CN108659873A - 连续生物质快速热解装置 - Google Patents

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李占勇
涂佳勇
吴龙
徐庆
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
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Abstract

本发明涉及一种连续生物质快速热解装置，其特征在于：热解反应室内水平穿装燃烧管，燃烧管的右端伸出热解反应室并在右端设置空气进口及燃气进口，燃烧管右端设置点火器，燃烧管的左端伸出热解反应室并通过循环管连通至热解反应室，热解反应室内设置有直孔分布板，进料器连接至进料口，鼓风机连接至空气进口，燃气瓶连接至燃气进口，储料罐连接至出料口，冷凝集油箱通过集油管连接至出风口，冷凝集油箱上通过抽风管连接有抽风机。本发明设计科学合理，将倾斜直孔分布板、燃烧管、送风单元及送气单元相结合，利用天然气与空气燃烧后的气体作为载气进行流化，使热解更加连续、充分，提高热解效率；且无需再额外加入流化载体，大大降低热解成本。

Description

连续生物质快速热解装置
技术领域
本发明属于生物质热解领域，涉及生物质热解装置，特别涉及一种连续生物质快速热解装置。
背景技术
生物质是一种清洁的可再生能源，生物质快速热解技术是生物质利用的重要途径。生物质热解是指生物质在无氧或缺氧的条件下受热分解成生物炭、生物燃油、以及生物燃气的过程。随着国家对环境的重视，可再生能源的利用及研发成为了重点，生物质热解也备受关注。
通过对公开专利文献的检索，发现两篇与本专利申请相似的公开专利文献：
专利CN201320637513.4发明了一种生物质连续热解装置，该装置结构简单，通过加热装置的快速传热性能，使物料能够充分反应，同时可实现连续生物质热解试验。但该装置需要氮气作为载气对设备内的生物质进行流化，用量较大，使运行成本大大提高。
专利CN201320525723.4发明了一种生物质热解装置，该装置通过利用生物质热解后生成的燃气作为生物质热解的热源，不需要加入高品位能源，同时也不需要流化载体。但该装置结构较复杂，通过电机—转轴实现连续化操作，同时热源提供不够稳定。
对于目前绝大部分生物质热解装置而言，生物质热解装置大多需要氮气作为载气对设备内的载热体及生物质进行流化，不但提高了运行成本，而且导致不凝性气体(生物燃气)的热值降低。此外，大多热解装置都是通过加入循环-运输设备从而实现连续化生产，占地空间大，体型笨重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将加热、热解及循环结合的热解装置，装置结构简单、热解连续高效，并利用天然气与空气燃烧后的气体作为载气进行流化，使热解更完全，不需要加入额外的流化载体，大大降低了热解装置的运行成本。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种连续生物质快速热解装置，其特征在于：包括热解反应室、进料器、送风单元、送气单元、集油单元及储料罐，所述送风单元包括鼓风机及送风管，所述送气单元包括燃气瓶及送气管，所述集油单元包括冷凝集油箱及集油管，所述热解反应室上设置有进料口、出料口及出风口，所述热解反应室内水平穿装设置有燃烧管，所述燃烧管的右端伸出热解反应室并在右端设置有空气进口及燃气进口，所述燃烧管右端设置有点火器，所述燃烧管的左端伸出所述热解反应室并通过循环管连通至热解反应室的回流口，所述热解反应室内设置有直孔分布板，所述直孔分布板位于所述回流口之上，所述进料器连接至所述进料口，所述鼓风机通过送风管连接至空气进口，所述燃气瓶通过送气管连接至燃气进口，所述储料罐通过出料管连接至出料口，所述冷凝集油箱通过集油管连接至出风口，所述冷凝集油箱上通过抽风管连接有抽风机。
而且，所述分布板为自左至右向下倾斜的倾斜直孔分布板，所述倾斜直孔分布板的左端高于所述回流口，所述倾斜直孔分布板的倾斜角为15°～30°。
而且，所述抽风管上设置有过滤器。
而且，所述进料器上设置有进料控制阀，所述送风管上设置有送风控制阀，所述送气管上设置有送气控制阀，所述出料管上设置有出料控制阀，所述热解反应室上设置有控制器，所述进料控制阀、送风控制阀、送气控制阀及出料控制阀均连接至所述控制器。
