CN111961502B - 一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，属于生物质燃料技术领域，一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，本发明可以实现创新性的设置综合处理管来对生成的生物质燃气进行综合处理，一方面利用换热吸附软棒与生物质燃气进行非接触式的高效换热，从而实现对其进行降温的目的，并且将降温过程中产生的水蒸气引导至气化炉内进行二次回收利用，另一方面通过密集分布的换热吸附软棒可以形成类似空间网状的结构，对燃气中的焦油进行高效吸附，并基于焦油的粘稠特性对灰尘同步进行吸附捕捉，显著提高生物质燃气的纯净度，冷却液体也可以进行循环利用，缩短加工工序链的同时，有效控制加工成本，符合当今社会可持续发展的环保理念。

Description

一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺
技术领域
本发明涉及生物质燃料技术领域，更具体地说，涉及一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺。
背景技术
生物质是地球上丰富的可再生资源，是利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，是一切有生命的可以生长的有机物质，它不同于石油、煤炭、核能等传统燃料，是可再生能源物质，利用生物质转化制取生物燃料，可以缓解能源危机，有利于环境保护，生物燃料是指由生物质转化的固体、液体或气体燃料，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向，目前，人们通常利用木屑、稻壳、秸秆等原料在不同的温度、压力和催化剂存在条件下转化成不同组分的生物燃料。
但是，目前市场上的生物质燃料气化工艺耗材较多，工艺较为复杂，生产成本较高，同时一般采用喷淋降温的方式来对生物质燃气进行冷却，一方面用于冷却的液体难以实现循环利用，需要浪费较多水资源，且其冷却过程中产生的水蒸汽直接排出，造成资源浪费，其整体工艺节能环保效果较差，不能产生饱和蒸汽以供外用，且生成出的生物质燃气当中含油大量的灰尘和焦油，需要额外的处理工序进行分离，进一步扩大加工成本和难度。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，它可以实现创新性的设置综合处理管来对生成的生物质燃气进行综合处理，一方面利用换热吸附软棒与生物质燃气进行非接触式的高效换热，从而实现对其进行降温的目的，并且将降温过程中产生的水蒸气引导至气化炉内进行二次回收利用，另一方面通过密集分布的换热吸附软棒可以形成类似空间网状的结构，对燃气中的焦油进行高效吸附，并基于焦油的粘稠特性对灰尘同步进行吸附捕捉，显著提高生物质燃气的纯净度，冷却液体也可以进行循环利用，缩短加工工序链的同时，有效控制加工成本，符合当今社会可持续发展的环保理念。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，包括以下步骤：
S1、将生物质原料进行粉碎，然后晒干后经加料器连续给入气化炉中，同时通过鼓风机从气化炉下部持续送入空气；
S2、原料在气化炉内经历热解和气化过程，生成可燃气体，然后送入至综合处理管内进行处理；
S3、通过综合处理管对可燃气体同时进行降温和除尘除油后，部分用于包装储存，部分直接投入使用；
S4、分流出来的可燃气体进入高温燃气锅炉内部进行燃烧，燃烧过程中产生的热量对节能余热锅炉进行加热，使得节能余热锅炉产生饱和蒸汽以供外用；
S5、综合处理管内对可燃气体进行降温的水，部分产生水蒸气重新导回气化炉内，部分液态水仍返回冷却箱进行冷却后重新用于降温，
