CN205061978U - 一种生物质热解气燃烧及热量回用装置 - Google Patents

一种生物质热解气燃烧及热量回用装置 Download PDF

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孟海波
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戴辰
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Abstract

本实用新型公开了一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，属于可再生能源技术领域，该装置主要是基于连续式热解设备设计了一款燃气燃烧器，主要由连续热解设备、燃气燃烧器和烟气回路系统等组成，先用电热炉对生物质原料加热使其热解炭化，热解气通过阻火器通入至燃烧器中，利用电线圈加热生物质原料使其热解，产生的高温烟气再通回至前端的热解炉中作为原料热解的热源，高温热解气在热解炉壁内与生物质原料换热后排出机外。该装置不仅实现了热解副产物能量的高效利用，还解决了热解气中焦油难以去除的问题。

Description

一种生物质热解气燃烧及热量回用装置
技术领域
本发明属于可再生能源技术领域，是一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，具体是基于连续式热解设备设计了一款燃烧器，对热解产生的混合气直接燃烧并将高温烟气通回至热解炉中，为连续热解提供热源。
背景技术
生物质热解炭化技术，是指生物质原料在绝氧或低氧环境中加热升温引起分内部分解形成生物炭、生物油和生物质燃气的过程。连续式炭化技术主要是结合物料的炭化原理和连续输送原理，采用进料口和出料口的密封技术，保证热解炉内的密闭环境，再利用内源或外源对生物质原料进行加热，使物料边移动边热解，最终实现生物质连续热解的过程。
目前，因为热解过程中产生的焦油在低温下凝结，容易和水、炭颗粒、灰分等杂质结合在一起，堵塞燃气管道，卡死阀门，腐蚀金属等问题而不方便直接利用。经研究人员试验研究，得出目前除焦油的方法主要是低温水洗或喷淋、物理过滤和高温裂解等方法，但是因为水洗方法会造成新污染、物理过滤不能彻底清除等弊端而没有得到推广，高温裂解使大分子的焦油转化成小分子的有用气体，不仅在根本上去除了焦油，消除了焦油对设备破坏和环境污染的隐患，而且有效的回收了能量，但是高温裂解在1100℃左右才会取得较高的转化率，因此单纯为了追求焦油的热裂解环境不具有经济性，本实用新型是利用热解气中的燃气成分燃烧产生的高温使焦油热裂解成可燃的小分子气体，进而燃烧为热解部分提供热量，同时也实现了焦油的去除。
连续式热解炭化设备主要集中在重力竖流式、搅拌螺旋式和离心回转式三种类型，因为我国研究起步较晚，因此多数连续式炭化设备仍采用电源加热的方式进行生物质热解炭化，在热解炭化过程中对电能有一个较大的消耗，而且热解产物在后续的分离收集过程中还需要将热能置换，因此存在能量的极大浪费，不利于工业化推广。
发明内容
本发明的目的是为了解决技术背景中所述现有生物质热解技术中存在的热解过程中焦油去除困难，热解过程中热量损失严重等问题，公开一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，该装备采用了热解气直接燃烧原理，设计一直筒式燃烧器将热解混合气(含焦油)直接燃烧，并将燃烧产生的高温烟气通回至热解炉中，为生物质热解提供热源。主要包括料斗1、烟气加热室2、电加热室3、阻火器4、气体燃烧器5、烟气调节阀6、烟气回用管路7、单向阀8、空气压缩机9、集炭箱10、烟气进口11、折流板12和烟气出口13，热解炉加热段由前端的烟气加热室2和后端的电加热室3组成，热解炉后端通过阻火器4连接气体燃烧器6，气体燃烧器6后端通过烟气回用管路7连接到热解炉中的烟气加热室2。
2、所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，气体燃烧器5主要由保温层501、支架502、气体分布器503、通电线圈504、耐热炉膛505、焊接板槽506和观察板507组成，保温层501是为了减少热量流失，避免设备表面温度过高。
3、所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，气体分布器503采用耐高温陶瓷材料，采用筛孔式结构，孔径为1mm，气体分布器503共上中下三组，分别通过支架502固定在燃烧器内。
4、所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，通电线圈504放置在气体分布器503上端，与分布器共同分三层布置，通电后第一层电线圈温度可达到800℃，第二层电线圈温度可达到900℃，第三层电线圈温度可达到1000℃，第一组线圈点燃气体后产生的热量使炉内温度急速上升，第二和第三层电线圈作为辅助和保证燃烧使用。
5、所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，观察板507采用耐高温玻璃材料，设计长条状，利用法兰固定在燃烧器的焊接板槽506上，通过观察板507可以监视燃烧炉内的燃烧情况。
6、所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，热解炉和气体燃烧器5之间安装一阻火器4，防止热解气在燃烧过程中回火。
7、所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，于空气压缩机9先通过单向阀8连接的热解气管路，合并管路后再连接到气体燃烧器5，空气压缩机9为燃烧提供稳定的空气流量，空气与热解气的预先混合，使得燃烧更稳定。
