CN108587652A - 一种利用大功率微波热解生物质的工业化生产装置 - Google Patents
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Abstract
一种利用大功率微波热解生物质的工业化生产装置，由物料传输系统、微波热解系统、热解烟气分离及收集系统、抽排系统和生物质燃气利用系统构成，微波反射扩散腔完全覆盖大容量微波炉腔体，以多个微波源增大微波功率密度，相邻和相对的微波波导呈错落布置，以PLC对输入微波的相位角进行调控，保证炉腔的密闭和保温，屏蔽微波辐射外泄，实现了利用大功率微波连续、高效热解生物质的工业化生产和安全运行，与现有生物质热解装置相比，缩短了55~90%的时间，降低能耗50~80%，热解生物质所产生的固、液、气产出物全部收集利用，没有废弃物排放，实现清洁生产，为生物质资源综合工业化应用提供了可靠的设备及控制方式。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用大功率微波热解生物质的工业化生产装置。
技术背景
目前广泛使用且能连续地热解生物质的工业化生产装置主要为固定床、流化床、夹带流、多炉装置、旋转炉、旋转锥反应器、螺旋式热解反应器等，这类装置采用燃烧生物质或通过由外到内的热传导方式加热生物质，热能损失大；生物质原料预处理的能耗大且成本高；系统复杂，装备庞大，生产环境恶劣；仅能将生物质进行气化或者液化，产品单一，质量及后续利用率差；生物质资源的有效使用率大幅降低，经济效益也因此降低，大量排放残余物，不利于清洁生产和环境保护，这些因素都造成生物质资源利用、技术进步、市场化推广和应用举步维艰。
微波加热不需由表及里的热传导，而是通过微波在物料内部的能量耗散来直接加热物料，可有效地减少物料内部的温度梯度，同时，微波加热具有选择性加热、升温速率快、易于实现自动控制及可降低化学反应温度等特点及优势，故微波加热在工业上的应用日益广泛。目前微波加热设备主要集中在低温加热应用方面，如食品脱水处理、木材干燥、橡胶硫化等。微波高温加热是指利用微波能量将物料加热到至少300℃以上，并对物料进行烧结、合成、热解、改性或者热处理的一种技术。由于微波发生器的功率有限，高温微波反应器腔体体积和物料容量有限，加上大型化的微波屏蔽、炉腔透波与保温难以同时实现，故而无法使炉腔及其均温区大型化，只能进行炉腔尺寸和物料处理量较小的高温微波加热。CN104357071A公开了一种利用微波催化热解生物质定向生产生物质炭、生物质油和生物质气的方法，将生物质经除杂、破碎、干燥后，加入催化剂并混合均匀，然后进行微波热解，得到气体产物和固体产物，气体产物快速冷凝，可凝部分直接冷凝成为液相高品质生物质油，不凝气体为高热值气体燃料，固体产物随炉冷却至室温后，得到高产率生物质炭。但该技术方案仍处于小型实验室的实验研究阶段，利用大功率微波（微波输出总功率200～4000KW）进行连续地、大规模地热解生物质，实现工业化运用的技术研究才刚开始，工业化生产装置缺失的问题亦日益凸显。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用大功率微波热解生物质的工业化生产装置，它由物料传输系统、微波热解系统、热解烟气分离及收集系统、抽排系统和生物质燃气利用系统构成，微波炉腔体是横截面为矩形的长条状腔体，微波反射扩散腔将微波炉腔体的外部完全包裹，多个微波源沿微波反射扩散腔的纵向均匀排列，增大微波功率和密度，相邻和相对的微波波导呈错落布置，以PLC对输入微波的相位角进行调控，使大功率、高密度微波能有效馈入密闭炉腔加热生物质的同时，保证炉腔的密闭和保温，有效屏蔽微波的辐射外泄，实现了利用大功率微波热解生物质的工业化生产和安全运行的需求，提出了一种新的技术方案。
本发明是通过以下技术方案来实现的： 一种利用大功率微波热解生物质的工业化生产装置，由依次相连的物料传输系统、微波热解系统、热解烟气分离及收集系统、抽排系统和生物质燃气利用系统构成，其与现有技术的突出区别在于：微波热解系统由微波炉腔体，微波反射扩散腔 ，微波波导 ，微波源构成，微波炉腔体是横截面为矩形的长条状腔体，微波反射扩散腔是横截面为矩形的长条状腔体，将微波炉腔体的外部完全包裹，微波反射扩散腔的上部和下部安装有微波波导，微波波导与微波源相连，并沿微波反射扩散腔的纵向均匀排列。
微波炉腔体的长度范围为1～100m，宽度范围为0.3～2m，高度范围为0.2～10m，容积范围为0.5～150m3，内表面用厚度为0.5～30mm的透波防水材料喷涂，墙体由厚度范围为0.05～1m的透波保温隔热材料砌筑，与自动投料机的进料门和底部气密舱出料门无缝连接。
微波反射扩散腔由不锈钢、铝合金面板、50～100目的不锈钢网和钢结构件组装而成，内表面与微波炉腔体的外表面间均有0.2～3m的空隙。
相邻和相对的微波波导呈错落布置，以PLC对输入微波的相位角进行调控。
本发明与传统或常规生物质热解生产装置相比，缩短了55~90%的时间，大大提高了生产效率；降低能耗50~80%；整个热解过程均在密闭系统中进行，热解产物全部利用，没有废弃物排放，实现清洁生产；生物质热解的各种产物全部进行回收，并完全利用，极大地提高了生物质能的利用效率；自动化控制，实现大规模、高效、连续的工业化生产，为生物质的综合工业化应用提供了可靠的设备及控制方式。
