CN108395896B - 一种生物质热解系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质热解系统，涉及生物质热解技术领域，包括热解反应炉，所述热解反应炉包括进料口、稀酸处理室、热解室、燃气出口和生物质碳出口，所述稀酸处理室上设置有稀酸喷淋装置，所述稀酸喷淋装置包括稀酸储存器、管道和喷嘴，所述喷嘴位于稀酸处理室内，所述热解室位于稀酸处理室的下方；燃气输送管道，所述燃气输送管道的进气口与热解反应炉的燃气出口连通；燃烧器，所述燃烧器包括燃料混合筒和点火枪；蒸汽蒸发器，所述燃烧器可对蒸发室进行加热，所述加热室上设置有废气排放管，所述蒸发室上设置有蒸汽排气管。本发明还公开了一种生物质热解方法，可以将生物质资源转化为燃烧气和生物质碳，可以有效地缓解能源紧缺，还可以变废为宝，带来良好的经济效益。

Description

一种生物质热解系统及方法

技术领域

本发明涉及生物质热解技术领域，特别是涉及一种生物质热解系统及方法。

背景技术

煤炭、石油等不可再生的化石能源的过度开采和利用，使得地球上的能源与环境问题越来越严峻，寻找一种清洁型的替代能源的任务也已经迫在眉睫。生物质资源是地球上第四大资源，其储量仅次于煤炭、石油和天然气，同时也是储量第一的清洁型可再生能源，是最适合的化石能源替代能源之一。然而生物质资源的利用率并不高，大多数农业废弃物直接农田焚烧，不仅造成环境污染，还造成能源浪费。因此，高效利用生物质资源不仅能够缓解能源紧缺和环境污染问题，还能变废为宝带来经济效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种生物质热解系统及方法，可以将生物质资源转化为燃烧气和生物质碳，可以有效地缓解能源紧缺，还可以变废为宝，带来良好的经济效益。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：

一种生物质热解系统，包括热解反应炉，所述热解反应炉包括进料口、稀酸处理室、热解室、燃气出口和生物质碳出口，所述稀酸处理室的上端与进料口连通，下端可开合，所述稀酸处理室上设置有稀酸喷淋装置，所述稀酸喷淋装置包括稀酸储存器、管道和喷嘴，所述稀酸储存器内储存有稀酸，所述管道的一端与稀酸储存器连通，另一端与喷嘴连接，所述喷嘴位于稀酸处理室内，所述热解室位于稀酸处理室的下方，所述燃气出口位于热解室的上方，所述生物质碳出口位于热解室的下方；燃气输送管道，所述燃气输送管道包括进气口和出气口，所述燃气输送管道的进气口与热解反应炉的燃气出口连通；燃烧器，所述燃烧器包括燃料混合筒和点火枪，所述燃料混合筒上设置有燃气供给口和助燃气体供给口，所述燃气供给口与所述燃气输送管道的出气口连通，所述点火枪位于燃料混合筒的端部；蒸汽蒸发器，所述蒸汽蒸发器包括加热室和蒸发室，所述燃烧器与加热室连接，所述燃烧器可对蒸发室进行加热，所述加热室上设置有废气排放管，所述蒸发室上设置有蒸汽排气管。

进一步地，还包括废气清理装置，所述废气清理装置包括除尘器和引风机，所述除尘器上设置有废气入口和废气出口，所述废气入口与废气排放管连通，所述引风机设置在废气出口处，所述除尘器内设置有过滤网。

前所述的一种生物质热解系统，还包括生物质自动输送装置，所述生物质自动输送装置为螺旋输送机，所述螺旋输送机的出料端与热解反应炉的进料口连通。

前所述的一种生物质热解系统，燃气输送管道外套接有管体，所述管体与燃气输送管道之间形成空腔，所述废气出口连通有气管，所述气管的延伸端与空腔连通，所述空腔上开设有开口，所述开口上设置有阀门。

前所述的一种生物质热解系统，稀酸为4～10％的盐酸。

本发明还提供了一种生物质热解方法，包括以下步骤：

S1：对生物质物料进行粉碎，过筛，使生物质物料的大小符合预定的范围；

S2：将生物质物料放置进热解反应炉，物料先进入稀酸处理室，对生物质物料进行稀酸预处理，处理完成后生物质物料进入热解室内，进行热解，形成生物质碳以及可燃气体；

S3：可燃气体通过燃气输送管道被输送至燃烧器，在燃烧器内可燃气体与助燃气体混合，然后通过点火枪点燃，然后向蒸气蒸发器进行供热；

S4：蒸气蒸发器内的水受热后蒸发，形成水蒸汽，然后被输送至热用户处。

前所述的一种生物质热解方法，S1中生物质物料的粒径为2-6mm。

前所述的一种生物质热解方法，S2中稀酸预处理的时间为20-25分钟。

前所述的一种生物质热解方法，S2中热解的温度为500-600℃。

本发明的有益效果是：

（1）本发明采用热解工艺对生物质资源进行处理，可以将生物质资源转化为燃烧气和以炭黑为主的贮存性能源即生物质碳，生物质碳可深加工形成活性炭、增碳剂、无机硅化工产品等，产生的燃烧气可作为燃料，转化效率高，可以有效地缓解能源紧缺，还可以变废为宝，带来良好的经济效益；

（2）本发明中，生物质物料进入热解反应炉后先进行稀酸预处理，由于生物质主要是由纤维素、半纤维素、木质素和少量灰分组成，灰分中含有大量矿物质，这些矿物质一般以碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氧化物和硅化物等形式存在，对生物质物料进行稀酸处理，稀酸可以剔除生物质里的灰分，脱灰后的生物质热解的挥发分产量明显提高，有效提高了热解工艺能源的转化率；另外，稀酸预处理溶解了大部分半纤维素，使产物中的羟酸类和酚酮类物质的含量大幅减少，同时，酸根离子保留在物料内部参与生物质热解过程，这些酸根离子在热解中起到了催化作用，提高了热解的效率及热解产物的产量；

（3）本发明中将热解产生的燃烧气与助燃气体混合，形成燃料，经点燃后对蒸汽蒸发器进行加热，从而产生蒸汽，然后输送至热用户，供其使用，有效地利用了能源；

（4）本发明中，将燃烧后产生的废气通过废气排放管排放至除尘器内，除尘器对废气进行处理过滤，然后又引风机引出进行排放，符合最严格的环保标准，整个生物质热解生产过程完全清洁生产；

（5）本发明中在燃气输送管道外套接有管体，在燃气输送管道外形成空腔，然后将燃烧产生的高温废气引入空腔内，通过热传导使燃气输送管道内的温度升高，避免燃烧气在燃气输送管道中传输时，温度逐渐降低而造成雾化状态的焦油逐渐聚集成大颗粒，然后在管道上凝聚成粘稠的液态，再降温至常温后，焦油就呈现固态，从而防止燃气输送管道的堵塞；

（6）本发明中，在生物质物料放置进热解反应炉前先对生物质物料进行粉碎，使生物质物料的粒径保持在2-6mm，当物料粒径较大时，生物质物料的传热能力差，物料内部升温迟缓，使热解反应的效率较低，而物料粒径较小时，热解反应中的二次裂解反应程度加深，导致生物质热解产物的产量降低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：1、仓库；2、热解反应炉；3、燃气输送管道；4、燃烧器；5、蒸汽蒸发器；6、除尘器；7、引风机；8、螺旋输送机；9、稀酸处理室；10、热解室；11、燃气出口；12、生物质碳出口；13、稀酸储存器；14、管道；15、喷嘴；16、燃料混合筒；17、燃气供给口；18、助燃气体供给口；19、点火枪；20、加热室；21、蒸发室；22、蒸汽排气管；23、废气排放管；24、管体；25、空腔；26、气管；27、开口；28、阀门。

具体实施方式

为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。

本实施例提供了一种生物质热解系统，如图1所示，包括仓库1、热解反应炉2、燃气输送管道143、燃烧器4、蒸汽蒸发器5和废气清理装置；

仓库1处设置有螺旋输送机8，螺旋输送机8的一端位于仓库1内，另一端伸至热解反应炉2的进料口处，便于将仓库1中的生物质物料自动输送至热解反应炉2中，热解反应炉2包括进料口、稀酸处理室9、热解室10、燃气出口11和生物质碳出口12，稀酸处理室9的上端与进料口连通，下端可开合，在稀酸处理室9上设置有稀酸喷淋装置，稀酸喷淋装置包括稀酸储存器13、管道14和喷嘴15，所述稀酸储存器13内储存有6%的盐酸，管道14的一端与稀酸储存器13连通，另一端与喷嘴15连接，喷嘴15位于稀酸处理室9内，当物料由进料口进入热解反应炉2后，先进入稀酸处理室9，喷嘴15将6%的盐酸呈雾状喷至生物质物料的表面，对物料进行稀酸预处理，热解室10位于稀酸处理室9的下方，处理完成后稀酸处理室9下端打开，物料进入热解室10，进行热解，生物质碳出口12位于热解室10的下方，热解产生的生物质碳可从生物质碳出口12取出，燃气出口11位于热解室10的上方，热解产生的可燃气由燃气出口11排出；燃气出口11与燃气输送管道3的进气口连通，燃气输送管道3与燃烧器4连接，通过燃气输送管道3可以将热解产生的可燃气输送至燃烧器4，燃烧器4包括燃料混合筒16和点火枪19，燃料混合筒16上设置有燃气供给口17和助燃气体供给口18，燃气供给口17与燃气输送管道143的出气口连通，点火枪19位于燃料混合筒16的端部，燃气与助燃气体在燃料混合筒16内混合，随后移动至点火枪19处，由点火枪19点燃，产生热量，对蒸汽蒸发器5进行供热，蒸汽蒸发器5包括加热室20和蒸发室21，燃烧器4的火焰位于加热室20内，可对蒸发室21进行加热，蒸发室21上设置有蒸汽排气管22，蒸汽排气管22的延伸端伸至热用户处，使蒸汽供热用户使用，在加热室20上设置有废气排放管23，废气排放管23的延伸端连接有废气清理装置，废气清理装置包括除尘器6和引风机7，除尘器6内设置有过滤网，除尘器6上设置有废气入口和废气出口，废气入口与废气排放管23连通，引风机7设置在废气出口处，引风机7将废气从废气排放管23引出，通过除尘器6，除尘内的过滤网对废气进行处理过滤，使废气达到排放标准，整个生产过程完成清洁生产。

另外，在燃气输送管道3外套接有管体24，管体24与燃气输送管道3之间形成空腔25，在废气出口连通有气管26，气管26的延伸端与空腔25连通，燃烧后经过处理的高温废气通过气管26移动至空腔25内，通过热传递使燃气输送管道3内的温度升高，避免燃烧气中的焦油液化甚至固化，从而防止燃气输送管道3的堵塞，在空腔25上开设有开口27，开口27上设置有阀门28，废气可通过开口27排放至大气中。

本实施例提供的一种生物质热解方法，包括以下步骤：

S1：对生物质物料进行粉碎，过筛，使生物质物料的粒径处于2-6mm范围内；

S2：将生物质物料放置进热解反应炉2，物料先进入稀酸处理室9，对生物质物料进行稀酸预处理，处理时间为20-25分钟，处理完成后生物质物料进入热解室10内，进行热解，热解的温度为500-600℃，形成生物质碳以及可燃气体；

S3：可燃气体通过燃气输送管道3被输送至燃烧器4，在燃烧器4内可燃气体与助燃气体混合，然后通过点火枪19点燃，然后向蒸气蒸发器进行供热；

S4：蒸气蒸发器内的水受热后蒸发，形成水蒸汽，然后被输送至热用户处。

热解产生的生物质碳可外销，深加工后形成活性炭、增碳剂、无机硅化工产品等，产生的可燃气燃烧后对蒸汽蒸发器5进行加热，产生高温蒸汽，然后输送至热用户处，供其使用，有效地利用了生物质资源，变废为宝。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种生物质热解方法，其特征在于：所述生物质热解方法采用的生物质热解系统包括：

