CN109266397A - 一种电热式生物质气化焦油热解装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电热式生物质气化焦油热解装置，属于生物质气化技术领域，包括定位槽（1）、折流槽（2）和折流密封板（7）、折叠式电热板（3）、壳体（4）、温度控制器（6）、热电偶（12）。生物质气化气经法兰（5）进入壳体（4）中折流槽外壁（2）构成的流道，气化气中的焦油液滴因惯性不断撞击粘附在折流槽（2）外壁上，并被来自折流槽中的折叠式电热板（3）的热量作用下热解为可燃气化气和焦炭。焦炭在气化气流的冲击作用下从折流槽（2）外壁脱落并与气化气流中的水蒸汽进一步作用气化后，经壳体（4）出口侧法兰（5）流入燃烧利用装置。壳体流道中的热电偶及温度控制器用来控制焦油热解在合理的温度范围内进行。本发明提高了现有技术中气化气可燃气体的含量，解决了焦油难以去除，堵塞输送管路的问题。
Description
本发明涉及一种焦油热解装置，特别是涉及一种可用于生物质气化的电加热焦油热解装置，该热解装置具有能够在壳体中将导流、热解一体化的折流槽和折叠式电热板。
背景技术
生物质气化后一部分转变为可燃气体，一部分转变为焦油，另外还有少量的碳和灰烬。生物质气化不仅易于设备小型化，而且气化可燃气体经过净化后既可民用，也可直接用于发电。这是一种最有效和最洁净的现代化生物质能利用方式，可以有效解决生物质燃料的能源密度低和资源分散的缺点。
在生物质气化过程中，生物质焦油是不可避免的副产品，是由芳香烃及其衍生物和多环芳烃组成的复杂化合物。其存在不仅使气化设备运行发生困.难，降低能量利用效率，而且对燃气利用设备的损害也相当严重。目前主要通过水洗、低温过滤和静电除焦等方式来去除气化气中的焦油。这既造成了能量浪费，又导致了焦油二次污染的问题，制约了生物质气化技术的有效利用。
发明内容
本发明的目的是，提供一种生物质气化气焦油热解回收装置。该装置不仅可以用于广大农村分散式生物质气化气焦油的直接回收利用，也可以用于生物质规模化气化过程中的气化焦油热解处理，提高气化气中可燃成分的含量，减少可燃成分的排放，节约能源，减少直接排放造成的环境污染。
本发明的另一目的是提供一种生物质气化焦油热解装置的制造方法，确保生物质气化过程生成的焦油能够被有效捕集，并在合理的温度区间内能够有效、充分热解。
本发明的生物质气化焦油热解装置考虑到焦油有效热解所需要的条件，利用折流槽的导流惯性作用来捕集气化气中的焦油，利用折叠式电热板的热量对捕获的焦油进行热解。折叠式电热板输出的热量能够根据负荷或者气化气中焦油含量的高低进行调节，确保能够生物质气化焦油能够在合理的温度范围内得以热解所需要的热量。
本发明的生物质气化焦油热解装置使气化焦油的捕集和热解均在折流槽外壁上进行。折流槽外壁之间构成的气化气流道的转向作用使得焦油因惯性运动而大量被捕集在折流槽的外壁上，嵌入在折流槽中的折叠式电热板不断将热量传递给折流槽外壁，从而使得被捕集的焦油快速升温热解。这一方面确保了焦油及时热解所需要的热力作用；另一方面同时使得残炭迅速干化易于脱落进入到气化气流中了与其中水蒸汽进行二次气化。热解过程的温度则有温度控制器控制。
附图说明
图1为电热式生物质气化焦油热解装置；
图2为折流槽板及布置；
图3为折流槽板嵌入式密封结构；
图4为电热装置电路及温度控制系统；
图5为电路支撑隐蔽槽。
图6为角置式绝缘套。
