CN214244306U - 一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：包括破碎进料装置、旋转式热解反应器、脉动燃烧供热装置、焦炭收集装置、换热装置、控制系统；物料连续投入至旋转式热解反应器，旋转式热解反应器与水平面成一定角度，使物料受热均匀，实现高温快速热解。废弃物热解过程产生的热解气为脉动燃烧器提供燃料，燃烧烟气为热解炉提供热解介质和热量，实现热解气燃烧供热和燃烧烟气循环利用。本实用新型设计结构紧凑，进料、热解、加热、收集、换热装置相结合。可以实现废弃物连续、高效热解和热能自供给；同时加热装置与热解区域连通，利用天然气与热解气燃烧后的气体作为热解介质，不需要额外的热解介质，极大降低了热解系统的运行成本。

Description

一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置

技术领域

本实用新型属于生物质热解领域，涉及生物质热解装置，特别涉及一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置。

背景技术

目前，能源危机是当今世界共同面对的问题，化石能源的过度使用造成了地球生态环境的污染和破坏，寻找一种清洁型替代能源的任务也已经迫在眉睫。作为地球上的第四大能源，生物质能资源丰富，其储量仅次于煤炭、石油和天然气，是最适合的化石能源替代能源之一，所以开发生物质能技术成为各国竞相研发的热点，成为解决能源和环境问题的重要途径。

我国每年农作物秸秆和农副产品等就有7亿多吨，除30％用作饲料、肥料和工业原料外，约60％可以作为能源使用。然而生物质资源的利用率并不高，大量农业废弃物直接丢弃或焚烧，这样不仅造成环境污染，还造成能源浪费，因此高效利用生物质能资源不仅能够缓解能源紧缺和环境污染问题，还能变废为宝带来经济效益。

生物质热解(炭化)技术是将有机废弃物转化为生物燃料的一种有效方法，在缺氧或无氧环境条件下对生物质进行加热，使生物质受热分解成生物炭、生物燃油以及生物燃气的过程，实现对生物质的资源化、无害化、节能化处理。目前，现有的技术中也公开了大量关于生物质连续、快速热解装置的研究。目前，现有的技术中也公开了大量关于生物质连续、快速热解装置的研究。

专利CN201510270758.1实用新型了一种螺旋滚筒式生物质连续热解装置，该装置结构简单，通过改变热解器从而改变传热效率和速率，同时可实现连续生物质热解试验。但该装置通过电机一转轴实现连续化操作，同时该装置全部由燃料燃烧提供热源，用量较大，使运行成本大大提高。

专利CN201910214197.1实用新型了一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置及其应用，该装置直接讲所生产的生物油和热解气作为燃料为生物质热解提供热能，降低了热解生物质的能耗。但该装置旋转式热解反应器固定，使物料在热解不均匀，且占地空间大，体型笨重，不可移动。

通过对公开专利文献的检索，并未发现与本专利申请相同的公开专利文献。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，通过脉动燃烧器、旋转式热解反应器、热解产物燃烧供热以及燃烧烟气循环利用系统四者相结合，提供一种结构简单、高效、热能自供给、可连续快速进行农林废弃物热解的装置。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：包括破碎进料装置、旋转式热解反应器、脉动燃烧供热装置、焦炭收集装置、换热装置、控制单元、破碎进料装置上设置有破碎齿轮及螺旋进料器；旋转式热解反应器两端设置有进料口和出料口，出料口上设置焦炭收集装置，热解反应器为可旋转的滚筒形状，滚筒两端均设置有齿圈，旋转式热解反应器与热解气回流管和燃烧烟气第一支管相连，热解气回流管经换热器连接脉动燃烧器；加热装置内设置有夹套及脉动燃烧器，夹套内均铺设保温层，脉动燃烧器连接液化石油气及热解气回流管，加热装置内燃烧气通过燃烧烟气第一支管流回旋转式热解反应器或通过燃烧烟气第二支管经换热器流向烟气净化器；由控制单元监测调节装置运行的温度、烟气循环、进料量。

而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的加热装置由夹套、脉动燃烧器、风机、燃气(LPG、热解气)入口、烟气管道组成，夹套内均铺设保温层，燃烧室置于热解滚筒外部，热解燃气流量控制阀、风机流量控制阀均连接至所述控制单元。

而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的热解滚筒倾斜设置，旋转式热解反应器与水平面的倾斜角度为5°～20°。

而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的热解滚筒两端分别通过密封件与外套连接，热解滚筒两端套有齿圈，齿圈下设有与其配合使用的齿轮，齿轮的转轴连接齿轮电机，所述的齿轮电机连接至所述的控制单元。

而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的热解滚筒上端设置有刮刀。

而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的燃烧室和热解室通过热解气回流管道以及燃烧烟气第一支管相连。

