專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生物質(zhì)連續(xù)干餾熱解爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種生物質(zhì)連續(xù)干餾熱解爐。本實(shí)用新型屬于能源加工轉(zhuǎn)換設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及到一種適合于將生物質(zhì)能源材料〔不論是自然產(chǎn)生狀態(tài)或者是預(yù)先經(jīng)過(guò)粉碎，又加工成具有一定比重和形狀的‘成型原料’狀態(tài)〕，通過(guò)干餾熱解的轉(zhuǎn)換途徑，從而使生物質(zhì)能源材料可以得到更充分、更合理、更方便利用的生物質(zhì)熱化工加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
可以作為背景技術(shù)的是以大連市環(huán)境科學(xué)研究院為代表的《農(nóng)作物秸稈制炭技術(shù)》生產(chǎn)過(guò)程中所使用的“炭化爐”。
這是目前在市場(chǎng)上已經(jīng)流行很廣的一種主要以鋸末、稻殼、樹(shù)木枝葉、植物秸稈、有機(jī)質(zhì)工業(yè)廢料等‘原生態(tài)’〔即自然產(chǎn)生狀態(tài)〕材料作為原材料，經(jīng)過(guò)螺旋擠壓機(jī)擠壓并且在加熱的條件下先將原材料壓制成型，然后將成型的‘成型體’進(jìn)行炭化的一種設(shè)備。
在這個(gè)“炭化爐”中，‘成型體’依靠自身的熱能或者從外部輸入的能量，完成有機(jī)質(zhì)材料的干餾熱解，產(chǎn)出木煤氣〔以CH4、H2為主并含有數(shù)量不等的CO2、N2、CO、水蒸汽等〕、木炭、木焦油及其它熱解物質(zhì)。其中，木炭是它的主要產(chǎn)品。
其主要缺陷在于規(guī)模小而且不能連續(xù)生產(chǎn)。從全過(guò)程分析，這種“作坊式”生產(chǎn)的顯著特點(diǎn)可以歸納為下列幾點(diǎn)●生產(chǎn)過(guò)程中先將結(jié)構(gòu)疏松、比重小、能量密度很低、分散的“原生態(tài)”有機(jī)質(zhì)材料先加工成比重較大、能量密度較高的‘密實(shí)體’之后再去進(jìn)行干餾熱解。
這是國(guó)內(nèi)外關(guān)于生物質(zhì)能的其他利用方法〔比如秸稈氣化和生物質(zhì)氣化技術(shù)〕所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)。不足之處是成本較高而且生產(chǎn)率較低。因此，接受這項(xiàng)技術(shù)的主要是一些個(gè)體經(jīng)營(yíng)者，規(guī)模很??；●生產(chǎn)過(guò)程為‘間歇式’，生產(chǎn)能力和全過(guò)程的熱效率都不夠高；●生產(chǎn)過(guò)程中的各種余熱資源〔如爐體蓄熱、木炭及熱解氣顯熱、加熱熱源的煙氣余熱等〕很不容易得到利用。這導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程的成本較高；●由于促使生物質(zhì)能材料發(fā)生裂解的外加熱源和生物質(zhì)能材料直接接觸，致使木煤氣中含有CO2、N2的組分。因此木煤氣的發(fā)熱量不夠高。而且，如果回收木煤氣時(shí)，投資又顯得較大。
上述情況可以登陸中央電視臺(tái)《金土地》2001年5月14日首頁(yè)http//www.cctv.com/financial/jintudi/shouye/daoshi0514.html獲得。在這個(gè)網(wǎng)頁(yè)上公布的大連市環(huán)境科學(xué)研究院《農(nóng)作物秸稈制炭技術(shù)》，基本上描述了這種方法的全過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上列缺陷，本實(shí)用新型在于提供一種克服上列缺陷并且能夠大量、連續(xù)、穩(wěn)定的進(jìn)行生物質(zhì)材料炭化的連續(xù)干餾熱解爐。
該生物質(zhì)連續(xù)干餾熱解爐，包括臺(tái)車(chē)式木炭出料及水封池(1)、燃燒室(2)、輻射板(3)、加熱室(4)、煙道(5)、干餾材料預(yù)熱室(6)、成型原料干燥室(7)、加料口密封蓋板(8)、錐形倉(cāng)(9)、爐體(10)、下部開(kāi)孔的煙氣管道(11)、燃燒器或高溫?zé)煔馊肟?12)、環(huán)形集煙煙道(13)、熱煤氣出口(14)、調(diào)溫冷煙氣入口(15)、廢煙氣出口(16)、卸料兼隔離口(17)、卸料閥門(mén)(18)、軌道(19)組成。
