CN114836243B - 一种移动式生物质热解气化产炭系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种移动式生物质热解气化产炭系统及方法，重载机动车，重载机动车上设置生物质破碎机、提升机构、送料机构、热解气化筒、外加热筒以及内加热筒；通过生物质破碎机和斗提机，将生物质破碎后送入热解气化筒；热解气化筒内生物质热解气化温度可调，通过气化气质燃燃烧器和补燃氧气环，燃烧热解气化气和焦油，热解气化装置为三层同轴套筒结构，中间的热解气化筒在外加热筒和内加热筒的加热作用下，实现生物质在低氧气氛下热解气化生物质，产生生物炭和热解气化气，热解气化气燃烧提供生物质热解气化所需的热量，无需外界提供额外能源，且系统只需袋除尘即可实现常规污染物排放达标，整套系统结构紧凑，与移动设备结合，机动性好。

Description

一种移动式生物质热解气化产炭系统及方法
技术领域
本发明属于农林废弃物资源化利用领域，具体涉及一种移动式生物质热解气化产炭系统及方法。
背景技术
全球生物质资源年产量达1700亿吨，但目前生物质利用率还不到1％。生物质资源主要包括农业剩余物、林业剩余物、畜禽粪便和固体废弃物。植物经光合作用吸收大气中CO2形成生物质，发展和利用生物质资源，有助于可持续发展与实现双碳的目标。目前生物质能源的主要利用方式包括：生物质沼气工程、生物质发电和生物基产品。其中，利用生物质制备的生物炭，因其工艺成本低、用途广泛，应用诸如水体净化、气体净化、土壤改良、储能材料、零碳燃料等领域，具有广阔的市场前景。目前利用生物质制备生物炭的方法主要包括微生物处理和热化学转化两类方法。微生物处理工艺耗时长、易排放温室气体。热化学方法处理效率高，包括热解、气化、水热碳化，主要目的是生产生物炭。
《磁性猪粪生物炭及其制备方法》授权公告号CN108126657B公开了一种通过热解猪粪并附载磁性矿物，制备磁性猪粪生物炭的方法。该方法制备的磁性生物炭能够在外磁场作用下加速分离，可应用于水处理领域。由于工艺中使用湿法负载再烘干，因此能耗偏高。
《一种改性生物炭、生物炭基有机肥及其制备方法及其应用》授权公告号CN109835881B公开了一种改性生物炭的制备方法。通过热解桃木渣与氧化石墨烯，再经过高锰酸钾优化生物炭结构。制备得到的生物炭可作为有机肥的原料。但石墨烯价格昂贵，增加了生物炭的成本，工业推广受限。
《生物质热解气化燃烧分段转化生物炭/蒸汽联产工艺》CN104830377B公开了一种利用生物质热解气化生产生物炭和过热蒸汽的方法。该工艺利用流化床实现生物质热解气化，由热解气化气燃烧提供热量，但装置系统复杂，流化床内物料停留时间较短。当原料性质变化较大时，适应性不强。
可见，当前工艺存在成本高、适应性差等不足，限制了这些工艺在生物炭市场上的应用与推广。针对我国生物质资源来源广、较分散、种类多的特点，急需开发一种灵活、适应性广的生物质产炭装置。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种移动式生物质热解气化产炭系统及方法，结构紧凑，灵活、原料适应性强，热解气化温度、时间可调，生物炭产率可控，消纳每年产量庞大的生物质，将其转化为高附加值的生物炭。
