发分管路3-22外壁间形成第二导热油冷却腔3-32；第三换热筒体3-15内部设有第三热解挥发分管路3-23，第三换热筒体15内壁与第三热解挥发分管路3-23外壁间形成第三导热油冷却腔3-33；第四换热筒体17内部设有第四热解挥发分管路3-24，第四换热筒体3-17内壁与第四热解挥发分管路3-24外壁间形成第四导热油冷却腔3-34。

其中，第一导热油冷却腔3-31顶部通过第一弯管3-35与第二导热油冷却腔3-32底部连接，第二导热油冷却腔32顶部通过第二弯管3-36与第三导热油冷却腔3-33底部连接，第三导热油冷却腔3-33顶部通过第三弯管3-37与第四导热油冷却腔3-34底部连接；第一导热油冷却腔31底部设有导热油进口管3-41，第四导热油冷却腔3-34顶部设有中温导热油出口管3-45；所述第一弯管3-35、第二弯管3-36以及第三弯管3-37分别经过第二连接管3-42、第三连接管3-43以及第四连接管3-44连接到导热油输送管3-4，各连接管上均设有阀门以及流量计。

其中，第一集油筒体3-12、第二集油筒体3-14以及第三集油筒体3-16三者的结构相同，包括固定在筒体顶部的弧形折流板3-7以及与筒体底部相连的通气台3-8。第一集油筒体3-12下端侧面通过酚类物质油输出管3-55与酚类物质油箱3-56连接；第二集油筒体3-14下端侧面通过羰基化合物输出管3-53与羰基化合物油箱3-54连接；第三集油筒体3-16下端侧面通过羧酸化合物输出管3-51与羧酸化合物油箱3-52连接；下封头3-18通过稠环芳烃输出管3-58与稠环芳烃油箱3-57连接；主筒体的外壁上设有与热解挥发分相接触的温度传感器，包括第一传感器3-61、第二传感器3-62、第三传感器3-63、第四传感器3-64，分别位于第四换热筒体3-17、第三换热筒体3-15、第二换热筒体3-13、第一换热筒体3-11下方，即分别设置在第三集油筒体、第二集油筒体、第一集油筒体、下封头的侧面。

该分级冷凝子系统的具体工作过程为：热解子系统收集的热解挥发分由分级冷凝子系统的下封头上的热解挥发分进口进入分级冷凝子系统，经过下封头中的折流板后进入第一换热筒体中的第一热解挥发分管路，在第一热解挥发分管路中的热解挥发分被第一导热油冷却腔中的导热油冷凝，该区域得到的冷凝液以及下封头中自然冷却得到的冷凝液在重力作用下经由稠环芳烃输出管与稠环芳烃油箱连接，稠环芳烃油箱中得到的冷凝液即为富集稠环芳烃的生物油；进一步地，热解挥发分从第一集油筒体中的通气台上的圆柱的侧面和顶部溢出到第一集油筒体，然后经由第一集油筒体顶部进入第二换热筒体中的第二热解挥发分管路，在第二热解挥发分管路中热解挥发分被第二导热油冷却腔中的导热油冷凝，该区域得到的冷凝液在重力作用下进入第一集油筒体，然后经由酚类物质输出管与酚类物质油箱连接，酚类物质油箱中得到的冷凝液即为富集酚类化合物的生物油；类似地，热解挥发分进一步依次经过第二集油筒体、第三换热筒体、第三集油筒体、第四换热筒体以及上封头，然后热解挥发分从上封头上的热解挥发分出口中流出，其中第三换热筒体中被第三导热油冷却腔中的导热油冷凝得到的冷凝液在重力作用下经由羰基化合物输出管与羰基化合物油箱连接，羰基化合物油箱中得到的冷凝液即为富集羰基化合物的生物油；第四换热筒体中被第四导热油冷却腔中的导热油冷凝得到的冷凝液以及上封头中自然冷却的得到的冷凝液在重力作用下经由羧酸化合物输出管与羧酸化合物油箱连接，羧酸化合物油箱中得到的冷凝液即为富集羧酸化合物的生物油，经过四级冷凝后剩下的热解气从热解气出口排出。