結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖中的〔附圖1〕、〔附圖2〕，更詳細(xì)的說(shuō)明如下一種生物質(zhì)連續(xù)干餾的熱解爐，包括有由錐形倉(cāng)(9)、干餾材料預(yù)熱室(6)、熱煤氣出口(14)、卸料兼隔離口(17)、卸料閥門(mén)(18)和爐體(10)組成的“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品顯熱利用系統(tǒng)”；由燃燒器或高溫?zé)煔馊肟?12)、燃燒室(2)、輻射板(3)、加熱室(4)和爐體(10)組成的“加熱系統(tǒng)”；由下部開(kāi)孔的煙氣管道(11)、調(diào)溫冷煙氣入口(15)、原料干燥室(7)、加料口密封蓋板(8)、卸料兼隔離口(17)、廢煙氣出口(16)、爐體(10)組成的“原料干燥系統(tǒng)”；由臺(tái)車(chē)式木炭出料池及水封池(1)、卸料閥門(mén)(18)、軌道(19)組成的“卸料及水封和木炭顯熱利用系統(tǒng)”四個(gè)子系統(tǒng)，其特征是a.“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品顯熱利用系統(tǒng)”的下部結(jié)構(gòu)是由內(nèi)部充填有生物質(zhì)材料、單筒園錐角不大于5度的多根豎向貫通的管狀錐形倉(cāng)(9)均勻的分布在“加熱系統(tǒng)”中，而上部的結(jié)構(gòu)形式是在錐形倉(cāng)(9)上部設(shè)置的一個(gè)內(nèi)部裝有生物質(zhì)材料并且充滿(mǎn)熱解的氣態(tài)產(chǎn)品的干餾材料預(yù)熱室(6)；b.“加熱系統(tǒng)”和“原料干燥系統(tǒng)”是依靠置于爐體(10)外的環(huán)形集煙煙道(13)和煙道(5)來(lái)連接的；c.隔絕空氣從上部混入到“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品余熱利用系統(tǒng)”中熱解的煤氣中去的方法是利用設(shè)置在最上部的原料干燥室(7)內(nèi)充盈的廢煙氣和卸料兼隔離口(17)的協(xié)同工作；d.杜絕空氣從下部進(jìn)入到“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品余熱利用系統(tǒng)”中熱解的煤氣中去的方法是利用設(shè)置在爐子最下部的臺(tái)車(chē)式木炭出料兼水封池(1)中所設(shè)置的水封液面。
由圖示的結(jié)構(gòu)形式和上述內(nèi)容可以知道，“加熱系統(tǒng)”和“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品余熱利用系統(tǒng)”是兩個(gè)相互交織在一起、互相獨(dú)立、系統(tǒng)之間只發(fā)生能量交換的相對(duì)封閉系統(tǒng)。這種生產(chǎn)過(guò)程可以連續(xù)、外加熱源和生物質(zhì)材料又完全隔開(kāi)、生物質(zhì)材料在熱解炭化的過(guò)程中又不和空氣接觸、生物質(zhì)材料在熱解炭化的過(guò)程中所需要的熱能來(lái)源完全由燃燒器或高溫?zé)煔馊肟?12)輸入的熱能所決定的結(jié)構(gòu)特征形式，使得生產(chǎn)過(guò)程的速度具備有很大的調(diào)整空間，也使得炭化后所產(chǎn)生的木煤氣中不含有不可燃成分，同時(shí)也使過(guò)程中的各種余熱資源〔如爐體蓄熱、木炭及熱解氣顯熱、加熱熱源的煙氣余熱等〕很容易的都得到了利用。