本发明是通过以下技术方案来实现：一种移动式生物质热解气化产炭系统，包括重载机动车，重载机动车上设置生物质破碎机、提升机构、送料机构、热解气化筒、外加热筒以及内加热筒，热解气化筒与内加热筒形成环形空间，生物质破碎机连接提升机构，送料机构的入口设置在提升机构顶部，送料机构的出口连接热解气化筒；内加热筒、热解气化筒和外加热筒从内到外同轴设置；内加热筒的前端设置气化气燃烧器，气固换热器的热侧入口连接热解气化筒的出料口，气固换热器的冷侧的进出口分别连接氧气管道和气化气燃烧器；内加热筒的烟气出口分别连通换热器的热侧入口和外加热筒，一号换热器的冷侧进出口分别连接热解气化筒和气化气燃烧器；
内加热筒沿着轴向分为直管段和螺旋段，所述螺旋段在内加热筒的内壁设置内加热筒螺旋板，直管段中设置直段补燃氧气环，螺旋段设置螺旋段补燃氧气环，直段补燃氧气环和螺旋段补燃氧气环所在平面的法线方向与烟气时均流动方向一致，直段补燃氧气环和螺旋段补燃氧气环通过管道连通气固换热器的冷侧出口，内加热筒螺旋段的内壁设置内筒螺旋板，所述内筒螺旋板按照右旋方向设置；直段补燃氧气环和螺旋段补燃氧气环的进气管上设置氧气控制阀；外加热筒的内壁设置螺旋板，螺旋板按照左旋方向设置。
直段补燃氧气环包括依次连接的供氧母管、分配支管、环形支管以及喷嘴；分配支管呈辐射状布置，供氧母管位于分配支管的中心，喷嘴沿环形支管径向布置，相邻两个喷嘴的出口方向相反；螺旋段补燃氧气环的结构与直段补燃氧气环结构相同。
内加热筒直管段靠近轴线处设置温度测点，螺旋段靠近内加热筒内壁设置温度测点；热解气化筒中沿轴向均匀布置温度测点。
还设置制氧装置或氧气罐、气体换热器以及二号换热器，制氧装置或氧气罐的氧气出口依次连接气体换热器的冷侧和二号换热器的冷侧入口，二号换热器的冷侧出口连接气固换热器的冷侧入口；一号换热器的热侧出口连接二号换热器的热侧入口，外加热筒的烟气出口连接气体换热器的热侧入口，二号换热器和气体换热器的热侧出口连通有袋除尘。
内加热筒的烟气出口设置多个支管连接外加热筒，所述支管沿着外加热筒轴向布置，每条支管上均设置调节阀，沿加热筒轴线方向，热烟气由多个支管外加热筒、电动阀控制各热风管道中热烟气的流量，实现分段温区控制。
热解气化筒绕中心轴旋转，沿热解气化筒内壁面周向等间隔设置有金属拨板，金属拨板与热解气化筒径向平行，金属拨板的长边方向平行于热解气化筒轴线，金属拨板的短边延长线交汇于热解气化筒中心轴。
提升机构采用斗提机，送料机构包括依次连接的第一螺旋输送机构、料斗和第二螺旋输送机构，第二螺旋输送机构连接热解气化筒的进料管。
本发明还提供一种生物质热解气化产炭方法，基于本发明所述系统，生物质原料依次经过生物质破碎机破碎成小粒径生物质原料，经过送料机构进入热解气化筒和内加热筒的环形空间；热解气化筒沿轴线方向单方向旋转，带动生物质原料从往出料方向移动；在无氧气氛中，生物质在外加热筒和内加热筒的共同加热作用下，热解气化筒热解生成气化气和生物炭；生物炭进入气固换热器加热氧气；氧气进入气固换热器加热至100℃～200℃，热解气化筒出来的气化气进入一号换热器加热后与加热后的氧气混合进入气化气燃烧器燃烧，燃烧的热烟气从内加热筒加热热解气化筒，而后烟气分为两路，一路进入外加热筒从外壁加热热解气化筒，另一路进入一号换热器加热气化气。
