CN203212526U - 蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统，该系统包括生物质原料整备设备、生物质热解设备、产品采收设备和废气处理设备，生物质热解设备包括干燥清灰炉、移动床热解炉和载热质加热设备，生物质热解时预干燥过程与生物质挥发分热解过程先后分别在干燥清灰炉和移动床热解炉中分区进行，两个过程采用不同的载热质，即干燥阶段采用低温烟气作为载热质，热解阶段采用自产煤气做为载热质，且高温烟气与载热煤气之间采用蓄热式换热方法。另外，生物质预干燥过程与生物质挥发分热解过程产生的气态产物分别处理，不进行混合。本实用新型具有以下综合效果：热解产品品质大幅度提高，系统热效率大幅度提高，煤气处理设备简化，煤气处理动力消耗大幅度下降，液态产品深加工成本降低。

Description

蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统

所属技术领域

本实用新型涉及一种蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统及其使用方法，尤其是一种以烟气及自产煤气联合载热，而且自产煤气载热质采用蓄热式加热技术的蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统和一种利用该系统进行生物质低温热解的方法。 

背景技术

目前，公知的生物质热解炉按载热方式分为两大类，一类为固体载热，一类为气体载热。 

固体载热技术又分为固体载热移动床技术及固体载热流化床技术，固体载热移动床技术的主要缺点是生物质与载热体分离结构复杂。固体载热流化床技术不但具有上述缺点，而且热解煤气及焦油含尘量大，导致煤气净化设备复杂，动力消耗增大，且焦油品质很差，深加工困难。 

公知的气体载热技术均采用烟气载热，烟气载热的主要缺点有两方面： 

烟气载热时，烟气直接进入热解煤气，煤气中惰性成分增加，制约煤气的深度加工及利用。同时导致煤气处理设备投资及运行费用额外增加。 

烟气载热时，炭气油联产热解只能采用下吸式结构，导致物料中的水蒸气进入热解煤气，煤气中惰性成分增加，煤气处理设备投资及运行费用额外增加。 

烟气载热时，炭气油联产热解只能采用下吸式结构，难以实现连续式生产，生产效率低下，且较难以实现自动控制，产品指标难以保证，且难以满足产品多样化的要求。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种以自产煤气为载热质，而且载热质采用蓄热式加热技术的蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统及使用方法，以解决现有技术存在的缺陷等。 

本实用新型的技术方案是这样实现的： 

一种蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统，包括生物质原料整备设备、生物质热解设备、产品采收设备和废气处理设备，生物质热解设备包括干燥清灰炉、移动床热解炉和载热质加热设备，生物质热解时预干燥过程与生物质挥发分热解过程先后分别在干燥清灰炉和移动床热解炉中分区进行，两个过程采用不同的载热质；所述的生物质原料整备设备包括生物质破碎设备和生物质成型机，生物质破碎设备是粉碎机或磨碎机；所述载热质加热设备包括蓄热式载热质煤气加热炉、热烟气发生炉以及相应的煤气输送供应管路和烟气输送管路，来自储气柜的冷煤气通过设在所述煤气供应管路上的煤气加压机加压后分别进入热烟气发生炉和蓄热式载热煤气加热炉；热烟气发生炉以进入的煤气为燃料燃烧产生的高温热烟气通过所述烟气管路进入蓄热式载热煤气加热炉，蓄热式载热煤气加热炉采用蓄热式换热方式，以来自热烟气发生炉的高温热烟气放热热量，加热来自煤气供应管路的冷煤气；蓄热式载热煤气加热炉通过 煤气输送管路连接所述移动床热解炉，将升至规定温度的煤气输送至所述移动床热解炉，蓄热式载热煤气加热炉通过烟气输送管路连接干燥清灰炉，将在蓄热式载热煤气加热炉中向自产煤气放过热后的低温烟气输送至所述干燥清灰炉；干燥清灰炉和蓄热式载热煤气加热炉之间的烟气输送管路上设有热烟气风机，烟气输送管路连接至干燥清灰炉的进料口端，低温热烟气从干燥清灰炉进料口端进入干燥清灰炉和生物质料进行顺流式对流传热；所述移动床热解炉中，采用上吸式系统，作为载热质的高温煤气从移动床热解炉下部的出料口引入，载热质煤气流动方向与以移动床方式移动的生物质流动方向相反，载热质煤气和新产生的热解气混合并从移动床热解炉上部引出；所述产品采收设备包括热解气处理系统、储气柜和生物质焦炭冷却炉；热解气处理系统包括降温除尘设备和除焦油、木醋液设备以及相应的管路；热解气处理系统设有排除木焦油和木醋液的管路；热解气处理系统的热解气输入管路分别与移动床热解炉和生物质焦炭冷却炉相连接，热解气净化处理后产品煤气的输出管路与储气柜相连接，其中煤气输出管路上设有煤气风机；废气处理设备包括干燥废气除尘器，干燥废气除尘器的废气输入管路和干燥清灰炉相连接，处理后废气的输出管路和排烟装置相连接，其中处理后废气的输出管路上设置排烟引风机。 

