CN218910240U

CN218910240U - 生物质热解碳化系统

Info

Publication number: CN218910240U
Application number: CN202223205331.8U
Authority: CN
Inventors: 刘颖峰; 段炜炀; 何慧琪; 唐万成; 徐翔; 石曾矿
Original assignee: Guangzhou Greendrier Energy Equipment Co ltd
Current assignee: Guangzhou Greendrier Energy Equipment Co ltd
Priority date: 2022-11-30
Filing date: 2022-11-30
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2032-11-30

Abstract

一种生物质热解碳化系统，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上设置有生物质入口，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。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，提高了能源的利用效率，降低了生产成本。

Description

生物质热解碳化系统

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，涉及一种生物质热解碳化系统。

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，但干馏工艺在工业实用上存在效率、成本等方面的问题，所以尽量降低生物质干馏的能耗，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生物质热解碳化系统，其能够提高资源利用率，降低生产成本。

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生物质热解碳化系统，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上设置有生物质入口，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。

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，所述加热夹套的烟气出口上连接有换热器，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。

在可选的实施方式中，所述换热器的烟气出口上连接有尾气处理装置。

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将热解气燃烧后得到烟气中的热量转移至生物质物料中，提高了能源的利用效率，降低了生产成本。

在热解气进入燃烧器燃烧前先通过冷凝器，冷凝器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。

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为本实用新型中生物质夹套加热和热解气电磁加热联用的生物质热解碳化系统结构示意图；

图2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生物质热解碳化系统结构示意图；

图3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生物质热解碳化系统结构示意图；

图4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生物质热解碳化系统结构示意图。

图标:1-烟气干燥螺旋输送段；2-烟气热解螺旋输送段；3-电磁热解螺旋输送段；4-冷凝器；5-热解气输送管；6-燃烧器；7-加热夹套；8-加热腔；9-热解气加热装置；10-换热器。

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。

请参照图1至图4，本实施例提供了一种生物质热解碳化系统，包括依次连接的烟气干燥螺旋输送段1、烟气热解螺旋输送段2和电磁热解螺旋输送段3，所述烟气干燥螺旋输送段1上设置有生物质入口，所述电磁热解螺旋输送段3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3的热解气出口与冷凝器4的入口连接，所述冷凝器4的热解气出口连接有燃烧器6，所述烟气热解螺旋输送段2和烟气干燥螺旋输送段1上均对应设置有第一换热装置，所述燃烧器6的烟气出口依次与烟气热解螺旋输送段2和烟气干燥螺旋输送段1对应的第一换热装置连接。

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。

本申请将秸秆、稻壳等生物质预烘干或晒干至含水率15～35％后进入生物质热解碳化系统，在烟气干燥螺旋输送段1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1后进入烟气热解螺旋输送段2，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3，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6燃烧前先通过冷凝器4，冷凝器4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。

本申请全过程低能耗、低排放，在实现有效能源回收的同时，做到了生物质能源的资源有效化利用。

在本申请的一些实施方式中，所述烟气干燥螺旋输送段1、烟气热解螺旋输送段2和电磁热解螺旋输送段3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1、烟气热解螺旋输送段2和电磁热解螺旋输送段3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2壳体上的加热夹套7，所述加热夹套7一端设置有与燃烧器6的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套7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1壳体上的加热夹套7，所述加热夹套7一端设置有与燃烧器6的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套7另一端设置有烟气出口，如图1所示。

具体地，本实施例中的第一换热装置为加热夹套7，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2对应第一换热装置的烟气出口与烟气干燥螺旋输送段1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2和烟气干燥螺旋输送段1，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2旋转轴内的加热腔8，所述加热腔8一端设置有与燃烧器6的烟气出口连接的烟气入口，所述加热腔8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1旋转轴内的加热腔8，所述加热腔8一端设置有与燃烧器6的烟气出口连接的烟气入口，所述加热腔8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螺旋输送段旋转轴内的加热腔8，高温烟气经过加热腔8，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2对应第一换热装置的烟气出口与烟气干燥螺旋输送段1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2和烟气干燥螺旋输送段1，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8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8和加热夹套7协同作用，如图3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4的出口和燃烧器6的热解气入口之间设置有热解气输送管5，所述热解气输送管5上设置有热解气加热装置9。

在热解气通进去炉膛之前，热解气经冷凝器4后温度已降低至40～70℃；经过热解气加热装置9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9为电磁加热器，如图1-3所示。

在本申请的一些实施方式中，所述热解气加热装置9为套设在热解气输送管5上的加热夹套7，所述加热夹套7一端设置有与燃烧器6的烟气出口连接的烟气入口，所述加热夹套7另一端设置有烟气出口，如图4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6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，所述加热夹套7的烟气出口上连接有换热器10，所述换热器10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。

在本申请的一些实施方式中，所述换热器10的烟气出口上连接有尾气处理装置。

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

1.一种生物质热解碳化系统，其特征在于，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上设置有生物质入口，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。

2.根据权利要求1所述的生物质热解碳化系统，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。

3.根据权利要求2所述的生物质热解碳化系统，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。

4.根据权利要求2或3所述的生物质热解碳化系统，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。

5.根据权利要求1所述的生物质热解碳化系统，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。

6.根据权利要求5所述的生物质热解碳化系统，其特征在于，所述热解气加热装置为电磁加热器。

7.根据权利要求5所述的生物质热解碳化系统，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。

8.根据权利要求3或7所述的生物质热解碳化系统，其特征在于，所述加热夹套的烟气出口上连接有换热器，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。

9.根据权利要求8所述的生物质热解碳化系统，其特征在于，所述换热器的烟气出口上连接有尾气处理装置。