而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的破碎进料装置由破碎齿轮、螺旋进料器和螺旋电机组成，所述的螺旋电机连接至所述的控制单元。

而且，所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的燃烧室烟气排放管分为燃烧烟气第一支管和燃烧烟气第二支管，所述的燃烧烟气第一支管连接至热解滚筒，所述的燃烧烟气第一支管上设置有第一控制阀门，所述的第一控制阀门连接至所述控制单元；所述的燃烧烟气第二支管经换热器连接至烟气净化器，所述的燃烧烟气第二支管上设置有第二阀门，所述的第二阀门连接至所述控制单元。

而且，所述的换热器由燃烧烟气第二支管与热解气回流管进行换热，避免可凝热解气冷凝，所述的燃烧烟气第二支管经换热器连接尾气净化单元。

而且，所述的出料口尾部与焦炭收集装置相连。

而且，所述的温度控制装置包括控制单元、温度传感器及燃气流量控制阀、风机流量控制阀，控制旋转式热解反应器内温度在350℃～550℃。

而且，所述的热解滚筒进料口、出料口以及夹套连接处设置有密封件。

本实用新型的优点和有益效果是：

1、本实用新型在进料口漏斗处设置有破碎齿轮，物料加入至进料漏斗由破碎齿轮破碎后由螺旋进料器带入进料口，进料更为均匀，且通过调整进料电机转速可以调整螺旋杆的运动速度，使加料速度可根据需要进行调整。

2、本实用新型通过控制单元对装置进行实时监测，程序化自动控制风机、燃气比例、进料量以及燃烧烟气循环排放量，实现高效连续化生产。

3、本实用新型利用热解装置产生的热解气从热解气回流管经换热器直接排到脉动燃烧器与液化石油气混合燃烧，由于热解气不需要净化或分离等后处理，因而节省了相应的后处理设备，降低了设备成本。并且用高温的热解气作燃料可以节省液化石油气的使用，降低了燃料成本。

4、本实用新型利用液化石油气与热解气燃烧后的气体作为载气，不需要加入额外的载气，大大降低了热解系统的运行成本。

5、本实用新型使物料在热解过程中处于翻滚流化状态，相较于传统静态堆积热解，物料受热更均匀，热解更充分，不会存在热解“盲区”，且滚筒上设置有刮刀，防止物料滚动时发生堆积和团聚现象。

6、本实用新型使用脉动燃烧器加热，燃烧效率高，适应性强，提高加热质量。

附图说明

图1为本实用新型的结构图；

附图标记说明

1-破碎进料装置、2-第一控制阀、3-燃烧烟气第一支管、4-第一齿圈、5-燃烧烟气第二支管、6-第二控制阀、7-夹套、8-热解滚筒、9-换热器、10-刮刀、11- 第二齿圈、12-烟气净化器、13-尾气排放口、14-热解气回流管、15-焦炭收集装置、16-尾部密封夹套、17-第二齿轮电机、18-第二电机支座、19-旋转式热解反应器、20-燃烧室、21-脉动燃烧器、22-温度传感器、23-风机、24-风机流量控制阀、25-燃气流量控制阀、26-液化石油气、27-第一电机支座、28-第一齿轮电机、 29-首部密封夹套、30-控制单元、31-螺旋进料器、32-螺旋电机、33-破碎齿轮

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其创新之处在于：包括破碎进料装置(1)，破碎进料装置上安装有破碎齿轮(33)，破碎齿轮下方安装有螺旋进料器(31)，旋转式热解反应器(19)内有热解滚筒(8)，热解滚筒(8)上设置有刮刀10，热解滚筒两端分别通过密封件与夹套连接，热解滚筒两端还套设齿圈(4)、 11，齿圈下设有与其配合使用的齿轮，齿轮的转轴连接齿轮电机(17)、(28)使热解滚筒旋转，旋转式热解反应器尾端设有热解气回流管(14)经换热器(9)连接至脉动燃烧器(21)，旋转式热解反应器前端通过燃烧烟气第一支管(3)与燃烧室(20)相连，热解滚筒外侧由固定的燃烧室(20)提供足够的热解温度，燃烧室内脉动燃烧器(21)连接热解气回流管(14)、液化石油气(26)和风机(23)，燃气控制阀门(25)与风机流量控制阀门(24)均连接至控制单元(30)，燃烧室外侧铺设保温层，燃烧烟气回流管分为燃烧烟气第一支管(3)和燃烧烟气第二支管(5)，燃烧烟气第一支管经第一控制阀(2)连接至旋转式热解反应器，燃烧烟气第二支管经换热器(9)连接至烟气净化器(12)，所述的燃烧烟气第二支管上设置有第二阀门(6)。