燃烧产生的热烟气加热内加热筒，在内加热筒螺旋板的作用下，强化热烟气与内加热筒壁面的对流传热，热交换后的热烟气排出内加热筒，一部分热烟气经管道进入外加热筒加热内加热筒，在螺旋板的作用下，强化热烟气与外加热筒壁面的对流传热，热交换后的热烟气经管道排出外加热筒，进入换热器加热纯氧，随后进入袋除尘，另一部分热烟气经管道进入一号换热器，加热气化气至350℃以上，随后经管道进入二号换热器，加热纯氧，经管道进入袋除尘；所述热解气化筒内温度为300℃至700℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种生物质热解气化产炭工艺及系统，通过在低氧气氛下热解气化生物质，产生生物炭和热解气化气，热解气化气燃烧提供生物质热解气化所需的热量，无需外界提供额外能源，且系统只需袋除尘即可实现常规污染物排放达标，整套系统结构紧凑，与卡车结合，灵活机动性好，能够为大量农村生物质资源闲置或非清洁燃烧提供一个很好的解决方案，进而有助于降低农村污染物排放，同时在一定程度上提高经济效益。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为本发明一种生物质热解气化产炭工艺及系统的示意图；
图2为图1中外加热筒、热解气化筒、内加热筒截面示意图。
图3为温度测点轴线方向示意图；
图4为温度测点横截面示意图；
图5为补燃氧气环与温度测点相对示意图；
图6位内加热筒直段补燃氧气环的结构和位置示意图；
图7位内加热筒螺旋段补燃氧气环位置示意图。
附图中，1-料斗，2-热解气化筒，3-外加热筒，4-外加热筒螺旋板，5-内加热筒，6-内加热筒螺旋板，7-制氧装置，8-气体换热器，9-二号换热器，10-一号换热器，11-气化气燃烧器，12-气固换热器，13-斗提机，14-生物质破碎机，15-第一温度测点，16-第二温度测点，17-第三温度测点，18-第四温度测点，19-氧气控制阀，20-第一补燃氧气管路，21-直段补燃氧气环，24-螺旋段补燃氧气环，23-第二补燃氧气管路，25-供氧母管，26-喷嘴，27-分配支管，28-环形支管；101-第一螺旋输送机构，102-第二螺旋输送机构，201-进料管，202-出料管，203-金属拨板，301-袋除尘。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
参考图1，本发明提供一种移动式移动式生物质热解气化产炭系统，包括重载机动车，重载机动车上设置生物质破碎机14、提升机构、送料机构、热解气化筒2、外加热筒3以及内加热筒5，热解气化筒2与内加热筒5形成环形空间，生物质破碎机14连接提升机构，送料机构的入口设置在提升机构顶部，送料机构的出口连接热解气化筒2；内加热筒5、热解气化筒2和外加热筒3从内到外同轴设置；内加热筒5的前端设置气化气燃烧器11，气固换热器12的热侧入口连接热解气化筒2的出料口，气固换热器12的冷侧的进出口分别连接氧气管道和气化气燃烧器11；内加热筒5的烟气出口分别连通一号换热器10的热侧入口和外加热筒3，一号换热器10的冷侧进出口分别连接热解气化筒2和气化气燃烧器11。
如图1所示，制氧装置7或氧气罐的氧气出口依次连接气体换热器8的冷侧和二号换热器9的冷侧入口，二号换热器9的冷侧出口连接气固换热器12的冷侧入口；一号换热器10的热侧出口连接二号换热器9的热侧入口，外加热筒3的烟气出口连接气体换热器8的热侧入口，二号换热器9和气体换热器8的热侧出口连通有袋除尘301；制氧装置7产生的纯氧经管道进入气体换热器8，被加热后经管道进入二号换热器9，被进一步加热后经管道进入气固换热器12，被进一步加热后的纯氧与气化气的混合气进入气化气燃烧器11，燃烧产生的热烟气加热内加热筒5，在内加热筒螺旋板6的作用下，强化热烟气与内加热筒5壁面的对流传热。热交换后的热烟气经管道排出内加热筒5。一部分热烟气经管道进入外加热筒3，加热内加热筒2，在螺旋板4的作用下，强化热烟气与外加热筒3壁面的对流传热，热交换后的热烟气经管道排出外加热筒3，进入气体换热器8，加热纯氧，随后经管道进入袋除尘301。另一部分热烟气经管道进入一号换热器10，加热气化气至350℃以上，随后经管道进入二号换热器9，加热纯氧，经管道进入袋除尘301。所述热解气化筒内温度控制在300℃至700℃。沿加热筒轴线方向，热烟气经多个支管进入外加热筒3，采用电动调节阀控制各热风管道中热烟气的流量，实现分段温区控制。