在上述生物质热解挥发分和导热油流通的过程中，使用基于PID控制系统的联动调控方式对各段换热区域导热油供应情况进行调控，以智能调控冷凝温度。具体过程如下：先通过温度传感器测得热解挥发分在下封头以及各集油筒体中的温度，根据PID算法确定导热油所需的流量，然后调控第二连接管、第三连接管、第四连接管以及导热油输送管上的阀门及流量计，以实现各部分热解挥发分冷凝温度的分级调控。

如图12所示，本发明实施例提供的热解气净化子系统包括净化塔4-1，该净化塔从下至上依次分为储液段、进气段、喷淋段、除雾段和出气段，净化塔外部还设置有循环段，分级冷凝子系统排出的热解气从进气段进入，经喷淋段和除雾段喷淋和除雾后，获得粗燃气并从出气段排出，热解气中的乙酸蒸汽在喷淋过程中冷凝回收至储液段中，所述循环段根据储液段中液体的PH值调整喷淋段的喷淋液，使得储液段中液体的PH值介于2.5-3.5之间。

如图12所示，储液段位于净化塔塔底，包括储液池4-20、溢水管4-21和排污管4-19；出气段包括开设在塔壁上的出气口4-7，储液段、进气段、喷淋段、除雾段和出气段各段之间均用法兰连接；净化塔为直立圆筒形净化塔，其塔高与塔体直径之比为7:1。进一步的，进气段包括开设在净化塔塔壁上的进气口4-2以及位于进气段和喷淋段之间的气流分布器4-3。具体的，如图13所示，气流分布器为筛网型分布器，其由若干条圆形导流杆相互垂直交叉制成，且导流杆的密度由塔壁向中心逐渐减小，从靠近进气口一侧至远离进气口一侧由稀疏逐渐密集。经研究发现，热解气从热解气进气口进入塔体内部时，气流分布为沿塔壁向中心流速减小，同时从靠近进口侧到远离进口侧流速减小，因此利用本发明研究设计的上述结构的气流分布器，可使得气流中流速大的部分阻力大，流速小的部分阻力小，进而优化整流效果，使气流分布更加均匀。

如图12所示，喷淋段为包括一级喷淋段和二级喷淋段的两级喷淋单元，一级喷淋段和二级喷淋段的结构相同，均包括填料层4-4及设置在填料层上方的喷淋组件4-5，该喷淋组件4-5与循环段相连，具体与循环段的循环水管4-11相连，在填料层和喷淋组件之间的塔壁上还设有观察孔4-10。具体的，一级喷淋段下部位于气流分布器4-3上方，二级喷淋段下部与一级喷淋段上部相接，从进气口进入的热解气依次经过一级、二级喷淋段，然后进入除雾段。优选的，喷淋组件包括与循环段的循环水管相连的喷淋管以及设置在喷淋管上的离心式喷嘴，该喷嘴均匀的分布在喷淋管上，喷嘴的雾化角度为90°。

如图12所示，除雾段4-6由旋流板除雾与折流板除雾相结合，除雾段下部与二级喷淋段上部相接，经过二级喷淋后的热解气先通过旋流板4-9进行除雾，然后再进入折流板4-8进行除雾，即旋流板4-9在下、折流板4-8在上，经过除雾后的热解气成为粗燃气进入出气段，通过出气口4-7排出。其中，旋流板4-9叶片与水平方向夹角即叶片仰角为30°，折流板4-8相邻两叶片之间的折角为120°。