所述综合处理管上下两端分别连接有储气包和流水包，所述综合处理管内设有多根均匀分布的换热吸附软棒，且换热吸附软棒上下两端分别延伸至储气包和流水包内，所述换热吸附软棒包括导热吸附棒和镶嵌于导热吸附棒内的导水内纤维杆，所述导水内纤维杆上连接有多根均匀分布的自循环换热杆，所述导热吸附棒外表面覆盖有多个均匀分布的集热盘，且集热盘与自循环换热杆连接，所述自循环换热杆外端包裹有单封包覆膜，所述单封包覆膜上开设有多个均匀分布的透气孔，所述透气孔内镶嵌连接有热推球，所述热推球上端连接有缓通层，且缓通层将透气孔完全覆盖，所述缓通层外端覆盖有直动片，所述单封包覆膜与自循环换热杆之间连接有多根环形阵列分布的走水纤维丝，且走水纤维丝远离集热盘一端延伸至导水内纤维杆内，所述导热吸附棒采用吸油不吸水的吸热材料制成，所述导水内纤维杆采用吸水不吸油的材料制成，所述集热盘和自循环换热杆均采用导热材料制成，且自循环换热杆的导热性优于集热盘。
进一步的，所述步骤S1中的生物质原料包括花生壳、秸秆、木屑、稻壳、玉米杆和树皮，且在粉碎前应进行清洗去污。
进一步的，所述步骤S2中在气化炉内添加催化剂，加快生物质燃料产生反应物，促进生物质燃气的形成，所述催化剂包括粉末状或者颗粒状的白云石和橄榄石。
进一步的，所述热推球采用遇热膨胀材料制成，所述缓通层采用弹性密封材料制成，所述直动片采用硬性材料制成，且直动片和缓通层均为向上凸起的匀厚型结构，缓通层在初始时受到热推球的膨胀挤压会变形，但仍对透气孔进行封闭，仅在热推球膨胀至一定体积后方可同时顶起直动片和缓通层来开放透气孔，从而使得单封包覆膜在初步加热膨胀时可以给予导水内纤维杆挤压力来触发液态水的持续提供。
进一步的，所述步骤S4中高温燃气锅炉燃烧过程中产生的废气经过废气除尘预处理后，再通过活性炭过滤器进行过滤后从排气管道排出。
进一步的，所述步骤S5结束后将气化过程中产生的生物质燃料炭灰经过水冷降温后进行回收包装。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以实现创新性的设置综合处理管来对生成的生物质燃气进行综合处理，一方面利用换热吸附软棒与生物质燃气进行非接触式的高效换热，从而实现对其进行降温的目的，并且将降温过程中产生的水蒸气引导至气化炉内进行二次回收利用，另一方面通过密集分布的换热吸附软棒可以形成类似空间网状的结构，对燃气中的焦油进行高效吸附，并基于焦油的粘稠特性对灰尘同步进行吸附捕捉，显著提高生物质燃气的纯净度，冷却液体也可以进行循环利用，缩短加工工序链的同时，有效控制加工成本，符合当今社会可持续发展的环保理念。
(2)综合处理管上下两端分别连接有储气包和流水包，综合处理管内设有多根均匀分布的换热吸附软棒，且换热吸附软棒上下两端分别延伸至储气包和流水包内，储气包内用来承纳水蒸气，然后向气化炉内输送，而流水包用来承纳循环的冷却液体，然后供换热吸附软棒进行吸取并与燃气进行换热。
(3)换热吸附软棒包括导热吸附棒和镶嵌于导热吸附棒内的导水内纤维杆，导水内纤维杆上连接有多根均匀分布的自循环换热杆，导热吸附棒外表面覆盖有多个均匀分布的集热盘，且集热盘与自循环换热杆连接，导热吸附棒一方面可以用来与生物质燃气进行换热，另一方面可以吸附燃气内的灰尘和焦油，导水内纤维杆用来从流水包内抽取液态水进行降温，集热盘用来集中导热吸附棒上吸收的热量，然后对自循环换热杆进行加热，将热量传递至自循环换热杆上与液态水进行换热。
(4)自循环换热杆外端包裹有单封包覆膜，单封包覆膜上开设有多个均匀分布的透气孔，透气孔内镶嵌连接有热推球，热推球上端连接有缓通层，且缓通层将透气孔完全覆盖，缓通层外端覆盖有直动片，单封包覆膜与自循环换热杆之间连接有多根环形阵列分布的走水纤维丝，且走水纤维丝远离集热盘一端延伸至导水内纤维杆内，在正常状态下走水纤维丝从导水内纤维杆内抽取液体用来冷却，自循环换热杆吸收集热盘上的热量后对液体进行加热，液态水在加热蒸发后体积膨胀，同时热推球也会膨胀顶起缓通层和直动片来开放透气孔，从而实现水蒸气的外放，而在单封包覆膜体积膨胀的时候会给予导水内纤维杆一个挤压力，迫使其释放出吸收的液态水，然后由走水纤维丝进行吸收和传导，从而对热推球进行降温恢复其初始形状。
(5)导热吸附棒采用吸油不吸水的吸热材料制成，导水内纤维杆采用吸水不吸油的材料制成，集热盘和自循环换热杆均采用导热材料制成，且自循环换热杆的导热性优于集热盘。
