CN110724543A - 一种生物质炭化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质炭化炉，包括炭化室，炭化室内的下部设为热解室，炭化室内的上部设为燃烧室，热解室和燃烧室相互连通设置；热解室沿其长度方向的两端分别设有进料口和出料口；热解室内设有送料螺旋机，送料螺旋机的螺旋轴能够将进料口的物料输送至出料口位置，并搅拌热解室内的物料；热解室设有下供气口，燃烧室设有上供气口，下供气口使空气进入热解室。本发明通过下部热解室的供气量控制热解气的产生量，物料炭化后产生的热解气上升到上部的燃烧室进行燃烧，同时利用燃烧产生的热辐射反馈至物料的热解，为热解过程提供热辐射，配合物料自身的燃烧实现炭化，提高物料的炭化质量，并且通过搅拌使物料炭化均匀。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物质炭化炉。
背景技术
生物质热解炭化技术是一种很有发展前景的生物质能利用技术，按照热解炭化温度的不同，生物质热解炭化可分为低温热解、中温热解和高温热解三种形式。生物质低温热解炭化(又称烘焙)是指在缺氧、低温(200-300℃)和低加热速率(≤50℃/min)的条件下，以生产生物质炭为主要产品的热化学处理方法。该方法提高了生物质的能量密，有效地改善了生物质的粉磨性和疏水性，适宜长期储存和长距离运输。
现有技术中，通过生物质缺氧燃烧提供热解炭化所需的热量(即自热式炭化)，但该方法未将生物质缺氧燃烧和热解炭化过程合理分开，给生产控制带来了一定的难度。另外利用燃气燃烧装置燃烧生物质热解过程中产生的低品质热解气，并结合少量的外部供热(组合式炭化)，来提供生物质热解炭化所需的能量，基本实现了生物质炭化过程的能量自给，但其仍然存在换热效率低、生物质炭质量控制较为困难、装置结构复杂以及炭化炉产量难以大型化等缺陷，因此，为了更好地解决生物质炭化工艺在原料适应性、生物质炭产率、低品位热解气以及烟气余热综合利用等方面存在的问题，提高生物质低温热解炭化炉处理量和生物质炭质量，有必要对现有的炭化炉进行改进。
另外，炭化炉在进行生物质热解炭化或者裂解气化过程中需要大量燃料提供反应所需的热量，因此炭化炉在工作过程中会产生大量的高温烟气，现有技术中对烟气的处理方法大多将炭化炉的烟气重新引入燃烧室，使烟气中的一氧化碳等可燃气体充分燃烧，并通过余热锅炉吸收燃烧产生的热，用于生产蒸气。这种处理方法的缺陷是：一方面对能量的利用比较单一，全部用于生产水蒸气，容易出现蒸气产量过大的问题，最终能量还是不能有效使用；另一方面，该装置对烟气的处理工艺仅为焚烧，虽然去除了一部分可燃气体，但是烟气中的含氮、含硫和不能燃烧的固体颗粒任然随烟气排放到大气中，造成了对环境的污染。
发明内容
本发明提供了一种生物质炭化炉，其结构设计合理，通过下部热解室的供气量控制热解气的产生量，物料炭化后产生的热解气上升到上部的燃烧室进行燃烧，同时利用燃烧产生的热辐射反馈至物料的热解，为热解过程提供热辐射，配合物料自身的燃烧实现炭化，提高物料的炭化质量，并且通过搅拌使物料炭化均匀，同时起到物料输送的功能，确保后续炭化后的生物质颗粒加工生产炭棒，现有生物质颗粒炭化设备相比，具有原料适应性广、炭产率高、质量稳定、炭化过程控制方便、易于大型化以及可连续性生产的特点，节约了大量的人工和电费成本；通过炭化炉对热解反应后产生的可燃气体进行三段式充分燃烧，充分燃烧排出的烟气一部分通向生物质颗粒在进入炭化炉之前的干燥设备，利用烟气热量提前对生物质颗粒进行干燥处理，减轻炭化炉的负担、提高炭化炉的工作效率；另外的烟气依次经过脱硝塔、余热锅炉、脱硫塔和除尘器后进行排放，排放的烟气可达到排放标准，该装置对炭化炉烟气的处理效果较好，实现了清洁生产；烟气经过余热锅炉能够进行充分的热交换，节省了余热锅炉的燃烧成本，起到间接保护环境的作用，并且到烟气降温的作用，使烟气后续经过脱硫塔后温度降至180℃以下，以便通过除尘器进行除尘，保证排放出的烟气完全达到环保要求；并且在脱硝塔设置氨水喷头，使氨水和烟气充分接触，提高了脱硝塔的脱硝效率。