所述生物质热解设备是低温热解设备，生物质热解时预干燥过程中在干燥清灰炉中的载热质是低温烟气，生物质热解时生物质挥发分热解过程中在移动床热解炉中的载热质是所述系统自产煤气。 

本实用新型所述的系统工作过程有以下要点： 

1)生物质预干燥过程与生物质挥发分热解过程进行物理分区，分别在两个装置中进行，生物质预干燥过程在生物质预干燥清灰炉中进行，生物质挥发分热解过程在生物质移动床热解炉中进行。 

2)生物质预干燥过程与生物质挥发分热解过程产生的气态产物分别处理，不进行混合。 

生物质预干燥过程产生的气态产物(主要是载热烟气及生物质蒸发出的水蒸气)经除尘后直接排入大气，生物质挥发分热解过程产生的气态产物进入热解气处理系统，进行降温、除尘、除焦油、除木醋液等处理，净化后的煤气进入储气柜。 

3)热烟气加热自产煤气载热质时，二者之间采用蓄热式换热技术，以确保煤气能预热到规定的高温。 

4)生物质预干燥过程的载热质采用蓄热式换热器排出的低温烟气，以便实现热源能量的梯级利用。 

5)生物质热解炉中，生物质的运动采用移动床方式，并采用载热质煤气流动方向与生物质流动方向相反的上吸式系统。 

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型具有以下突出的技术优势： 

1)生物质干燥阶段产生的气体全部排放至大气中，不再进入热解煤气，热解煤气热值大幅度升高。 

2)生物质热解阶段采用自产煤气做热解载热质，煤气纯度大幅度提高。 

3)采用自产煤气做热解载热质，可以将煤气由热解炉出料口引入，而不会影响炭的质量，即所谓的上吸式系统，本实用新型上吸式系统既能生产高品质生物质炭，又能实现连续式生产，系统的生产率及热效率大幅度提高。 

4)本实用新型实现连续生产后，系统可以实现自动化控制，自动化程度大幅度提高。自动化程度的提高为产品成分的精确控制提供了技术支持。 

5)自动化程度的提高为产品成分的精确控制提供了技术支持，本实用新型可以通过改变操作参数获得多种指标的生物质炭产品，从而满足市场对生物质炭产品多样化的要求。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

附图1是本实用新型的所述蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统工作原理图。 

图中，生物质破碎设备——1，生物质成型机——2，生物质预干燥清灰炉——3，生物质移动床热解炉——4，生物质焦炭冷却炉——5，热烟气发生炉——6，蓄热式载热煤气加热炉——7，热解气处理系统——8，干燥废气除尘器——9，煤气风机——10，排烟引风机——11，煤气加压机——12。 

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本实用新型的优选实施例。在此之前需要说明的是，本说明书及权利要求书中所使用的术语或词语不能 限定解释为通常的含义或辞典中的含义，而应当立足于为了以最佳方式说明其发明发明人可以对术语的概念进行适当定义的原则解释为符合本发明技术思想的含义和概念。随之，本说明书所记载的实施例和附图中表示的结构只是本实用新型最佳实施例之一，并不能完全代表本实用新型的技术思想，因此应该理解到对于本实用新型而言可能会存在能够进行替换的各种等同物和变形例。 

在图1中，蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统，包括生物质原料整备设备、生物质热解设备、产品采收设备和废气处理设备，生物质热解设备包括干燥清灰炉3、移动床热解炉4和载热质加热设备，生物质热解时预干燥过程与生物质挥发分热解过程先后分别在干燥清灰炉3和移动床热解炉4中分区进行，两个过程采用不同的载热质。生物质热解设备是低温热解设备，生物质热解时预干燥过程中在干燥清灰炉3中的载热质是低温烟气，生物质热解时生物质挥发分热解过程中在移动床热解炉4中的载热质是所述系统自产煤气。生物质原料整备设备包括生物质破碎设备1和生物质成型机2，生物质破碎设备是粉碎机或磨碎机；所述载热质加热设备包括蓄热式载热质煤气加热炉7、热烟气发生炉6以及相应的煤气输送供应管路和烟气输送管路，来自储气柜的冷煤气通过设在所述煤气供应管路上的煤气加压机12加压后分别进入热烟气发生炉6和蓄热式载热煤气加热炉7；热烟气发生炉6以进入的煤气为燃料燃烧产生的高温热烟气通过所述烟气管路进入蓄热式载热煤气加热炉7，蓄热式载热煤气加热炉7采用蓄热式换热方式，以来自热烟气发生炉的 高温热烟气放热热量，加热来自煤气供应管路的冷煤气；蓄热式载热煤气加热炉7通过煤气输送管路连接所述移动床热解炉4，将升至规定温度的煤气输送至所述移动床热解炉4，蓄热式载热煤气加热炉7通过烟气输送管路连接干燥清灰炉3，将在蓄热式载热煤气加热炉7中向自产煤气放过热后的低温烟气输送至所述干燥清灰炉3；干燥清灰炉3和蓄热式载热煤气加热炉7之间的烟气输送管路上设有热烟气风机，烟气输送管路连接至干燥清灰炉3的进料口端，低温热烟气从干燥清灰炉3进料口端进入干燥清灰炉3和生物质料进行顺流式对流传热；所述移动床热解炉4中，采用上吸式系统，作为载热质的高温煤气从移动床热解炉4下部的出料口引入，载热质煤气流动方向与以移动床方式移动的生物质流动方向相反，载热质煤气和新产生的热解气混合并从移动床热解炉4上部引出；所述产品采收设备包括热解气处理系统8、储气柜和生物质焦炭冷却炉5；热解气处理系统8包括降温除尘设备和除焦油、木醋液设备以及相应的管路；热解气处理系统8设有排除木焦油和木醋液的管路；热解气处理系统8的热解气输入管路分别与移动床热解炉4和生物质焦炭冷却炉5相连接，热解气净化处理后产品煤气的输出管路与储气柜相连接，其中煤气输出管路上设有煤气风机10；废气处理设备包括干燥废气除尘器9，干燥废气除尘器9的废气输入管路和干燥清灰炉3相连接，处理后废气的输出管路和排烟装置相连接，其中处理后废气的输出管路上设置排烟引风机11。 

参看图1的蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统工作原 理图。分别从生物质、烟气和煤气的流程阐释本实用新型如下： 

1)生物质流程 

生物质原料首先进入所述1生物质破碎设备进行破碎。破碎后的生物质进入所述生物质成型机2按规定的粒径及形状成型。成型后的生物质进入所述生物质预干燥清灰炉3进行干燥清灰，干燥介质为所述蓄热式载热煤气加热炉7排出的低温热烟气，传热方式为蓄热式传热。干燥后的生物质进入所述生物质移动床热解炉4升温热解，所述生物质移动床热解炉4中采用由所述蓄热式载热煤气加热炉7产生的高温自产煤气为载热质，生物质自所述生物质移动床热解炉4上部入料，下部出料，生物质在所述生物质移动床热解炉4中采用移动床运动方式，载热质由所述生物质移动床热解炉4下部进入，上部引出。载热质与生物质呈逆流方向运动。在所述蓄热式载热煤气加热炉7中热解完毕的生物质进入所述生物质焦炭冷却炉5进行汽化冷却，最终形成生物质焦炭成品。 

2)烟气流程 

所述热烟气发生炉6通过燃料燃烧产生热烟气，热烟气进入所述蓄热式载热煤气加热炉7用于加热自产煤气，向自产煤气放热后的低温烟气离开所述热烟气发生炉6，并进入所述生物质预干燥清灰炉3对生物质进行干燥清灰，低温烟气携带生物质蒸发出的水蒸气及一定量的粉尘进入所述干燥废气除尘器9进行净化，净化后的废气在所述排烟引风机11的作用下离开所述干燥废气除尘器9排入大气。 

