CN111440631A - 一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：包括破碎进料装置、旋转式热解反应器、脉动燃烧供热装置、焦炭收集装置、换热装置、控制系统；物料连续投入至热解反应室，热解反应器与水平面成一定角度，旋转式反应器可使得物料上下翻滚且向下移动。物料热解过程产生的热解气为脉动燃烧器提供燃料，燃烧烟气为热解炉提供热解介质和热量，实现热解气燃烧供热和燃烧烟气循环利用。本发明设计结构紧凑，进料、热解、加热、收集、换热装置相结合，可实现废弃物连续、高效热解和热能自供给；同时加热装置与热解区域连通，利用天然气与热解气燃烧后的气体作为热解介质，不需要额外的热解介质，极大降低了热解系统的运行成本。
Description
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，特别涉及一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置。
背景技术
目前，能源危机是当今世界共同面对的问题，化石能源的过度使用造成了地球生态环境的污染和破坏，寻找一种清洁型替代能源的任务也已经迫在眉睫。作为地球上的第四大能源，生物质能资源丰富，其储量仅次于煤炭、石油和天然气，是最适合的化石能源替代能源之一，所以开发生物质能技术成为各国竞相研发的热点，成为解决能源和环境问题的重要途径。
我国每年农作物秸秆和农副产品等就有7亿多吨，除30％用作饲料、肥料和工业原料外，约60％可以作为能源使用。然而生物质资源的利用率并不高，大量农业废弃物直接丢弃或焚烧，这样不仅造成环境污染，还造成能源浪费，因此高效利用生物质能资源不仅能够缓解能源紧缺和环境污染问题，还能变废为宝带来经济效益。
生物质热解(炭化)技术是将有机废弃物转化为生物燃料的一种有效方法，在缺氧或无氧环境条件下对生物质进行加热，使生物质受热分解成生物炭、生物燃油以及生物燃气的过程，实现对生物质的资源化、无害化、节能化处理。目前，现有的技术中也公开了大量关于生物质连续、快速热解装置的研究。目前，现有的技术中也公开了大量关于生物质连续、快速热解装置的研究。
专利CN201510270758.1发明了一种螺旋滚筒式生物质连续热解装置，该装置结构简单，通过改变热解器从而改变传热效率和速率，同时可实现连续生物质热解试验。但该装置通过电机-转轴实现连续化操作，同时该装置全部由燃料燃烧提供热源，用量较大，使运行成本大大提高。
专利CN201910214197.1发明了一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置及其应用，该装置直接讲所生产的生物油和热解气作为燃料为生物质热解提供热能，降低了热解生物质的能耗。但该装置热解反应室固定，使物料在热解不均匀，且占地空间大，体型笨重，不可移动。
通过对公开专利文献的检索，并未发现与本专利申请相同的公开专利文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过脉动燃烧器、旋转式热解反应器、热解产物燃烧供热以及燃烧烟气循环利用系统四者相结合，提供一种结构简单、高效、热能自供给、可连续快速进行农林废弃物热解的装置。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：包括破碎进料装置、旋转式热解反应器、脉动燃烧供热装置、焦炭收集装置、换热装置、控制单元、破碎进料装置上设置有破碎齿轮及螺旋进料器；热解反应器两端设置有进料口和出料口，出料口上设置焦炭收集装置，热解反应器为可旋转的滚筒形状，滚筒两端均设置有齿圈，热解反应器设置与热解气回流管和燃烧气第一支管相连，热解气回流管经换热器连接脉动燃烧器；加热装置内设置有夹套及脉动燃烧器，夹套内均铺设保温层，脉动燃烧器连接液化石油气及热解气回流管，加热装置内燃烧气通过第一支管流回热解反应室或通过第二支管经换热器流向空气净化单元；由控制单元监测调节装置运行的温度、烟气循环、进料量。
而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的加热装置由夹套、脉动燃烧器、风机、燃气(LPG、热解气)入口、烟气管道组成，夹套内均铺设保温层，燃烧室置于热解滚筒外部，所述燃气与脉动燃烧器之间燃气控制阀门与鼓风机与空气入口之间的风机流量控制阀门均连接至所述控制单元。
而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的热解滚筒倾斜设置，滚筒热解反应器与水平面的倾斜角度为5°～20°。
而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的热解滚筒两端分别通过密封件与外套连接，热解滚筒两端套有齿圈，齿圈下设有与其配合使用的齿轮，齿轮的转轴连接齿轮电机，所述的齿轮电机连接至所述的控制单元。