上述特征的詳細(xì)論述如下由于在干餾材料預(yù)熱室(6)內(nèi)充盈的煙氣是經(jīng)過(guò)調(diào)溫冷煙氣入口(15)調(diào)整到不致于使待干餾的材料著火燃燒的程度，因此這種充盈的煙氣不但會(huì)對(duì)原材料進(jìn)行預(yù)熱而進(jìn)行余熱利用，而且在打開(kāi)卸料兼隔離口(17)向干餾材料預(yù)熱室(6)卸料的瞬間會(huì)隔絕空氣混入到兼有蓄積熱解的氣態(tài)產(chǎn)品(主要是木煤氣)功能的干餾材料預(yù)熱室(6)內(nèi)，因此可以有效的防止空氣從卸料兼隔離口(17)處進(jìn)入木煤氣中；由于下部水封可以阻止空氣從下部進(jìn)入“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品余熱利用系統(tǒng)”的錐形倉(cāng)(9)之中，因此可以不使錐形倉(cāng)(9)內(nèi)發(fā)生如背景技術(shù)那樣的燃燒反應(yīng)，所以在煤氣中就沒(méi)有空氣帶入的N2成分。雖然在從卸料閥門(mén)(18)排放灼熱的木炭過(guò)程中，由于其直接進(jìn)入水中，因此會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的水蒸汽并發(fā)生的氣化反應(yīng)，而且這些水蒸汽如果進(jìn)入錐形倉(cāng)(9)中，仍然會(huì)和其中的灼熱木炭發(fā)生同樣的氣化反應(yīng)。但是它們都不會(huì)使空氣進(jìn)入錐形倉(cāng)(9)內(nèi)。
由于燃燒器或高溫?zé)煔馊肟?12)可以根據(jù)干餾熱解需要而向“加熱系統(tǒng)”輸入足夠的熱能，而且在輻射板(3)的作用下，下部又有一個(gè)相對(duì)于加熱室(4)的高溫區(qū)，既可以防止由于加熱室(4)溫度過(guò)低而在低溫?zé)峤鈺r(shí)煤氣中的CO2、木焦油較多的缺陷，又可以使錐形倉(cāng)(9)內(nèi)所裝的生物質(zhì)原料能夠充分、快速、大量、連續(xù)、穩(wěn)定的進(jìn)行生物質(zhì)材料炭化，因此，本實(shí)用新型可以克服背景技術(shù)規(guī)模小、只能以“作坊式”生產(chǎn)的種種缺陷。


“連續(xù)干餾熱解爐”的組成見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖〔附圖1〕?！哺綀D2〕表示了在“(6)干餾材料預(yù)熱室”向下看時(shí)的一個(gè)示意的剖視圖。
在(附圖一)中，“連續(xù)干餾熱解爐”的部件代號(hào)表示了如下名稱(chēng)(1)臺(tái)車(chē)式木炭出料及水封池、(2)燃燒室、(3)輻射板、(4)加熱室、(5)煙道、(6)干餾材料預(yù)熱室、(7)成型原料干燥室、(8)加料口密封蓋板、(9)錐形倉(cāng)、(10)爐體、(11)下部開(kāi)孔的煙氣管道、(12)燃燒器或高溫?zé)煔馊肟凇?13)環(huán)形集煙煙道、(14)熱煤氣出口、(15)調(diào)溫冷煙氣入口、(16)廢煙氣出口、(17)卸料兼隔離口、(18)卸料閥門(mén)、(19)軌道。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型結(jié)合《一種對(duì)造紙廢液進(jìn)行資源性轉(zhuǎn)化普遍適用的治理方法》申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利〔申請(qǐng)?zhí)?1115858.1申請(qǐng)日2001.5.11.申請(qǐng)人許紹良〕的實(shí)施，可以認(rèn)為是目前條件下較好的一種實(shí)施形式。
由于造紙廢液中含有大量的生物質(zhì)能源材料并且具有一定的黏結(jié)性能，所以可以將粉碎的有機(jī)質(zhì)材料和造紙廢液按照一定比例混合后通過(guò)壓力機(jī)壓制成為‘成型原料’，經(jīng)晾曬后加入爐中進(jìn)行干餾處理。而且造紙廢液還可以當(dāng)作為水封材料使用，當(dāng)從爐底排放灼熱的木炭進(jìn)入造紙廢液中之后可以蒸發(fā)掉一部分水分而使造紙廢液變濃，既達(dá)到了余熱利用的目的，又減少了需要治理的造紙廢液總量。因此可以認(rèn)為是在目前條件下本實(shí)用新型效果較好的生產(chǎn)應(yīng)用場(chǎng)所和方法。現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明如下每小時(shí)處理結(jié)合造紙廢液的“成型材料”5噸的連續(xù)干餾熱解爐，其組成如〔附圖1〕，內(nèi)裝12根園錐角α＝4.8°的錐形倉(cāng)(9)，以輻射板(3)作為承重構(gòu)件。所產(chǎn)煤氣除供給自身需要還有盈余?？梢愿我粋€(gè)3000t堿法草漿造紙廠所排出的廢液，NaOH回收率為86％，收到了每生產(chǎn)一噸紙漿增加500元的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
