CN1928012A

CN1928012A - 利用生物质连续干馏制备燃气之工艺及装置

Info

Publication number: CN1928012A
Application number: CNA2006100171640A
Authority: CN
Inventors: 王士元; 郭继平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2007-03-14

Abstract

本发明为一种利用生物质连续干馏制备燃气之工艺及装置，包括原料的准备及送料、原料的气化、燃气的净化及输送、除炭回收工艺；还包括完成该工艺所需装置：原料处理并送料系统、干馏炉燃气发生系统、燃气净化并输送贮存系统、除炭回收系统，该发明从送料到排炭操作均采用自动控制、劳动强度低，体现了现代化文明生产，系统正常运行后，原料升温加热完全采用设备自身所产燃气提供生产热源，余热还可引入系统外蒸汽锅炉作为蒸汽热源，炭渣回收后仍可作燃料使用，实现投资少、成本低、效率高、节能环保，达到开发利用绿色无污染能源之目的。

Description

利用生物质连续干馏制备燃气之工艺及装置

所属技术领域

本发明涉及一种利用生物质连续干馏制备燃气之工艺及装置，尤其是适于以农作物秸秆、稻壳及林业枝杈废料为原料的连续干馏制备燃气的工艺，同时也包括完成该工艺所应用的装置，属于新能源技术领域。

背景技术

由于石油、煤炭资源的不可再生，能源紧缺已成为人类必须面对的一大难题，因而，凡具有水利风力发电条件的区域都被充分开发利用起来，我国是农业大国，每年大量的农作物如高梁、玉米、大豆、棉花之秸秆、稻壳等，均被直接烧掉，不仅污染了环境，也白白浪费了绿色能源，为此，有以农作物秸秆为原料的气化炉应运而生，但缺点是：它们只能选择密实型生物质作原料，对于蓬松型生物质原料使用效果不理想，而且炉型结构复杂稳定性差，尤其是它们都不能做到连续生产，无法实现大规模产业化生产，系统重新启动耗能大，间歇式生产效率低，产生气体热值低，达不到国家规定人工燃气之热值标准。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种原料成本低、生产效率高、排放污染少的利用生物质连续干馏制备燃气之工艺及实现该工艺之装置。

本发明的技术方案如下：

一种利用生物质连续干馏制备燃气之工艺，包括以下步骤：

(1)原料的准备及送料：将所用生物质原料经粉碎至＜40mm的碎块，掺入氟石颗粒，重量为生物质原料重量的5～15％，搅拌均匀，用斗式提升机将其运到料仓，再经双螺旋杆送料机送入干馏室内；

(2)原料的气化：经预处理之生物质于干馏炉内、600℃～800℃温度范围内进行干馏，此时，氟石作为催化剂促使焦油充分裂解，温度的控制通过调风装置实现；

(3)燃气的净化及输送：干馏室内产生的粗燃气向上流动经炉顶燃气出口送至燃气净化系统，于上升管顶部喷洒循环水，将燃气初步冷却到80～90℃，而后再经初冷器冷却到30～40℃，初冷器后面所连鼓风机，将一部分燃气送回干馏炉加热，另一部分燃气送达贮气罐分配至用户；

(4)除炭回收：干馏气化过程中产生的炭从干馏室底部出口靠自重落入与之密封连接的排炭箱，设于排炭箱上段内侧四周之喷咀将炭初步冷却，中段外测水夹套及水封装置，通过循环水使上段下来的生物质炭进一步冷却到100℃左右，进入装有“+”型排炭器之排炭箱下段，于调速电机驱动下进行连续排炭。

一种利用生物质连续干馏制备燃气之装置，包括原料处理并送料系统、干馏炉燃气发生系统、燃气净化并输送贮存系统、除炭回收系统。

所述的利用生物质连续干馏制备燃气之装置，其中送料系统采用双螺旋杆送料机结构，一根与水平面呈10～20度夹角设置于料仓下部，另一根竖直接入干馏室原料入口，双螺旋杆送料机配置调速电机，并与料位测定仪联锁，自动控制送料速度。

所述的利用生物质连续干馏制备燃气之装置，其中干馏炉燃气发生系统主体由干馏室和燃烧室构成，两个干馏室为一组，干馏室设有锥度，每个干馏室两侧各设一个燃烧室，燃烧室下段再由隔热板隔出空气预热段，预热段设有空气入口及热气出口，燃烧室设有焰火入口及烟囱出口，干馏炉采用特种钢制做而成，燃烧室采用水平火道式结构，火道隔板上下平面绕流板条均匀分布，燃烧室底部插接调风装置，设于干馏炉顶部之燃气出口与燃气净化系统、燃气输送贮存系统之管路连通。

所述的利用生物质连续干馏制备燃气之装置，其干馏炉也可由耐火砖砌成，此时燃烧室采用数条相互连通之直立火道。

所述的利用生物质连续干馏制备燃气之装置，其除炭回收系统采用于干馏室底部连接一个排炭箱，该箱被分为上、中、下三段，上段内侧四周设置若干喷咀，中段外测设水夹套及水封装置，下段装有“+”型排炭器，并配有调速电机进行连续排炭。

