CN108949206A

CN108949206A - 一种内外双热式热解装置

Info

Publication number: CN108949206A
Application number: CN201810707536.5A
Authority: CN
Inventors: 杨选民; 邱凌; 邱洪臣; 朱琳
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2018-12-07

Abstract

本发明公开了一种内外双热式热解装置，包括炉体，炉体上段是上料斗和原料沉降室，炉体中段最外层是保温层，其内是耐火层，居于炉体中央的热解反应管上端与原料沉降室的连接；热解反应管的下端通过二号闸阀与出炭装置连接，其外壁与耐火层之间的空腔形成炉膛，炉体的中部安装了多个空气管路，空气管路与热解反应管连通，炉膛的底部安装了环形燃烧器，燃气出口与原料沉降室连接，另一端与冷凝器内的燃气管路连接，燃气管路的与气液储存罐连接，储存热解气室通过燃气风机和管道与混气室连接；混气室通过阻火器与环形燃烧器连通，水箱与冷凝器的连通；冷凝器的与水箱连接。该热解装置解决生物质热解效率低的技术难题，缩短反应周期，降低生产能耗。

Description

一种内外双热式热解装置

技术领域

本发明属于生物质热解反应技术领域，具体涉及一种内外双热式高效热解装置。

背景技术

生物质热解是指生物质受热后分子裂解生成生物炭、可冷凝液体和可燃气体的过程。生物质热解的加热方式在生产中应用最为广泛的有两种，一种是内部生物质燃烧供热，通过对反应器内提供空气，使得生物质燃烧后释放热量，从而实现生物质的热裂解。当通入空气量较大时，生物质发生气化反应，生成的产物主要是可燃气，由于空气中的氮气大量混入可燃气中，所以可燃气的热值普遍很低，一般为3~6MJ/Nm³,而且没有其他高附加值的产物生成，整体经济效益较低。当通入空气量较小时，生物质发生限氧热解反应，可以实现生物质的炭、气、液、油多联产，但这种工艺条件下，生物质热解效率低，反应时间长。另外一种常用的加热方式为外热式加热，即原料与热源分开，对反应釜外壁进行加热，热量通过釜壁传递给原料，并在原料间由外及内传导。但由于生物质热传导效率低，导致反应时间长，热解效率低，靠近反应釜中心的物料可能反应不完全出现夹生现象。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种内外双热式热解装置，该热解装置解决生物质热解效率低的技术难题，缩短反应周期，降低生产能耗；同时，通过控制空气进量，该装置可以实现一机多用，增加应用价值，既可以进行生物质干馏炭化生产，也可以进行生物质气化和限氧热解生产，而且由于增加了外部加热技术，可进一步提高生物质气化和限氧热解的生产效率。

实现上述发明目的所采用的技术方案是一种内外双热式热解装置，包括炉体，所述炉体上段是上料斗和原料沉降室，所述上料斗的下端与原料沉降室的上端通过一号闸阀连接；所述炉体中段最外层是保温层，其内是耐火层，居于炉体中央的热解反应管上端与原料沉降室的下端连接；所述热解反应管的下端通过二号闸阀与出炭装置连接，其外壁与耐火层之间的空腔形成炉膛，所述炉体的中部安装了多个空气管路，所述空气管路与热解反应管内部连通，连通处的上下区域形成限氧燃烧层，所述炉膛的底部安装了环形燃烧器，所述环形燃烧器与热解反应管同心；燃气出口的一端与原料沉降室连接，另一端与冷凝器内的燃气管路连接，所述燃气管路的下端与气液储存罐上部连接，所述气液储存罐内上部设有储存热解气室，中部设有木醋液储存室，底部设有木焦油储存室；所述储存热解气室通过燃气风机和管道与混气室连接；所述混气室下部一侧安装供氧风机，另一侧通过阻火器与环形燃烧器连通，水箱通过冷凝水循环泵和管道与冷凝器的下端连通；所述冷凝器的上端通过冷凝水管路与水箱连接。

所述木醋液储存室上安装木醋液阀门。

所述木焦油储存室上安装木焦油阀门。

与现有技术相比较，本发明内外双热式热解装置的有益效果：

1、本发明将传统的限氧热解、干馏炭化和气化工艺技术耦合，结合内部生物质燃烧和外部热解气燃烧两种加热方式，实现生物质的高效热裂解，可极大提高生产效率，降低能耗。

2、本发明在气化和限氧热解比传统方法上增加了外部加热技术，提高热解效率。

3、本发明通过该装置可以将生物质一次性转换成生物炭、木醋液、木焦油和热解气四种高附加值产物，实现生物质废弃物的资源化综合利用。

4、本装置还可以实现一机多用，增加应用价值，既可以进行传统意义的干馏炭化生产，也可以进行增加了外部加热技术的生物质气化和限氧热解生产，可极大提高热解效率和生产效率。

