CN213060745U - 一种自热式炭热联产生物质热解设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自热式炭热联产生物质热解设备，涉及自热式炭热联产生物质热解技术领域，包括生物质运输车、物料输送机、转筒式烘干炉、物料提成机、热解炉、螺旋冷却输送机、生物炭提升喷淋机、喷淋口、冷却塔、水泵和烟囱，其中，所述生物质运输车通过物料输送机运送物料进入转筒式烘干炉的内部，所述转筒式烘干炉的输出端与物料提成机连接。本实用新型通过将热解气燃烧过程排出的高温烟气作为热源，并在高温烟气中通入少量的空气，共同通入到生物质热解炉中，为生物质的热解过程提供所需热量，亦实现了对生物质资源利用的“吃干渣净”，且具有较高的经济性和技术可行性，特别适用于农林废弃物的热化学转化，适宜推广使用。

Description

一种自热式炭热联产生物质热解设备

技术领域

本实用新型涉及自热式炭热联产生物质热解技术领域，尤其涉及一种自热式炭热联产生物质热解设备。

背景技术

随着我国经济的不断发展，人民收入快速增长、生活水平稳步提高，广大农村开始逐渐使用天然气、电力作为主要用能，取代了传统的燃烧生物质为主的能源利用方式。用能形式的巨大转变使大量秸秆堆积在田间，这些秸秆通常采用露天焚烧的方式处理，不仅造成了严重的能源浪费，也带来了巨大的环保压力。

生物质炭是我国重要的战略储备资源，其广泛应用在冶金、化工、环保等各行业，具有许多用途：1)它是一种清洁能源产品，可以作为家庭或工业燃料使用；2)它可以进一步加工成为活性炭，用于医药或水质净化处理；3)它可以作为土壤改良剂，返回农田，用于土壤的改善(因其中含有大量的钾、钠等矿物质)；4)它可以作为二氧化碳封存剂，用于二氧化碳的吸附，实现减排；5)炭还可应用于其它许多工业方面，包括作为冶炼厂、铸钢厂的还原剂，作为香制品厂、鞭炮厂的原料等。此外，我国是一个电力富足、蒸汽匮乏的国家。通过发展生物质能源转化技术，将各类型农林废弃物转化为蒸汽，分布式的在各个使用蒸汽场所，建立蒸汽生产装置，符合我国的能源需求特点，对保障我国的国家能源发展具有重要意义。

基于上述背景，近年来，人们相继提出“炭热联产”、“煤生耦合”、“生生耦合”等概念，以期实现将生物质转化为蒸汽满足人们生产生活过程中的用能需求。其中，炭热联产是利用热化学手段，在中温 (350～500℃)、一定的停留时间(几十分钟～数小时)条件下，将农林废弃物转化为固体的生物炭，以及生物质热解气，其中生物质热解蒸汽中含有小分子的H₂、CO、CH₄等，以及大分子的烃类、醛类、醇类、酸类等有机物，这些热解气具有一定的热值，可以在下游的焚烧锅炉中焚烧，生产蒸汽。

当前的炭热联产生产，主要包括两种工艺类型，一种是依靠外部热源对生物质进行间壁式换热，生物质完全绝氧，生产的生物炭品质较高，同时热解气通过激冷后，回收液体组分——木醋液，另外的不可凝气体作为燃气。该工艺需要大量的额外能耗供给生物质的热解过程，因此技术经济性的挑战较大。另外一种工艺是近似于气化过程，即完全不供给外部热源，在热解过程中，向生物质中通入一定量的空气，通过燃烧一部分的生物质为热解过程提供所需热量，实现炭热联产。该工艺因热解过程通入的空气量较大而降低了生物炭的品质。

基于上述炭热联产技术瓶颈，为此我们设计出了一种自热式炭热联产生物质热解设备来解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种自热式炭热联产生物质热解设备。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种自热式炭热联产生物质热解设备，包括生物质运输车、物料输送机、转筒式烘干炉、物料提成机、热解炉、螺旋冷却输送机、生物炭提升喷淋机、喷淋口、冷却塔、水泵和烟囱，其中，

所述生物质运输车通过物料输送机运送物料进入转筒式烘干炉的内部，所述转筒式烘干炉的输出端与物料提成机连接，所述物料提成机的输出端与热解炉连接，所述热解炉上方的输出端与烟囱的输入端依次连接有百叶窗过滤器、热解气引风机、热解气燃烧炉和引风机，所述热解气燃烧炉内安装有换热器，所述热解气燃烧炉上设置有软水进口和饱和蒸汽出口，所述热解气燃烧炉的输出端与热解炉之间依次连接有蝶阀、空气流量控制阀和高温烟气鼓风机；

