CN218672244U - 带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统 - Google Patents

Abstract

一种带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，包括低温干燥装置和热解碳化装置。本申请对热解气进行燃烧，且通过第一换热装置和热泵将热解气燃烧后得到烟气中的热量转移至生物质物料中，并对生物质物料进行干燥，将热解气燃烧产生高温烟气中的余热充分利用，在保证生物质原料烘干效率的基础上，降低系统外的能量供给，同时相对于晒干原料，更加节省人力物力，且大大缩减了所需场地，提高了能源的利用效率，降低了生产成本。

Description

带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统

技术领域

本实用新型涉及生物质能源的利用领域，具体而言，涉及一种带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统。

背景技术

生物质热解(又称热裂解或裂解)是指在隔绝空气或通入少量空气的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之转变为低分子物质的过程。根据热解条件和产物的不同，生物质热解工艺可以分为以下几种类型:

1)烧炭。将薪炭放置在炭窑或烧炭炉中，通入少量空气进行热分解制取木炭的方法，一个操作期一般需要几天。

2)干馏。将木材原料在干馏釜中隔绝空气加热，制取醋酸，甲醇，木焦油抗聚剂、木馏油和木炭等产品的方法。

3)热解液化。把林业废料及农副产品在缺氧的情况下中温(500～650℃)快速加热，然后迅速降温使其冷却为液态生物原油的方法。

其中，生物质干馏可以得到生物炭黑，可作为活性炭机制炭的原料。在进行干馏加工前，需要先将生物质原料烘干或晒干至含水率降至10～30％，秸秆、稻壳等生物质能源丰富，很多情况下是干馏的首选原料，但是秸秆、稻壳等含水率可以达到30～60％，一些情况下的生物质原料含水量甚至更高，采用烘干的方式处理生物质原料能耗相对较高，采用晒干的方式处理生物质原料很大程度上降低了场地的利用率。上述情况是干馏工艺在工业实用上存在效率、成本等方面缺陷的原因之一，所以尽量降低生物质干馏的能耗、提高生产效率，从而降低生产成本尤其必要。

鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，其能够将热解气燃烧产生高温烟气中的余热充分利用，在保证生物质原料烘干效率的基础上，降低系统外的能量供给，同时相对于晒干原料，更加节省人力物力，且大大缩减了所需场地。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，包括低温干燥装置和热解碳化装置；

所述低温干燥装置设置有生物质物料进口、生物质物料出口、热风进口和热风出口；

所述热解碳化装置包括依次连接的烟气干燥螺旋输送段、烟气热解螺旋输送段和电磁热解螺旋输送段，所述烟气干燥螺旋输送段的进料口与所述生物质物料出口连接，所述电磁热解螺旋输送段上设置有生物质炭黑排出口和热解气出口，所述电磁热解螺旋输送段的热解气出口与冷凝器的入口连接，所述冷凝器的热解气出口连接有燃烧器，所述烟气热解螺旋输送段和烟气干燥螺旋输送段上均对应设置有第一换热装置，所述燃烧器的烟气出口依次与烟气热解螺旋输送段和烟气干燥螺旋输送段对应的第一换热装置连接；所述烟气干燥螺旋输送段对应第一换热装置的烟气出口依次连接热泵和所述热风进口。

在可选的实施方式中，所述低温干燥装置包括机壳和设置在机壳内的传送装置，所述热风进口和热风出口分别设置在传送装置的两侧，所述热风出口与热泵连接。

在可选的实施方式中，所述烟气干燥螺旋输送段、烟气热解螺旋输送段和电磁热解螺旋输送段均包括壳体、位于壳体内的旋转轴和设置在旋转轴上的绞龙，所述旋转轴与带动旋转轴转动的电机连接。

在可选的实施方式中，所述第一换热装置包括设置在烟气热解螺旋输送段壳体上的加热夹套，所述加热夹套一端设置有与燃烧器的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套另一端设置有烟气出口；和/或所述第一换热装置包括设置在烟气干燥螺旋输送段壳体上的加热夹套，所述加热夹套一端设置有与燃烧器的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套另一端设置有烟气出口。

在可选的实施方式中，所述第一换热装置包括设置在烟气热解螺旋输送段旋转轴内的加热腔，所述加热腔一端设置有与燃烧器的烟气出口连接的烟气入口，所述加热腔另一端设置有烟气出口；和/或所述第一换热装置包括设置在烟气干燥螺旋输送段旋转轴内的加热腔，所述加热腔一端设置有与燃烧器的烟气出口连接的烟气入口，所述加热腔另一端设置有烟气出口。

在可选的实施方式中，所述冷凝器的出口和燃烧器的热解气入口之间设置有热解气输送管，所述热解气输送管上设置有热解气加热装置。

在可选的实施方式中，所述热解气加热装置为电磁加热器。

在可选的实施方式中，所述热解气加热装置为套设在热解气输送管上的加热夹套，所述加热夹套一端设置有与燃烧器的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套另一端设置有烟气出口。

在可选的实施方式中，所述第一换热装置和/或热解气加热装置的烟气出口上依次连接换热器和热泵，所述换热器内设置有换热管，所述换热管一端设置有介质入口、另一端设置有介质出口。

本实用新型实施例的有益效果是：

本申请对热解气进行燃烧，且通过第一换热装置和热泵将热解气燃烧后得到烟气中的热量转移至生物质物料中，并对生物质物料进行干燥，将热解气燃烧产生高温烟气中的余热充分利用，在保证生物质原料烘干效率的基础上，降低系统外的能量供给，同时相对于晒干原料，更加节省人力物力，且大大缩减了所需场地，提高了能源的利用效率，降低了生产成本。

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为本实用新型中生物质夹套加热和热解气电磁加热联用的热解碳化装置结构示意图；

图3为本实用新型中生物质轴内加热和热解气电磁加热联用的热解碳化装置结构示意图；

图4为本实用新型中生物质夹套与轴内协同加热和热解气电磁加热联用的热解碳化装置结构示意图；

图5为本实用新型中生物质夹套加热和热解气夹套加热联用的热解碳化装置结构示意图。

图标:100-低温干燥装置；101-机壳；102-传送装置；200-热解碳化装置；201-烟气干燥螺旋输送段；202-烟气热解螺旋输送段；203-电磁热解螺旋输送段；204-冷凝器；205-热解气输送管；206-燃烧器；207-加热夹套；208-加热腔；209-热解气加热装置；210-换热器；300-热泵。

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。此外，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。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，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。

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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，包括低温干燥装置100和热解碳化装置200；

所述低温干燥装置100设置有生物质物料进口、生物质物料出口、热风进口和热风出口；

所述热解碳化装置200包括依次连接的烟气干燥螺旋输送段201、烟气热解螺旋输送段202和电磁热解螺旋输送段203，所述烟气干燥螺旋输送段201的进料口与所述生物质物料出口连接，所述电磁热解螺旋输送段203上设置有生物质炭黑排出口和热解气出口，所述电磁热解螺旋输送段203的热解气出口与冷凝器204的入口连接，所述冷凝器204的热解气出口连接有燃烧器206，所述烟气热解螺旋输送段202和烟气干燥螺旋输送段201上均对应设置有第一换热装置，所述燃烧器206的烟气出口依次与烟气热解螺旋输送段202和烟气干燥螺旋输送段201对应的第一换热装置连接；所述烟气干燥螺旋输送段201对应第一换热装置的烟气出口依次连接热泵300和所述热风进口。

本实施例适用于生物质处置，采用烟气烘干与烟气热解的复合型生物质热解炭化技术实现生物质能源的资源回收。

本申请中秸秆、稻壳等生物质采用热风低温干燥装置100将含水率30～60％干燥至含水率10～30％后进入热解碳化装置200，其热风的热源来源于后端第一换热装置内离开烟气的余热；在烟气干燥螺旋输送段201干燥至含水率5～10％，其干燥热源直接或间接来源于热解气燃烧的烟气；生物质离开烟气干燥螺旋输送段201后进入烟气热解螺旋输送段202，生物质进一步干燥的同时，在高温300～600℃下开始进行热解，高温来源于为热解气燃烧的烟气；最后，生物质物料进入电磁热解螺旋输送段203，利用电磁加热的500-900℃高温将生物质物料的完全炭化与深度气化；生物质物料完全炭化和气化之后，排出的生物质炭黑可作为活性炭机制炭的原料，得到的热解气燃烧后对其中的热量进行利用，实现资源的利用。

在热解气进入燃烧器206燃烧前先通过冷凝器204，冷凝器204可以合理利用不同分子量下焦油的冷凝温度，将易堵塞管道的高分子焦油在进入管道前先一步冷凝出，并随一同冷凝出来的水蒸气、木醋液等一同排出，液态物质通过后续处理后可实现资源回收。

本申请对热解气进行燃烧，且通过第一换热装置将热解气燃烧后得到烟气中的热量转移至生物质物料中，废弃烟气经换热器210仍旧可以得到60～120℃的高温热风，可作为余热式热泵300的稳定热源。余热式热泵300的热回收效率也极高，以此来烘干相对潮湿的生物质原料，将热解气燃烧产生高温烟气中的余热充分利用，在保证生物质原料烘干效率的基础上，降低系统外的能量供给，同时相对于晒干原料，更加节省人力物力，且大大缩减了所需场地，提高了能源的利用效率，降低了生产成本。

在本申请的一些实施方式中，所述低温干燥装置100包括机壳101和设置在机壳101内的传送装置102，所述热风进口和热风出口分别设置在传送装置102的两侧，所述热风出口与热泵300连接。

本实施例中的机壳101内设置传送装置102，以提高生物质在低温干燥装置100内的停留时间，具体地，可以根据物料的含水量以及热风的温度以及生物质需要干燥的程度调整传送装置102的传送速度。热风进口和热风出口分别位于传送装置102的两侧，可以将生物质中的水分及时带出机壳101，提高烘干速度。

在一些实施例中，热风进口和/或热风出口设施有多个，且多个所述热风进口和热风出口沿传送带设置方向依次、均匀分布，保持壳体内环境的稳定。

在本申请的一些实施方式中，所述烟气干燥螺旋输送段201、烟气热解螺旋输送段202和电磁热解螺旋输送段203均包括壳体、位于壳体内的旋转轴和设置在旋转轴上的绞龙，所述旋转轴与带动旋转轴转动的电机连接。

本申请的烟气干燥螺旋输送段201、烟气热解螺旋输送段202和电磁热解螺旋输送段203均为螺旋输送形式，螺旋叶片不仅运送物料的过程中持续和稳定，并且其叶片的不断搅动可以做到螺旋外部夹套对内部物料的强化干燥和热解。

在本申请的一些实施方式中，所述第一换热装置包括设置在烟气热解螺旋输送段202壳体上的加热夹套207，所述加热夹套207一端设置有与燃烧器206的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套207另一端设置有烟气出口；和/或所述第一换热装置包括设置在烟气干燥螺旋输送段201壳体上的加热夹套207，所述加热夹套207一端设置有与燃烧器206的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套207另一端设置有烟气出口，如图2所示。

具体地，本实施例中的第一换热装置为加热夹套207，高温烟气经过夹套，将热量转移到螺旋输送段的壳体内，对物料进行加热。本实施例中，烟气热解螺旋输送段202对应第一换热装置的烟气出口与烟气干燥螺旋输送段201对应第一换热装置的烟气入口连接，使得热解气燃烧产生的高温烟气先后经过烟气热解螺旋输送段202和烟气干燥螺旋输送段201，实现热量的分段利用，提高热量的利用效率。

在本申请的一些实施方式中，所述第一换热装置包括设置在烟气热解螺旋输送段202旋转轴内的加热腔208，所述加热腔208一端设置有与燃烧器206的烟气出口连接的烟气入口，所述加热腔208另一端设置有烟气出口；和/或所述第一换热装置包括设置在烟气干燥螺旋输送段201旋转轴内的加热腔208，所述加热腔208一端设置有与燃烧器206的烟气出口连接的烟气入口，所述加热腔208另一端设置有烟气出口，如图3所示。

具体地，本实施例中的第一换热装置为螺旋输送段旋转轴内的加热腔208，高温烟气经过加热腔208，将热量转移到螺旋输送段的壳体内，对物料进行加热。本实施例中，烟气热解螺旋输送段202对应第一换热装置的烟气出口与烟气干燥螺旋输送段201对应第一换热装置的烟气入口连接，使得热解气燃烧产生的高温烟气先后经过烟气热解螺旋输送段202和烟气干燥螺旋输送段201，实现热量的分段利用，提高热量的利用效率。

本实施例中，由于螺旋输送段正常工作时转轴在转动，所以高温烟气进入加热腔208时，需要在不影响转轴正常工作的同时，对连接处进行密封。具体连接方式在现有技术中已有应用，本领域技术人员可以根据需要进行选择，此处不再赘述。