3)煤气流程 

来自气柜的煤气经加压机加压后分为两路，一路进入所述热烟气发生炉6，并在所述热烟气发生炉6中燃烧产生热烟气。另一路进入所述蓄热式载热煤气加热炉7，并被来自所述热烟气发生炉6的热烟气加热至规定的高温，离开所述蓄热式载热煤气加热炉7的高温煤气，由所述生物质移动床热解炉4下部引入，并与新产生的热解气混合由所述生物质移动床热解炉4的上部引出。离开所述生物质移动床热解炉4的热解气进入所述热解气处理系统8进行降温、除尘、除焦油及木醋液等，最后在所述煤气风机10的作用下进入储气柜储存。 

结合以上说明，本实用新型具有以下综合效果： 

1)提高能量利用效率方面的效果 

(1)在本实用新型系统的能量流里，热烟气的高温热量用于热解的高温区，低温热量用于热解过程的低温区(干燥区)，实现了热能的梯级利用(高质高用，低质低用)，能量利用方案更加合理，能量利用效率大幅度提高。 

(2)在本实用新型系统中，干燥阶段排烟温度较低(110℃左右)，干燥用烟气排烟温度远低于普通的下吸式系统的排烟温度(普通下吸式系统的排烟温度一般在500以上)，所以本实用新型系统的排烟损失大幅度降低，系统整体热效率大幅度提高。 

2)提高热解产品品质方面的效果 

(1)在本实用新型系统中，由于进入热解气的烟气量及水蒸汽 量大幅度减少，所以热解煤气的纯度大幅度提高，使煤气利用效率大幅度提高，也为煤气深加工或燃气循环创造了有利条件。 

(2)在本实用新型系统中，干燥阶段具有清除粉尘的作用，所以焦油中含尘量大幅度降低，焦油品质大幅度提高，为焦油深加工创造了十分有利的条件。 

(3)在本实用新型系统中，干燥阶段具有清除粉尘的作用，使生物质焦炭中的灰分降低，焦炭质量达到更高的品质。 

3)提高热解产品液态产品产率方面的效果 

在本实用新型系统中，所述生物质移动床热解炉4采用上吸式结构，中部产油区产生的大量焦油不必经过高温区，避免焦油长时间通过高温区发生二次裂解，液态产品产率有较大幅度提高。 

4)降低气态产物处理系统投资及动力消耗方面的效果 

在本实用新型系统中，由于进入热解气的烟气量及水蒸汽量大幅度减少，降低了热解气的后期处理系统的投资及动力消耗。 

5)提高产品能级及降低热解产物深加工成本方面的技术优势 

由于煤气纯度提高，生物质焦炭含灰量及焦油、木醋液含尘量降低，热解产品能级得到较大程度提高，热解产物深加工成本降低。 

本实用新型所述的蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统的使用方法，包括原料整备进料阶段、生物质热解阶段与产品采收出料阶段，依次包括以下步骤： 

原料整备进料阶段：生物质原料首先进入所述生物质破碎设备进行破碎，破碎后的生物质进入所述生物质成型机按规定的粒径及形 状进行原料成型； 

生物质热解阶段：成型后的生物质进入生物质热解阶段，分别经过干燥清灰炉、移动床热解炉、生物质焦炭冷却炉，其中干燥清灰炉排出的废气经净化后放散，移动床热解炉和生物质焦炭冷却炉产生的烟气进入热解气处理系统；生物质热解阶段是将生物质热解过程从装置上分为两个阶段，在两个不同的装置中分区进行，第一阶段为干燥清灰阶段：生物质破碎成型后在干燥清灰炉进行干燥清灰，干燥介质为蓄热式载热煤气加热炉排出的低温热烟气，传热方式为顺流式对流传热，热烟气在干燥清灰炉中放热后携带生物质中蒸发出的水蒸气及粉尘形成废气排出，并经干燥废气除尘器净化后，由排烟引风机形成排烟排入大气；第二阶段为移动床热解阶段：干燥后的生物质进入移动床热解炉，在高温煤气作为载热质对流换热加热条件下以移动床方式移动并被热解；来自煤气供应管路的载热质煤气，在蓄热式载热煤气加热炉中被加热到规定温度，蓄热式载热煤气加热炉采用蓄热式传热方式，以来自热烟气发生炉的高温热烟气放热热量，加热来自煤气供应管路的载热质冷煤气，热烟气发生炉以来自气柜的煤气供应管路的自产煤气为燃料产生高温热烟气；载热质煤气被加热到规定温度后，通过煤气输送管路输送至移动床热解炉，从移动床下部出料口引入，以对流换热的方式加热生物质料，然后与新产生的热解气混合并由移动床热解炉的上部引出，最后离开移动床热解炉并进入热解气处理系统进行降温、除尘、除焦油及木醋液等，最终在煤气风机的作用下进入储气柜储存。 

