CN202509036U - 一种蓄热式生物质热解系统 - Google Patents

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刘静雅
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Abstract

本实用新型提供了一种能够大规模生产、运行成本低、总能耗低的蓄热式生物质热解系统，包括双蓄热式燃气辐射管旋转床、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的进料口相连的生物质预处理系统、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的固体物质出口相连的熄焦冷却装置、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的气态物质出口相连的冷凝装置、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的燃气入口相连的预热装置；所述冷凝装置的热解气出口连接净化器，所述净化器的净化气体出口连接预热装置的燃气入口，所述预热装置还设有空气入口。

Description

一种蓄热式生物质热解系统
技术领域
本实用新型涉及一种生物质热解系统，尤其涉及一种蓄热式生物质热解系统。
背景技术
随着人们对能源需求的日益增长，作为主要能源的燃料却迅速减少。据美国能源部和世界能源理事会预测，全球燃料煤、石油和天然气的可开采年限分别为211年、39年和60年。并且大量化石燃料的使用，导致了全球性温暖化以及SOx和NOx排放量增加，严重污染了大气环境。因此，寻找一种可再生的环境友好型能源便成为社会普遍关注的焦点。在各种可再生能源中，生物质是独特的，不仅能贮存太阳能，还是一种可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料，对生物质能源的有效利用不仅可以减少对化石燃料的使用量，又可以抑制二氧化碳的排放量。据估计，地球上植物每年通过光合作用固定的碳达2×1011t，含能量高达3×1018kJ，可开发的能源约相当于全世界每年耗能量的10倍。我国生物质能资源相当丰富，理论生物质能资源约有50×108t标准煤，是我国目前总能耗的4倍。生物质能有效利用技术开始于20世纪70年代末期，主要是利用热化学转化和生物转化技术将生物质转化为气、液和固态多种能源产物和化学品。热化学方法包括：直接燃烧，气化和热解。众多的研究发现，生物质热解技术是生物质利用的重要途径，尤其随着人们对热解产物研究的不断增加，以获得最大量液态产物(生物油)为目的的热解技术的研究和应用越来越受到重视。生物质热解是生物质在一定的气化介质条件下，产生液体(生物油)、气体(可燃气)、固体(焦炭)3种产物的生物质热解降解过程。生物质热解液化转化为生物燃油是生物质热解技术的发展的必然方向。在今后，这一技术必将得到广泛地发展与应用，并产生巨大的社会效益与经济效益。
现有的生物质热解技术主要包括固定床生物质热解和流化床生物质热解技术。固定床生物质热解存在料层受热不均、无法连续操作的问题，流化床虽然可使床层内部温度均匀，但处理规模较小，要求物料颗粒较小，并且热解气与流化气混合在一起，增加了热解气与流化气分离的工艺。此外，传统的外热式加热方式需要消耗大量燃气，运行成本高。其余正在开发的技术包括真空移动床、引流床、夹带流、多炉装置、旋转锥等生物质热解技术，其共有缺点是处理规模较小，能耗较高。
实用新型内容
本实用新型提供了一种能够大规模生产、运行成本低、总能耗低的蓄热式生物质热解系统。
实现本实用新型的目的的蓄热式生物质热解系统，包括双蓄热式燃气辐射管旋转床、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的进料口相连的生物质预处理系统、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的固体物质出口相连的熄焦冷却装置、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的气态物质出口相连的冷凝装置、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的燃气入口相连的预热装置；所述冷凝装置的热解气出口连接净化器，所述净化器的净化气体出口连接预热装置的燃气入口，所述预热装置还设有空气入口。
所述净化器设有另一个净化气体出口，该另一个净化气出口连接气罐，该气罐的出口与预热装置的补燃气入口相连。用于将多余的净化气存储，并可在需要时补充预热装置里的燃气。
所述冷凝装置的可凝液体出口连接有油水分离器，将可凝液体中的生物油与污水进行分离。
所述生物质预处理系统包括干燥器、粉碎机和成型机中的一个或多个。
本实用新型的蓄热式生物质热解系统的有益效果如下：
1、本实用新型的蓄热式生物质热解方法及其系统，使用的热解炉为环形旋转床，可以做到生物质原料的连续进料和出料，并通过扩大旋转床直径实现单炉大规模化生产；另外热解前的脱水干燥和压缩成型增大了生物质的堆密度，提高了处理能力。