解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种生物质炭化炉，包括：
炭化室，所述炭化室内的下部设为热解室，所述炭化室内的上部设为燃烧室，所述热解室和燃烧室相互连通设置；所述热解室沿其长度方向的两端分别设有进料口和出料口；所述热解室内设有送料螺旋机，所述送料螺旋机的螺旋轴能够将进料口的物料输送至出料口位置，并搅拌热解室内的物料；所述热解室设有下供气口，所述燃烧室设有上供气口，所述下供气口使空气进入所述热解室，以产生热解气，热解气上升至所述燃烧室，所述上供气口使空气进入所述燃烧室，以燃烧热解气；所述燃烧室燃烧产生热辐射为所述热解室内的热解提供热辐射，使物料发生炭化；
二燃室，所述二燃室和所述炭化室的燃烧室相连，供氧以燃烧热解气；
三燃室，所述三燃室和所述二燃室相连，继续供氧以燃烧热解气，使烟气温度下降；
进料干燥单元，所述进料干燥单元包括输送机，所述输送机设置在所述热解室的进料口位置，且所述输送机的送料通道外设有密闭壳体，所述壳体内设烟气夹层，所述烟气夹层经第一烟气管和所述炭化炉的烟气出口相连；
所述炭化炉的烟气出口还连接有第二烟气管，所述第二烟气管和脱硝塔相连，所述脱硝塔的出气口经管路和余热锅炉相连，所述余热锅炉的出气口经管路和脱硫塔相连，所述脱硫塔的出气口经管路和水冷散热器相连，所述水冷散热器的出气口经管路和除尘器相连；所述烟气夹层的出气口经连接管和所述脱硝塔的进气口相连。
进一步的，所述燃烧室的燃烧温度控制在780℃至820℃范围。
进一步的，所述输送机设为进料螺旋机，所述进料螺旋机的进料端设有料斗，所述料斗适于存放物料，所述进料螺旋机的壳体内设有螺旋杆，所述螺旋杆和减速机相连，所述减速机和电机相连。
进一步的，所述送料螺旋机的螺旋轴设有螺旋输送叶片和搅拌叶片，所述螺旋输送叶片适于推动物料前进，所述搅拌叶片适于搅动物料。
进一步的，所述热解室的出料口位置设有出料螺旋机，所述出料螺旋机的壳体内设有水冷夹套，所述水冷夹套适于输送冷却水，以降低物料温度。
进一步的，所述出料螺旋机的进料端设有接料斗，所述接料斗和所述热解室的出料口相对应设置，且所述接料斗设有接料斜面。
进一步的，所述余热锅炉设有省煤器，所述脱硝塔的出气口经管路和省煤器相连，所述省煤器的出气口经管路和余热锅炉的烟道相连；所述省煤器设有进水口和出水口，所述进水口经管路和水泵相连。
进一步的，所述脱硝塔设有喷枪，所述喷枪适于向脱硝塔内喷淋氨水，使氨水和烟气充分接触。
进一步的，所述第一烟气管和所述第二烟气管相连通后与所述炭化炉的烟气出口相连，所述第一烟气管上设有第一阀门，所述第二烟气管上设有第二阀门；所述除尘器设为布袋除尘器。
进一步的，所述省煤器的进水口和出水口之间经蛇形布置的水管相连，以增加和烟气的接触面积。
本发明采用上述结构的有益效果是，其结构设计合理，通过下部热解室的供气量控制热解气的产生量，物料炭化后产生的热解气上升到上部的燃烧室进行燃烧，同时利用燃烧产生的热辐射反馈至物料的热解，为热解过程提供热辐射，配合物料自身的燃烧实现炭化，提高物料的炭化质量，并且通过搅拌使物料炭化均匀，同时起到物料输送的功能，确保后续炭化后的生物质颗粒加工生产炭棒，现有生物质颗粒炭化设备相比，具有原料适应性广、炭产率高、质量稳定、炭化过程控制方便、易于大型化以及可连续性生产的特点，节约了大量的人工和电费成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的出料螺旋机结构示意图。
图3为本发明的热解过程的原理示意图。
图4为本发明的热解过程的侧视原理示意图。
图中，1、炭化室；101、热解室；102、燃烧室；2、二燃室；3、三燃室；4、进料口；5、出料口；6、送料螺旋机；7、螺旋轴；701、螺旋输送叶片；702、搅拌叶片；8、下供气口；9、上供气口；10、输送机；11、壳体；12、烟气夹层；13、第一烟气管；14、第二烟气管；15、脱硝塔；16、余热锅炉；17、脱硫塔；18、水冷散热器；19、除尘器；20、连接管；21、料斗；22、螺旋杆；23、减速机；24、电机；25、出料螺旋机；26、接料斗；27、水管；28、省煤器；29、进水口；30、出水口；31、水泵；32、喷枪；33、第一阀门；34、第二阀门。