而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的热解滚筒上端设置有刮刀。
而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的燃烧室和热解室通过热解气回流管道以及第一支管相连。
而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的破碎进料装置由破碎齿轮、螺旋进料器和螺旋电机组成，所述的螺旋电机连接至所述的控制单元。
而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的燃烧室烟气排放管分为第一支管和第二支管，所述的第一支管连接至热解滚筒，所述的第一支管上设置有第一阀门，所述的第一阀门连接至所述控制单元；所述的第二支管经换热器连接至烟气净化器，所述的第二支管上设置有第二阀门，所述的第二阀门连接至所述控制单元。
而且，所述的换热器由燃烧烟气第二支管与热解气回流管进行换热，避免可凝热解气冷凝，所述的第二支管经换热器连接尾气净化单元。
而且，所述的出料口尾部与焦炭收集装置相连。
而且，所述的温度控制装置包括控制柜、温度传感器及燃气流量控制阀、风机流量控制阀，控制热解反应器内温度在350℃～550℃。
而且，所述的热解滚筒进料口、出料口以及夹套连接处设置有密封件。
本发明的优点和有益效果是：
1、本发明在进料口漏斗处设置有破碎齿轮，物料加入至进料漏斗由破碎齿轮破碎后由螺旋进料器带入进料口，进料更为均匀，且通过调整进料电机转速可以调整螺旋杆的运动速度，使加料速度可根据需要进行调整。
2、本发明通过控制柜对装置进行实时监测，程序化自动控制风机、燃气比例、进料量以及燃烧烟气循环排放量，实现高效连续化生产。
3、本发明利用热解装置产生的热解气从热解气回流管经换热器直接排到脉动燃烧器与液化石油气混合燃烧，由于热解气不需要净化或分离等后处理，因而节省了相应的后处理设备，降低了设备成本。并且用高温的热解气作燃料可以节省液化石油气的使用，降低了燃料成本。
4、本发明利用液化石油气与热解气燃烧后的气体作为载气，不需要加入额外的载气，大大降低了热解系统的运行成本。
5、本发明使物料在热解过程中处于翻滚流化状态，相较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”，且滚筒上设置有刮刀，防止物料滚动时发生堆积和团聚现象。
6、本发明使用脉动燃烧器加热，燃烧效率高，适应性强，提高加热质量。
附图说明
图1为本发明的结构图；
附图标记说明
1-进料装置、2-第一控制阀、3-燃烧烟气第一支管、4-第一齿圈、5-燃烧烟气第二支管、6-第二控制阀、7-夹套、8-热解滚筒、9-换热器、10-刮刀、11-第二齿圈、12-烟气净化器、13-尾气排放口、14-热解气回流管、15-焦炭收集装置、16-尾部密封夹套、17-第二齿轮电机、18-第二电机支座、19-热解反应室、20-燃烧室、21-脉动燃烧器、22-温度传感器、23-风机、24-风机流量控制阀、25-燃气流量控制阀、26-液化石油气、27-第以电机支座、28-第一齿轮电机、29-首部密封夹套、30-控制柜、31-螺旋进料器、32-螺杆电机、33-破碎齿轮
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。
一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其创新之处在于：包括进料装置1，进料装置上安装有破碎齿轮33，破碎齿轮下方安装有螺旋进料器31，热解反应室19内有热解滚筒8，热解滚筒8上设置有刮刀10，热解滚筒两端分别通过密封件与夹套连接16、29，热解滚筒两端还套设齿圈4、11，齿圈下设有与其配合使用的齿轮，齿轮的转轴连接齿轮电机17、28使热解滚筒旋转，热解反应室尾端设有热解气回流管14经换热器9连接至脉动燃烧器21，热解反应室前端通过燃烧烟气第一支管3与燃烧室20相连，热解滚筒外侧由固定的燃烧室20提供足够的热解温度，燃烧室内脉动燃烧器21连接热解气回流管14、液化石油气26和风机23，燃气控制阀门25与风机流量控制阀门24均连接至控制柜30，燃烧室外侧铺设保温层，燃烧烟气回流管分为燃烧烟气第一支管3和燃烧烟气第二支管5，燃烧烟气第一支管经第一控制阀2连接至热解反应室，燃烧烟气第二支管经换热器9连接至烟气净化器12，所述的第二支管上设置有第二阀门6。
打开齿轮电机17、28，使热解滚筒8旋转，打开燃气流量控制阀25和风机23，点燃脉动燃烧器21进行预热，打开第一控制阀2使燃烧烟气通过第一支管3流入热解反应室19，为热解反应室提供厌氧环境并提供一定热量，多余燃烧烟气通过打开第二控制阀6由第二支管5经过换热器9和烟气净化单元12进行排放，保证清洁，通过控制柜30检测热解反应室19内温度，当温度达到预定温度由进料装置1加入农林废弃物，通过控制螺旋进料器31来控制进料的速度，物料进入热解区域，在热解滚筒8的转动下快速均匀热解，热解后所得的生物炭经由焦炭收集装置15收集，焦油与热解气作为燃料通过热解气回流管14经换热器9流向脉动燃烧器21，换热器9中通过燃烧尾气提供热量避免热解焦油冷凝，等热解气流向脉动燃烧器21后，调节燃气控制阀门25减少液化石油气26的消耗，以节约能源。