2、本实用新型采用双蓄热式燃气辐射管燃烧器，用低热值的生物质热解气代替外购燃气作为燃料气，不仅实现了稳定燃烧，且燃烧效率可达85％以上，保证了生物质热解能量的自给，从而降低了运行成本。
3、加热过程中烟气与热解气隔离，加上旋转床的密封设计，保证了热解在无氧条件下进行，从而最大限度地提高了热解气的热值。
4、生物质热解产物热解气、生物油和生物炭不但能作为燃料，而且可以作为工业原料出售，具有比发电更好的经济价值。
附图说明
图1为本实用新型的蓄热式生物质热解系统的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的蓄热式生物质热解系统的实施例如下：
如图1所示，本实用新型的蓄热式生物质热解系统，包括双蓄热式燃气辐射管旋转床1、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床1的进料口相连的生物质预处理系统2、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床1的固体物质出口相连的熄焦冷却装置3、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床1的气态物质出口相连的冷凝装置4、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床1的燃气入口相连的预热装置5；所述冷凝装置4的热解气出口连接净化器6，所述净化器6的净化气体出口连接预热装置5的燃气入口，所述预热装置5还设有空气入口。
所述净化器6设有另一个净化气体出口，该另一个净化气出口连接气罐7，该气罐7的出口与预热装置5的补燃气入口相连。用于将多余的净化气存储，并可在需要时补充预热装置5里的燃气。
所述冷凝装置4的可凝液体出口连接有油水分离器8，将可凝液体中的生物油与污水进行分离。
所述生物质预处理系统2包括干燥器21、粉碎机22和成型机23。
本实用新型的蓄热式生物质热解系统的热解方法，包括如下步骤：
(1)生物质经过预处理后进行干燥，对干燥后的生物质粉碎并在成型机中压缩成颗粒状、块状或圆柱状，然后由皮带机输送到生物质料仓，定量向旋转床的铺料机构给料。生物质在蓄热式燃气辐射管旋转床内铺料50～400mm厚，在200～800℃的反应温度下停留30～120分钟，生物质在无氧状态下热解，产生的气态物质由旋转床顶部或侧壁的管路收集。热解后的固体物质由旋转床的密封出料机构排出。
蓄热式燃气辐射管旋转床是实现生物质热解的主体设备，它包括旋转床热解炉，蓄热式燃气辐射管燃烧器，以及铺料、出料等辅助机构。旋转床热解炉为生物质热解提供反应的空间和环境。蓄热式燃气辐射管燃烧器通过蓄热式燃烧器对燃气(空气)进行预热，并在辐射管中高效燃烧，以热辐射的方式提供旋转床内生物质热解所需热量。蓄热式燃气辐射管燃烧器的热效率达到85％以上，更重要的是可以稳定燃烧低热值的燃气。
(2)从旋转床出来的气态物质首先经过冷凝装置降温，其中的可凝液体被凝结出来。可凝液体包括水、焦油以及固体颗粒物等。可凝液体再经过油水分离，得到的生物油可以作为原料出售或进一步精加工；分离出来的污水经过污水处理后达标排放。
(3)冷凝降温后仍为气体的热解气经过净化(除焦、脱硫、脱硝)后，被存储在气罐中。气罐中的热解气通过压力设备和管道与蓄热式燃烧器相连，作为燃气为蓄热式燃烧器提供气源。另设有一路补燃燃气气路，当热解气不够或不稳定时提供补燃燃气。
本实用新型的蓄热式生物质热解方法及其系统，采用双蓄热式燃气辐射管燃烧器提供生物质热解所需热量，生物质均匀铺于旋转床炉顶并随着炉底的转动被置于炉墙的蓄热式辐射管均匀加热，加热过程中烟气与热解气隔离。此种方法适用颗粒粒度范围较广，并且热解产生的低热值气体可用作蓄热式辐射管燃烧器的燃料，降低了运行成本，总能耗低。而且旋转床可以通过扩大炉体直径实现大规模生产，最高能实现100万t/年的生物质处理规模。

Claims (4)

1.一种蓄热式生物质热解系统，其特征在于：包括双蓄热式燃气辐射管旋转床、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的进料口相连的生物质预处理系统、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的固体物质出口相连的熄焦冷却装置、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的气态物质出口相连的冷凝装置、与所述双蓄热式燃气辐射管旋转床的燃气入口相连的预热装置；所述冷凝装置的热解气出口连接净化器，所述净化器的净化气体出口连接预热装置的燃气入口，所述预热装置还设有空气入口。
2.根据权利要求1所述的蓄热式生物质热解系统，其特征在于：所述净化器设有另一个净化气体出口，该另一个净化气出口连接气罐，该气罐的出口与预热装置的补燃气入口相连。
3.根据权利要求1或2所述的蓄热式生物质热解系统，其特征在于：所述冷凝装置的可凝液体出口连接有油水分离器。
4.根据权利要求1或2所述的蓄热式生物质热解系统，其特征在于：所述生物质预处理系统包括干燥器、粉碎机和成型机中的一个或多个。 
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