所述热解炉底部输出端设置与螺旋冷却输送机一侧的输入端连接，所述螺旋冷却输送机另一侧的输出端与生物炭提升喷淋机连接，所述生物炭提升喷淋机的输出端设置有生物炭出料口,所述螺旋冷却输送机上连接有循环管路，所述循环管路上依次连接有冷却塔和水泵。

优选的，所述热解炉底部输出端设置有落料阀，所述喷淋口安装在生物炭提升喷淋机的上方。

优选的，所述转筒式烘干炉与烟囱的输入端之间，引风机和转筒式烘干炉的输入端之间均直接连接有管道。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型中，通过将热解气燃烧过程排出的高温烟气作为热源，并在高温烟气中通入少量的空气，共同通入到生物质热解炉中，为生物质的热解过程提供所需热量。该设备结构生产的生物炭品质介于上述背景技术中提到的两种工艺之间，亦实现了对生物质资源利用的“吃干渣净”，且具有较高的经济性和技术可行性，特别适用于农林废弃物的热化学转化，适宜推广使用。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种自热式炭热联产生物质热解设备的工作结构图。

图中：1生物质运输车、2物料输送机、3转筒式烘干炉、4物料提成机、5热解炉、6螺旋冷却输送机、7生物炭提升喷淋机、8生物炭出料口、9喷淋口、10冷却塔、11水泵、12百叶窗过滤器、13热解气引风机、14热解气燃烧炉、15软水进口、16饱和蒸汽出口、17 蝶阀、18高温烟气鼓风机、19空气流量控制阀、20引风机、21烟囱。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，一种自热式炭热联产生物质热解设备，包括生物质运输车1、物料输送机2、转筒式烘干炉3、物料提成机4、热解炉5、螺旋冷却输送机6、生物炭提升喷淋机7、喷淋口9、冷却塔10、水泵11和烟囱21，其中，生物质运输车1通过物料输送机2运送物料进入转筒式烘干炉3的内部，转筒式烘干炉3的输出端与物料提成机 4连接，物料提成机4的输出端与热解炉5连接，热解炉5上方的输出端与烟囱21的输入端依次连接有百叶窗过滤器12、热解气引风机13、热解气燃烧炉14和引风机20，热解气燃烧炉14内安装有换热器，热解气燃烧炉14上设置有软水进口15和饱和蒸汽出口16，热解气燃烧炉14的输出端与热解炉5之间依次连接有蝶阀17、空气流量控制阀19和高温烟气鼓风机18；其中，转筒式烘干炉3与烟囱21 的输入端之间，引风机20和转筒式烘干炉3的输入端之间均直接连接有管道；

热解炉5底部输出端设置与螺旋冷却输送机6一侧的输入端连接，螺旋冷却输送机6另一侧的输出端与生物炭提升喷淋机7连接，生物炭提升喷淋机7的输出端设置有生物炭出料口8,螺旋冷却输送机6上连接有循环管路，循环管路上依次连接有冷却塔10和水泵11；其中，热解炉5底部输出端设置有落料阀，喷淋口9安装在生物炭提升喷淋机7的上方；

图1中，在使用时，通过生物质运输车1将生物质运输至场地内，经物料输送机2将生物质输送至转筒式烘干炉3的进料口，生物质经烘干后从转筒式烘干炉3的落料口卸出，经物料提升机4将干生物质送至热解炉5的顶部落入到热解炉中，在热解炉5内，生物质从顶部历经热裂解，逐渐转化为生物炭，从5-热解炉5的底部落入到螺旋冷却输送机6中，同步完成冷却以及将生物炭输送至生物炭提升喷淋机7中，在生物炭提升喷淋机7中设有喷淋口9，能够将一定量的喷淋水喷入，将生物炭进一步冷却到可以排放的温度。螺旋冷却输送机 6的冷却水从冷却塔10出来，在水泵11的作用下进入到螺旋冷却输送机6的外壁夹套内，从出口返回冷却塔10中；

在热解炉5中生成的高温热解气从热解炉侧壁离开，在热解气引风机13的作用下，进入到下游的百叶窗过滤器12中，分离热解气中夹带的小颗粒固体后，进入到下游的热解气燃烧炉14中进行焚烧，该燃烧炉将软水进口15进入的软水加热到饱和蒸汽从饱和蒸汽出口16流出；热解气燃烧烟气中的一部分，在高温烟气鼓风机18的作用下，经蝶阀17，与从空气流量控制阀19进入的空气混合后，分段进入到热解炉5中，作为热解炉5内生物质受热分解的热源；热解气燃烧烟气的另一部分，在引风机20的作用下，一部分直接从烟囱21中排出，另一部分进入到转筒式烘干炉3中，作为物料烘干的热源，烘干后的烟气进入到烟囱21中排出；

具体的，一种自热式炭热联产生物质热解设备的工艺流程，包括以下步骤：

S1、将生物质材料预烘干后在生物质热解炉5中进行热解炭化，得到生物炭，从热解炉5底部的落料阀排出；

S2、在热解炉中进行生物质的热解炭化，生成的生物质热解气伴随着烟气一起从热解炉5顶部离开；

S3、生物质热解气进入到下游的热解气燃烧炉14中进行充分完全地燃烧，并将高温烟气中的热量通过换热器为外界提供水蒸气；

S4、热解气燃烧炉14中的一部分高温烟气被引回到生物质热解炉5中，作为热解炭化过程的热源；

S5、在向生物质热解炉5中送入的高温烟气中，掺混一定量的空气，用于控制热解炉5的热解炭化温度。

其中，步骤S1中，生物质的热解炭化是在350～600℃完成；热解炭化过程生成的生物炭在重力作用下从底部落料，离开热解炭化炉；步骤S2中，生物质热解气与烟气混合在一起，其离开热解炉5 的温度>300℃；步骤S3中，在热解气燃烧炉中，夹带有气态焦油的生物质热解气进行充分、完全的燃烧，为蒸汽锅炉提供热量；步骤 S4中，从燃烧炉中引出的高温烟气的温度保持在700℃以上，其对应的烟气量约为1～2.5m³/kg生物质，且烟气量中的氧气含量低于 6％；步骤S5中，向生物质热解炉5中送入的高温烟气中，掺混一定量的空气，空气量约为0～0.2m³/kg生物质。

本实用新型通过将热解气燃烧过程排出的高温烟气作为热源，并在高温烟气中通入少量的空气，共同通入到生物质热解炉中，为生物质的热解过程提供所需热量。该设备生产的生物炭品质介于上述背景技术中提到的两种工艺之间，亦实现了对生物质资源利用的“吃干渣净”，且具有较高的经济性和技术可行性，特别适用于农林废弃物的热化学转化，适宜推广使用。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，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设备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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自热式炭热联产生物质热解设备，其特征在于，包括生物质运输车(1)、物料输送机(2)、转筒式烘干炉(3)、物料提成机(4)、热解炉(5)、螺旋冷却输送机(6)、生物炭提升喷淋机(7)、喷淋口(9)、冷却塔(10)、水泵(11)和烟囱(21)，其中，

所述生物质运输车(1)通过物料输送机(2)运送物料进入转筒式烘干炉(3)的内部，所述转筒式烘干炉(3)的输出端与物料提成机(4)连接，所述物料提成机(4)的输出端与热解炉(5)连接，所述热解炉(5)上方的输出端与烟囱(21)的输入端依次连接有百叶窗过滤器(12)、热解气引风机(13)、热解气燃烧炉(14)和引风机(20)，所述热解气燃烧炉(14)内安装有换热器，所述热解气燃烧炉(14)上设置有软水进口(15)和饱和蒸汽出口(16)，所述热解气燃烧炉(14)的输出端与热解炉(5)之间依次连接有蝶阀(17)、空气流量控制阀(19)和高温烟气鼓风机(18)；

所述热解炉(5)底部输出端设置与螺旋冷却输送机(6)一侧的输入端连接，所述螺旋冷却输送机(6)另一侧的输出端与生物炭提升喷淋机(7)连接，所述生物炭提升喷淋机(7)的输出端设置有生物炭出料口(8),所述螺旋冷却输送机(6)上连接有循环管路，所述循环管路上依次连接有冷却塔(10)和水泵(11)。

2.根据权利要求1所述的一种自热式炭热联产生物质热解设备，其特征在于，所述热解炉(5)底部输出端设置有落料阀，所述喷淋口(9)安装在生物炭提升喷淋机(7)的上方。

3.根据权利要求1所述的一种自热式炭热联产生物质热解设备，其特征在于，所述转筒式烘干炉(3)与烟囱(21)的输入端之间，引风机(20)和转筒式烘干炉(3)的输入端之间均直接连接有管道。

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