控制柜与温度传感器以及各控制阀、电机相连，全程实时监控温度、进料量、燃料消耗流量，自动化调控，实现连续化高效生产。
本发明的工作原理为：
通过燃烧农林废弃物热解产生的生物燃料来为热解过程提供热量，从而实现热能自供给，节省液化石油气的供应，降低燃料成本，并将热解反应室设置为旋转式，使得燃烧烟气与废弃物物料充分接触，强化传热传质和热解反应过程，避免了热解时物料堆积导致的热解不均匀以及热解“盲区”，实现物料快速均匀热解，同时利用脉动燃烧器燃烧后的烟气作为热解保护气，不需要加入额外的惰性气体，大大降低了热解系统的运行成本。通过控制柜对装置进行实时监测，程序化自动控制风机、燃气比例、进料量以及燃烧烟气循环排放量，实现高效连续化生产。
Claims (9)
1.一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：包括破碎进料装置、旋转式热解反应器、脉动燃烧供热装置、焦炭收集装置、换热装置、控制系统，破碎进料装置上设置有破碎齿轮33及螺旋进料器31；旋转式热解反应器两端设置有进料口和出料口，出料口上设置焦炭收集装置15，热解反应器中间设置有热解滚筒8，热解滚筒8两端均设置有齿圈4、11，热解反应室设置与热解气回流管14和燃烧烟气第一支管3相连，热解气回流管14经换热器9连接脉动燃烧器21；加热装置内设置有夹套7及脉动燃烧器21，夹套内均铺设保温层，脉动燃烧器21连接液化石油气26及热解气回流管14，加热装置内燃烧气通过第一支管3流回热解反应室19或通过第二支管5经换热器9流向空气净化单元12；由控制单元30调节监测装置内的热解温度、烟气循环、进料量。
2.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的加热装置由夹套16、29、脉动燃烧器21、风机23、燃气(天然气或液化石油气、热解气)入口、烟气管道组成，夹套7内均铺设保温层，燃烧室20置于热解反应器19外部，所述燃气与脉动燃烧器21之间燃气控制阀门25与风机23与空气入口之间的风机流量控制阀门24均连接至所述控制单元30。
3.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的热解反应器19上设置有刮刀10且与水平面成一定的倾斜角度，倾斜角度为5°～20°。
4.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的旋转式热解反应器为滚筒状，反应器两端分别通过密封件与外套连接，滚筒两端套设齿圈4、11，齿圈下设有与其配合使用的齿轮，齿轮的转轴连接齿轮电机17、28，所述的齿轮电机连接至所述的控制单元30。
5.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的破碎进料装置由破碎齿轮33、螺旋进料器31和螺旋电机32组成，所述的螺旋电机32连接至所述控制单元30。
6.根据权利要求2所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的烟气管道分为第一支管3和第二支管5，所述的第一支管5连接至热解滚筒8，所述的第一支管5上设置有第一阀门2，所述的第一阀门2连接至所述控制单元30；所述的第二支管5经换热器9连接至烟气净化单元12，所述的第二支管5上设置有第二阀门2，所述的第二阀门2连接至所述控制单元30。
7.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的换热器9由第二支管5与热解气回流管14进行换热，避免可凝热解气冷凝，所述的第二支管5经换热器9连接烟气净化单元12。
8.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的温度控制装置包括控制柜30、温度传感器22及燃气、风机流量控制阀24。
9.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在所述的热解反应器进料口、出料口以及夹套7连接处设置有密封件。
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2020
- 2020-05-21 CN CN202010434196.0A patent/CN111440631A/zh active Pending
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