气体换热器8采用间壁式气气换热器，气固换热器12采用间壁式气固换热器。
待处理的生物质原料先经过生物质破碎机，破碎成粒径在5cm至20cm的生物质。再经过斗提机提升至螺旋输送机构，由螺旋输送机构输送至进料料斗；进料料斗内的生物质由下方的螺旋输送机构输送至热解气化筒的进料管，进料管内装有单向阀，减少从外界漏入热解气化筒的空气量，保证热解气化筒内的还原性气氛。
生物质在热解气化筒被隔绝空气加热，依次发生干燥、热解、气化变化与化学反应。热解气化筒沿中心轴线方向，单向转动。通过调节热解气化筒的转速，可以控制生物质在热解气化筒内的停留时间在20min至60min范围内，对不同性质的生物质有较好的适应性。热解气化筒内壁面等间距装有金属拨板，金属拨板的长边方向平行于热解气化筒轴线，金属拨板的短边延长线交汇于热解气化筒中心轴。该金属拨板能够强化传热，同时强化热解气化筒内生物质的翻动。热解气化后的生物质变成生物炭，从出料管排出，进入气固换热器12，加热纯氧至250℃至400℃。
热解气化筒内生物质产生的热解气化气经保温管道排出热解气化筒，随后在间壁式气气换热器中，被热烟气加热至350℃以上，防止热解气化气和焦油中大分子有机物冷凝析出，堵塞输气管道。高温热解气化气与预热的氧气被送入气化气燃烧器，过量空气系数范围为0.3～0.4；通过后续的补燃氧气环提供氧气，将未燃尽的气化气烧完，保持内加热筒火焰温度在800℃至950℃之间。
热解气化气在内加热筒内燃烧，释放热量，加热内加热筒。按烟气流向，内加热筒前部的直段内装有补燃氧气环，补燃氧气环所在平面的法线方向与烟气时均流动方向一致；内加热筒后部的螺旋段内安装有螺旋板，采用耐火材质，增加烟气扰动，强化热烟气与内加热筒壁面的对流换热，并装有补燃氧气环，补燃氧气环所在平面的法线方向与烟气时均流动方向一致。内加热筒与热解气化筒同轴，内加热筒外径小于热解气化筒。内加热筒通过导热和对流的方式加热热解气化筒内的生物质和热解气化气和焦油，提供反应所需的热量。经热量交换后的烟气排出外加热筒，经保温管道进入间壁式气气换热器，加热纯氧至80℃至150℃，经袋除尘处理后的烟气粉尘、氮氧化物、二氧化硫等污染物指标均达标，可以直排。
热烟气在内加热筒内经过热量交换后，经保温管道排出内加热筒。一部分烟气通过电动阀控制的热风管道，进入外加热筒。通过控制每根热风管道内的热烟气流量，控制外加热筒的温度。外加热筒内装有金属材质的外加热筒螺旋板，增加烟气的扰动，强化热烟气与外加热筒壁面的对流换热和导热。剩余的烟气经保温管道进入间壁式气气换热器，加热热解气化筒内产生的热解气化气，换热后进入间壁式气气换热器加热纯氧至100℃至200℃，经袋除尘处理后的烟气粉尘、氮氧化物、二氧化硫等污染物指标均达标，可以直排。
除生物质破碎机和斗提机可以就地放置，其余装置结构紧凑，可整机放置于卡车上，具有灵活机动性。
优选的，生物质破碎机出料尺寸为1cm至20cm。