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
如图1-4所示，一种生物质炭化炉，包括炭化室1、二燃室2和三燃室3，炭化室1内的下部设为热解室101，炭化室1内的上部设为燃烧室102，热解室101和燃烧室102相互连通设置；热解室101沿其长度方向的两端分别设有进料口4和出料口5；热解室101内设有送料螺旋机6，送料螺旋机6的螺旋轴7能够将进料口的物料输送至出料口5位置，并搅拌热解室101内的物料；热解室101设有下供气口8，燃烧室101设有上供气口9，下供气口8使空气进入热解室101，以产生热解气，热解气上升至燃烧室102，上供气口9使空气进入燃烧室102，以燃烧热解气；燃烧室102燃烧产生热辐射为热解室101内的热解提供热辐射，使物料发生炭化；二燃室2和炭化室1的燃烧室102相连，供氧以燃烧热解气；三燃室3和二燃室2相连，继续供氧以燃烧热解气，使烟气温度下降；还包括进料干燥单元，进料干燥单元包括输送机10，输送机10设置在热解室101的进料口4位置，且输送机10的送料通道外设有密闭壳体11，壳体11内设烟气夹层12，烟气夹层12经第一烟气管13和炭化炉的烟气出口相连；炭化炉的烟气出口还连接有第二烟气管14，第二烟气管14和脱硝塔15相连，脱硝塔15的出气口经管路和余热锅炉16相连，余热锅炉16的出气口经管路和脱硫塔17相连，脱硫塔17的出气口经管路和水冷散热器18相连，水冷散热器18的出气口经管路和除尘器19相连；烟气夹层12的出气口经连接管20和脱硝塔15的进气口相连。使用时，通过下部热解室101的供气量控制热解气的产生量，物料炭化后产生的热解气上升到上部的燃烧室102进行燃烧，同时利用燃烧产生的热辐射反馈至物料的热解，为热解过程提供热辐射，配合物料自身的燃烧实现炭化，提高物料的炭化质量，并且通过送料螺旋机6的螺旋轴7搅拌使物料炭化均匀，同时起到物料输送的功能，确保后续炭化后的生物质颗粒加工生产炭棒，热解气在燃烧室102燃烧后会进入二燃室2继续然后，最后再进入三燃室3进行燃烧，使热解气进行三次充分燃烧。现有生物质颗粒炭化设备相比，具有原料适应性广、炭产率高、质量稳定、炭化过程控制方便、易于大型化以及可连续性生产的特点，节约了大量的人工和电费成本。
通过炭化炉对热解反应后产生的可燃气体进行三段式充分燃烧，热解室产生的热解气依次经过燃烧室102、二燃室2和三燃室3的充分燃烧，三燃室3的烟气出口排出的烟气一部分通向生物质颗粒在进入炭化炉之前的干燥设备，利用烟气热量提前对生物质颗粒进行干燥处理，减轻炭化炉的负担、提高炭化炉的工作效率；另外的烟气依次经过脱硝塔15、余热锅炉16、脱硫塔17和除尘器19后进行排放，排放的烟气可达到排放标准，该装置对炭化炉烟气的处理效果较好，实现了清洁生产；烟气经过余热锅炉16能够进行充分的热交换，节省了余热锅炉16的燃烧成本，起到间接保护环境的作用，并且到烟气降温的作用，烟气在经过脱硫塔17后进入冷却散热器18进行降温散热，使烟气温度降至180℃以下，以便通过除尘器19进行除尘，保证排放出的烟气完全达到环保要求。将高温烟气通入壳体内的烟气夹层12中，能够对经过输送机10的物料进行提前干燥，减轻炭化炉的负担、提高炭化炉的工作效率。
在优选的实施例中，燃烧室102的燃烧温度控制在780℃至820℃范围。燃烧室102的燃烧温度控制在800摄氏度，为生物质颗粒的热解炭化提供最佳温度。
在优选的实施例中，输送机10设为进料螺旋机，进料螺旋机的进料端设有料斗21，料斗21适于存放物料，进料螺旋机的壳体内设有螺旋杆22，螺旋杆22和减速机23相连，减速机23和电机24相连。
在优选的实施例中，送料螺旋机6的螺旋轴7设有螺旋输送叶片701和搅拌叶片702，螺旋输送叶片701适于推动物料前进，搅拌叶片702适于搅动物料。
在优选的实施例中，热解室101的出料口5位置设有出料螺旋机25，出料螺旋机25的壳体内设有水冷夹套，水冷夹套适于输送冷却水，以降低物料温度。
在优选的实施例中，出料螺旋机25的进料端设有接料斗26，接料斗26和热解室101的出料口5相对应设置，且接料斗26设有接料斜面。
