CN108456540A - 一种生物质多单元连续热裂解集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了公开了一种生物质多单元连续热裂解集成系统，包括有生物质多单元连续热裂解装置，生物质多单元连续热裂解装置包括有卧式的裂解筒，裂解筒两端分别设有进、出料口，裂解筒进料口外设有与其连通的燃气聚集室，燃气聚集室上设有燃气出口；燃气聚集室外设有螺旋给料机一；裂解筒的出料口外侧连通有出料仓，出料仓上设有炭出口；进料口外连接有供料系统，炭出口外连接有物料处理系统，燃气出口外连接有燃气处理系统。本发明装置合理利用废弃的秸秆、竹木等林业废弃物这些资源，变废为宝，大大降低了对环境造成大的污染，并且制备出大量的能源。

Description

一种生物质多单元连续热裂解集成系统

技术领域：

本发明涉及生物质连续热裂解工艺，主要涉及一种生物质多单元连续热裂解集成系统。

背景技术：

我国具有丰富的农林业废弃物资源每年都有约9亿吨，大量废弃的秸秆、竹木等林业废弃物焚烧，对环境造成严重污染，同时浪费大量能源。

生物质多单元连续热裂解集成系统技术，是指生物质原料在隔绝空气环境中加热干馏转换成高热值燃气、附加值高的炭、木醋液和木焦油，比起传统的炉窑干馏技术或空气气化制燃气技术，移动床干馏技术更简单实用，生产效率高，产品质量稳定，附加值高，投资省占地少，可以因地制宜地应用于农作物产地，具有在广大村镇推广意义。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种生物质多单元连续热裂解集成系统。做到生物质原料烘干、预热、干馏热裂解、炭冷却、烟气热能回收、燃气热能回收集成于一个装置单元，从而提高了系统工作效率，达到了集成系统的多联产实用效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：包括有生物质多单元连续热裂解装置，生物质多单元连续热裂解装置包括有卧式的裂解筒，裂解筒两端分别设有进、出料口，裂解筒进料口外设有与其连通的燃气聚集室，燃气聚集室上设有燃气出口；燃气聚集室外设有螺旋给料机一；裂解筒的出料口外侧连通有出料仓，出料仓上设有炭出口；裂解筒包括有内、外筒，内筒转动安装在外筒中；裂解筒上从进料口到出料口方向依次设有热裂解段、保温隔热段和炭冷段；裂解筒外对应热裂解段的部位密封套设有加热仓，加热仓上设有烟气出口，所述加热仓和裂解筒的环形外壁之间形成环形的燃烧室，燃烧室中安装有燃烧器；所述裂解筒内对应热裂解段的中心部位转动安装有与内筒转向相反的中心筒，中心筒内端封闭，中心筒与内筒之间形成环形的热裂解腔；所述螺旋进料机的出料管外连通有干燥管，干燥管穿过燃气聚集室后从中心筒外端伸入中心筒中，出料管和中心筒之间形成有预热裂解腔；所述螺旋给料机一外连接有供料系统，炭出口外连接有物料处理系统，燃气出口外连接有燃气处理系统，烟气出口外连接有烟气处理系统。

所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：供料系统包括有干燥器、带式输送机，干燥器的出料端通向带式输送机的进料端，带式输送机的输出端通向螺旋给料机一的进料端。

所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：物料处理系统包括有螺旋给料机二、布袋除尘器二和料仓，炭出口通向螺旋给料机二的进料端，螺旋给料机二的出料端接入料仓的进料端，布袋除尘器二的进气口与料仓的出气口连通。

所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：燃气处理系统包括燃气重力沉降室、燃气冷凝器、电捕焦油器和储气柜，所述燃气出口与燃气重力沉降室的进气口连通，燃气重力沉降室的出气口与燃气冷凝器的进气口连通，燃气冷凝器的出气口与电捕焦油器的进气口连通，电捕焦油器的出气口外连通有出气管一、二，出气管一与储气柜的进气口连通，出气管二接入所述燃烧室。

所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：烟气处理系统包括布袋除尘器一和烟囱，烟气出口与供料系统中干燥器的进气口连通，干燥器的出气口与布袋除尘一器的进气口连通，布袋除尘器一的出气口通过烟气输出管与烟囱连通。