打开齿轮电机(17)、(28)，使热解滚筒(8)旋转，打开燃气流量控制阀(25)和风机(23)，点燃脉动燃烧器(21)进行预热，打开第一控制阀(2)使燃烧烟气通过燃烧烟气第一支管(3)流入旋转式热解反应器(19)，为旋转式热解反应器提供厌氧环境并提供一定热量，多余燃烧烟气通过打开第二控制阀(6)由燃烧烟气第二支管(5) 经过换热器(9)和烟气净化器(12)进行排放，保证清洁，通过控制单元(30)检测旋转式热解反应器(19)内温度，当温度达到预定温度由破碎进料装置(1)加入农林废弃物，通过控制螺旋进料器(31)来控制进料的速度，物料进入热解区域，在热解滚筒(8)的转动下快速均匀热解，热解后所得的生物炭经由焦炭收集装置(15)收集，焦油与热解气作为燃料通过热解气回流管(14)经换热器(9)流向脉动燃烧器 (21)，换热器(9)中通过燃烧尾气提供热量避免热解焦油冷凝，等热解气流向脉动燃烧器(21)后，调节燃气控制阀门(25)减少液化石油气(26)的消耗，以节约能源。

控制单元与温度传感器以及各控制阀、电机相连，全程实时监控温度、进料量、燃料消耗流量，自动化调控，实现连续化高效生产。

本实用新型的工作原理为：

通过燃烧农林废弃物热解产生的生物燃料来为热解过程提供热量，从而实现热能自供给，节省液化石油气的供应，降低燃料成本，并将热解反应器设置为旋转式，使得燃烧烟气与废弃物物料充分接触，强化传热传质和热解反应过程，避免了热解时物料堆积导致的热解不均匀以及热解“盲区”，实现物料快速均匀热解，同时利用脉动燃烧器燃烧后的烟气作为热解保护气，不需要加入额外的惰性气体，大大降低了热解系统的运行成本。通过控制单元对装置进行实时监测，程序化自动控制风机、燃气比例、进料量以及燃烧烟气循环排放量，实现高效连续化生产。

Claims (9)

1.一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：包括破碎进料装置、旋转式热解反应器、脉动燃烧供热装置、焦炭收集装置、换热装置、控制系统，破碎进料装置上设置有破碎齿轮及螺旋进料器；旋转式热解反应器两端设置有进料口和出料口，出料口上设置焦炭收集装置，热解反应器中间设置有热解滚筒，热解滚筒两端均设置有齿圈，旋转式热解反应器与热解气回流管和燃烧烟气第一支管相连，热解气回流管经换热器连接脉动燃烧器；加热装置内设置有夹套及脉动燃烧器，夹套内均铺设保温层，脉动燃烧器连接液化石油气及热解气回流管，加热装置内燃烧气通过燃烧烟气第一支管流回旋转式热解反应器或通过燃烧烟气第二支管经换热器流向烟气净化器；由控制单元调节监测装置内的温度、烟气循环、进料量。

2.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的加热装置由夹套、脉动燃烧器、风机、燃气入口、烟气管道组成，夹套内均铺设保温层，燃烧室置于旋转式热解反应器外部，热解燃气流量控制阀、风机流量控制阀均连接至所述控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的旋转式热解反应器上设置有刮刀且与水平面成一定的倾斜角度，倾斜角度为5°～20°。

4.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的旋转式热解反应器为滚筒状，反应器两端分别通过密封件与外套连接，滚筒两端套设齿圈，齿圈下设有与其配合使用的齿轮，齿轮的转轴连接齿轮电机，所述的齿轮电机连接至所述的控制单元。

5.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的破碎进料装置由破碎齿轮、螺旋进料器和螺旋电机组成，所述的螺旋电机连接至所述控制单元。

6.根据权利要求2所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的烟气管道分为燃烧烟气第一支管和燃烧烟气第二支管，所述的燃烧烟气第一支管连接至热解滚筒，所述的燃烧烟气第一支管上设置有第一控制阀门，所述的第一控制阀门连接至所述控制单元；所述的燃烧烟气第二支管经换热器连接至烟气净化器，所述的燃烧烟气第二支管上设置有第二阀门，所述的第二阀门连接至所述控制单元。

7.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的换热器由燃烧烟气第二支管与热解气回流管进行换热，避免可凝热解气冷凝，所述的燃烧烟气第二支管经换热器连接烟气净化器。

8.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在于：所述的控制单元包括控制单元、温度传感器及燃气、风机流量控制阀。

9.根据权利要求1所述的一种热能自供给的旋转式农林废弃物连续热解装置，其特征在所述的旋转式热解反应器进料口、出料口以及夹套连接处设置有密封件。

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