而且，所述分布板上等间距设置有若干温度传感器，所述若干温度传感器均连接至所述控制器。
而且，所述抽风管上设置有抽风控制阀，所述抽风控制阀连接至所述控制器。
而且，所述燃烧管的右端设置有人孔。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的连续生物质快速热解装置，热解反应室上设置有进料口、出料口及出风口，热解反应室内水平穿装设置有燃烧管，燃烧管的右端伸出热解反应室并在右端设置有空气进口及燃气进口，燃烧管右端设置有点火器，燃烧管的左端伸出所述热解反应室并通过循环管连通至热解反应室的回流口，热解反应室内设置有直孔分布板，直孔分布板位于回流口之上，进料器连接至进料口，鼓风机通过送风管连接至空气进口，燃气瓶通过送气管连接至燃气进口，储料罐通过出料管连接至出料口，冷凝集油箱通过集油管连接至出风口，冷凝集油箱上通过抽风管连接有抽风机，燃烧管设置于热解反应室内可实现热量快速传递，传热效率高，促进热解反应快速进行；利用天然气与空气燃烧后的气体作为载气，无需额外进入载气，大大减少成本；载气通过循环管进入热解反应室内经分布板后将生物质原料进行充分流化，使生物质原料在热解过程中处于流化状态，相比于传统静态堆积热解物料受热更均匀，热解更充分，不会存在热解“盲区”，提高热解效率。
2、本发明的连续生物质快速热解装置，分布板为自左至右向下倾斜的倾斜直孔分布板，倾斜直孔分布板的左端高于回流口，倾斜直孔分布板的倾斜角为15°～30°，促进热解快速进行，保证解热产物顺利流出至出料口。
3、本发明的连续生物质快速热解装置，抽风管上设置有过滤器，可对热解气体内的杂质进行过滤吸收，防止其排出环境而造成污染。
4、本发明的连续生物质快速热解装置，进料器上设置有进料控制阀，送风管上设置有送风控制阀，送气管上设置有送气控制阀，出料管上设置有出料控制阀，热解反应室上设置有控制器，进料控制阀、送风控制阀、送气控制阀及出料控制阀均连接至控制器，装置实现自动控制，可实时在线控制进料、出料、空气及燃气的流量，实现高效连续化生产。
5、本发明的连续生物质快速热解装置，分布板上等间距设置有若干温度传感器，若干温度传感器均连接至控制器，可对热解反应室内热解温度进行实时监测，便于调节热解参数。
6、本发明的连续生物质快速热解装置，抽风管上设置有抽风控制阀，抽风控制阀连接至控制器，可根据热解反应速度实时控制抽风控制阀的开度，实现操作自动化。
7、本发明的连续生物质快速热解装置，燃烧管的右端设置有人孔，便于实验人员观察燃烧管内燃烧现象。
8、本发明设计科学合理，热量传递快，传热效率高，促进热解反应快速进行；无需额外进入载气，大大减少成本；载气通过循环管进入热解反应室内经分布板后将生物质原料进行充分流化，使生物质原料在热解过程中处于流化状态，相比于传统静态堆积热解物料受热更均匀，热解更充分，不会存在热解“盲区”，提高热解效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记说明
1-循环管、2-进料器、3-进料控制阀、4-进料口、5-热解反应室、6-燃烧管、7-控制器、8-倾斜直孔分布板、9-空气进口、10-送风控制阀、11-人孔、12-送风管、13-鼓风机、14-送气管、15-送气控制阀、16-燃气瓶、17-燃气进口、18-点火器、19-出风口、20-出料控制阀、21-出料口、22-储料罐、23-集油管、24-冷凝集油箱、25-温度传感器、26-过滤器、27-回流口、28-抽风控制阀、29-抽风管、30-抽风机。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种连续生物质快速热解装置，其创新之处在于：包括热解反应室5、进料器2、送风单元、送气单元、集油单元及储料罐22，送风单元包括鼓风机13及送风管12，送气单元包括燃气瓶16及送气管14，集油单元包括冷凝集油箱24及集油管23，热解反应室上设置有进料口4、出料口21及出风口19，热解反应室内水平穿装设置有燃烧管6，燃烧管的右端伸出热解反应室并在右端设置有空气进口9及燃气进口17，燃烧管右端设置有点火器18，燃烧管的左端伸出热解反应室并通过循环管1连通至热解反应室的回流口27，热解反应室内设置有直孔分布板，直孔分布板位于回流口之上，进料器连接至进料口，鼓风机通过送风管连接至空气进口，燃气瓶通过送气管连接至燃气进口，储料罐通过出料管连接至出料口，冷凝集油箱通过集油管连接至出风口，冷凝集油箱上通过抽风管29连接有抽风机30，燃烧管设置于热解反应室内可实现热量快速传递，传热效率高，促进热解反应快速进行；利用天然气与空气燃烧后的气体作为载气，无需额外进入载气，大大减少成本；载气通过循环管进入热解反应室内经分布板后将生物质原料进行充分流化，使生物质原料在热解过程中处于流化状态，相比于传统静态堆积热解物料受热更均匀，热解更充分，不会存在热解“盲区”，提高热解效率。