如图12所示，循环段包括循环泵4-18、pH探棒4-13、补水泵4-15和储液箱，其中循环泵用于将储液段中的液体送入喷淋段或储液箱中，pH探棒用于探测储液段内液体的pH值，并根据pH值控制补水泵的开启和关闭。具体的，循环泵与储液段相连，并通过循环水管4-11与喷淋组件相连，该循环水管上设置有电磁阀一4-16，该循环水管通过循环支管与补水泵4-15相连，该循环支管上设置有电磁阀二4-14，循环泵还通过水管与储液箱相连，水管上设有电磁阀三4-17，电磁阀一4-16、电磁阀二4-14和电磁阀三4-17均通过液位控制器4-12控制，具体的液位控制器4-12根据pH值控制补水泵以及相关电磁阀的开启和关闭。该循环段具体工作原理如下：当pH探棒探测到储液段内液体的pH值低于2.5时，补水泵和电磁阀二开启将自来水通过循环水管送入喷淋段，同时电磁阀一关闭，电磁阀三开启，循环泵将储液段内的液体送入储液箱中；当pH探棒探测到储液段内液体的pH值高于3.5时，补水泵和电磁阀二关闭，同时电磁阀一开启，电磁阀三关闭，循环泵将储液段内的液体通过循环水管送入喷淋段；当pH探棒探测到储液段内液体的pH值位于2.5～3.5(包括两端点值)之间时，循环泵将储液段内的液体送入储液箱中，这部分液体即可作为制备木醋液的原液，通过pH值控制的方式实现对木醋液的回收利用。

该热解气净化子系统工作过程包括两个流程：热解气流程和液体流程，其中，热解气的流程为：从分级冷凝子系统排出的热解气首先通过进气口进入净化塔内，再经过气流分布器使热解气分布均匀；然后进入一级喷淋段，在填料层与喷淋组件喷下的液雾充分接触，使热解气蒸汽(具体为热解气中的乙酸蒸汽)冷凝溶解收集至储液段，热解气继续进入二级喷淋段，此阶段内与一级喷淋段类似；然后进入除雾段，先后通过旋流板和折流板进行除雾，除去热解气中的液滴，通过喷淋和除雾后的热解气变成粗燃气；最后粗燃气进入出气段，通过出气口排出净化塔；液体流程为：当储液段的储液池中的液体pH大于3.5时，电磁阀一开启，同时电磁阀二、三和补水泵关闭，循环泵从储液池吸入循环液，通过循环水管进入喷淋段进行喷淋，喷淋液在填料层与热解气充分接触后，然后流回到储液池内，这使得储液池液体pH降低；当pH降低到小于2.5时，电磁阀一关闭，电磁阀三开启，储液池内的液体通过循环泵进入储液箱，同时，补水泵和电磁阀二开启，自来水通过补水泵送入喷淋段内，如此自来水与热解气接触，冷凝溶解热解气中的蒸汽，最后流入储液池，使得储液池内液体pH升高，如此循环；当pH值位于2.5～3.5之间时，循环泵将储液段内的液体送入储液箱中，这部分液体即可作为制备木醋液的原液，实现对木醋液的回收利用。该子系统能有效吸收热解气中乙酸蒸汽，采用循环喷淋和pH值控制方法有效地促进木醋液原液的形成，并使用旋流片和折流板相结合的除雾手段提高了除雾效率，减小了净化装置的水损失。

如图15所示，本发明实施例提供的燃气吸附提质子系统包括方形塔体5-9以及间隔设置在该塔体内的多层抽屉式吸附层5-2，其中，该方形塔体的底部侧面设置有粗燃气进气口5-1，顶部设置有洁净燃气出气口5-5，由热解气净化子系统排出的粗燃气从粗燃气进气口进入，经塔体内的多层抽屉式吸附层的吸附处理后从洁净燃气出气口排出；该方形塔体的外部与吸附层对应位置处还设置有置换室5-7，当吸附层内的吸附剂达到饱和状态时，吸附层滑入对应置换室内实现吸附剂的在线更换。

具体的，吸附层具体设置有3～8层，其内装有吸附剂，该吸附层整体呈方形结构，该方形结构的前面、后面、左侧面与塔体的内壁紧密接触，该方形结构的右侧面与塔体的外壁平齐，通过上述结构使得吸附层与塔体完全贴合，保证塔体的密封性。为了进一步保证密封效果，在吸附层与塔体外壁之间利用橡胶进行进一步的密封。

具体的，吸附层包括网格型底板、左密封板和右密封板，左密封板和右密封板分别与网格型底板的左右两端相连，左密封板和右密封板之间通过连杆相连。使用时，左密封板与塔体内壁紧密接触，右密封板与塔体外壁平齐，该右密封板上还设置有拉杆5-8，拉动拉杆5-8可使吸附层从塔内滑动至置换室内，最终将吸附层内吸附剂取出并置换。

如图17所示，置换室与吸附层的位置对应，即每一吸附层均对应有一置换室，并且置换室与吸附层的形状适应，以使吸附层刚好能够滑入置换室内，具体的，置换室内部的高度和长度分别与吸附层的高度和长度一致。

具体的，该置换室由四块密封板拼合而成，其中三块密封板(例如上、下、前面三块密封板)与塔体外壁譬如通过螺栓相连，并采用密封橡胶片对连接边进行密封，另一密封板(例如后面一块密封板)可以绕其相邻的密封板旋转开启，通过打开该密封板实现吸附层内已达到饱和状态的吸附剂的置换，此外，置换室各密封板连接处均采用密封橡胶片进行密封，保证其密封性。

为了便于吸附层的滑动，如图16所示，塔体内设置有对吸附层起支撑作用且使吸附层能在塔内滑动的滑槽5-4，具体为安装在塔体内部的水平布置的四块滑板，其中两块滑板组成一对，设于塔体内部的一侧，例如前侧，并且上下对称布置，另两块滑板组成一对，设于塔体内部的另一侧，例如后侧，同样上下对称布置，如此四块滑板构成一滑道，吸附层嵌装在该滑道内，并可沿滑道滑动。

为了便于对吸附层中吸附剂的浓度进行监测，吸附层上方的塔壁上设有浓度传感器5-3，浓度传感器能够有效检测气体中CO、CO₂的浓度，当其中一个的浓度较高时，如当CO体积浓度高于45vol％或CO₂体积浓度高于60vol％时，可提醒其下方的吸附剂已经达到饱和，需进行置换。为了去除气体中的吸附剂颗粒，塔体内最上层的吸附层上方还设有除污器5-6。

具体的，塔体长高比为1:3，粗燃气进气口设计高度为0.1H～0.2H(H为吸附装置的整体高度)；所述吸附剂优选为改性活性炭吸附剂，以吸附热解尾气中的CO和CO₂，由于热解尾气主要成分是CO、CO₂和CH₄，其中CH₄的浓度较低，改性活性炭吸附剂吸附CO、CO₂后，会提高尾气中CH₄的浓度，实现尾气中CH₄富集化，方便后续利用。

该燃气吸附提质子系统的工作过程为：粗燃气首先通过粗燃气进气口进入塔体内，然后通过多层活性炭吸附层，在此过程中粗燃气中的CO、CO₂被活性炭吸附，然后通过除污器除去通过活性炭吸附层时被气流带出的活性炭颗粒，最后由洁净燃气出气口排出，从而实现对粗燃气的吸附作用，使其富甲烷化，可供用户或电厂直接使用；在吸附过程中通过对塔壁上的浓度传感器的观察，观测活性炭吸附层内活性炭吸附剂是否达到饱和状态，具体通过浓度传感器检测气体中CO、CO₂的体积浓度，如CO体积浓度是否高于45vol％或CO₂体积浓度是否高于60vol％；当某个浓度传感器提示其下方的活性炭吸附层达到饱和状态时，对该活性炭吸附层进行置换；此时，拉动拉杆像拉开抽屉式地将活性炭吸附层拉至置换室内，然后打开可旋转开启的密封板，将活性炭取出，补充新的活性炭材料，再推动吸附层使其进入塔体内，完成活性炭的实时在线置换。在整个置换过程中，拉出的吸附层的左密封板仍然与塔体配合，因此此时塔体仍然处于密封状态，故吸附装置无需停机，可继续进行吸附工作，即本发明无需进行停机操作即可实现吸附剂的在线置换，大大提高粗燃气的吸附处理效率。

本发明系统的具体工程过程为：

生物质原料通过生物质进料口进入回转窑，同时中温导热油从中温导热油进口管进入回转窑，中温导热油在内部布置有扭板、外部布置有翅片的导热油加热管道的作用下，快速将热量传递给生物质原料；同时生物质原料在布置有错落有序的直板型和勺型扬料板的复合功能扬料板作用下，吸热面得到极大提高，显著提高了传热效率，生物质原料发生脱水及脱氧反应，极大地提高了生物质的热值，得到的生物质半焦经生物质半焦出口输出，释放热量的低温导热油从低温导热油出口输出；

经生物质半焦出口输出的生物质半焦经生物质半焦进料口进入热解子系统，并且燃烧炉产生高温烟气，经烟气进口进入热解子系统的烟道侧，为热解反应提供热量；生物质半焦在具有波纹结构的热解管道内发生快速而充分的热解反应，产生的热解挥发分进入集气箱后从带有旋风分离器的热解挥发分出口排出；同时热解焦炭先经空气进口进入的空气进行初步空气冷却后，再由导热油进口输入的导热油进行进一步冷却后从出料绞龙输出；释放热量的烟气从烟气出口排出，吸收热量的导热油从中温导热油出口排出，送入生物质预处理子系统中；

热解挥发分出口排出的热解挥发分经热解挥发分进口进入分级冷凝子系统，在导热油的四级深度冷却下，依次得到富含稠环芳烃、酚类化合物、羰基化合物以及羧酸化合物的生物油，并分别从稠环芳烃输出管、酚类物质输出管、羰基化合物输出管、羧酸化合物输出管输出，同时冷却后的热解气经热解气出口排出，吸收热量的导热油从中温导热油出口排出送入生物质预处理子系统中；

热解气经热解气进口进入净化塔，在气流分布器作用下，形成均匀稳定分布的气流后，再依次经过填料层、喷淋段、除雾段，充分脱除热解气中的醋液，得到净化后的粗燃气，经粗燃气出口排出；同时喷淋水送入净化塔，对热解气进行充分的喷淋除杂，吸收醋液后的喷淋水进入储液段，进行反复重复利用，达到一定酸性值后得到木醋液输出；

粗燃气经粗燃气进口进入方形塔体内，并经过多层具有置换室且可置换的活性炭吸附层、除污器后，充分除去粗燃气中的CO和CO₂及颗粒物，得到洁净的燃气，经洁净燃气出口排出，供用户或电厂直接使用；

另外，由热解子系统、热解挥发分分级冷凝子系统输出的导热油送入回转窑中，为生物质预处理提供热量后，再经低温导热油出口输出，再次导入热解子系统、热解挥发分分级冷凝子系统中，使整个系统的能量得到充分的梯级循环利用，提高能源利用率。

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 (10)

1.一种生物质热解液化多联产系统，其特征在于，该系统包括依次相连的生物质预处理子系统(1)、热解子系统(2)、热解挥发分分级冷凝子系统(3)、热解气净化子系统(4)和燃气吸附提质子系统(5)，其中：