热解气化筒内生物质热解气化温度可调，范围为300℃至700℃；生物质在热解气化筒内的停留时间在20min至60min；进入气化气燃燃烧器的热解气化气温度为350℃以上；进入气化气质燃烧器的纯氧温度在250℃至400℃之间；内加热筒中的火焰和烟气温度在800℃至950℃。
参考图2，热解气化筒2绕中心轴旋转，内壁面沿周向等间隔设置有金属拨板203，金属拨板203与热解气化筒2径向平行，金属拨板203的长边方向平行于热解气化筒2轴线，金属拨板203的短边延长线交汇于热解气化筒2中心轴。该金属拨板203能够强化传热，调节热解气化筒2内生物质的翻动，控制生物质在热解气化筒内停留时间在20min至60min，调控生物炭的产率和理化性质；热解气化筒2的两端分别设置进料管201和出料管202。
参考图3，内加热筒5沿着轴向分为直管段和螺旋段，所述螺旋段在内加热筒5的内壁设置内加热筒螺旋板6，直管段中设置直段补燃氧气环21，螺旋段设置螺旋段补燃氧气环24，直段补燃氧气环21和螺旋段补燃氧气环24所在平面的法线方向与烟气时均流动方向一致，直段补燃氧气环21和螺旋段补燃氧气环24通过管道连通气固换热器12的冷侧出口，内加热筒5螺旋段的内壁设置内筒螺旋板，所述内筒螺旋板按照右旋方向设置；直段补燃氧气环21和螺旋段补燃氧气环24的进气管上设置氧气控制阀19；外加热筒3的内壁设置螺旋板4，螺旋板4按照左旋方向设置。
参考图3和图4，所述内加热筒5采用富燃料燃烧的气化气燃烧器11，内加热筒5沿着轴向分为直管段和螺旋段，直管段沿轴线方向等间距布置有直段补燃氧气环21、螺旋段沿轴线方向等间距布置有螺旋段补燃氧气环24。温度测点包括第一温度测点16、第二温度测点15、第三温度测点17和第四温度测点18，第一温度测点16和第二温度测点15监测直段补燃氧气环21和螺旋段补燃氧气环24下游的烟气温度，作为反馈信号，控制氧气控制阀19，控制补燃氧气换环的供氧量，分别连接供氧管路，能提高供氧效率。
参考图5、图6和图7，直段补燃氧气环21包括依次连接的供氧母管25、分配支管27、环形支管28和喷嘴26；分配支管27呈辐射状布置，供氧母管25位于分配支管27的中心，喷嘴26沿环形支管28径向布置；螺旋段补燃氧气环24的结构与直段补燃氧气环21结构相同；直段补燃氧气环21通过第一补燃氧气管路20供氧，螺旋段补燃氧气环24通过第二补燃氧气管路23供氧，第一补燃氧气管路20和第二补燃氧气管路23均连通气固换热器12的冷侧。
可选的，参考图6，直段补燃氧气环21外径与内加热筒5横截面直径的比值范围为0.55～0.65，环形支管28内径与内加热筒5横截面直径的比值范围为0.01～0.03，分配支管27与环形支管28内径比值为0.9～1.1。环形支管28被分配支管27均分为四个象限，每个象限内喷嘴26等间距布置，喷嘴26出口氧气气流方向与烟气时均流动方向垂直，喷嘴26中心线延长线经过内加热筒5的横截面的中心点，同一象限内相邻喷嘴26的出口气流方向相反。螺旋段补燃氧气环24与直段补燃氧气环21结构类似，但尺寸等比例缩小，环形支管28所在平面的法线方向为烟气时均流动方向。
本发明所述提升机构可以采用斗提机13，送料机构包括依次连接的第一螺旋输送机构101、料斗1和第二螺旋输送机构102，第二螺旋输送机构102连接热解气化筒2的进料管201。
实施例1
原料为秸秆，水分含量为30％至60％之间。经生物质破碎机处理后物料粒径为5cm至15cm。经过斗提机13提升至第一螺旋输送机构101，由第一螺旋输送机构101输送至进料料斗。进料料斗内的秸秆由下方的第二螺旋输送机构102输送至热解气化筒2的进料管201，进料管201内装有单向阀，减少从外界漏入热解气化筒的空气量，保证热解气化筒内的还原性气氛。