(6)热推球采用遇热膨胀材料制成，缓通层采用弹性密封材料制成，直动片采用硬性材料制成，且直动片和缓通层均为向上凸起的匀厚型结构，缓通层在初始时受到热推球的膨胀挤压会变形，但仍对透气孔进行封闭，仅在热推球膨胀至一定体积后方可同时顶起直动片和缓通层来开放透气孔，从而使得单封包覆膜在初步加热膨胀时可以给予导水内纤维杆挤压力来触发液态水的持续提供。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明综合处理管的结构示意图；
图3为本发明换热吸附软棒的结构示意图；
图4为本发明自循环换热杆的结构示意图。
图中标号说明：
1综合处理管、2储气包、3流水包、4换热吸附软棒、41导热吸附棒、42导水内纤维杆、43集热盘、44自循环换热杆、5单封包覆膜、6走水纤维丝、7直动片、8热推球、9缓通层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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发明和简化描述，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发明的限制。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-2，一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，包括以下步骤：
S1、将生物质原料进行粉碎，然后晒干后经加料器连续给入气化炉中，同时通过鼓风机从气化炉下部持续送入空气；
S2、原料在气化炉内经历热解和气化过程，生成可燃气体，然后送入至综合处理管1内进行处理；
S3、通过综合处理管1对可燃气体同时进行降温和除尘除油后，部分用于包装储存，部分直接投入使用；
S4、分流出来的可燃气体进入高温燃气锅炉内部进行燃烧，燃烧过程中产生的热量对节能余热锅炉进行加热，使得节能余热锅炉产生饱和蒸汽以供外用；
S5、综合处理管1内对可燃气体进行降温的水，部分产生水蒸气重新导回气化炉内，部分液态水仍返回冷却箱进行冷却后重新用于降温。
步骤S1中的生物质原料包括花生壳、秸秆、木屑、稻壳、玉米杆和树皮，且在粉碎前应进行清洗去污。
步骤S2中在气化炉内添加催化剂，加快生物质燃料产生反应物，促进生物质燃气的形成，催化剂包括粉末状或者颗粒状的白云石和橄榄石。
综合处理管1上下两端分别连接有储气包2和流水包3，综合处理管1内设有多根均匀分布的换热吸附软棒4，且换热吸附软棒4上下两端分别延伸至储气包2和流水包3内，储气包2内用来承纳水蒸气，然后向气化炉内输送，而流水包3用来承纳循环的冷却液体，然后供换热吸附软棒4进行吸取并与燃气进行换热。
请参阅图3，换热吸附软棒4包括导热吸附棒41和镶嵌于导热吸附棒41内的导水内纤维杆42，导水内纤维杆42上连接有多根均匀分布的自循环换热杆44，导热吸附棒41外表面覆盖有多个均匀分布的集热盘43，且集热盘43与自循环换热杆44连接，导热吸附棒41一方面可以用来与生物质燃气进行换热，另一方面可以吸附燃气内的灰尘和焦油，导水内纤维杆42用来从流水包3内抽取液态水进行降温，集热盘43用来集中导热吸附棒41上吸收的热量，然后对自循环换热杆44进行加热，将热量传递至自循环换热杆44上与液态水进行换热。
导热吸附棒41采用吸油不吸水的吸热材料制成，导水内纤维杆42采用吸水不吸油的材料制成，集热盘43和自循环换热杆44均采用导热材料制成，且自循环换热杆44的导热性优于集热盘43。
请参阅图4，自循环换热杆44外端包裹有单封包覆膜5，单封包覆膜5上开设有多个均匀分布的透气孔，透气孔内镶嵌连接有热推球8，热推球8上端连接有缓通层9，且缓通层9将透气孔完全覆盖，缓通层9外端覆盖有直动片7，单封包覆膜5与自循环换热杆44之间连接有多根环形阵列分布的走水纤维丝6，且走水纤维丝6远离集热盘43一端延伸至导水内纤维杆42内，在正常状态下走水纤维丝6从导水内纤维杆42内抽取液体用来冷却，自循环换热杆44吸收集热盘43上的热量后对液体进行加热，液态水在加热蒸发后体积膨胀，同时热推球8也会膨胀顶起缓通层9和直动片7来开放透气孔，从而实现水蒸气的外放，而在单封包覆膜5体积膨胀的时候会给予导水内纤维杆42一个挤压力，迫使其释放出吸收的液态水，然后由走水纤维丝6进行吸收和传导，从而对热推球8进行降温恢复其初始形状。
