CN114989845B - 一种生物质热解破碎一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质热解破碎一体化装置，其特征在于，包括静颚、动颚以及壳体，其特征在于，所述静颚固设于所述壳体的内壁上，所述动颚的至少一部分设置于所述壳体内，所述动颚与所述静颚配合实现对生物质的破碎，所述静颚、所述动颚以及所述壳体围成封闭的破碎空间，所述破碎空间内设置有电加热装置。由于热解和破碎相互促进进行，本发明中的生物质热解破碎一体化装置适应范围广，对生物质原料的尺寸没有要求，不同粒径的生物质原料均能够在装置内进行热解破碎，因此极大地简化了生物质原料的热解破碎工艺，降低了热解破碎成本。另外，由于本发明中热解与破碎相互促进，因此解决了纤维状生物质原料难以破碎的问题。
Description
技术领域
本发明涉及生物质热解技术领域，更具体地说，涉及一种生物质热解破碎一体化装置。
背景技术
生物质热裂解技术是目前生物质能规模化开发利用的前沿技术之一。该技术能以连续的工艺和工厂化的生产方式将生物质如木屑、秸秆、树叶、烟叶、烟梗等转化为热解炭、热解气和热解油。该技术产生的热解气、热解油、热解炭可以进一步高值化利用，拓宽生物质资源的使用范围，能极大地提高生物质资源的使用价值，具有显著的经济价值和推广前景。
生物质进入热解反应器之前，需要经过预处理，包括烘干、粉碎等一系列物理过程，以使生物质原料适用于热解反应器。但是热解反应对不同生物质的粒径要求不同，因此不同生物质所对应的粉碎工艺不同，如此便增加了生物质热裂解技术的成本与复杂性。比如，在热裂解过程中，秸秆、木屑、烟梗所对应的粉碎工艺不同。另外，对于纤维状生物质，例如秸秆，则难以在现有的粉碎机中得到良好地破碎。
因此，如何简化生物质的热裂解工艺，降低生物质的热裂解成本，同时使得纤维状生物质得到良好地破碎，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。
发明内容
本发明的目的是简化生物质的热裂解工艺，降低生物质的热裂解成本，同时使得纤维状生物质得到良好地破碎。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种生物质热解破碎一体化装置，包括静颚、动颚以及壳体，其特征在于，所述静颚固设于所述壳体的内壁上，所述动颚的至少一部分设置于所述壳体内，所述动颚与所述静颚配合实现对生物质的破碎，所述静颚、所述动颚以及所述壳体围成封闭的破碎空间，所述破碎空间内设置有电加热装置。
优选地，所述电加热装置铺设于所述静颚的作业面和/或所述动颚的作业面，形成电加热层。
优选地，所述电加热层的表面设置有催化金属层。
优选地，所述电加热层为电阻丝加热网层，所述催化金属层涂覆于所述电加热层表面。
优选地，所述壳体包括顶板和相对布置的两个侧板，所述静颚设置在一个所述侧板的内壁，所述顶板上设置有配合孔，所述动颚通过所述配合孔伸出到所述壳体外以与驱动组件连接。
优选地，所述驱动组件为偏心轮组件，所述动颚的上端与所述偏心组件的偏心轴铰接；
所述动颚的下部，且背对所述静颚的一侧设置有液压装置，所述液压装置包括液压座和活塞杆，所述液压座固连在另一个所述侧板的内壁上，所述活塞杆的一端铰接于所述液压座上，另一端铰接于所述动颚上，所述动颚的下部与所述静颚的下部组成了固体产品出口。
优选地，所述配合孔的四周环绕设置有密封件，所述密封件用于密封所述动颚与所述配合孔的孔壁之间的空隙。
优选地，所述顶板上设置有投料口和挥发份出口。