热解气化筒2沿轴线方向，单向转动，推动秸秆在热解气化筒内翻动，通过调节热解气化筒的转速，控制秸秆在热解气化筒内的停留时间在28min至48min范围内，依次发生干燥、热解、气化等变化与化学反应，热解气化温度为250℃至550℃；热解气化筒2的内壁面等间距装有金属拨板，金属拨板的长边方向平行于热解气化筒轴线，金属拨板的短边延长线交汇于热解气化筒中轴线，短边长度10cm至20cm，强化传热和促进秸秆翻动。热解气化后的秸秆变成生物炭，从出料管202排出，进入气固换热器12，加热纯氧至250℃至400℃，秸秆生物炭产率可调，为秸秆干燥基的16％至53％；比表面积2.82m2/g至187.23m2/g；pH值7.87至10.65；阳离子交换量50cmol/kg至200cmol/kg；表面含氧官能团5.1mmol/g至15.3mmol/g。
秸秆热解气化气从热解气化筒2排出，经一号换热器10被加热至350℃以上，与被加热的纯氧混合后进入气化气燃烧器11进行富燃料燃烧，秸秆热解气化气火焰温度850℃至910℃，通过补燃氧气环控制气化气燃烧。热烟气在螺旋折流板的强化传热作用下，加热内加热筒5热解气化筒2；排出热解气化筒2后分两路，一路进入外加热筒3，在螺旋折流板的强化传热作用下，从外壁加热热解气化筒2，排出后利用余热加热纯氧。另一路烟气利用余热依次加热秸秆热解气化气和纯氧。
实施例2
原料为木屑，水分含量为20％至40％之间。经生物质破碎机处理后物料粒径为1cm至5cm。经过斗提机13提升至第一螺旋输送机构101，由第一螺旋输送机构101输送至进料料斗1。进料料斗1内的木屑由下方的第二螺旋输送机构102输送至热解气化筒2的进料管201，进料管201内装有单向阀，减少从外界漏入热解气化筒的空气量，保证热解气化筒内的还原性气氛。
热解气化筒2沿轴线方向，单向转动，推动木屑在热解气化筒内翻动，通过热解气化筒的转速，控制木屑在热解气化筒内的停留时间在37min至58min，依次发生干燥、热解、气化等变化与化学反应，热解气化温度为340℃至670℃。热解气化筒内壁面等间距装有金属拨板，金属拨板的长边方向平行于热解气化筒轴线，金属拨板的短边延长线交汇于热解气化筒中轴线，短边长度5cm至10cm，强化传热和木屑的翻动。热解气化后的木屑变成生物炭，从出料管202排出，进入气固换热器12，加热纯氧至250℃至400℃。木屑生物炭产率为木屑干燥基的26％至63％；比表面积4.68m2/g至301.59m2/g；pH值6.97至10.01；阳离子交换量38cmol/kg至257cmol/kg；表面含氧官能团3.2mmol/g至11.6mmol/g。
木屑热解气化气从热解气化筒内排出，经换热器被加热至350℃以上，与被加热的纯氧混合后进入气化气燃烧器充分燃烧，木屑热解气化气火焰温度900℃至950℃，通过补燃氧气环控制气化气燃烧。热烟气在螺旋折流板的强化传热作用下，加热内加热筒5热解气化筒2；排出热解气化筒2后分两路，一路进入外加热筒3，在螺旋折流板的强化传热作用下，加热热解气化筒2，排出后利用余热加热纯氧。另一路烟气利用余热依次加热木屑热解气化气和纯氧。
实施例3
原料为稻壳，水分含量为10％至20％之间。经生物质破碎机处理后物料粒径为0.1cm至0.8cm。经过斗提机13提升至第一螺旋输送机构101，由第一螺旋输送机构101输送至进料料斗1。进料料斗1内的稻壳由下方的第二螺旋输送机构102输送至热解气化筒2的进料管201，进料管201内装有单向阀，减少从外界漏入热解气化筒的空气量，保证热解气化筒内的还原性气氛。