所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：所述燃气冷凝器外连通有木醋液处理系统，木醋液处理系统包括有木醋液冷却器、木醋液静置池、木醋液搅拌罐、木醋液过滤器、木醋液微滤器、木醋液蒸馏塔和木醋液成品储罐，所述燃气冷凝器的下部设有冷木醋液喷洒口，燃气冷凝器底部的热木醋液出口接入木醋液静置池的进液口，木醋液的出液口一接入木醋液冷却器的进液口，木醋液冷却器的出液口接入燃气冷凝器上的冷木醋液喷洒口；木醋液的出液口二接入木醋液搅拌罐的进液口，木醋液搅拌罐的出液口接入木醋液过滤器的进液口，木醋液过滤器的出液口接入木醋液微滤器的进液口，木醋液微滤器的出液口接入木醋液蒸馏塔的进液口，木醋液蒸馏塔的出液口接入木醋液成品储罐中。

所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：所述出气管二上安装有文丘里旋风除尘器。

所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：烟气输出管与烟囱连通的连接管路上安装有烟气引风机，燃烧室的供气管路上安装有鼓风机。

所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：出液口一与木醋液冷却器的进液口的连接管路上以及出液口二与木醋液过滤器的进液口的连接管路上均安装有离心泵。

所述裂解筒上对应热裂解段的部位设为驼峰状。

所述干燥管、内筒和中心筒的环形内壁上均设有螺纹导料板。

裂解筒转动由筒外两端的滚圈承当，裂解筒的内、外筒在整个工作过程中均处于转动状态。

本发明的预热裂解部位、热裂解部位、炭保温绝热部位、炭冷却部位为多个独立部位连成的一个整体。由外部设置燃烧室提供热能。燃烧室对热裂解部位的外部进行加热，热裂解部位的外部结构设置为驼峰结构，能让燃烧室火焰充分同热裂解部位的外立面进行接触，从而成倍增加导热效率。

生物质物料在通过帯式输送机二，输送至螺旋给料机的加料口，再由加料口下端设置的螺旋给料机进入装置内部的干燥管进行物料的干燥去除水分。干燥管、预热裂解部位、热裂解部位内均设置导料板。本发明中燃烧室设在裂解筒的外侧，所以自干燥管、预热裂解腔到中热裂解腔的温度逐渐增加，物料在干燥管中干燥，在预热裂解腔中预热裂解，在裂解腔中热裂解。

物料经帯式输送机传送到螺旋给料机，再经螺旋给料机的出料管进入到干燥管，由于螺旋给料机中出料管不断进料，干燥管中的物料被不断推挤至中心筒中，进入中心筒中的物料在预热裂解的同时不断被输送到中心筒出料侧并最终进入到内筒中。内筒中的物料在热裂解的同时不断地往出料口方向输送。

干燥管中的物料送入干燥部位末端后进入到预热裂解腔。进入预热解腔中的物料物料通过预热裂解腔后进入热裂解部位，最终在热裂解腔内完成热裂解全部过程，气相部分的生物质燃气进入到燃气收集室，再通过风机送入燃气净化系统，最终输入储气柜，部分燃气通过回路进入燃烧室为装置提供热能。

生物质中不可挥发部分生物质炭在外动力作用下，从热裂解部位完成反应后，通过炭化保温段，最后进入装置末端的炭冷却段，炭冷却段设置了内循环水冷，可将高温炭降到常温后，通过炭出口装袋销售。

燃气的出口设置在装置的前端，目的在于能让热气体同物料行走方向反向运动，从而增加热气体同物料的接触时间和接触面积，达到进一步为物料提温，提高各部位的参与热裂解的效率。

装置热裂解部位的外部设置燃烧室，燃烧室的热能由部分生物质热裂解的燃气提供。燃烧室内部设置多层保温，使得热量最大可能的停留在装置热裂解部位外围，为整个装置提供持续的热能支撑。燃烧室燃烧后的高温烟气，通过烟气管道输送至装置外设的一次干燥立式床，保证了余热利用和物料的初次烘干。