分布板为自左至右向下倾斜的倾斜直孔分布板8，倾斜直孔分布板的左端高于回流口，倾斜直孔分布板的倾斜角为15°～30°，促进热解快速进行，保证解热产物顺利流出至出料口。
抽风管上设置有过滤器26，可对热解气体内的杂质进行过滤吸收，防止其排出环境而造成污染。
进料器上设置有进料控制阀3，送风管上设置有送风控制阀10，送气管上设置有送气控制阀15，出料管上设置有出料控制阀20，热解反应室上设置有控制器7，进料控制阀、送风控制阀、送气控制阀及出料控制阀均连接至控制器，装置实现自动控制，可实时在线控制进料、出料、空气及燃气的流量，实现高效连续化生产。
分布板上等间距设置有若干温度传感器25，若干温度传感器均连接至控制器，可对热解反应室内热解温度进行实时监测，便于调节热解参数。
抽风管上设置有抽风控制阀28，抽风控制阀连接至控制器，可根据热解反应速度实时控制抽风控制阀的开度，实现操作自动化。
燃烧管的右端设置有人孔11，便于实验人员观察燃烧管内燃烧现象。
本发明的工作原理为：
打开送风控制阀，空气经由鼓风机从空气进口进入燃烧管内，同时打开送气控制阀，按照比例调节燃气进气流量，燃气经由燃气进口进入燃烧管并与空气混合，通过点火器点燃燃烧管内燃气，同时打开抽风机及抽风控制阀，使热解反应室处于流通状态，当温度达到300-500℃，打开进料控制阀，进料器内的生物质原料以1-5kg/min的加料量加料至热解反应室并落于分布板上，生物质原料通过燃烧管内无氧热气实现连续、稳定向下移动，达到流化热解的效果，热解5-10min后，所得生物炭(产率30～40wt％)经由储料罐收集，挥发性物质通过集油管进入冷凝集油箱内，将可凝性成分生物燃油(产率30～40wt％)收集，不可凝成分生物燃气(产率20～30wt％)经由过滤器后由抽风机排出，热解过程由控制器控制实现自动检测，实现连续高效热解。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种连续生物质快速热解装置，其特征在于：包括热解反应室、进料器、送风单元、送气单元、集油单元及储料罐，所述送风单元包括鼓风机及送风管，所述送气单元包括燃气瓶及送气管，所述集油单元包括冷凝集油箱及集油管，所述热解反应室上设置有进料口、出料口及出风口，所述热解反应室内水平穿装设置有燃烧管，所述燃烧管的右端伸出热解反应室并在右端设置有空气进口及燃气进口，所述燃烧管右端设置有点火器，所述燃烧管的左端伸出所述热解反应室并通过循环管连通至热解反应室的回流口，所述热解反应室内设置有直孔分布板，所述直孔分布板位于所述回流口之上，所述进料器连接至所述进料口，所述鼓风机通过送风管连接至空气进口，所述燃气瓶通过送气管连接至燃气进口，所述储料罐通过出料管连接至出料口，所述冷凝集油箱通过集油管连接至出风口，所述冷凝集油箱上通过抽风管连接有抽风机。
2.根据权利要求1所述的连续生物质快速热解装置，其特征在于：所述分布板为自左至右向下倾斜的倾斜直孔分布板，所述倾斜直孔分布板的左端高于所述回流口，所述倾斜直孔分布板的倾斜角为15°～30°。
3.根据权利要求1所述的连续生物质快速热解装置，其特征在于：所述抽风管上设置有过滤器。
4.根据权利要求1所述的连续生物质快速热解装置，其特征在于：所述进料器上设置有进料控制阀，所述送风管上设置有送风控制阀，所述送气管上设置有送气控制阀，所述出料管上设置有出料控制阀，所述热解反应室上设置有控制器，所述进料控制阀、送风控制阀、送气控制阀及出料控制阀均连接至所述控制器。
5.根据权利要求1所述的连续生物质快速热解装置，其特征在于：所述分布板上等间距设置有若干温度传感器，所述若干温度传感器均连接至所述控制器。
6.根据权利要求4所述的连续生物质快速热解装置，其特征在于：所述抽风管上设置有抽风控制阀，所述抽风控制阀连接至所述控制器。
7.根据权利要求1所述的连续生物质快速热解装置，其特征在于：所述燃烧管的右端设置有人孔。
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