热解反应炉(2)，所述热解反应炉(2)包括进料口、稀酸处理室(9)、热解室(10)、燃气出口(11)和生物质碳出口(12)，所述稀酸处理室(9)的上端与进料口连通，下端可开合，所述稀酸处理室(9)上设置有稀酸喷淋装置，所述稀酸喷淋装置包括稀酸储存器(13)、管道(14)和喷嘴(15)，所述稀酸储存器(13)内储存有稀酸，所述管道(14)的一端与稀酸储存器(13)连通，另一端与喷嘴(15)连接，所述喷嘴(15)位于稀酸处理室(9)内，所述热解室(10)位于稀酸处理室(9)的下方，所述燃气出口(11)位于热解室(10)的上方，所述生物质碳出口(12)位于热解室(10)的下方；

燃气输送管道(3)，所述燃气输送管道(3)包括进气口和出气口，所述燃气输送管道(3)的进气口与热解反应炉(2)的燃气出口(11)连通；

燃烧器(4)，所述燃烧器(4)包括燃料混合筒(16)和点火枪(19)，所述燃料混合筒(16)上设置有燃气供给口(17)和助燃气体供给口(18)，所述燃气供给口(17)与所述燃气输送管道 (3)的出气口连通，所述点火枪(19)位于燃料混合筒(16)的端部；

蒸汽蒸发器(5)，所述蒸汽蒸发器(5)包括加热室(20)和蒸发室(21)，所述燃烧器(4)与加热室(20)连接，所述燃烧器(4)可对蒸发室(21)进行加热，所述加热室(20)上设置有废气排放管(23)，所述蒸发室(21)上设置有蒸汽排气管(22)；

所述生物质热解方法，包括以下步骤：

S1：对生物质物料进行粉碎，过筛，使生物质物料的大小符合预定的范围；

S2：将生物质物料放置进热解反应炉(2)，物料先进入稀酸处理室(9)，对生物质物料进行稀酸预处理，处理完成后生物质物料进入热解室(10)内，进行热解，形成生物质碳以及可燃气体；

S3：可燃气体通过燃气输送管道(3)被输送至燃烧器(4)，在燃烧器(4)内可燃气体与助燃气体混合，然后通过点火枪(19)点燃，然后向蒸气蒸发器进行供热；

S4：蒸气蒸发器内的水受热后蒸发，形成水蒸汽，然后被输送至热用户处。

2.根据权利要求1所述的一种生物质热解方法，其特征在于：还包括废气清理装置，所述废气清理装置包括除尘器(6)和引风机(7)，所述除尘器(6)上设置有废气入口和废气出口，所述废气入口与废气排放管(23)连通，所述引风机(7)设置在废气出口处，所述除尘器(6)内设置有过滤网。

3.根据权利要求1所述的一种生物质热解方法，其特征在于：还包括生物质自动输送装置，所述生物质自动输送装置为螺旋输送机(8)，所述螺旋输送机(8)的出料端与热解反应炉(2)的进料口连通。

4.根据权利要求2所述的一种生物质热解方法，其特征在于：所述燃气输送管道(3)外套接有管体(24)，所述管体(24)与燃气输送管道(3)之间形成空腔(25)，所述废气出口连通有气管(26)，所述气管(26)的延伸端与空腔(25)连通，所述空腔(25)上开设有开口(27)，所述开口(27)上设置有阀门(28)。

5.根据权利要求1所述的一种生物质热解方法，其特征在于：所述稀酸为4～10％的盐酸。

6.根据权利要求1所述的一种生物质热解方法，其特征在于：所述S1中生物质物料的粒径为2-6mm。

7.根据权利要求1所述的一种生物质热解方法，其特征在于：所述S2中稀酸预处理的时间为20-25分钟。

8.根据权利要求1所述的一种生物质热解方法，其特征在于：所述S2中热解的温度为500-600℃。

Images