8、所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，气体燃烧器出口通过烟气调节阀6通回至烟气加热室2中，其中烟气调节阀的开度可调节，通过改变阀门的开度来调节热量的回用量，满足不同热解工艺的热量的需求。
9、所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，烟气加热室2内部焊接有折流板12，折流板12使得高温燃烧器在烟气加热室2中换热更加充分，提高热量利用率。
具体而言，本实用新型专利与现有技术相比有以下优点：
1)本实用新型中的热解部分分为烟气加热室和电加热室，电加热室作为启动热源，当设备运行开始后并成为辅助热源，有效的节约了电能消耗。
2)本实用新型中的燃烧器，采用直筒燃烧方式，结构简单，燃烧效果好，克服了连续热解过程中因热解气流量不稳定而导致的燃烧不完全等弊端。
3)本实用新型中的燃烧器后端直接接入烟气回流装置，为前端的热解炭化提供热源。
附图说明
图1为连续式生物质热解气燃烧及回用装置结构示意图；
图2为热解气燃烧炉结构示意图；
图3为气体分布器结构示意图；
图4为通电线圈剖面图；
图1中，1为料斗，2为烟气加热室，3为电加热室，4为阻火器，5为气体燃烧器，6为烟气调节阀，7为烟气回用管路，8为单向阀，9为空气压缩机，10为集炭箱，11为烟气进口，12为折流板，13为烟气出口。
图2中，501为保温层，502为支架，503为气体分布器，504为通电线圈，505为耐热炉膛，506为焊接板槽，507为观察板。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体结构和工作过程进一步的描述。
如图1所示的连续式生物质热解气燃烧及回用装置，物料经关风器进入螺旋输料器，通电启动电热丝加热，在螺旋输料器中依次经过干燥、预热解和保温炭化等化学过程，炭化过程中的热解混合气经过阻火器通入至燃烧器中燃烧，热解混合气中所含的可燃气体如CO、CH4、H2等直接燃烧，产生的高温环境将气态焦油裂解并燃烧，所产生的高温烟气再经回热管路回流至热解炉中，对前段的物料起到干燥和预热解的作用，此时将通过变压调节电热丝将变为辅助热源进行加热。
如图2所示的热解气燃烧炉结构示意图，线圈和分布器组合使用共分三层分布在炉壁上，初步设定最下一层为点火层800℃，第二层为助燃层900℃，第三层为保证燃烧层为1000℃。在热解过程中，因为第一层燃烧产生的高温足以保证燃烧持续进行，因此第二层和第三层电线圈只是起辅助和保证作用，不会消耗太多电能。
根据以上分类，本发明结合图例说明如下：
实施例：采用玉米秸秆生产生物炭
采用本生物质热解气燃烧及回用装置生产生物炭，原料为玉米秸秆，长度约3～4mm，水分在10～20％，密度大约100kg/m3，打开热解炉上的电热炉进行升温加热，当温度达到500℃时，打开关风器和螺旋绞龙进行生物质原料的热解炭化，炭化过程中产生的热解混合气通入至燃烧炉中燃烧，燃烧过程中产生的高温烟气通过烟气调节阀回流至热解炉中，在热解炉中与生物质原料换热后排出炉外，完成整个热解、燃烧及热量回用过程。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，主要包括料斗(1)、烟气加热室(2)、电加热室(3)、阻火器(4)、气体燃烧器(5)、烟气调节阀(6)、烟气回用管路(7)、单向阀(8)、空气压缩机(9)、集炭箱(10)、烟气进口(11)、折流板(12)、烟气出口(13)，其特征在于热解炉加热段由前端的烟气加热室(2)和后端的电加热室(3)组成，热解炉后端通过阻火器(4)连接气体燃烧器(5)，气体燃烧器(5)后端通过烟气回用管路(7)连接到热解炉中的烟气加热室(2)。
2.根据权利要求1所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，其特征在于气体燃烧器(5)主要由保温层(501)、支架(502)、气体分布器(503)、通电线圈(504)、耐热炉膛(505)、焊接板槽(506)和观察板(507)组成。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，其特征在于气体分布器(503)采用耐高温陶瓷材料，采用筛孔式结构，孔径为1mm，气体分布器(503)共上中下三组，分别通过支架(502)固定在燃烧器内。
4.根据权利要求1或2所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，其特征在于通电线圈(504)放置在气体分布器(503)上端，与分布器共同分三层布置，通电后第一层电线圈温度可达到800℃，第二层电线圈温度可达到900℃，第三层电线圈温度可达到1000℃。
5.根据权利要求1或2所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，其特征在于观察板(507)采用石英玻璃材料，设计长条状，利用法兰固定在燃烧器的焊接板槽(506)上。
6.根据权利要求1或2所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，其特征在于热解炉和气体燃烧器(5)之间安装一阻火器(4)。
7.根据权利要求1或2所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，其特征在于空气压缩机(9)先通过单向阀(8)连接的热解气管路，合并管路后再连接到气体燃烧器(5)。
8.根据权利要求1或2所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，其特征在于气体燃烧器出口通过烟气调节阀(6)通回至烟气加热室2中，其中烟气调节阀的开度可调节。
9.根据权利要求1所述的一种生物质热解气燃烧及热量回用装置，其特征在于烟气加热室(2)内部焊接有折流板(12)。
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