所述的利用生物质连续干馏制备燃气之装置，该装置中采用两个干馏室为一组，同样也可扩大为三个、四个、五个......并联成一体。

本发明的优点在于：采用顶部送料，底部排炭，实现连续干馏制气工艺流程，易于产业化和大规模制气，生产的燃气经净化处理后完全满足工业和民用燃气质量要求，干馏室外壁燃烧室内采用多层水平火道，火道隔板上下设置绕流板条，该结构会使焰气在至下而上曲线上升的同时，与隔板上下表面形成横向焰气波浪，可有效增大受热面积，并延长了焰气浪每一个点位在燃烧室内的停留时间，使干馏室受热更充分、持久，干馏炉与外界密封好、安全、无污染，炉子四周采用特种材料保温，散热少、热效率高，预热段经辐射传导之热气由热气出口接入燃烧器为燃烧器助燃，进一步提高热效率，从送料到排炭操作均采用自动控制、劳动强度低，体现了现代化文明生产，系统正常运行后，原料升温加热完全采用设备自身所产燃气提供生产热源，余热还可引入系统外蒸汽锅炉作为蒸汽热源，炭渣回收后仍可作燃料使用，实现投资少、成本低、效率高、节能环保，达到开发利用绿色无污染能源之目的，

试验结果表明：

燃气组成

组成	H₂	CH₄	CO	C_mH_n	N₂、O₂、CO₂
组成	H₂	CH₄	CO	C_mH_n	N₂、O₂、CO₂	体积％	23～28	26～36	8～12	1.4～4.2	19～25

产品产率

组成	燃气	轻质油	重油	木醋夜	炭
组成	燃气	轻质油	重油	木醋夜	炭	占原料质量％	40～45％	10～15％	5～10％	5～10％	30～35％

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

图1为本发明工艺之流程图

图2为本发明所采用装置结构之示意图

图3为本发明所采用装置之干馏炉结构示意图

图4为干馏炉结构示意图之A-A向视图

图5为干馏炉结构示意图之俯视图

图中：1.斗式提升机、2.料仓、3.双螺旋杆送料机、4.干馏炉、5.燃气出口、6.排炭箱、7.干馏室、8.原料入口、9.燃烧室、10.火道隔板、11.绕流板条、12.隔热板、13.预热段、14.焰火入口、15.热气出口、16.空气入口、17.烟囱出口。

具体实施方式

实施例1

结合附图1、2、3、4、5，实施本发明的具体工艺步骤如下：将玉米秸秆粉碎成20～30mm的碎料，加入50％稻壳，掺入氟石颗粒，重量为生物质原料重量的8％，搅拌均匀，用斗式提升机[1]将其运到料仓[2]，再经双螺旋杆送料机[3]经原料入口[8]送入干馏炉[4]之干馏室[7]内，本实施例采用两个干馏室并联成一体，燃烧室[9]温度升至600℃之前，用固体燃料(煤)作为初始加热介质，并保证燃烧室同一平面、即带有绕流板条[11]之火道隔板[10]之间温度均匀，最大温差不大于50℃，由此可保证干馏室内原料中心温度均衡，最大温差亦不大于50℃，通过调风装置实现温度调控，干馏段水平火道温度小于450℃前，干馏所产生气体中水汽含量较高，可由集气管之放散管放散，燃气鼓风机不开启，集气管之燃气导出碟阀关闭，初冷器不给水，干馏段水平火道温度大于450℃后，开启燃气鼓风机，初冷器给水，干馏气体从鼓风机后放散管放散，并每10分钟做一次燃气点火试验，燃气点火试验成功后，停止燃气放散，燃烧器点火，停止固体燃料炉灶的强制鼓风，转为正常加热，剩余燃气由鼓风机送入贮气罐，处于隔热板[12]下方之预热段[13]，其经空气入口[16]进入的冷气，由隔热板辐射导热成为热气并由热气出口[15]接入燃烧器，此时，燃烧器已经与干馏炉焰火入口[14]连通；一方面，原料由干馏室顶部连续向下移动，移动过程中，温度渐升，实现干燥、干馏的制备燃气过程，而氟石作为催化剂更是促使焦油充分裂解，最终干馏温度为600℃～800℃，干馏炉内产生的粗燃气向上流动，经炉顶燃气出口[5]送至燃气净化系统，经贮气罐分配输送到用户，另一方面，干馏过程产生的炭从干馏室底部出口靠自重落入与之密封连接的排炭箱[6]内，燃烧室内的高温废气自下而上流动，不断向干馏室供热，废气温度渐降而后从燃烧室顶部烟囱出口[17]引出、经系统外废热锅炉温度降至200～250℃后排除，再说排炭箱[6]，设于排炭箱上段内侧四周喷咀将炭初步冷却，中段外测水夹套及水封装置，通过循环水使上段下来的生物质炭进一步冷却到100℃左右，进入装有“+”型排炭器之排炭箱下段，调速电机驱动下进行连续排炭。

