專利名稱：一種農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)林生物質(zhì)領(lǐng)域，特別涉及一種農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化裝置與方法。
背景技術(shù)：
農(nóng)林生物質(zhì)資源儲量豐富，具有可再生和污染物排放低的優(yōu)點(diǎn)。生物質(zhì)熱解技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)高效利用的技術(shù)形式，可將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為半焦、可燃?xì)夂鸵后w產(chǎn)物。根據(jù)加熱速率和反應(yīng)時(shí)間，生物質(zhì)熱解技術(shù)分為慢速熱解和快速熱解。快速熱解的傳熱反應(yīng)快， 可以增加液態(tài)產(chǎn)物的“熱解油”產(chǎn)率，但快速熱解對原料粒度要求較高。慢速熱解的反應(yīng)條件溫和，且易于實(shí)現(xiàn)和控制，對原料尺寸要求不高，熱解產(chǎn)物為半焦、生物油和熱解氣，分布可根據(jù)反應(yīng)條件調(diào)節(jié)，熱解半焦可作為燃料、肥料或加工為活性炭，熱解氣為中熱值氣體， 可用于民用或發(fā)電，生物油含有多種酸、醇、酚等物質(zhì)，可作為化工原料。目前慢速熱解技術(shù)主要有固定床、移動床和回轉(zhuǎn)窯等幾種類型。固定床熱解技術(shù)屬間歇(分批)式生產(chǎn)，原料在反應(yīng)釜內(nèi)要經(jīng)歷升溫、炭化保溫、降溫、出料幾個階段完成一個生產(chǎn)周期，操作時(shí)要反復(fù)進(jìn)行爐的加溫和冷卻，且由于爐內(nèi)各部位溫度參差不齊，產(chǎn)品均勻性也差。移動床熱解爐的技術(shù)特點(diǎn)是在爐內(nèi)反應(yīng)溫度從低到高沿著一定空間位置分布，物料從低溫區(qū)到高溫區(qū)不斷移動完成熱解，其產(chǎn)品均勻性高，生產(chǎn)方式是連續(xù)的，該技術(shù)關(guān)鍵主要是解決爐內(nèi)物料的連續(xù)移動問題，國內(nèi)最常用的解決方法是依靠重力來實(shí)現(xiàn)物料連續(xù)向下移動，由于生物質(zhì)密度較低，在反應(yīng)器內(nèi)易出現(xiàn)“架橋”而發(fā)生堵塞或局部過火等問題?；剞D(zhuǎn)窯熱解工藝和裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，反應(yīng)器空間較大，熱解氣停留時(shí)間較長，且較難于實(shí)現(xiàn)良好的密封性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可以進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供一種采用上述凈化裝置的農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化裝置，包括料斗2、熱解管9、炭箱 17、一級冷凝收集器16和二級冷凝收集器15 ；提升機(jī)1的出料口置于料斗2的上方，料斗2 的下方設(shè)有卸料器3，卸料器3的下方設(shè)有料箱4 ；料箱4的下方設(shè)有熱解管9，熱解管9的內(nèi)部有螺旋進(jìn)料器6和彈簧輸送器7，螺旋進(jìn)料器6位于料箱4的下方，螺旋進(jìn)料器6的一端與位于熱解管9外部的驅(qū)動電機(jī)5相連接，螺旋進(jìn)料器6的另一端與彈簧輸送器7的一端相連接，彈簧輸送器7的另一端為自由端；熱解管9穿過燃燒爐8與炭箱17相連通，炭箱 17的上方設(shè)有熱解氣出口，并從熱解氣出口開始通過管道依次連接有一級冷凝收集器16、 二級冷凝收集器15、噴淋凈化器14、隔板除水器13、填料凈化器12和羅茨風(fēng)機(jī)11 ；羅茨風(fēng)機(jī)11的出口通過二通閥與燃燒爐8、氣體收集器10相連通；燃燒爐8的上方設(shè)有排煙口并與干燥器18相連通。熱解管9呈0 10°傾斜布置，且熱解管9的進(jìn)料側(cè)高于出料側(cè)。一種農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化方法，包括下述步驟(1)生物質(zhì)原料由提升機(jī)輸送到料斗中，在卸料器作用下進(jìn)入料箱，然后依次通過螺旋進(jìn)料器和彈簧輸送器在熱解管內(nèi)輸送，并在連續(xù)移動過程中完成熱解和炭化，得到熱解產(chǎn)物；(2)熱解產(chǎn)物通過熱解管進(jìn)入炭箱，熱解產(chǎn)物中的熱解半焦沉積在炭箱底部，熱解產(chǎn)物中的熱解揮發(fā)物在羅茨風(fēng)機(jī)的作用下由炭箱上方的熱解氣出口排出，并依次經(jīng)過一級冷凝收集器和二級冷凝收集器，收集得到分離的焦油和木醋液產(chǎn)物；未冷凝的氣體產(chǎn)物再經(jīng)過噴淋凈化器、隔板除水器、填料凈化器處理后得到干凈的熱解氣，熱解氣由羅茨風(fēng)機(jī)抽出，一部分的熱解氣進(jìn)入燃燒爐中回?zé)秊闊峤夥磻?yīng)提供熱源，剩余的熱解氣被收集起來；燃燒爐排出的氣體通過燃燒爐上方的排煙口進(jìn)入干燥器。