产品采收出料阶段：移动床热解炉和生物质焦炭冷却炉产生的热解气在煤气风机作用下进入热解气处理系统进行降温、除尘、除焦油及木醋液等，最后进入储气柜储存；热解后的生物质进入生物质焦炭冷却炉进行汽化冷却，最终形成生物质焦炭成品。 

需要注意的是，尽管本实用新型已参照具体实施方式进行描述和举例说明，但是并不意味着本实用新型限于这些描述的实施方式，本领域技术人员可以从中衍生出许多不同的变体，它们都将覆盖于本实用新型权利要求的真实精神和范围中。 

本实用新型的实施例有较佳的实施性，且并非对本实用新型作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。 

Claims (2)

1.一种蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统，包括生物质原料整备设备、生物质热解设备、产品采收设备和废气处理设备，其特征在于：所述的生物质热解设备包括干燥清灰炉、移动床热解炉和载热质加热设备，生物质热解时预干燥过程与生物质挥发分热解过程先后分别在干燥清灰炉和移动床热解炉中分区进行，两个过程采用不同的载热质；所述的生物质原料整备设备包括生物质破碎设备和生物质成型机，生物质破碎设备是粉碎机或磨碎机；所述载热质加热设备包括蓄热式载热质煤气加热炉、热烟气发生炉以及相应的煤气输送供应管路和烟气输送管路，来自储气柜的冷煤气通过设在所述煤气供应管路上的煤气加压机加压后分别进入热烟气发生炉和蓄热式载热煤气加热炉；热烟气发生炉以进入的煤气为燃料燃烧产生的高温热烟气通过所述烟气管路进入蓄热式载热煤气加热炉，蓄热式载热煤气加热炉采用蓄热式换热方式，以来自热烟气发生炉的高温热烟气放热热量，加热来自煤气供应管路的冷煤气；蓄热式载热煤气加热炉通过煤气输送管路连接所述移动床热解炉，将升至规定温度的煤气输送至所述移动床热解炉，蓄热式载热煤气加热炉通过烟气输送管路连接干燥清灰炉，将在蓄热式载热煤气加热炉中向自产煤气放过热后的低温烟气输送至所述干燥清灰炉；干燥清灰炉和蓄热式载热煤气加热炉之间的烟气输送管路上设有热烟气风机，烟气输送管路连接至干燥清灰炉的进料口端，低温热烟气从干燥清灰炉进料口端进入干燥清灰炉和生物质料进行顺流式对流传热；所述移动床热解炉中，采用上吸式系统，作为载热质的高温煤气从移动床热解炉下部的出料口引入，载热质煤气 流动方向与以移动床方式移动的生物质流动方向相反，载热质煤气和新产生的热解气混合并从移动床热解炉上部引出；所述产品采收设备包括热解气处理系统、储气柜和生物质焦炭冷却炉；热解气处理系统包括降温除尘设备和除焦油、木醋液设备以及相应的管路；热解气处理系统设有排除木焦油和木醋液的管路；热解气处理系统的热解气输入管路分别与移动床热解炉和生物质焦炭冷却炉相连接，热解气净化处理后产品煤气的输出管路与储气柜相连接，其中煤气输出管路上设有煤气风机；废气处理设备包括干燥废气除尘器，干燥废气除尘器的废气输入管路和干燥清灰炉相连接，处理后废气的输出管路和排烟装置相连接，其中处理后废气的输出管路上设置排烟引风机。 

2.根据权利要求1所述的蓄热式联合载热生物质炭气油联产热解系统，其特征在于：所述生物质热解设备是低温热解设备。 

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