图7为边线绝缘套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。本发明电热式生物质气化焦油热解装置采用电加热作为热解热源。温度控制器（6）根据预设的温度，通过电缆（16）对折叠式电热板（3）供电加热，折叠式电热板（6）再将热量以对流和辐射的方式传递给折流槽（2）内壁后热传递到达折流槽（2）外壁，使折流槽（2）外壁温度升高满足热解要求的温度。折流槽（2）外壁的热量一部分会参与热解加热，其余部分会被气化气流带走，并导致气化气流温度升高。此时，可以根据热电偶（12）测的气流温度作为预设温度来控制温度控制器的电加热的热量输入。
生物质气化炉生成的气化气经壳体（4）一侧的连接法兰（5）进入到由相邻折流槽（2）外壁构成的流道后不断地变向运动，这使得其中的焦油液滴因惯性作用撞击并粘附在折流槽外壁上，并在折流槽外壁的热力作用下迅速热解。焦油热解后的残炭在气化气流的吹扫作用下从折流槽（2）外壁上脱落后进入到气化气流中并与气化气流中的水蒸气作用再次气化，进一步增加了气化气流中的可燃成分的含量。
气化气在流道中流动时将不断地吸收折流槽（2）外壁的热量，导致温度升高，这将进一步促进气化气流中不能被折流槽外壁捕获的微小焦油液滴的热解碳化，同时气流中的水蒸汽温度的升高将有利于促进其与残炭的进气化反应。这进一步提高了气化气的可燃成分的含量。焦油热解充分后的气化气流由壳体（4）的另一侧连接法兰（5）流出，气化气的出口温度根据不同生物质气化时的焦油热解特性温度来确定，由热电偶（12）测定并反馈给温度控制器（6）来控制输入的电流流量。
本发明电热式生物质气化焦油热解气化装置通过焊接在壳体（4）两端的连接法兰（5）分别与焊接在生物质气化炉气化气的出口以及输送管道入口的连接法兰相互连接，两个法兰之间通过具有耐火保温作用石棉垫圈密封。壳体（4）为普通碳素钢板焊接而成的矩形体筒体结构。连接法兰（5）为普通碳素钢依据壳体（4）的结构加工而成的异形法兰，满足密封的所需的强度要求即可。
本发明电热式生物质气化焦油热解气化装置的折流槽（2）嵌入在定位槽（1）中定位形成气化气的流道，见附图2。折流槽（2）内部嵌入折叠式电热板（3），为避免气化气流中的焦油沉积在折流槽（2）内部及折叠式电热板（3）上，折流槽（2）上部设计有折流密封板（7），折流密封板（7）与折流槽（2）之间的采用局部嵌入式的密封结构，具体见附图3，折流密封板（7）顶部依据折叠式电热板（3）电源电缆（16）的布置位置相应开有沉孔，为通孔。折流槽（2）与折流密封板（7）均采用导热和电绝缘性能良好的碳化硅或其他无机非金属材料耐火材料冲压加工烧制而成。
本发明电热式生物质气化焦油热解气化装置的定位槽（1）用于将折流槽（2）、折叠式电热板（3）与折流密封板（7）等构件固定在壳体中合理的位置，焊接在壳体（4）底部及顶部对应的位置。定位槽（4）采用普通碳素钢钢板焊接而成，定位槽（1）与折流槽（2）、折流密封板（7）之间的间隙用普通石棉绳进行填充，以便减少震动对折流槽和折流密封板的影响。
本发明电热式生物质气化焦油热解气化装置的折叠式电热板（3）用于产生焦油热解所需要的热量。折叠式电热板（3）采用铜质或钢质导电杆材和导电网面材料焊接成型后，再冷作扳弯，扳弯的角度与折流槽（2）的角度一致，最后在折叠式电热板（3）的四角嵌入绝缘套（20），放入折流槽（2）中。绝缘套（20）为刚玉材料制作的相邻两面的中心位置向邻边开有L型槽的矩形体，避免折叠式电热板（3）摆动及对折流槽（2）的接触。对于大型的焦油热解气化装置，则可以继续在折叠式电热板的边框处嵌入开有线槽的矩形体绝缘套（21），仍然为刚玉材质。