在一些实施方式中，第一换热装置可以采用加热腔208和加热夹套207协同作用，如图4所示，提高换热速度，从而提高生产效率。

在本申请的一些实施方式中，所述冷凝器204的出口和燃烧器206的热解气入口之间设置有热解气输送管205，所述热解气输送管205上设置有热解气加热装置209。

在热解气通进去炉膛之前，热解气经冷凝器204后温度已降低至40～70℃；经过热解气加热装置209可以重新将温度升至400℃左右，防止焦油冷凝之后发生堵塞。

在本申请的一些实施方式中，所述热解气加热装置209为电磁加热器，如图1至图4所示。

在本申请的一些实施方式中，所述热解气加热装置209为套设在热解气输送管205上的加热夹套207，所述加热夹套207一端设置有与燃烧器206的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套207另一端设置有烟气出口，如图5所示。

在一些实施例中，烟气入口可以直接或间接连接在燃烧器206的烟气出口上，只要能够将热解气预热至指定温度即可。

在本申请的一些实施方式中，所述第一换热装置和/或热解气加热装置209的烟气出口上依次连接换热器210和热泵300，所述换热器210内设置有换热管，所述换热管一端设置有介质入口、另一端设置有介质出口。通常情况下，可以选择水作为换热介质。

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)

1.一种带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，其特征在于，包括低温干燥装置和热解碳化装置；

所述低温干燥装置设置有生物质物料进口、生物质物料出口、热风进口和热风出口；

所述热解碳化装置包括依次连接的烟气干燥螺旋输送段、烟气热解螺旋输送段和电磁热解螺旋输送段，所述烟气干燥螺旋输送段的进料口与所述生物质物料出口连接，所述电磁热解螺旋输送段上设置有生物质炭黑排出口和热解气出口，所述电磁热解螺旋输送段的热解气出口与冷凝器的入口连接，所述冷凝器的热解气出口连接有燃烧器，所述烟气热解螺旋输送段和烟气干燥螺旋输送段上均对应设置有第一换热装置，所述燃烧器的烟气出口依次与烟气热解螺旋输送段和烟气干燥螺旋输送段对应的第一换热装置连接；所述烟气干燥螺旋输送段对应第一换热装置的烟气出口依次连接热泵和所述热风进口。

2.根据权利要求1所述的带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，其特征在于，所述低温干燥装置包括机壳和设置在机壳内的传送装置，所述热风进口和热风出口分别设置在传送装置的两侧，所述热风出口与热泵连接。

3.根据权利要求1所述的带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，其特征在于，所述烟气干燥螺旋输送段、烟气热解螺旋输送段和电磁热解螺旋输送段均包括壳体、位于壳体内的旋转轴和设置在旋转轴上的绞龙，所述旋转轴与带动旋转轴转动的电机连接。

4.根据权利要求3所述的带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，其特征在于，所述第一换热装置包括设置在烟气热解螺旋输送段壳体上的加热夹套，所述加热夹套一端设置有与燃烧器的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套另一端设置有烟气出口；和/或所述第一换热装置包括设置在烟气干燥螺旋输送段壳体上的加热夹套，所述加热夹套一端设置有与燃烧器的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套另一端设置有烟气出口。

5.根据权利要求3或4所述的带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，其特征在于，所述第一换热装置包括设置在烟气热解螺旋输送段旋转轴内的加热腔，所述加热腔一端设置有与燃烧器的烟气出口连接的烟气入口，所述加热腔另一端设置有烟气出口；和/或所述第一换热装置包括设置在烟气干燥螺旋输送段旋转轴内的加热腔，所述加热腔一端设置有与燃烧器的烟气出口连接的烟气入口，所述加热腔另一端设置有烟气出口。

6.根据权利要求1所述的带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，其特征在于，所述冷凝器的出口和燃烧器的热解气入口之间设置有热解气输送管，所述热解气输送管上设置有热解气加热装置。

7.根据权利要求6所述的带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，其特征在于，所述热解气加热装置为电磁加热器。

8.根据权利要求6所述的带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，其特征在于，所述热解气加热装置为套设在热解气输送管上的加热夹套，所述加热夹套一端设置有与燃烧器的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套另一端设置有烟气出口。

9.根据权利要求1或8所述的带有烟气废热利用装置的生物质干燥热解系统，其特征在于，所述第一换热装置和/或热解气加热装置的烟气出口上依次连接换热器和热泵，所述换热器内设置有换热管，所述换热管一端设置有介质入口、另一端设置有介质出口。

Images