附图说明

图1为本发明内外双热式热解装置结构示意图；

图2 为本发明内外双热式热解装置的炉体的A-A视图的放大图；

图3 为本发明内外双热式热解装置的冷凝器的 B-B视图的放大图。

具体实施方式

下面结合发明人给出的具体实施例来进一步说明本发明的有益效果。

图1给出了本发明内外双热式热解装置结构示意图包括炉体，所述炉体上段是上料斗1和原料沉降室4，所述上料斗1的下端与原料沉降室4上端通过一号闸阀3连接；图2 为炉体的A-A视图的放大图，所述炉体中段最外层是保温层5，其内是耐火层6，居于炉体中央的热解反应管10上端与原料沉降室4下端连接；所述热解反应管10的下端通过二号闸阀13与出炭装置14连接，其外壁与耐火层6之间的空腔形成炉膛7，所述炉体的中部安装了多个空气管路8，所述空气管路8与热解反应管10内部连通，连通处的上下区域形成限氧燃烧层9，所述炉膛7的底部安装了环形燃烧器11，所述环形燃烧器11与热解反应管10同心；燃气出口23的一端与原料沉降室4连接，另一端与冷凝器22内的燃气管路21连接，图3 为冷凝器的B-B视图的放大图，所述燃气管路21的下端与气液储存罐20上部连接，所述气液储存罐20内上部设有储存热解气室19，中部设有木醋液储存室26，底部设有木焦油储存室24；所述储存热解气室19通过燃气风机18和管道与混气室16连接；所述混气室16下部一侧安装供氧风机17，另一侧通过阻火器15与环形燃烧器11连通，水箱30通过冷凝水循环泵28和管道与冷凝器22的下端连通；所述冷凝器22的上端连通过冷凝水管路31与水箱30连接。

所述木醋液储存室26上安装木醋液阀门27。

所述木焦油储存室24上安装木焦油阀门25。

生物质原料2通过上料斗1，经一号闸阀3后落入原料沉降室4和热解反应管10内。在热解过程中，关闭一号闸阀3和二号闸阀13。打开燃气风机18，将气液储存罐20内储存热解气室19中的热解气送入混气室16，打开供氧风机17，通过调节供氧风机风门的大小调节进空气量，混合后的可燃气经阻火器15进入环形燃烧器内燃烧，实现生物质热解反应的外部加热。打开空气管路8的阀门，通过调节阀门的开度来控制进空气量，在燃气风机18抽力作用下，空气经过空气管路8被抽入热解反应管10内，在高温情况下，距离空气管路8比较近的生物质原料与空气接触发生氧化反应，释放大量热量，实现生物质热解反应的内部限氧燃烧供热。在内外两种供热共同作用下，热解反应管10内的生物质原料2迅速热裂解生成生物炭12。同时，反应过程中生物质原料2释放大量的挥发分，经燃气出口23后进入燃气管路21中，与冷凝器22内的冷凝水发生热交换后，挥发分中可冷凝的组分液化生成木醋液和木焦油，不可冷凝的组分生成热解气，这三种产物都被储存在气液储存罐20内，木醋液和木焦油由于比重不同，长期静置可逐渐分离，分别通过木焦油阀门25和木醋液阀门27取用。在整个反应过程中，水箱30内的冷凝水29，通过冷凝水循环泵28被持续的送入冷凝器22内，与燃气管路21中的高温挥发分热交换后，经冷凝水管路31回流至水箱30内。

当生物质原料2在热解反应管10内反应完全时，打开二号闸阀13和出炭装置14将生物炭输出，然后关闭二号闸阀13并打开一号闸阀3，将下一批生物质原料2送入原料沉降室4和热解反应管10内，关闭一号闸阀3后重新进行下一批的生产。

当关闭空气管路8进行上述操作时，热解反应管10内没有空气进入，只有环形燃烧器11处燃烧进行外部加热，可实现传统的干馏炭化生产模式；当打开空气管路8供应少量空气时，既发生热解反应管10内生物质限氧燃烧，又有环形燃烧器11处的外部加热，可实现热解效率更高的限氧热解生产模式；当打开空气管路8供应大量空气时，既发生热解反应管10内生物质气化反应，又有环形燃烧器11处的外部加热，可实现热解效率更高的生物质气化生产模式。

Claims

1.一种内外双热式热解装置，包括炉体，其特征在于，所述炉体上段是上料斗（1）和原料沉降室（4），所述上料斗（1）的下端与原料沉降室（4）上端通过一号闸阀（3）连接；所述炉体中段最外层是保温层（5），其内是耐火层（6），居于炉体中央的热解反应管（10）上端与原料沉降室（4）下端连接；所述热解反应管（10）的下端通过二号闸阀（13）与出炭装置（14）连接，其外壁与耐火层（6）之间的空腔形成炉膛（7），所述炉体的中部安装了多个空气管路（8），所述空气管路（8）与热解反应管（10）内部连通，连通处的上下区域形成限氧燃烧层（9），所述炉膛（7）的底部安装了环形燃烧器（11），所述环形燃烧器（11）与热解反应管（10）同心；燃气出口（23）的一端与原料沉降室（4）连接，另一端与冷凝器（22）内的燃气管路（21）连接，所述燃气管路（21）的下端与气液储存罐（20）上部连接，所述气液储存罐（20）内上部设有储存热解气室（19），中部设有木醋液储存室（26），底部设有木焦油储存室（24）；所述储存热解气室（19）通过燃气风机（18）和管道与混气室（16）连接；所述混气室（16）下部一侧安装供氧风机（17），另一侧通过阻火器（15）与环形燃烧器（11）连通，水箱（30）通过冷凝水循环泵（28）和管道与冷凝器（22）的下端连通；所述冷凝器（22）的上端连通过冷凝水管路（31）与水箱（30）连接。

2.根据权利要求1所述一种内外双热式热解装置，其特征在于，所述木醋液储存室（26）上安装木醋液阀门（27）。

3.根据权利要求1所述一种内外双热式热解装置，其特征在于，所述木焦油储存室（24）上安装木焦油阀门（25）。