本发明工艺流程如下：

a.原料预处理

原料含水在20%左右，为了保持余热利用和连续干馏的稳定性，需要在干馏热裂解之前除去大部分水分，本工艺使用生物质多单元连续热裂解装置中加热仓中燃烧后的烟气对原料进行一次干燥，利用系统装置中立式床干燥器将物料与烟气直接接触，迅速将物料加热，使物料水分蒸发，水蒸气随烟气一同由烟道排出，一次烘干后的物料由带式输送机一进入生物质多单元连续热裂解装置中。

b.连续干馏过程

经过烟气干燥后的原料通过送入生物质多单元连续热裂解装置中，干燥后的原料经螺旋输送机一送入，经生物质连续热裂解集成装置预热裂解、热裂解、干燥、冷却处理。物料在热裂解过程中被加热到600-700℃，物料中挥发分、焦油以及热解气进一步逸出，剩余固体为生物质炭在后续过程中继续分解出可燃气和焦油，并逐步冷却，在进入炭冷却单元后经过水冷降至常温进入封闭的炭成品料仓。炭装袋时产生的粉尘经过布袋除尘器除去炭颗粒后外排；加热过程中产生的混合气体从集成系统装置头部引出，进入净化工序。

c.燃气除尘冷却

加热过程中产生的热燃气从燃气出口引出，经过燃气重力沉降室除去其中固体颗粒和部分焦油。在燃气重力沉降室中设置导热油管，通过燃气余热加热导热油进入后续木醋液处理工艺。通过燃气重力沉降室的热燃气进入燃气冷凝器，在燃气冷凝器下部由木醋液直接喷洒冷却，使燃气温度降到60℃左右，燃气在燃气冷凝器上部由冷却水进一步冷却，使燃气温度降至35℃以下。冷凝液与木醋液喷洒液从冷却器底部回到木醋液静置池，静置除去焦油以后部分木醋液循环使用，另一部分进行物理化学处理成为产品。冷却后的燃气再经过、文丘里、旋风除尘器、电捕焦油器进一步除去焦油。净化后的燃气少部分由鼓风机送到多单元连续热裂解集成装置的加热室，为全系统提供热能，多部分送储气柜由燃气管网输送民用、工业用户终端。

d.烟气用于干燥原料

从生物质多单元连续热裂解装置出来的烟气进入立式干燥器，在干燥器内与原料充分换热，除去原料中大部分水分，干燥后的烟气温度约80℃，烟气经过布袋除尘器除尘，再由引风机送入烟囱外排。

e.炭产品包装

生物质干馏热裂解后进入系统后部，经过水冷却后送到炭储槽，产生的粉尘通过布袋除尘器二除尘，炭产品装袋后外售。

f.净化后燃气用于民用

通过冷却除焦油以后的燃气在进气柜以前进入文丘里管、旋风除尘器，在文丘里管喉管处加入碱性水，使其在文丘里管扩张段与燃气充分接触，产生中和作用，除去酸性物质，再进入旋风除尘器后在离心力的作用下粘附在旋风除尘器壁上，并在重力作用下落入焦油室，最终收集销售。燃气最终通过电捕焦油器进入气柜，作为民用、工业燃气。

g.燃气净化过程控制

生物质多单元连续热裂解装置热裂解过程的燃气鼓风机采用变频调节，使该装置干馏热裂解单元内保持正压，保证燃气不向外泄漏；通过变频调节带式输送机一给料量；通过集成装置变频转速调节干馏热解单元的气相、固相停留时间增加反应效率。

h.木醋液净化处理

本发明中燃气经过燃气冷凝器冷却后产出副产品木醋液。木醋液通过静置池静置，经过静置、熟化、热搅拌、多层过滤、精滤，蒸馏等加工环节后制出精制木醋液定向销售。

本发明的优点：

按照本发明装置所采用的流程方法投入运行，处理生物质2000kg/h,产出生物质炭660kg/h；生物质燃气660m³/h，木醋液400kg/h，木焦油120kg/h，生产过程无“三废”排放。

本发明装置合理利用废弃的秸秆、竹木等林业废弃物这些资源，变废为宝，大大降低了对环境造成大的污染，并且制备出大量的能源。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为生物质多单元连续热裂解装置的结构示意图。

具体实施方式：

参见附图。

一种生物质多单元连续热裂解集成系统，包括有生物质多单元连续热裂解装置1，生物质多单元连续热裂解装置1包括有卧式的裂解筒，裂解筒两端分别设有进、出料口，裂解筒进料口外设有与其连通的燃气聚集室1-3，燃气聚集室1-3上设有燃气出口1-12；燃气聚集室外设有螺旋给料机一5；裂解筒的出料口外侧连通有出料仓1-11，出料仓1-11上设有炭出口1-11；裂解筒包括有内、外筒，内筒转动安装在外筒中；裂解筒上从进料口到出料口方向依次设有热裂解段、保温隔热段1-9和炭冷段1-10；裂解筒外对应热裂解段的部位密封套设有加热仓1-8，加热仓1-8上设有烟气出口1-13，所述加热仓和裂解筒的环形外壁之间形成环形的燃烧室，燃烧室中安装有燃烧器1-7；所述裂解筒内对应热裂解段的中心部位转动安装有与内筒转向相反的中心筒1-5，中心筒1-5内端封闭，中心筒1-5与内筒之间形成环形的热裂解腔；所述螺旋进料机的出料管外连通有干燥管1-4，干燥管1-4穿过燃气聚集室后从中心筒1-5外端伸入中心筒1-5中，出料管和中心筒之间形成有预热裂解腔。

裂解筒内位于炭冷段1-10部位设有内循环水冷机构；内循环水冷机构包括有环绕在炭冷段内筒内的冷却管，冷却管中设有循环冷水。

干燥管、内筒和中心筒的环形内壁上均设有螺纹导料板1-15。

供料系统包括有干燥器10、带式输送机6，干燥器10的出料端通向带式输送机6的进料端，带式输送机6的输出端通向螺旋给料机一5的进料端。

物料处理系统包括有螺旋给料机二18、布袋除尘器二17和料仓19，炭出口通向螺旋给料机二18的进料端，螺旋给料机二18的出料端接入料仓19的进料端，布袋除尘器二17的进气口与料仓19的出气口连通。

燃气处理系统包括燃气重力沉降室11、燃气冷凝器13、电捕焦油器12和储气柜2，所述燃气出口与燃气重力沉降室11的进气口连通，燃气重力沉降室11的出气口与燃气冷凝器13的进气口连通，燃气冷凝器13的出气口与电捕焦油器12的进气口连通，电捕焦油器12的出气口外连通有出气管一、二26、27，出气管一与储气柜2的进气口连通，出气管二27接入所述燃烧室。

烟气处理系统包括布袋除尘器一7和烟囱9，烟气出口与供料系统中干燥器10的进气口连通，干燥器10的出气口与布袋除尘器一7的进气口连通，布袋除尘器一7的出气口通过烟气输出管与烟囱9连通，烟气输出管上安装有引风机8。

所述燃气冷凝器外连通有木醋液处理系统，木醋液处理系统包括有木醋液冷却器14、木醋液静置池16、木醋液搅拌罐21、木醋液过滤器22、木醋液微滤器23、木醋液蒸馏塔24和木醋液成品储罐25，所述燃气冷凝器的下部设有冷木醋液喷洒口，燃气冷凝器底部的热木醋液出口接入木醋液静置池16的进液口，木醋液的出液口一接入木醋液冷却器14的进液口，木醋液冷却器14的出液口接入燃气冷凝器上的冷木醋液喷洒口；木醋液的出液口二接入木醋液搅拌罐21的进液口，木醋液搅拌罐21的出液口接入木醋液过滤器22的进液口，木醋液过滤器22的出液口接入木醋液微滤器23的进液口，木醋液微滤器23的出液口接入木醋液蒸馏塔24的进液口，木醋液蒸馏塔24的出液口接入木醋液成品储罐25中。