本发明电热式生物质气化焦油热解气化装置的加热用电缆（16）焊接在折叠式电热板（3）上端并从嵌入在折流密封板（7）顶部的沉孔和壳体（4）对应位置的通孔处的陶瓷管（17）中引出后，固定在电路支撑隐蔽槽（19）中，最终引入到温度控制器（6），见附图4。电缆（16）为铜质，外部包覆耐高温绝缘塑料的导电线。电缆（16）由固线绝缘子（18）通过螺栓（13）、螺母（14）及垫片（15）固定在电路支撑隐蔽槽（19）中。电路隐蔽槽（19）为不锈钢薄板冷弯加工而成，由焊接在壳体（4）上部的支撑螺栓（8）、定位螺母（9）、垫片（10）及紧固螺母（10）进行支撑、确定合理的距离壳体（4）高度以及固定，具体结构如附图5所示。温度控制器（6）焊接或通过螺栓固定在壳体（4）对应的侧向位置，其温度控制来自于热电偶（12）的温度反馈信号。热电偶（12）通过壳体（4）上部的螺纹管座、或法兰管座或焊接固定在壳体上部，具体根据所选用的热电偶（12）规格确定。热电偶温度信号引出线同样通过支撑隐蔽槽（19）及固线绝缘子（18）固定并引入到温度控制器（6）。
Claims (5)
1.一种电热式生物质气化焦油热解气化装置，其特征在于，包括定位槽（1）、折流槽（2）、折叠式电热板（3）、壳体（4）及连接法兰（5）、折流密封板（7）、电路支撑隐蔽槽（16）。气化焦油随气化气经壳体（4）一侧连接法兰（5）进入到由定位槽（1）和折流槽（2）确定的折流式流道中并在惯性力作用下撞击、黏连驻留在折流槽（2）外壁上，并被来自折流槽（2）内部的折叠式电热板（3）的加热不断热解气化，最终形成残炭颗粒被气化气流吹落进入到气化气中与其中的水汽等成分进一步热解气化。焦油热解充分后的气化气流由壳体（4）的另一侧连接法兰（5）流出，气化气的出口温度根据不同生物质气化时的焦油热解特性温度来确定，由热电偶（12）测定并反馈给温度控制器（6）来控制输入的电流流量。
2.根据权利要求1所述的一种电热式生物质气化焦油热解气化装置，其特征在于，折流槽（2）嵌入在定位槽（1）中定位形成气化气的流道。折流槽（2）内部嵌入折叠式电热板（3），折流槽（2）上部设计有折流密封板（7），折流密封板（7）与折流槽（2）之间的采用局部嵌入式的密封结构。折流密封板（7）顶部依据折叠式电热板（3）电源电缆（16）的布置位置相应开有沉孔，为通孔。折流槽（2）与折流密封板（7）均采用导热和电绝缘性能良好的碳化硅或其他无机非金属材料耐火材料冲压加工烧制而成。
3.根据权利要求1所述的一种电热式生物质气化焦油热解气化装置，其特征在于，所述定位槽（1）焊接在壳体（4）底部及顶部靠近连接法兰（5）两侧对应的位置。定位槽（4）采用普通碳素钢钢板焊接而成，定位槽（1）与折流槽（2）、折流密封板（7）之间的间隙用普通石棉绳进行填充，以便减少震动对折流槽和折流密封板的影响。
4.根据权利要求1所述的一种电热式生物质气化焦油热解气化装置，其特征在于，所述折叠式电热板（3）采用铜质或钢质导电杆材和导电网面材料焊接成型后，再冷作扳弯，扳弯的角度与折流槽（2）的角度一致，最后在折叠式电热板（3）的四角嵌入绝缘套（20），放入折流槽（2）中。绝缘套（20）为刚玉材料制作的相邻两面的中心位置向邻边开有L型槽的矩形体，避免折叠式电热板（3）摆动及对折流槽（2）的接触。对于大型的焦油热解气化装置，则可以继续在折叠式电热板的边框处嵌入开有线槽的矩形体绝缘套（21），仍然为刚玉材质。
5.根据权利要求1所述的一种电热式生物质气化焦油热解气化装置，其特征在于，所述电路隐蔽槽（19）为不锈钢薄板冷弯加工而成，由焊接在壳体（4）上部的支撑螺栓（8）、定位螺母（9）、垫片（10）及紧固螺母（10）进行支撑、确定合理的距离壳体（4）高度以及固定。
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