热推球8采用遇热膨胀材料制成，缓通层9采用弹性密封材料制成，直动片7采用硬性材料制成，且直动片7和缓通层9均为向上凸起的匀厚型结构，缓通层9在初始时受到热推球8的膨胀挤压会变形，但仍对透气孔进行封闭，仅在热推球8膨胀至一定体积后方可同时顶起直动片7和缓通层9来开放透气孔，从而使得单封包覆膜5在初步加热膨胀时可以给予导水内纤维杆42挤压力来触发液态水的持续提供。
步骤S4中高温燃气锅炉燃烧过程中产生的废气经过废气除尘预处理后，再通过活性炭过滤器进行过滤后从排气管道排出。
步骤S5结束后将气化过程中产生的生物质燃料炭灰经过水冷降温后进行回收包装。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将生物质原料进行粉碎，然后晒干后经加料器连续给入气化炉中，同时通过鼓风机从气化炉下部持续送入空气；
S2、原料在气化炉内经历热解和气化过程，生成可燃气体，然后送入至综合处理管(1)内进行处理；
S3、通过综合处理管(1)对可燃气体同时进行降温和除尘除油后，部分用于包装储存，部分直接投入使用；
S4、分流出来的可燃气体进入高温燃气锅炉内部进行燃烧，燃烧过程中产生的热量对节能余热锅炉进行加热，使得节能余热锅炉产生饱和蒸汽以供外用；
S5、综合处理管(1)内对可燃气体进行降温的水，部分产生水蒸气重新导回气化炉内，部分液态水仍返回冷却箱进行冷却后重新用于降温；
所述综合处理管(1)上下两端分别连接有储气包(2)和流水包(3)，所述综合处理管(1)内设有多根均匀分布的换热吸附软棒(4)，且换热吸附软棒(4)上下两端分别延伸至储气包(2)和流水包(3)内，所述换热吸附软棒(4)包括导热吸附棒(41)和镶嵌于导热吸附棒(41)内的导水内纤维杆(42)，所述导水内纤维杆(42)上连接有多根均匀分布的自循环换热杆(44)，所述导热吸附棒(41)外表面覆盖有多个均匀分布的集热盘(43)，且集热盘(43)与自循环换热杆(44)连接，所述自循环换热杆(44)外端包裹有单封包覆膜(5)，所述单封包覆膜(5)上开设有多个均匀分布的透气孔，所述透气孔内镶嵌连接有热推球(8)，所述热推球(8)上端连接有缓通层(9)，且缓通层(9)将透气孔完全覆盖，所述缓通层(9)外端覆盖有直动片(7)，所述单封包覆膜(5)与自循环换热杆(44)之间连接有多根环形阵列分布的走水纤维丝(6)，且走水纤维丝(6)远离集热盘(43)一端延伸至导水内纤维杆(42)内，所述导热吸附棒(41)采用吸油不吸水的吸热材料制成，所述导水内纤维杆(42)采用吸水不吸油的材料制成，所述集热盘(43)和自循环换热杆(44)均采用导热材料制成，且自循环换热杆(44)的导热性优于集热盘(43)。
2.根据权利要求1所述的一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，其特征在于：所述步骤S1中的生物质原料包括花生壳、秸秆、木屑、稻壳、玉米杆和树皮，且在粉碎前应进行清洗去污。
3.根据权利要求1所述的一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，其特征在于：所述步骤S2中在气化炉内添加催化剂，加快生物质燃料产生反应物，促进生物质燃气的形成，所述催化剂包括粉末状或者颗粒状的白云石和橄榄石。
4.根据权利要求1所述的一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，其特征在于：所述热推球(8)采用遇热膨胀材料制成，所述缓通层(9)采用弹性密封材料制成，所述直动片(7)采用硬性材料制成，且直动片(7)和缓通层(9)均为向上凸起的匀厚型结构。
5.根据权利要求1所述的一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，其特征在于：所述步骤S4中高温燃气锅炉燃烧过程中产生的废气经过废气除尘预处理后，再通过活性炭过滤器进行过滤后从排气管道排出。
6.根据权利要求1所述的一种用于生物质燃料加工的饱和蒸汽工艺，其特征在于：所述步骤S5结束后将气化过程中产生的生物质燃料炭灰经过水冷降温后进行回收包装。
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