其生產(chǎn)過(guò)程中的物料流動(dòng)及操作程序和要點(diǎn)的詳細(xì)說(shuō)明如下關(guān)閉(14)和(17)→打開(kāi)(8)→把通過(guò)垂直運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)來(lái)的有機(jī)質(zhì)材料加入(7)中→關(guān)閉(8)→啟動(dòng)(14)運(yùn)行→有機(jī)質(zhì)材料在(7)中經(jīng)過(guò)一定時(shí)間干燥處理后，在不打開(kāi)(8)的情況下，打開(kāi)(17)將原料卸入(6)及(9)中〔此時(shí)應(yīng)停止排放熱煤氣〕→關(guān)閉(17)→啟動(dòng)(14)運(yùn)行，干餾熱解的熱煤氣由(14)送入另一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行脫除粉塵、焦油、水分及其它產(chǎn)物處理；干餾熱解的木炭則通過(guò)(18)卸入(1)。
對(duì)于預(yù)先粉碎成一定大小的秸稈類(lèi)材料或加工成一定規(guī)格的成型材料，在錐形倉(cāng)(9)的園錐角α≯5度時(shí)，使用翻板式或抽板式閥門(mén)，一般不會(huì)使卸料不暢。但如果物料在(9)中形成‘內(nèi)拱’，則會(huì)使卸料中斷。因此配置一個(gè)震動(dòng)機(jī)可能有助于一旦發(fā)‘內(nèi)拱’時(shí)進(jìn)行消除。
操作過(guò)程要注意卸料口應(yīng)淹沒(méi)在(1)的液面中，阻止空氣從下部進(jìn)入封閉的(9)中，則可以保證所產(chǎn)的煤氣中盡量減少CO2及N2的成分。否則，在某種意義和程度上就會(huì)變成生物質(zhì)氣化爐了。
本實(shí)用新型為大規(guī)模對(duì)植物秸稈類(lèi)生物質(zhì)能的利用，提供了一種可以大量、連續(xù)、穩(wěn)定的進(jìn)行生物質(zhì)材料炭化的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備。達(dá)到了生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)、余/廢熱資源利用充分、木煤氣的成分純凈(主要組分為CH4、H2、CO)、發(fā)熱量高、綜合投資少的積極效果。
這種成分很純凈的木煤氣具有和天然氣一樣的能源品位，是一種高級(jí)的而且可以再生的清潔能源。
本實(shí)用新型的廣泛采用，將有力的緩解我國(guó)油、氣資源不足的矛盾。使可以再生的生物質(zhì)能成為我國(guó)在新世紀(jì)的一種主要清潔能源并大量應(yīng)用于民用燃料、工業(yè)爐及燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電用燃料、氫燃料電池發(fā)電原料、有機(jī)合成化工的工業(yè)原料等方面成為可能。
權(quán)利要求1.一種生物質(zhì)連續(xù)干餾的熱解爐，包括有由錐形倉(cāng)(9)、干餾材料預(yù)熱室(6)、熱煤氣出口(14)、卸料兼隔離口(17)、卸料閥門(mén)(18)和爐體(10)組成的“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品顯熱利用系統(tǒng)”；由燃燒器或高溫?zé)煔馊肟?12)、燃燒室(2)、輻射板(3)、加熱室(4)和爐體(10)組成的“加熱系統(tǒng)”；由下部開(kāi)孔的煙氣管道(11)、調(diào)溫冷煙氣入口(15)、原料干燥室(7)、加料口密封蓋板(8)、卸料兼隔離口(17)、廢煙氣出口(16)、爐體(10)組成的“原料干燥系統(tǒng)”；由臺(tái)車(chē)式木炭出料池及水封池(1)、卸料閥門(mén)(18)、軌道(19)組成的“卸料及水封和木炭顯熱利用系統(tǒng)”四個(gè)子系統(tǒng)，其特征是a.“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品顯熱利用系統(tǒng)”的下部結(jié)構(gòu)是由內(nèi)部充填有生物質(zhì)材料、單筒園錐角不大于5度的多根豎向貫通的管狀錐形倉(cāng)(9)均勻的分布在“加熱系統(tǒng)”中，而上部的結(jié)構(gòu)形式是在錐形倉(cāng)(9)上部設(shè)置的一個(gè)內(nèi)部裝有生物質(zhì)材料并且充滿(mǎn)熱解的氣態(tài)產(chǎn)品的干餾材料預(yù)熱室(6)；b.