所述一級冷凝收集器為管式冷凝器，工作溫度為105°C -200°C，用于收集焦油；所述二級冷凝器為管式冷凝器，工作溫度低于50°C，用于收集木醋液。所述燃燒爐排出的氣體通過燃燒爐上方的排煙口進(jìn)入干燥器后，可以作為干燥介質(zhì)將生物質(zhì)原料干燥，干燥后的原料送入提升機(jī)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果(1)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)連續(xù)、穩(wěn)定熱解，熱解揮發(fā)物經(jīng)過兩級冷凝裝置處理， 實(shí)現(xiàn)了木醋液和焦油的初步分離，便于利用。(2)本發(fā)明的熱解反應(yīng)器呈傾斜布置有利于物料輸送，反應(yīng)器內(nèi)物料先由螺旋進(jìn)料器輸送，再由彈簧輸送器輸送，并在連續(xù)移動過程中完成熱解和炭化。(3)本發(fā)明的熱解氣回?zé)S持熱解反應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行，燃燒爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾鳛楦稍锝橘|(zhì)用于生物質(zhì)的干燥，并對干燥后的生物質(zhì)進(jìn)行熱解。


圖1為本發(fā)明生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1、提升機(jī)；2、料斗；3、卸料器；4、料箱；5、驅(qū)動電機(jī)；6、螺旋進(jìn)料器；7、彈簧輸送器；8、燃燒爐；9、熱解管；10、氣體收集器；11、羅茨風(fēng)機(jī)；12、填料凈化器；13、隔板除水器；14、噴淋凈化器；15、二級冷凝收集器；16、一級冷凝收集器；17、炭箱；18、干燥器。圖2為本發(fā)明生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化裝置，包括料斗2、熱解管9、炭箱17、一級冷凝收集器16和二級冷凝收集器15。提升機(jī)1可根據(jù)實(shí)際場地情況布置，提升機(jī)1的出料口置于料斗2的上方，料斗2的下方設(shè)有卸料器3，卸料器3的下方設(shè)有料箱4。卸料器為星型卸料器，通過法蘭與料斗和料箱連接，可防止空氣進(jìn)入熱解反應(yīng)器，保證系統(tǒng)密封良好。
料箱4的下方設(shè)有熱解管9，熱解管9呈0 10°傾斜布置，且熱解管9的進(jìn)料側(cè)高于出料側(cè)。熱解管9的內(nèi)部有螺旋進(jìn)料器6和彈簧輸送器7，螺旋進(jìn)料器6位于料箱4的下方，螺旋進(jìn)料器6的一端與位于熱解管9外部的驅(qū)動電機(jī)5相連接，螺旋進(jìn)料器6的另一端與彈簧輸送器7的一端相連接，彈簧輸送器7的另一端為自由端，彈簧輸送器7為柔性結(jié)構(gòu)，避免了輸送機(jī)構(gòu)與熱解管的硬性干涉。
熱解管9穿過燃燒爐8與炭箱17相連通，炭箱17的上方設(shè)有熱解氣出口，并從熱解氣出口開始通過管道依次連接有一級冷凝收集器16、二級冷凝收集器15、噴淋凈化器 14、隔板除水器13、填料凈化器12和羅茨風(fēng)機(jī)11 ；羅茨風(fēng)機(jī)11的出口通過二通閥與燃料爐 8相連通，同時(shí)還與氣體收集器10相連通；燃燒爐8的上方設(shè)有排煙口并與干燥器18相連
ο農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化方法，包括下述步驟生物質(zhì)原料由提升機(jī)輸送到料斗中，在卸料器作用下進(jìn)入封閉料箱，然后依次通過螺旋進(jìn)料器和彈簧輸送器在熱解管內(nèi)輸送，并在連續(xù)移動過程中完成熱解和炭化，得到熱解產(chǎn)物；熱解產(chǎn)物通過熱解管進(jìn)入炭箱，熱解產(chǎn)物中的熱解半焦沉積在炭箱底部，熱解產(chǎn)物中的熱解揮發(fā)物在羅茨風(fēng)機(jī)的作用下由炭箱上方的熱解氣出口排出，并依次經(jīng)過一級冷凝收庥器和二級冷凝收集器，收集得到分離的焦油和木醋液產(chǎn)物，其中一級冷凝收集器為管式冷凝器，工作溫度為 105°C -200°C，用于收集焦油；所述二級冷凝器為管式冷凝器，工作溫度低于50°C，用于收集木醋液。