CN209039406U - 一种分段式热解气化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及生物质固体废弃物热化学转换领域，公开了一种分段式热解气化装置,包括热解段第一热解炉、第二热解炉和气化段气化炉。热解段用于对物料进行热解处理，气化段用于对物料进行气化处理。热解段热解炉和气化段气化炉均设有进料口、出料口和布风装置，第一热解炉和气化炉分别设有进料组件和气体收集组件。本实用新型具有以下优点：物料停留时间通过调节电机转速得以控制，结合布风装置送风的风速，实现热介质和物料匹配量的精准控制，具有热解效率高，换热效率提升，反应均匀稳定的效果；同时本装置包含进料组件和气体收集装置，便于进行物料的切割处理和可燃气体的收集。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物质固体废弃物热化学转换领域，具体涉及一种分段式热解气化装置。
背景技术
作为生物质热化学转化技术路径之一，生物质热解气化技术是较直燃更清洁高效的一种转化方式，在高温缺氧的条件下，将生物质转化为可燃气体，产物由不同工艺条件确定，产品可用于发电供热、合成燃料和化学品等。
该技术核心设备为热解气化反应炉，目前工程应用主流设备为固定床和流化床两种类型，各自又分别包括不同形式。固定床具有结构简单、制造成本低、运动部件少的优点，但缺点是热解过程不容易人为控制，生物质在炉内容易搭桥形成空腔或反应不均易发生结焦，故而热解气化效率较低。流化床具有反应速度快、处理能力大的优势，但需要小颗粒生物质物料的供给。
由实际工程经验可知，利用热解气化技术获得所需可燃气体的关键点在于生物质理化特性和热解气化特性的匹配程度、气化后可燃气体的收集以及进料时生物质物料颗粒粒径的大小。因此，针对生物质物料种类多样性和物料粒径较大、气化后的可燃气体不易收集的特点，亟需一种生物质热解气化装置，能有效控制工艺条件和物料粒径大小，且能方便地对可燃气体进行收集。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的问题和不足，提供一种热解、气化效率高，物料处理量大，气体和热能便于收集，反应停留时间长且均匀稳定的分段式热解气化装置。
本实用新型的实施例是这样实现的：包括进料组件、气体收集组件、第一热解炉、第二热解炉和气化炉；所述进料组件与所述第一热解炉的进料口连通，所述第一热解炉的出料口与所述第二热解炉的进料口连通，所述第二热解炉的出料口与所述汽化炉的进料口连通，所述气体收集装置与所述气化炉的出气口连通；所述第一热解炉的炉腔内设置有用于搅拌物料的第一螺旋搅拌器；所述第二热解炉的炉腔内设置有用于搅拌物料的第二螺旋搅拌器；所述气化炉具有内腔，所述气化炉设置位于气化炉底部的进风口，用于将气化剂均匀分布至所述内腔的布风板和用于搅拌物料的第三螺旋搅拌器；所述布风板置于所述内腔，且所述布风板将所述内腔分为与所述进风口连通的布风腔和用于气化物料的气化腔；所述布风板包括与所述气化炉内壁连接的第一段、第二段；所述第一段和所述第二段可拆卸连接。
进一步，所述第一热解炉的进料组件包括预处理箱、风机、挡板、切割器和电机，所述挡板设于预处理箱内部并将预处理箱内部分割形成并列的分离室和切割室，分离室左侧面设有风机，挡板顶端低于风机，分离室与切割室上侧连通，分离室顶面设入料口。
进一步，所述气化炉的气体收集组件包括分子筛罐、固定孔板、气体收集缸和压力表，所述分子筛罐、固定孔板与气体收集缸内外套装且螺纹连接。
进一步，所述第一螺旋搅拌器、第二螺旋搅拌器、第三螺旋搅拌器叶片下缘与布风板之间的距离保持在30mm～50mm范围之间。
进一步，所述固定孔板上装有铜丝网，铜丝网目数为400～500目。
进一步，所述第一螺旋搅拌器、第三螺旋搅拌器搅拌方向为顺时针搅拌，所述第二螺旋搅拌器搅拌方向为逆时针搅拌。
进一步，所述气化炉布风板有通孔，第一段为凹式结构，所述气化炉布风板第二段为凸式结构。
进一步，所述第一热解炉的出料口与第二热解炉体的进料口通过星型卸料器连接，所述第二热解炉的出料口与气化炉的进料口通过星型卸料器连接，所述星型卸料器由带有数个叶片的转子在圆筒形机壳内旋转。
本实用新型实施例的有益效果是：
1、设置利用三段螺旋移动床串联运行分别完成物料热解气化过程，反应参数设置不同，有利于根据物料热解气化特性控制反应过程，有利于燃气热值和气化率的提高，获得不同的产品。
2、物料停留时间通过调节电机转速可以控制，各布风板均分布通孔，并结合布风板送风的风速，便于高温烟气、热空气和气化剂往炉体输送，实现高温烟气、热空气、气化剂和物料匹配量的精准控制，进一步提高热解效率，从而可以控制目标产物的理化特性，保证了目标产物的可选择性。
3、装置带有进料组件，可通过风机将杂质与物料、大颗粒物料与细料分离，风机作用下大颗粒物料和杂质沉降，同时，细小物料进入切割室切割后进入第一热解炉，细小且切割后的物料有利于提高装置热解、气化效率。
4、装置带有气体收集组件，物料气化后装置产生的可燃气体经过滤网和分子筛罐，过滤后的可燃气体具有清洁高效的特点，可燃性进一步提高。
5、装置所述气体收集组件可拆卸，便于对滤网、分子筛罐、固定孔板与气体收集缸内的杂质定期清理。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型立式炉体的正视图；
图3为图1中A处放大示意图；
图4为图1中B处放大示意图；
图5为本实用新型相邻段布风板之间连接的示意图。
图标：100-第一热解炉；200-第二热解炉；300-气化炉；400-星型卸料器；101-预处理箱；102-风机；103-切割器；104-挡板；105-杂质分离室；106-切割室；107-入料口；108-切料刀；109-螺旋搅拌叶；201-立式炉体；202-进料口；203-出料口；204-电机；205-螺旋搅拌器；206-布风板；207-分隔板；208-进风口；209-布风腔；301-分子筛罐；302-固定孔板；303-气体收集缸；304-压力表。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。
术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平、竖直或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
此外，“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。例如：“大致相等”并不仅仅表示绝对的相等，由于实际生产、操作过程中，难以做到绝对的“相等”，一般都存在一定的偏差。因此，除了绝对相等之外，“大致等于”还包括上述的存在一定偏差的情况。以此为例，其他情况下，除非有特别说明，“大致”、“基本”等用语均为与上述类似的含义。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例
本实用新型通过利用两段热解反应炉和气化反应炉依次串联，形成分段独立的反应装置，保证每段反应相互独立、连续运行，实现物料热解气化过程的精确控制，且装置进料和气体收集方便。下面利用具体实施方法对本实用新型结构进行详细描述。
请参考图1至图5，一种分段式热解气化装置，包括热解段第一热解炉100、第二热解炉200和气化段气化炉300，热解段第一热解炉100、第二热解炉200用于对物料进行热解处理，气化段气化炉300用于对物料进行气化处理。
第一热解炉100、第二热解炉200和气化段气化炉300均设有进料口和出料口，第一热解炉100的出料口与第二热解炉200的进料口连接，第二热解炉200的出料口与气化段气化炉300的进料口连接。所述干燥段反应器100的出料口与热解段反应器200的进料口通过星型卸料器400连接，所述第一热解炉100的出料口与第二热解炉200的进料口、第二热解炉200的出料口和气化段气化炉300的进料口通过星型卸料器400连接。在第一热解炉100与第二热解炉200之间、第二热解炉200与气化段气化炉300之间均设置有星型卸料器400，利用星型卸料器进行隔断，星型卸料器中带有的数个叶片的转子在圆筒形机壳内旋转进行卸料。
在本实施例中，请参考图2，所述热解段第二热解炉200包括立式炉体201，立式炉体一端的顶部设有进料口202、另一端的底部设有出料口203；立式炉体内在纵向设有由电机204驱动的螺旋搅拌器205，用于将物料搅拌并使之与热空气、高温烟气和气化剂充分接触；所述立式炉体内在螺旋搅拌器的下方设有布风板206，布风板206下方设有分隔板207，分隔板207、布风板206与立式炉体201底壁之间的空间构成独立的布风腔209，所述布风腔209在立式炉体201底壁上设有进风口208。为了保证物料在炉内能够顺畅流动且保证通风效果，所述布风板206与螺旋搅拌器205叶片最下缘之间的距离保持在30mm～50mm范围之间。所述第一热解炉100、气化炉300均具有与所述第二热解炉200相同的立式炉体结构。
在本实施例中，所述分段式热解气化装置的进料组件，请参考图3，包括预处理箱101、风机102、切割器103、挡板104；挡板104设于预处理箱101内部并将预处理箱101内部分成杂质分离室105、切割室106；挡板104上端低于风机102，使得杂质分离室105与切割室106上侧连通；杂质分离室105顶面设入料口107，杂质分离室105左侧面设有风机102；切割器103设于切割室106内部，包括切料刀108和螺旋搅拌叶109，螺旋搅拌叶109上有刀片，用于切割物料。所述气体收集组件请参考图4，包括分子筛罐301、固定孔板302、气体收集缸303和压力表304，所述分子筛罐301、固定孔板302与气体收集缸303内外套装且螺纹连接。
具体地，物料从进料组件的进料口107经过分离和切割后进入到第一热解炉100内，螺旋叶片对物料进行搅拌，此时第一热解炉100的进风口通入热空气。物料经热空气加热后水份蒸发，物料由出料口排出，经星型卸料器进入第二热解炉200。物料从第二热解炉的进料口进入到立式炉体内，螺旋叶片对物料进行搅拌，此时第二热解炉进风口通入高温烟气，物料经高温烟气加热后开始裂解，物料经星型卸料器进入气化炉300；物料从气化炉的进料口进入到立式炉体内，螺旋叶片对物料进行搅拌，此时气化炉的进风口通入气化剂，物料与气化剂反应，温度升高后加速裂解，产生的可燃气体利用气体收集组件进行收集。可燃气体经过分子筛罐301以及固定孔板302上400-500目的铜丝网过滤后，可燃气体清洁度进一步提高，气体可燃性增强。所述铜丝网具有传热效率高的特点。
在本实施例中，炉中物料受螺旋叶片翻转，处于运动状态；热空气、高温烟气和气化剂都是从下方进入到炉内，物料与热介质逆向运行，能使得气相-固相之间具有良好的接触，受热均匀，有利于提高热解气化反应强度和速率；物料停留时间通过调节电机转速得以控制，并结合布风板送风的风速，实现热空气、高温烟气、气化剂和物料匹配量的人为精准控制，从而可以控制可燃气体的理化特性。所述布风腔内设有分隔板，分隔板将布风腔分割为两个独立空间结构，可以更精确和均匀地将热空气、高温烟气和气化剂送至立式炉体内的每个位置，更便于物料热解气化过程的精确控制。相应地，所述布风板206由两段2061、2062组成，相邻段布风板之间采用凹凸式可拆卸结构，可以适应布风板的热膨胀变形，请参考图5。所述第一热解炉100、第二热解炉200、气化炉300布风板均具有所述凹凸式可拆卸结构。
作用原理：装置由热解段反应炉和气化段反应炉依次串联，形成分段独立的反应段，本实用新型中，采用分段式反应炉，每段反应炉可以单独设置反应参数，通过设置不同反应参数，控制物料热解气化过程各段的反应参数，获得不同理化性质的可燃气体，实现物料热解气化过程的精确控制；同时本装置包含进料组件和气体收集装置，便于进行物料的切割处理和可燃气体的收集。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种分段式热解气化装置，其特征在于：包括进料组件、气体收集组件、第一热解炉、第二热解炉和气化炉；所述进料组件与所述第一热解炉的进料口连通，所述第一热解炉的出料口与所述第二热解炉的进料口连通，所述第二热解炉的出料口与所述气化炉的进料口连通，所述气体收集装置与所述气化炉的出气口连通；所述第一热解炉的炉腔内设置有用于搅拌物料的第一螺旋搅拌器；所述第二热解炉的炉腔内设置有用于搅拌物料的第二螺旋搅拌器；所述气化炉具有内腔，所述气化炉设置位于气化炉底部的进风口，用于将气化剂均匀分布至所述内腔的布风板和用于搅拌物料的第三螺旋搅拌器；所述布风板置于所述内腔，且所述布风板将所述内腔分为与所述进风口连通的布风腔和用于气化物料的气化腔；所述布风板包括与所述气化炉内壁连接的第一段、第二段；所述第一段和所述第二段可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的一种分段式热解气化装置，其特征在于：所述第一热解炉的进料组件包括预处理箱、风机、挡板、切割器和电机，所述挡板设于预处理箱内部并将预处理箱内部分割形成并列的分离室和切割室，所述分离室左侧面设有风机，所述挡板顶端低于风机，所述分离室与所述切割室上侧连通，所述分离室顶面设入料口。
3.根据权利要求2所述的一种分段式热解气化装置，其特征在于：所述第一热解炉进料组件切割室内部设有切料刀和螺旋搅拌叶，用于切割物料，所述切割室底面设有出料口。
4.根据权利要求1所述的一种分段式热解气化装置，其特征在于：所述气化炉的气体收集组件包括分子筛罐、固定孔板、气体收集缸和压力表，所述分子筛罐、所述固定孔板与所述气体收集缸内外套装且螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的一种分段式热解气化装置，其特征在于：所述固定孔板上装有铜丝网，铜丝网目数为400-500目。
6.根据权利要求1所述的一种分段式热解气化装置，其特征在于：所述第一螺旋搅拌器、所述第二螺旋搅拌器、所述第三螺旋搅拌器叶片下缘与所述布风板之间的距离保持在30mm～50mm范围之间。
7.根据权利要求1所述的一种分段式热解气化装置，其特征在于：所述第一螺旋搅拌器、第三螺旋搅拌器搅拌方向为顺时针搅拌，所述第二螺旋搅拌器搅拌方向为逆时针搅拌。
8.根据权利要求1所述的一种分段式热解气化装置，其特征在于：所述气化炉布风板有通孔，第一段为凹式结构，所述气化炉布风板第二段为凸式结构。
9.根据权利要求1所述的一种分段式热解气化装置，其特征在于：所述第一热解炉的出料口与第二热解炉体的进料口通过星型卸料器连接，所述第二热解炉的出料口与气化炉的进料口通过星型卸料器连接，所述星型卸料器由带有数个叶片的转子在圆筒形机壳内旋转。
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| CN201821731678.7U CN209039406U (zh) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | 一种分段式热解气化装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN112280594A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-29 | 四川仪陇益邦能源有限公司 | 一种高温气化生物基质的设备及其方法 |
| CN112357968A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-12 | 中南大学 | 一种竖炉连续制备锂离子电池正极材料的方法 |
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2018
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