热解气化筒2沿轴线方向，单向转动，推动稻壳在热解气化筒2内翻动，通过调节热解气化筒2的转速，控制稻壳在热解气化筒内的停留时间在20min至36min范围内，依次发生干燥、热解、气化等变化与化学反应，热解气化温度为300℃至600℃。热解气化筒内壁面等间距装有金属拨板，金属拨板的长边方向平行于热解气化筒轴线，金属拨板的短边延长线交汇于热解气化筒中轴线，短边长度3cm至6cm，强化传热和木屑的翻动。热解气化后的木屑变成生物炭，从出料管202排出，进入气固换热器12，加热纯氧至250℃至400℃。木屑生物炭产率为秸秆干燥基的22％至47％；比表面积53.98m2/g至276.81m2/g；pH值8.12至9.75；阳离子交换量21cmol/kg至147cmol/kg；表面含氧官能团0.12mmol/g至2.85mmol/g。
稻壳热解气化气从热解气化筒2排出，经换热器被加热至350℃以上，与被加热的纯氧混合后进入气化气燃烧器11充分燃烧，稻壳热解气化气火焰温度800℃至820℃，通过补燃氧气环控制气化气燃烧。燃烧后的烟气在螺旋折流板的强化传热作用下，加热内加热筒5和热解气化筒2；排出热解气化筒后分两路，一路进入外加热筒3，在螺旋折流板的强化传热作用下，加热热解气化筒2，排出后利用余热加热纯氧。另一路烟气利用余热依次加热稻壳热解气化气和纯氧。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种移动式生物质热解气化产炭系统，其特征在于：包括重载机动车，重载机动车上设置生物质破碎机(14)、提升机构、送料机构、热解气化筒(2)、外加热筒(3)以及内加热筒(5)，热解气化筒(2)与内加热筒(5)形成环形空间，生物质破碎机(14)连接提升机构，送料机构的入口设置在提升机构顶部，送料机构的出口连接热解气化筒(2)；内加热筒(5)、热解气化筒(2)和外加热筒(3)从内到外同轴设置；内加热筒(5)的前端设置气化气燃烧器(11)，气固换热器(12)的热侧入口连接热解气化筒(2)的出料口，气固换热器(12)的冷侧的进出口分别连接氧气管道和气化气燃烧器(11)；内加热筒(5)的烟气出口分别连通换热器(10)的热侧入口和外加热筒(3)，一号换热器(10)的冷侧进出口分别连接热解气化筒(2)和气化气燃烧器(11)；
内加热筒(5)沿着轴向分为直管段和螺旋段，所述螺旋段在内加热筒(5)的内壁设置内加热筒螺旋板(6)，直管段中设置直段补燃氧气环(21)，螺旋段设置螺旋段补燃氧气环(24)，直段补燃氧气环(21)和螺旋段补燃氧气环(24)所在平面的法线方向与烟气时均流动方向一致，直段补燃氧气环(21)和螺旋段补燃氧气环(24)通过管道连通气固换热器(12)的冷侧出口，内加热筒(5)螺旋段的内壁设置内筒螺旋板，所述内筒螺旋板按照右旋方向设置；直段补燃氧气环(21)和螺旋段补燃氧气环(24)的进气管上设置氧气控制阀(19)；外加热筒(3)的内壁设置螺旋板(4)，螺旋板(4)按照左旋方向设置；直段补燃氧气环(21)包括依次连接的供氧母管(25)、分配支管(27)、环形支管(28)以及喷嘴(26)；分配支管(27)呈辐射状布置，供氧母管(25)位于分配支管(27)的中心，喷嘴(26)沿环形支管(28)径向布置，相邻两个喷嘴(26)的出口方向相反；螺旋段补燃氧气环(24)的结构与直段补燃氧气环(21)结构相同；内加热筒(5)的烟气出口设置多个支管连接外加热筒(3)，所述支管沿着外加热筒(3)轴向布置，每条支管上均设置调节阀，沿加热筒轴线方向，热烟气由多个支管外加热筒(3)、电动阀控制各热风管道中热烟气的流量，实现分段温区控制。