所述生物质预处理子系统用于对生物质原料进行预处理，以脱除生物质中的水分和氧元素，获得生物质半焦产品；

所述热解子系统用于对生物质半焦产品进行热解，得到热解挥发分及焦炭；

所述热解挥发分分级冷凝子系统用于对热解挥发分进行四级深度分级冷凝，依次得到富含稠环芳烃、酚类化合物、羰基化合物以及羧酸化合物的生物油，并获得热解气；

所述热解气净化子系统用于对热解气进行喷淋冷凝，使热解气中的醋酸蒸汽冷凝溶解得到木醋液，同时对热解气进行净化得到粗燃气；

所述燃气吸附提质子系统用于对粗燃气进行吸附除杂，以吸附粗燃气中的CO、CO₂，得到富甲烷的洁净燃气产品。

2.如权利要求1所述的生物质热解液化多联产系统，其特征在于，所述生物质预处理子系统包括生物质进料器、回转窑、导热油管道和复合功能扬料板，其中，所述生物质进料器与回转窑相连，用于将生物质输送至回转窑内；所述回转窑在动力装置的带动下作旋转运动以带动其内的生物质运动；所述导热油管道插入所述回转窑内，用于通入导热油以提供预处理所需的热量；所述复合功能扬料板位于回转窑和导热油管道之间，并安装在所述回转窑上，用于使物料布满整个窑内空间；所述回转窑包括窑筒、设于窑筒外部的窑筒保温层以及设于窑筒两端的窑头罩和窑尾罩，该窑头罩上布置有汽水引出口，用来引出预处理过程产生的挥发分，该窑尾罩处设有生物质半焦出口用于排出生物质半焦产品；所述导热油管道包括导热油加热管道以及设于该导热油加热管道两端的中温导热油进口和低温导热油出口，该中温导热油进口和低温导热油出口与导热油加热管道之间通过密封装置相连，所述导热油加热管道的内部铺设有扭板，外部焊接有翅片。

3.如权利要求2所述的生物质热解液化多联产系统，其特征在于，所述翅片的翅高为导热油加热管道内径的1/4，翅片沿导热油加热管道的圆周均布多个；所述扭板由钢板扭曲制成，扭距与导热油加热管道内径相等，扭板的两端点焊在导热油加热管道内；所述密封装置包括固定挡环、移动挡环和定位螺栓，所述固定挡环固定在导热油加热管道上，移动挡环套装在中温导热油进口或低温导热油出口上，其与固定挡环之间填充有石英棉，所述定位螺栓安装在导热油加热管道上，并与移动挡环的端面抵接，通过调整定位螺栓使得移动挡环压实石英棉从而起到密封作用；所述固定挡环内环的圆周上设有滚轴。

4.如权利要求2所述的生物质热解液化多联产系统，其特征在于，所述复合功能扬料板包括直角型扬料板、勺型短扬料板和勺型长扬料板，三者沿窑筒的轴向交替错位布置；所述勺型短扬料板和勺型长扬料板均由三段板构成，包括首端板、中间板和末端板，其中中间板与窑筒的筒壁呈60°，且勺型长扬料板的末端板比勺型短扬料板的末端板长50％；直角型扬料板、勺型短扬料板和勺型长扬料板沿窑筒径向的高度为窑筒内径的1/8～1/7。

5.如权利要求1所述的生物质热解液化多联产系统，其特征在于，所述热解子系统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。

6.如权利要求5所述的生物质热解液化多联产系统，其特征在于，所述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；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；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。

7.如权利要求1所述的生物质热解液化多联产系统，其特征在于，所述热解挥发分分级冷凝子系统包括主筒体以及沿主筒体高度方向间隔设置在主筒体内部的四级换热冷凝单元，其中，所述主筒体的底部与下封头相连，该下封头上设有热解挥发分进口，用于通入由热解子系统导出的热解挥发分，所述主筒体的顶部与上封头相连，该上封头上设有热解气出口，用于排出热解气；每级换热冷凝单元之间设置有集油单元，每级换热冷凝单元均包括换热筒体以及设于换热筒体内的热解挥发分管路，该换热筒体的内壁与热解挥发分管路的外壁间形成导热油冷却腔，相邻两级换热冷凝单元的导热油冷却腔之间通过弯管相连，该弯管与导热油输送管相连；此外，位于最下方的换热冷凝单元中的导热油冷却腔上设有与导热油输送管相连的导热油进口管，位于最上方的换热冷凝单元中的导热油冷却腔上设有与导热油输送管相连的中温导热油出口管。