从上述技术方案可以看出：装置内的生物质原料的破碎和热解同时进行，热解使得生物质原料变得脆化容易破碎，破碎后的生物质原料又容易吸收热量进一步热解，二者相互促进，最终生物质彻底热解、挥发份释放完全，并且得到了破碎性良好的固体产品。
由于热解和破碎相互促进进行，本发明中的生物质热解破碎一体化装置适应范围广，对生物质原料的尺寸没有要求，不同粒径的生物质原料均能够在装置内进行热解破碎，因此极大地简化了生物质原料的热解破碎工艺，降低了热解破碎成本。另外，由于本发明中热解与破碎相互促进，因此解决了纤维状生物质原料难以破碎的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一具体实施例提供的生物质热解破碎一体化装置的平面图。
其中，1为动颚、2为静颚、3为电加热层、4为催化金属层、5为顶板、6为侧板、7为偏心轮组件、8为偏心轴、9为液压装置。
具体实施方式
本发明公开了一种生物质热解破碎一体化装置，该装置能够简化生物质的热裂解工艺，降低生物质的热裂解成本，同时使得纤维状生物质得到良好地破碎。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”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设备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。
本发明公开了一种生物质热解破碎一体化装置，该装置包括：静颚2、动颚1以及壳体。其中，静颚2固设于壳体的内壁上，动颚1的至少一部分设置于壳体内。在作业的过程中，动颚1与静颚2相互配合实现对生物质的破碎。特别地，静颚2、动颚1以及壳体围成了封闭的破碎空间，并且在该破碎空间内设置有电加热装置。由于破碎空间为封闭的，因此破碎空间处于缺氧环境，同时由于破碎空间内设置有电加热装置，因此破碎空间处于高温环境。缺氧环境和高温环境形成了生物质的热解环境，生物质在破碎空间内能够被热解破碎。
在生物质原料进入到破碎空间后，生物质原料首先进行热解反应，释放部分挥发份，挥发份从挥发份出口逸出。脱离部分挥发份的生物质在高温下变脆，因此容易在动鳄和静颚2的配合下被破碎掉。生物质被破碎后表面积会增大，传热效应增强，那么利于热解反应的进一步发生。生物质继续脆化，之后被继续破碎，如此循环往复。
整个过程破碎和热解同时发生，热解使得生物质原料变得脆化容易破碎，破碎后的生物质原料又容易吸收热量进一步热解，二者相互促进，最终生物质彻底热解、挥发份释放完全，并且得到了破碎性良好的固体产品。另外，可以根据实际需要对装置的尺寸设置进行调整，使得破碎和热解过程达到完美耦合。
由于热解和破碎相互促进进行，本发明中的生物质热解破碎一体化装置适应范围广，对生物质原料的尺寸没有要求，不同粒径的生物质原料均能够在装置内进行热解破碎，因此极大地简化了生物质原料的热解破碎工艺，降低了热解破碎成本。另外，由于本发明中热解与破碎相互促进，因此解决了纤维状生物质原料难以破碎的问题。
基于提高热解效率考虑，本发明将电加热装置铺设于静颚2的作业面，和/或铺设于动颚1的作业面，以形成电加热层3。即，在静颚2的作业面设置电加热层3，或者在动颚1的作业面设置电加热层3，或者在静颚2的作业面和动颚1的作业面均设置电加热层3，如此，生物质在被破碎的过程中能够近距离地被加热热解，从而提高了热解效率。
为了利于热解的进行，本发明还在破碎空间内设置了催化金属层4，以使生物质发生催化热解。具体地，催化金属层4设置在电加热层3的表面，催化金属层4与生物质直接接触，以利于生物质进行催化热解。催化金属层4不仅能够加速热解，同时还能够选择性催化生物质。在本发明一具体实施例中，催化金属为铁镍复合金属。