所述出气管二27上安装有文丘里旋风除尘器20。

烟气输出管与烟囱9连通的连接管路上安装有烟气引风机8，燃烧室的供气管路上安装有鼓风机3。

出液口一与木醋液冷却器14的进液口的连接管路上以及出液口二与木醋液过滤器22的进液口的连接管路上均安装有离心泵15。

Claims (9)

1.一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：包括有生物质多单元连续热裂解装置，生物质多单元连续热裂解装置包括有卧式的裂解筒，裂解筒两端分别设有进、出料口，裂解筒进料口外设有与其连通的燃气聚集室，燃气聚集室上设有燃气出口；燃气聚集室外设有螺旋给料机一；裂解筒的出料口外侧连通有出料仓，出料仓上设有炭出口；裂解筒包括有内、外筒，内筒转动安装在外筒中；裂解筒上从进料口到出料口方向依次设有热裂解段、保温隔热段和炭冷段；裂解筒外对应热裂解段的部位密封套设有加热仓，加热仓上设有烟气出口，所述加热仓和裂解筒的环形外壁之间形成环形的燃烧室，燃烧室中安装有燃烧器；所述裂解筒内对应热裂解段的中心部位转动安装有与内筒转向相反的中心筒，中心筒内端封闭，中心筒与内筒之间形成环形的热裂解腔；所述螺旋进料机的出料管外连通有干燥管，干燥管穿过燃气聚集室后从中心筒外端伸入中心筒中，出料管和中心筒之间形成有预热裂解腔；

所述螺旋给料机一外连接有供料系统，炭出口外连接有物料处理系统，燃气出口外连接有燃气处理系统，烟气出口外连接有烟气处理系统。

2.根据权利要求1所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：供料系统包括有干燥器、带式输送机，干燥器的出料端通向带式输送机的进料端，带式输送机的输出端通向螺旋给料机一的进料端。

3.根据权利要求1所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：物料处理系统包括有螺旋给料机二、布袋除尘器二和料仓，炭出口通向螺旋给料机二的进料端，螺旋给料机二的出料端接入料仓的进料端，布袋除尘器二的进气口与料仓的出气口连通。

4.根据权利要求1所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：燃气处理系统包括燃气重力沉降室、燃气冷凝器、电捕焦油器和储气柜，所述燃气出口与燃气重力沉降室的进气口连通，燃气重力沉降室的出气口与燃气冷凝器的进气口连通，燃气冷凝器的出气口与电捕焦油器的进气口连通，电捕焦油器的出气口外连通有出气管一、二，出气管一与储气柜的进气口连通，出气管二接入所述燃烧室。

5.根据权利要求1所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：烟气处理系统包括布袋除尘器一和烟囱，烟气出口与供料系统中干燥器的进气口连通，干燥器的出气口与布袋除尘器一的进气口连通，布袋除尘器一的出气口通过烟气输出管与烟囱连通。

6.根据权利要求1所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：所述燃气冷凝器外连通有木醋液处理系统，木醋液处理系统包括有木醋液冷却器、木醋液静置池、木醋液搅拌罐、木醋液过滤器、木醋液微滤器、木醋液蒸馏塔和木醋液成品储罐，所述燃气冷凝器的下部设有冷木醋液喷洒口，燃气冷凝器底部的热木醋液出口接入木醋液静置池的进液口，木醋液的出液口一接入木醋液冷却器的进液口，木醋液冷却器的出液口接入燃气冷凝器上的冷木醋液喷洒口；木醋液的出液口二接入木醋液搅拌罐的进液口，木醋液搅拌罐的出液口接入木醋液过滤器的进液口，木醋液过滤器的出液口接入木醋液微滤器的进液口，木醋液微滤器的出液口接入木醋液蒸馏塔的进液口，木醋液蒸馏塔的出液口接入木醋液成品储罐中。

7.根据权利要求4所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：所述出气管二上安装有文丘里旋风除尘器。

8.根据权利要求5所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：烟气输出管与烟囱连通的连接管路上安装有烟气引风机，燃烧室的供气管路上安装有鼓风机。

9.根据权利要求6所述的一种生物质多单元连续热裂解集成系统，其特征在于：出液口一与木醋液冷却器的进液口的连接管路上以及出液口二与木醋液过滤器的进液口的连接管路上均安装有离心泵。