实施例2

结合附图1、2、3、4、5，实施本发明的具体工艺步骤如下：将玉米秸秆粉碎成30～40mm的碎料，加入60％稻壳，掺入氟石颗粒，重量为生物质原料重量的12％，搅拌均匀，用斗式提升机[1]将其运到料仓[2]，再经双螺旋杆送料机[3]经原料入口[8]送入干馏炉[4]之干馏室[7]内，本实施例采用四个干馏室并联成一体，燃烧室[9]温度升至600℃之前，用固体燃料(煤)作为初始加热介质，并保证燃烧室同一平面、即带有绕流板条[11]之火道隔板[10]之间温度均匀，最大温差不大于50℃，由此可保证干馏室内原料中心温度均衡，最大温差亦不大于50℃，通过调风装置实现温度调控，干馏段水平火道温度小于450℃前，干馏所产生气体中水汽含量较高，可由集气管之放散管放散，燃气鼓风机不开启，集气管之燃气导出碟阀关闭，初冷器不给水，干馏段水平火道温度大于450℃后，开启燃气鼓风机，初冷器给水，干馏气体从鼓风机后放散管放散，并每10分钟做一次燃气点火试验，燃气点火试验成功后，停止燃气放散，燃烧器点火，停止固体燃料炉灶的强制鼓风，转为正常加热，剩余燃气由鼓风机送入贮气罐，处于隔热板[12]下方之预热段[13]，其经空气入口[16]进入的冷气，由隔热板辐射导热成为热气并由热气出口[15]接入燃烧器，此时，燃烧器已经与干馏炉焰火入口[14]连通，一方面，原料由干馏室顶部连续向下移动，移动过程中，温度渐升，实现干燥、干馏的制备燃气过程，而氟石作为催化剂更是促使焦油充分裂解，最终干馏温度为600℃～800℃，干馏炉内产生的粗燃气向上流动，经炉顶燃气出口[5]送至燃气净化系统，经贮气罐分配输送到用户，另一方面，干馏过程产生的炭从干馏室底部出口靠自重落入与之密封连接的排炭箱[6]内，燃烧室内的高温废气自下而上流动，不断向干馏室供热，废气温度渐降而后从燃烧室顶部烟囱出口[17]引出，经系统外废热锅炉温度降至200～250℃后排除，再说排炭箱[6]，设于排炭箱上段内侧四周喷咀将炭初步冷却，中段外测水夹套及水封装置，通过循环水使上段下来的生物质炭进一步冷却到100℃左右，进入装有“+”型排炭器之排炭箱下段，调速电机驱动下进行连续排炭。

Claims

1、一种利用生物质连续干馏制备燃气之工艺，其特征在于包括以下步骤：

(3)燃气的净化及输送：干馏室内产生的粗燃气向上流动经炉顶燃气出口送至燃气净化系统，于上升管顶部喷洒循环水，将燃气初步冷却到80～90℃，而后再经初冷器冷却到30～40℃，初冷器后面所连鼓风机将一部分燃气送回干馏炉加热，另一部分燃气送达贮气罐分配至用户；

2、一种利用生物质连续干馏制备燃气之装置，其特征在于：它包括原料处理并送料系统、干馏炉燃气发生系统、燃气净化并输送贮存系统、除炭回收系统。

3、如权利要求2所述的利用生物质连续干馏制备燃气之装置，其特征在于送料系统采用双螺旋杆送料机[3]之结构，一根与水平面呈10～20度夹角设置于料[2]之下部，另一根竖直接入干馏室[7]之原料入口[8]，双螺旋杆送料机配置调速电机，并与料位测定仪联锁，自动控制送料速度。

4、如权利要求2所述的利用生物质连续干馏制备燃气之装置，其特征在于干馏炉[4]燃气发生系统主体由干馏室[7]和燃烧室[9]构成，两个干馏室为一组，干馏室设有锥度，每个干馏室两侧各设一个燃烧室，燃烧室下段再由隔热板[12]隔出空气预热段[13]，预热段设有空气入口[16]及热气出口[15]，燃烧室设有焰火入口[14]及烟囱出口[17]，干馏炉采用特种钢制做而成，燃烧室采用水平火道式结构，火道隔板[10]之上下平面绕流板条[11]均匀分布，燃烧室底部插接调风装置，设于干馏炉顶部之燃气出口[5]与燃气净化系统、燃气输送贮存系统之管路连通。

5、如权利要求4所述的利用生物质连续干馏制备燃气之装置，特征在于其干馏炉[4]也可由耐火砖砌成，此时燃烧室[9]采用数条相互连通之直立火道。

6、如权利要求2所述的利用生物质连续干馏制备燃气之装置，其特在于其除炭回收系统采用于干馏室[7]之底部连接一个排炭箱[6]，该箱被分为上、中、下三段，上段内侧四周设置若干喷咀，中段外测设水夹套及水封装置，下段装有“+”型排炭器，并配有调速电机进行连续排炭。

7、如权利要求4所述的利用生物质连续干馏制备燃气之装置，所述的采用干馏炉两个为一组，其特征在于该干馏炉[4]同样也可扩大为三个、四个、五个……并联成一体。