“加熱系統(tǒng)”和“原料干燥系統(tǒng)”是依靠置于爐體(10)外的環(huán)形集煙煙道(13)和煙道(5)來(lái)連接的；c.隔絕空氣從上部混入到“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品余熱利用系統(tǒng)”中熱解的煤氣中去的方法是利用設(shè)置在最上部的原料干煤室(7)內(nèi)充盈的廢煙氣和卸料兼隔離口(17)的協(xié)同工作；d.杜絕空氣從下部進(jìn)入到“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品余熱利用系統(tǒng)”中熱解的煤氣中去的方法是利用設(shè)置在爐子最下部的臺(tái)車(chē)式木炭出料兼水封池(1)中所設(shè)置的水封液面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)連續(xù)干餾的熱解爐，其特征在于對(duì)“加熱系統(tǒng)”加熱的熱能是由設(shè)置在輻射板(3)下部的燃燒器或高溫?zé)煔馊肟?12)由系統(tǒng)以外的能源供入的；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)連續(xù)干餾的熱解爐，其特征在于“加熱系統(tǒng)”由輻射板(3)來(lái)形成板下的一個(gè)高溫區(qū)。
4根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)連續(xù)干餾的熱解爐，其特征在于“原料干燥系統(tǒng)”是指利用在加熱室(4)完成換熱之后仍然帶有大量廢熱的廢煙氣資源“加熱系統(tǒng)”的余熱在這里經(jīng)過(guò)煙道(5)送入原料干燥室(7)，通過(guò)下部開(kāi)孔的煙氣管道(11)使煙氣離開(kāi)管道，直接和新加入的原料接觸進(jìn)行以對(duì)流換熱為主要方式的廢熱利用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)連續(xù)干餾的熱解爐，其特征在于“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品余熱利用系統(tǒng)”的氣態(tài)產(chǎn)品余熱利用，是指從錐形倉(cāng)(9)上端產(chǎn)出的揮發(fā)份物質(zhì)產(chǎn)品所含有的顯熱資源，在流經(jīng)干餾材料預(yù)熱室(6)時(shí)，對(duì)待干餾的物料干燥而得到利用的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)連續(xù)干餾的熱解爐，其特征在于“卸料及水封和木炭顯熱利用系統(tǒng)”，是指從錐形倉(cāng)(9)下端卸料閥門(mén)(18)產(chǎn)出的灼熱木炭產(chǎn)品所含有的顯熱資源，在卸入臺(tái)車(chē)式木炭出料及水封池(1)時(shí)，對(duì)水封的液體加熱而得到利用的。
專(zhuān)利摘要一種生物質(zhì)連續(xù)干餾熱解爐。本實(shí)用新型屬于能源加工轉(zhuǎn)換設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及到一種能夠?qū)⑸镔|(zhì)能源材料進(jìn)行連續(xù)干餾熱解的生產(chǎn)設(shè)備，以便能夠克服目前生物質(zhì)能源材料干餾熱解只能間歇生產(chǎn)、規(guī)模小、成本高、熱效率低的狀況。該設(shè)備是由“干餾熱解和氣態(tài)產(chǎn)品顯熱利用系統(tǒng)”、“加熱系統(tǒng)”、“原料干燥系統(tǒng)”、“卸料及水封和木炭顯熱利用系統(tǒng)”四個(gè)子系統(tǒng)組成的一個(gè)具有綜合性能的生物質(zhì)熱化工設(shè)備。該設(shè)備使可以再生的生物質(zhì)能成為我國(guó)在新世紀(jì)的一種主要清潔能源并大量應(yīng)用于工業(yè)及民用燃料、氫燃料電池發(fā)電、有機(jī)合成化工的工業(yè)原料成為可能。
文檔編號(hào)C10B53/02GK2614210SQ0126394
公開(kāi)日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2001年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月16日
發(fā)明者許紹良 申請(qǐng)人:許紹良