2.根据权利要求1所述的一种移动式生物质热解气化产炭系统，其特征在于：内加热筒(5)直管段靠近轴线处设置温度测点，螺旋段靠近内加热筒(5)内壁设置温度测点；热解气化筒(2)中沿轴向均匀布置温度测点。
3.根据权利要求1所述的一种移动式生物质热解气化产炭系统，其特征在于：还设置制氧装置(7)或氧气罐、气体换热器(8)以及二号换热器(9)，制氧装置(7)或氧气罐的氧气出口依次连接气体换热器(8)的冷侧和二号换热器(9)的冷侧入口，二号换热器(9)的冷侧出口连接气固换热器(12)的冷侧入口；一号换热器(10)的热侧出口连接二号换热器(9)的热侧入口，外加热筒(3)的烟气出口连接气体换热器(8)的热侧入口，二号换热器(9)和气体换热器(8)的热侧出口连通有袋除尘(301)。
4.根据权利要求1所述的一种移动式生物质热解气化产炭系统，其特征在于：热解气化筒(2)绕中心轴旋转，沿热解气化筒(2)内壁面周向等间隔设置有金属拨板(203)，金属拨板(203)与热解气化筒(2)径向平行，金属拨板(203)的长边方向平行于热解气化筒(2)轴线，金属拨板(203)的短边延长线交汇于热解气化筒(2)中心轴。
5.根据权利要求1所述的一种移动式生物质热解气化产炭系统，其特征在于：提升机构采用斗提机(13)，送料机构包括依次连接的第一螺旋输送机构(101)、料斗(1)和第二螺旋输送机构(102)，第二螺旋输送机构(102)连接热解气化筒(2)的进料管(201)。
6.一种生物质热解气化产炭方法，其特征在于，基于权利要求1至5中任一项所述系统，生物质原料依次经过生物质破碎机(14)破碎成小粒径生物质原料，经过送料机构进入热解气化筒(2)和内加热筒(5)的环形空间；热解气化筒(2)沿轴线方向单方向旋转，带动生物质原料从往出料方向移动；在无氧气氛中，生物质在外加热筒(3)和内加热筒(5)的共同加热作用下，热解气化筒(2)热解生成气化气和生物炭；生物炭进入气固换热器(12)加热氧气；氧气进入气固换热器(12)加热至100℃～200℃，热解气化筒(2)出来的气化气进入一号换热器(10)加热后与加热后的氧气混合进入气化气燃烧器(11)燃烧，燃烧的热烟气从内加热筒(5)加热热解气化筒(2)，而后烟气分为两路，一路进入外加热筒(3)从外壁加热热解气化筒(2)，另一路进入一号换热器(10)加热气化气。
7.根据权利要求6所述的生物质热解气化产炭方法，其特征在于，燃烧产生的热烟气加热内加热筒(5)，在内加热筒螺旋板(6)的作用下，强化热烟气与内加热筒(5)壁面的对流传热，热交换后的热烟气排出内加热筒(5)，一部分热烟气经管道进入外加热筒(3)加热内加热筒(2)，在螺旋板(4)的作用下，强化热烟气与外加热筒(3)壁面的对流传热，热交换后的热烟气经管道排出外加热筒(3)，进入换热器(8)加热纯氧，随后进入袋除尘(301)，另一部分热烟气经管道进入一号换热器(10)，加热气化气至350℃以上，随后经管道进入二号换热器(9)，加热纯氧，经管道进入袋除尘(301)；所述热解气化筒内温度为300℃至700℃。
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