未冷凝的氣體產(chǎn)物再經(jīng)過噴淋凈化器、隔板除水器、填料凈化器處理后得到干凈的熱解氣，熱解氣由羅茨風(fēng)機(jī)抽出，一部分的熱解氣進(jìn)入燃燒爐中回?zé)秊闊峤夥磻?yīng)提供熱源，剩余的熱解氣被收集起來；燃燒爐排出的煙氣通過燃燒爐上方的排煙口進(jìn)入干燥器，并做為干燥介質(zhì)將生物質(zhì)原料干燥，干燥后的原料送入提升機(jī)，再依照上述工藝進(jìn)行熱解處理。維持熱解反應(yīng)穩(wěn)定運(yùn)行所需回?zé)裏峤鈿獾牧靠筛鶕?jù)燃燒爐內(nèi)溫度分布進(jìn)行調(diào)節(jié)，產(chǎn)生的高溫?zé)煔饪勺鳛闈L筒干燥機(jī)、氣流干燥機(jī)或其他相關(guān)干燥設(shè)備的干燥介質(zhì)，用于生物質(zhì)原料的干燥。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化裝置，其特征在于包括料斗、熱解管、炭箱、一級冷凝收集器和二級冷凝收集器；提升機(jī)的出料口置于料斗的上方，料斗的下方設(shè)有卸料器，卸料器的下方設(shè)有料箱；料箱的下方設(shè)有熱解管，熱解管的內(nèi)部有螺旋進(jìn)料器和彈簧輸送器，螺旋進(jìn)料器位于料箱的下方，螺旋進(jìn)料器的一端與位于熱解管外部的驅(qū)動電機(jī)相連接，螺旋進(jìn)料器的另一端與彈簧輸送器的一端相連接，彈簧輸送器的另一端為自由端；熱解管穿過燃燒爐與炭箱相連通，炭箱的上方設(shè)有熱解氣出口，并從熱解氣出口開始通過管道依次連接有一級冷凝收集器、二級冷凝收集器、噴淋凈化器、隔板除水器、填料凈化器和羅茨風(fēng)機(jī)；羅茨風(fēng)機(jī)的出口通過二通閥與燃料爐、氣體收集器相連通；燃燒爐的上方設(shè)有排煙口并與干燥器相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化裝置，其特征在于所述熱解管呈0 10°傾斜布置，且熱解管的進(jìn)料側(cè)高于出料側(cè)。
3.—種農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化方法，其特征在于包括下述步驟(1)生物質(zhì)原料由提升機(jī)輸送到料斗中，在卸料器作用下進(jìn)入料箱，然后依次通過螺旋進(jìn)料器和彈簧輸送器在熱解管內(nèi)輸送，并在連續(xù)移動過程中完成熱解和炭化，得到熱解產(chǎn)物；(2)熱解產(chǎn)物通過熱解管進(jìn)入炭箱，熱解產(chǎn)物中的熱解半焦沉積在炭箱底部，熱解產(chǎn)物中的熱解揮發(fā)物在羅茨風(fēng)機(jī)的作用下由炭箱上方的熱解氣出口排出，并依次經(jīng)過一級冷凝收集器和二級冷凝收集器，收集得到分離的焦油和木醋液產(chǎn)物；未冷凝的氣體產(chǎn)物再經(jīng)過噴淋凈化器、隔板除水器、填料凈化器處理后得到干凈的熱解氣，熱解氣由羅茨風(fēng)機(jī)抽出， 一部分的熱解氣進(jìn)入燃燒爐中回?zé)秊闊峤夥磻?yīng)提供熱源，剩余的熱解氣被收集起來；燃燒爐排出的氣體通過燃燒爐上方的排煙口進(jìn)入干燥器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化方法，其特征在于所述一級冷凝收集器為管式冷凝器，工作溫度為105°C -200°C，用于收集焦油；所述二級冷凝器為管式冷凝器，工作溫度低于50°C，用于收集木醋液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)林生物質(zhì)連續(xù)熱解及產(chǎn)物分段收集凈化裝置與方法。本裝置包括提升機(jī)、料斗、卸料器、料箱、驅(qū)動電機(jī)、熱解管、螺旋進(jìn)料器、彈簧輸送器、燃燒爐、炭箱、一級冷凝收集器、二級冷凝收集器、噴淋凈化器、隔板除水器、填料凈化器等；其工藝流程為生物質(zhì)通過料斗進(jìn)入熱解管，在管內(nèi)完成輸送和熱解炭化反應(yīng)，熱解半焦由炭箱收集，熱解揮發(fā)物經(jīng)兩級冷凝處理得到焦油和木醋液，未冷凝的氣體產(chǎn)物凈化后由羅茨風(fēng)機(jī)抽出，一部分進(jìn)入燃燒爐回?zé)秊闊峤夥磻?yīng)提供熱源，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾鳛樯镔|(zhì)原料的干燥介質(zhì)，其余的被收集起來。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)連續(xù)、穩(wěn)定熱解，熱解揮發(fā)物經(jīng)兩級冷凝裝置處理，實(shí)現(xiàn)了木醋液和焦油的初步分離，便于利用。
文檔編號C10B57/00GK102517054SQ20111038817
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者杜衍紅, 熊磊明, 王明峰, 蔣恩臣, 許細(xì)微, 趙創(chuàng), 陳亮廣 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)