在优选的实施例中，余热锅炉16设有省煤器28，脱硝塔15的出气口经管路和省煤器28相连，省煤器28的出气口经管路和余热锅炉16的烟道相连；省煤器28设有进水口29和出水口30，进水口29经管路和水泵31相连。
在优选的实施例中，脱硝塔15设有喷枪32，喷枪32适于向脱硝塔15内喷淋氨水，使氨水和烟气充分接触。
在优选的实施例中，第一烟气管13和第二烟气管14相连通后与炭化炉的烟气出口相连，第一烟气管13上设有第一阀门33，第二烟气管14上设有第二阀门34；除尘器19设为布袋除尘器。
在优选的实施例中，省煤器28的进水口29和出水口30之间经蛇形布置的水管27相连，以增加和烟气的接触面积。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种生物质炭化炉，其特征在于，包括：
炭化室，所述炭化室内的下部设为热解室，所述炭化室内的上部设为燃烧室，所述热解室和燃烧室相互连通设置；所述热解室沿其长度方向的两端分别设有进料口和出料口；所述热解室内设有送料螺旋机，所述送料螺旋机的螺旋轴能够将进料口的物料输送至出料口位置，并搅拌热解室内的物料；所述热解室设有下供气口，所述燃烧室设有上供气口，所述下供气口使空气进入所述热解室，以产生热解气，热解气上升至所述燃烧室，所述上供气口使空气进入所述燃烧室，以燃烧热解气；所述燃烧室燃烧产生热辐射为所述热解室内的热解提供热辐射，使物料发生炭化；
二燃室，所述二燃室和所述炭化室的燃烧室相连，供氧以燃烧热解气；
三燃室，所述三燃室和所述二燃室相连，继续供氧以燃烧热解气，使烟气温度下降；
进料干燥单元，所述进料干燥单元包括输送机，所述输送机设置在所述热解室的进料口位置，且所述输送机的送料通道外设有密闭壳体，所述壳体内设烟气夹层，所述烟气夹层经第一烟气管和所述炭化炉的烟气出口相连；
所述炭化炉的烟气出口还连接有第二烟气管，所述第二烟气管和脱硝塔相连，所述脱硝塔的出气口经管路和余热锅炉相连，所述余热锅炉的出气口经管路和脱硫塔相连，所述脱硫塔的出气口经管路和水冷散热器相连，所述水冷散热器的出气口经管路和除尘器相连；所述烟气夹层的出气口经连接管和所述脱硝塔的进气口相连。
2.根据权利要求1所述的一种生物质炭化炉，其特征在于，所述燃烧室的燃烧温度控制在780℃至820℃范围。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物质炭化炉，其特征在于，所述输送机设为进料螺旋机，所述进料螺旋机的进料端设有料斗，所述料斗适于存放物料，所述进料螺旋机的壳体内设有螺旋杆，所述螺旋杆和减速机相连，所述减速机和电机相连。
4.根据权利要求3所述的一种生物质炭化炉，其特征在于，所述送料螺旋机的螺旋轴设有螺旋输送叶片和搅拌叶片，所述螺旋输送叶片适于推动物料前进，所述搅拌叶片适于搅动物料。
5.根据权利要求4所述的一种生物质炭化炉，其特征在于，所述热解室的出料口位置设有出料螺旋机，所述出料螺旋机的壳体内设有水冷夹套，所述水冷夹套适于输送冷却水，以降低物料温度。
6.根据权利要求5所述的一种生物质炭化炉，其特征在于，所述出料螺旋机的进料端设有接料斗，所述接料斗和所述热解室的出料口相对应设置，且所述接料斗设有接料斜面。
7.根据权利要求6所述的一种生物质炭化炉，其特征在于，所述余热锅炉设有省煤器，所述脱硝塔的出气口经管路和省煤器相连，所述省煤器的出气口经管路和余热锅炉的烟道相连；所述省煤器设有进水口和出水口，所述进水口经管路和水泵相连。
8.根据权利要求7所述的一种生物质炭化炉，其特征在于，所述脱硝塔设有喷枪，所述喷枪适于向脱硝塔内喷淋氨水，使氨水和烟气充分接触。
9.根据权利要求8所述的一种生物质炭化炉，其特征在于，所述第一烟气管和所述第二烟气管相连通后与所述炭化炉的烟气出口相连，所述第一烟气管上设有第一阀门，所述第二烟气管上设有第二阀门；所述除尘器设为布袋除尘器。
10.根据权利要求9所述的一种生物质炭化炉，其特征在于，所述省煤器的进水口和出水口之间经蛇形布置的水管相连，以增加和烟气的接触面积。
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