在生物质原料进入到破碎空间后，生物质原料首先在电加热层3和催化金属层4的作用下发生催化热解反应，以促使生物质原料释放挥发份。
在本发明一具体实施例中，电加热层3具体为电阻丝加热网层。催化金属层4采用涂覆的方式成型于电加热层3的表面。
在现有技术中，本领域技术人员为了提高破碎质量会增设一些辅助的破碎结构，但是这样会提高装置的复杂性，增加装置的制作成本。而本发明仅仅在壳内设置了电加热层3和催化金属层4就能够显著提高破碎效果，并且本发明使热解和破碎同时进行，简化了破碎热解的步骤，提高了生产效率。
本发明中的壳体具体包括顶板5和两个相对布置的侧板6。静颚2设置在一个侧板6的内壁上。顶板5上设置有配合孔，动颚1通过配合孔伸出壳体外，以与驱动组件连接。
需要说明的是，为了确保破碎空间的缺氧环境，本发明在配合孔的四周环绕设置了密封件，该密封件用于密封动颚1与配合孔的孔壁之间的间隙。
驱动组件为偏心轮组件7，动颚1的上端部通过轴承铰接在偏心轮组件7的偏心轴8上。动颚1的下部，且背对静颚2的一侧设置有液压装置9。液压装置9具体包括液压座和活塞杆。液压座固连在另一个侧板6的内壁上。活塞杆的一端铰接在液压座上，另一端铰接在动颚1上。在偏心轮组件7转动时，动颚1的上部跟随偏心轴8上下移动并左右摆动。在动颚1上升时，动颚1的下部受到活塞杆的作用而靠近静颚2，从而对生物质进行破碎。在动颚1下降时，动颚1的下部远离静颚2并复位到初始位置，以使小于预设粒径的固体产品通过固体产品出口下落。另外，为了利于动颚1的复位，还可以设置复位弹簧。
需要说明的是，可以通过液压装置9来推动或者拉动动颚1，以调节固体产品出口的大小。即本发明中的固体产品的粒径可控。
为了利于挥发份的挥发，本发明将挥发份出口设置在了顶板5上。为了便于投料，本发明将投料口设置在了顶板5上。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种生物质热解破碎一体化装置，其特征在于，包括静颚、动颚以及壳体，其特征在于，所述静颚固设于所述壳体的内壁上，所述动颚的至少一部分设置于所述壳体内，所述动颚与所述静颚配合实现对生物质的破碎，所述静颚、所述动颚以及所述壳体围成封闭的破碎空间，所述破碎空间内设置有电加热装置；
所述电加热装置铺设于所述静颚的作业面和/或所述动颚的作业面，形成电加热层。
2.根据权利要求1所述的生物质热解破碎一体化装置，其特征在于，所述电加热层的表面设置有催化金属层。
3.根据权利要求2所述的生物质热解破碎一体化装置，其特征在于，所述电加热层为电阻丝加热网层，所述催化金属层涂覆于所述电加热层表面。
4.根据权利要求1所述的生物质热解破碎一体化装置，其特征在于，所述壳体包括顶板和相对布置的两个侧板，所述静颚设置在一个所述侧板的内壁，所述顶板上设置有配合孔，所述动颚通过所述配合孔伸出到所述壳体外以与驱动组件连接。
5.根据权利要求4所述的生物质热解破碎一体化装置，其特征在于，所述驱动组件为偏心轮组件，所述动颚的上端与所述偏心组件的偏心轴铰接；
所述动颚的下部，且背对所述静颚的一侧设置有液压装置，所述液压装置包括液压座和活塞杆，所述液压座固连在另一个所述侧板的内壁上，所述活塞杆的一端铰接于所述液压座上，另一端铰接于所述动颚上，所述动颚的下部与所述静颚的下部组成了固体产品出口。
6.根据权利要求4所述的生物质热解破碎一体化装置，其特征在于，所述配合孔的四周环绕设置有密封件，所述密封件用于密封所述动颚与所述配合孔的孔壁之间的空隙。
7.根据权利要求4所述的生物质热解破碎一体化装置，其特征在于，所述顶板上设置有投料口和挥发份出口。
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