8.如权利要求7所述的生物质热解液化多联产系统，其特征在于，所述集油单元包括集油筒体以及设于集油筒体内的通气台和弧形折流板，该通气台设于弧形折流板的正下方，经过一级换热冷凝单元换热后的热解挥发分依次经通气台和弧形折流板进入下级换热冷凝单元中进行换热冷凝；所述通气台包括彼此导通的圆锥台和圆柱，圆锥台的斜面倾角为15°-60°，圆柱的侧面和顶部开有通气孔，且通气孔被上方的弧形折流板遮盖；所述集油筒体连接有油箱；所述热解挥发分管路包括多根竖直布置的换热管，该换热管内设有扰流子，所述扰流子为由等截面杆和椭圆截面杆交替连接构成的杆状结构，所述等截面杆与椭圆截面杆的长度比为1：2～1：0.5；所述弯管通过连接管与导热油输送管相连，所述连接管上设有阀门和流量计；所述主筒体位于各级换热冷凝单元下方的筒壁上设有温度传感器，所述温度传感器、阀门以及流量计与远程PID控制系统相连。

9.如权利要求1所述的生物质热解液化多联产系统，其特征在于，所述热解气净化子系统包括净化塔，该净化塔从下至上依次分为储液段、进气段、喷淋段、除雾段和出气段，其外部还设置有循环段，由热解挥发分分级冷凝子系统排出的热解气从进气段进入，经喷淋段和除雾段喷淋和除雾后，获得粗燃气并从出气段排出，热解气中的乙酸蒸汽在喷淋过程中冷凝回收至储液段中，所述循环段根据储液段中液体的PH值调整喷淋段的喷淋液，使得储液段中液体的PH值介于2.5-3.5之间；优选的，所述喷淋段为包括一级喷淋段和二级喷淋段的两级喷淋单元，一级喷淋段和二级喷淋段的结构相同均包括填料层及设置在填料层上方的喷淋组件，该喷淋组件与循环段相连；所述循环段包括循环泵、pH探棒、补水泵和储液箱，所述循环泵用于将储液段中的液体送入喷淋段或储液箱中，所述pH探棒用于探测储液段内液体的pH值，并根据pH值控制补水泵的开启和关闭；当pH探棒探测到储液段内液体的pH值低于2.5时，补水泵开启将自来水通过循环水管送入喷淋段，同时循环泵将储液段内的液体送入储液箱中；当pH探棒探测到储液段内液体的pH值高于3.5时，补水泵关闭，循环泵将储液段内的液体通过循环水管送入喷淋段；当pH探棒探测到储液段内液体的pH值位于2.5～3.5之间时，循环泵将储液段内的液体送入储液箱中；优选的，所述除雾段包括旋流板和折流板，经过喷淋后的热解气先通过旋流板进行除雾，然后再进入折流板进行除雾，经过除雾后的热解气成为粗燃气进入出气段；所述进气段包括开设在净化塔塔壁上的进气口以及位于进气段和喷淋段之间的气流分布器；所述气流分布器为筛网型分布器，其由若干条圆形导流杆相互垂直交叉制成，且导流杆的密度由塔壁向中心逐渐减小，从靠近进气口一侧至远离进气口一侧由稀疏逐渐密集。

10.如权利要求1所述的生物质热解液化多联产系统，其特征在于，所述燃气吸附提质子系统包括方形塔体以及间隔设置在该塔体内的多层抽屉式吸附层，其中，该方形塔体的底部设置有粗燃气进气口，顶部设置有洁净燃气出气口，由热解气净化子系统排出的粗燃气从粗燃气进气口进入，经塔体内的多层抽屉式吸附层的吸附处理后从洁净燃气出气口排出；该方形塔体的外部与吸附层对应位置处还设置有置换室，当吸附层内的吸附剂达到饱和状态时，吸附层滑入对应置换室内实现吸附剂的在线更换；优选的，所述吸附层整体呈方形结构，该方形结构的前面、后面、左侧面与塔体的内壁紧密接触，该方形结构的右侧面与塔体的外壁平齐；所述吸附层包括网格型底板、左密封板和右密封板，左密封板和右密封板分别与网格型底板的左右两端相连，左密封板和右密封板之间通过连杆相连，左密封板与塔体内壁紧密接触，右密封板与塔体外壁平齐，该右密封板上还设置有拉杆；所述置换室与吸附层的形状适应，由四块密封板拼合而成，其中三块密封板与塔体外壁相连，另一密封板可旋转打开，便于置换吸附层内已达到饱和状态的吸附剂。