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明微波热解系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式旨在进一步详细描述和解释本发明，而不是以任何方式限定本发明。本领域普通技术人员对本发明所作的任何简单改进和替换，均应落入本发明的保护范围之内。
一种利用大功率微波热解生物质的工业化生产装置，由物料传输系统、微波热解系统、热解烟气分离及收集系统、抽排系统和生物质燃气利用系统构成，
物料传输系统由低位储料箱1，自动上料机2，上位储料箱3，自动投料机4，气密舱5，气密接料箱6构成，低位储料箱1通过自动上料机2将物料传送到上位储料箱3，上位储料箱3的底部连接自动投料机4，自动投料机4的物料出口连接微波热解系统中微波炉腔体7的顶部，微波炉腔体7底部通过气密舱5和气密接料箱6连接；
微波热解系统由微波炉腔体7，微波反射扩散腔 8 和 9，微波波导 10 和 11，微波源12 和 13 构成，其与现有技术的突出区别在于：微波炉腔体7是横截面为矩形的长条状腔体，微波反射扩散腔 8和9是横截面为矩形的长条状腔体，将微波炉腔体7的外部完全包裹，微波反射扩散腔8和9的上部和下部安装有微波波导10和11，微波波导10和11分别与微波源12 和 13相连，并沿微波反射扩散腔8和9的纵向均匀排列。微波经多个微波源12和13，微波波导10和11，微波反射扩散腔8和9，微波炉腔体7，由上部、下部和左右两侧同时馈入，增大微波的功率和密度，有效满足了利用大功率微波热解生物质的工业化生产要求。
微波炉腔体7的长度范围为1～100m，宽度范围为0.3～2m，高度范围为0.2～10m，容积范围为0.5～150m3，内表面用厚度为0.5～30mm的透波防水材料喷涂，墙体由厚度范围为0.05～1m的透波保温隔热材料砌筑，与自动投料机4的进料门和底部气密舱5出料门无缝连接。保证炉墙外的温度低于70℃，关闭进出料门后，整个微波炉腔体7呈密闭状态。无任何会造成微波泄漏的缝隙，实现微波的安全封闭。
微波反射扩散腔8和9由不锈钢、铝合金面板、50～100目的不锈钢网和钢结构件组装而成，内表面与微波炉腔体的外表面间均有0.2～3m的空隙。
相邻和相对的微波波导呈错落布置，以PLC对输入微波的相位角进行调控。有效解决大功率微波运用于多管多腔和多管单腔的相互干扰问题。
热解烟气分离及收集系统由油气分离器14、15，三级列管式冷凝器16、17、18，冷凝中间桶19、20、21、22、23，储罐24、25、26、27、28构成，微波炉腔体7顶部通过烟气排出管连接油气分离器14，油气分离器14底部依次连接冷凝中间桶19、储罐24，油气分离器14烟气排出管连接三级列管式冷凝器之16的入口，三级列管式冷凝器16、17、18底部均分别依次连接中间桶20、21、22，储罐25、26、27，三级列管式冷凝器之18的烟气排出管再连接油气分离器15，油气分离器15的烟气排气管道上设有抽排系统29，油气分离器15的底部依次连接中间桶23、储罐28，整个热解过程中产生的烟气首先经油气分离得到焦油，然后经三级列管式冷却得到生物质醋液，最后剩余的烟气，经油气分离器15完全分离残余焦油后，通过烟气排出口与抽排系统29连接。
抽排系统29接由喷淋式洗气罐30，三层固态滤材洗气罐31，储气罐32，内燃式锅炉或发电装置33，电网34依次相连构成的生物质燃气利用系统。
本发明未详尽描述的物料干燥系统、PLC控制及操作系统、冷却及其循环系统、固态产物及发电余热利用系统等技术内容均为公知技术，在此不再赘述。
Claims (4)
1.一种利用大功率微波热解生物质的工业化生产装置，由依次相连的物料传输系统、微波热解系统、热解烟气分离及收集系统、抽排系统和生物质燃气利用系统构成，其特征在于：微波热解系统由微波炉腔体 (7) ，微波反射扩散腔 (8) 和 (9) ，微波波导 (10) 和(11) ，微波源 (12) 和 (13) 构成，微波炉腔体（7）是横截面为矩形的长条状腔体，微波反射扩散腔（8）和（9）是横截面为矩形的长条状腔体，将微波炉腔体（7）的外部完全包裹，微波反射扩散腔（8）和（9）的上部和下部安装有微波波导（10）和（11），微波波导（10）和（11）分别与微波源 (12) 和 (13)相连，并沿微波反射扩散腔（8）和（9）的纵向均匀排列。
2.根据权利要求1所述一种利用大功率微波热解生物质的工业化生产装置，其特征在于：微波炉腔体 (7) 的长度范围为1～100m，宽度范围为0.3～2m，高度范围为0.2～10m，容积范围为0.5～150m3，内表面用厚度为0.5～30mm的透波防水材料喷涂，墙体由厚度范围为0.05～1m的透波保温隔热材料砌筑，与自动投料机（4）的进料门和底部气密舱（5）出料门无缝连接。
3.根据权利要求1所述一种利用大功率微波热解生物质的工业化生产装置，其特征在于：微波反射扩散腔（8）和（9）由不锈钢、铝合金面板、50～100目的不锈钢网和钢结构件组装而成，内表面与微波炉腔体（7）的外表面间均有0.2～3m的空隙。
4.根据权利要求1所述一种利用大功率微波热解生物质的工业化生产装置，其特征在于：相邻和相对的微波波导（10）和(11)呈错落布置，以PLC对输入微波的相位角进行调控。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |