專利名稱：一種高效可擇熱解系統(tǒng)及其使用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物質干餾設備，尤其涉及一種高效可擇熱解系統(tǒng)及其使用方法，具體適用于提高成品炭的質量，并獲取高性價比的生物質燃氣。
背景技術：
隨著社會的高速發(fā)展,能源需求也越來越多，但傳統(tǒng)化石能源(煤、石油、天然氣)儲量日益減少，且具有較大的污染，不能滿足社會發(fā)展的需要，因而迫切需要尋找新的替代能源。生物質具有分布廣、可持續(xù)供應、轉化方便等特點，十分適合我國的國情，具有較好的應用前景，生物質熱解系統(tǒng)就是在這一背景下開發(fā)的。中國專利授權公告號為CN201241088Y，授權公告日為2009年5月20日的實用新型專利公開了一種用于固體生物質的臥式回轉低壓內(nèi)燃高溫干餾爐，在爐體的兩端固定有通過密封組件密封的前、后端蓋，在前端蓋上有進料機構以及點火孔和燃氣進口，在后端蓋上有出料機構，在爐體上有耐火層、隔熱層和安全防護套，在爐膛內(nèi)壁沿圓周方向鑲嵌有陶質抄手以翻攪固體物料，在爐體上設置有由齒輪圈、“V”型導軌、“V”型滾輪和滾輪托架組成的傳動機構。雖然該實用新型可將固體生物質在低壓高溫(800 - IOOO0C )條件下實現(xiàn)連續(xù)直接干餾氣化，熱效率85%以上，但它仍舊具有以下缺陷
首先，該實用新型只能一次性的產(chǎn)出成品炭和燃氣，無法根據(jù)生產(chǎn)的需要調(diào)整產(chǎn)品的種類，如偏重于產(chǎn)炭或偏重于產(chǎn)燃氣，可調(diào)性較差，無法適應生產(chǎn)的需要，性價比較低；
其次，該實用新型只有一個燃氣進口提供燃氣，火力小，加熱不均勻，不僅會降低成品炭的質量，而且加熱效率較低，易浪費燃氣；
再次，該實用新型中得到的產(chǎn)品炭在出爐后才通過冷卻水夾套冷卻，在出爐前沒有冷卻，導致出爐時成品炭會與空氣中的氧氣燃燒，降低成品炭的質量，且由于成品炭出爐時溫度很高，易燙壞冷卻水夾套；
最后，該實用新型沒有具體涉及物料在干餾釜中的加熱情況，只提到在800 - 1000°C下進行連續(xù)干餾，而物料的加熱情況對成品炭、燃氣的質量至關重要，因此依據(jù)該實用新型無法獲得較高質量的成品炭與燃氣，生產(chǎn)效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的可調(diào)性較差、性價比較低、加熱效率較低、成品炭質量較差、生產(chǎn)效率較低的缺陷與問題，提供一種可調(diào)性較好、性價比較強、加熱效率較高、成品炭質量較好、生產(chǎn)效率較高的高效可擇熱解系統(tǒng)及其使用方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術解決方案是一種高效可擇熱解系統(tǒng)，包括爐體、干餾釜與燃氣噴嘴，所述爐體內(nèi)的爐腔中設置有干餾釜，干餾釜的下方設置有燃氣噴嘴，且在干餾釜上連接有排氣管與冷卻裝置；
所述干餾釜呈臥式布置，包括上側部、下側部、釜頂部與釜底部，上側部、下側部均位于釜頂部與釜底部之間，下側部的下方與多個交錯設置的燃氣噴嘴的燃氣出口相通，燃氣噴嘴的燃氣進口與爐體外部設置的控制閥相連接，且在爐體上設置有與爐腔相連接的溫度計。所述燃氣噴嘴的數(shù)量為四個，分別為一號燃氣噴嘴、二號燃氣噴嘴、三號燃氣噴嘴與四號燃氣噴嘴；
所述一號燃氣噴嘴、二號燃氣噴嘴、三號燃氣噴嘴、四號燃氣噴嘴的交錯設置方式為一號燃氣噴嘴、二號燃氣噴嘴、三號燃氣噴嘴、四號燃氣噴嘴相互平行，一號燃氣噴嘴、三號燃氣噴嘴一同位于干餾釜的一側，二號燃氣噴嘴、四號燃氣噴嘴一同位于干餾釜的另一側，且二號燃氣噴嘴位于一號燃氣噴嘴、三號燃氣噴嘴之間，三號燃氣噴嘴位于二號燃氣噴嘴、四號燃氣噴嘴之間。所述冷卻裝置包括氮氣進氣管與氮氣出氣管，所述氮氣進氣管與釜頂部相通，所述氮氣出氣管的一端與上側部相通，另一端延伸至爐體的外部。所述干餾釜的內(nèi)部設置有兩個料罐，該兩個料罐沿同一排設置，料罐的底部與滾軸相接觸，滾軸的兩端與滾輪相連接。所述干餾釜的上側部上近釜頂部的部位與排氣管的一端相通，排氣管的另一端經(jīng)爐體后與位于爐體外部的放散閥相連接；所述爐體上近排氣管的部位設置有與爐腔相通的溫度計。一種上述高效可擇熱解系統(tǒng)的使用方法，該使用方法依次包括熱解干燥階段、預炭化階段、熱解炭化階段與冷卻收炭階段；
所述熱解干燥階段是指先將干燥過的物料送入干餾釜中，然后對干餾釜進行加熱，力口熱時間為10 - 20分鐘，加熱過程中，由排氣管將物料在加熱過程中產(chǎn)生的氣體排空，同時，在排氣管另一端連接的放散閥處對排出的氣體進行點火實驗，當能點燃時，關閉排氣管以進入預炭化階段；所述熱解干燥階段是吸熱反應，其溫度范圍為20°C - 150°C ；
所述預炭化階段是指繼續(xù)對干餾釜進行加熱，并通過排氣管收集預炭化階段產(chǎn)生的氣體，加熱時間為30 - 45分鐘，當從溫度計觀察到爐腔內(nèi)溫度升至275°C時，進入熱解炭化階段；所述預炭化階段是吸熱反應，其溫度范圍為150°C - 275°C ；
所述熱解炭化階段是指繼續(xù)對干餾釜進行加熱，并通過排氣管收集熱解炭化階段產(chǎn)生的氣體，加熱時間為I - 2小時，當從溫度計觀察到爐腔內(nèi)溫度升至450°C時，熱解炭化階段結束；所述熱解炭化階段是放熱反應，其溫度范圍為275°C - 450°C ；
所述冷卻收炭階段是指當熱解炭化階段結束時，停止加熱，并通過冷卻裝置對干餾釜內(nèi)的成品炭進行冷卻，冷卻后，將成品炭出爐存放。所述使用方法還包括位于熱解炭化階段、冷卻收炭階段之間的煅燒階段，所述煅燒階段是吸熱反應；
所述煅燒階段是指當熱解炭化階段結束時，繼續(xù)對干餾釜進行加熱，當從溫度計觀察到爐腔內(nèi)溫度升至500°c時即進入煅燒階段，煅燒階段中，成品炭發(fā)生還原反應，其反應方程式為C + CO2 = 2C0, C + H2O = H2 + CO,并通過排氣管收集煅燒階段產(chǎn)生的氣體，當從溫度計觀察到爐腔內(nèi)溫度升至設定溫度時，煅燒階段結束，該設定溫度的范圍為500°C -IOOO0C ；
所述冷卻收炭階段是指當煅燒階段結束時，停止加熱，并通過冷卻裝置對干餾釜內(nèi)的成品炭進行冷卻，冷卻后，將成品炭出爐存放。
所述冷卻裝置包 括氮氣進氣管與氮氣出氣管，所述氮氣進氣管與釜頂部相通，所述氮氣出氣管的一端與上側部相通，另一端延伸至爐體的外部；所述冷卻裝置對干餾釜內(nèi)成品炭的冷卻方式為氮氣冷卻。所述物料的密度為0.8-1.2噸/立方米。所述煅燒階段的設定溫度為600°C ;所述煅燒階段產(chǎn)生的氣體的組成成分及其體積百分比為一氧化碳12% - 20%，氫氣12% - 13%，甲烷1% - 3%，其余是氮氣。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為
I、本發(fā)明一種高效可擇熱解系統(tǒng)及其使用方法中在對干餾釜內(nèi)物料進行加熱時，若偏重于獲得成品炭，則加熱到熱解炭化階段結束，若偏重于獲得生物質燃氣，則加熱到煅燒階段結束，可調(diào)性較強，完全可根據(jù)生產(chǎn)的需要進行選擇，從而更符合市場的需求，性價比較高。因此本發(fā)明不僅可調(diào)性較好，而且性價比較強。2、本發(fā)明一種高效可擇熱解系統(tǒng)及其使用方法中的干餾釜下側部的下方與多個交錯設置的燃氣噴嘴的燃氣出口相通，燃氣噴嘴的燃氣進口與爐體外部設置的控制閥相連接，燃氣噴嘴不僅數(shù)量為多個，加熱點多，而且呈交錯設計，因而加熱效果較好，能使釜內(nèi)物料得到一個均勻的受熱環(huán)境，炭化程度非常均勻，使得產(chǎn)出成品炭的熱解程度很好，質量較高，同時，加熱效率較高，產(chǎn)氣高，能耗低，整個周期所耗燃氣占每爐總產(chǎn)氣量的比例為20% - 30%，尤其當燃氣噴嘴是四個時的效果最好，性價比最優(yōu)，省錢；此外，燃氣噴嘴都由控制閥進行實時控制，可根據(jù)爐腔內(nèi)即時溫度、加熱溫度的需要對燃氣噴嘴的噴氣量進行調(diào)整，從而調(diào)節(jié)爐腔內(nèi)的溫度，以取得最高的加熱效率。因此本發(fā)明不僅加熱效率較高，而且成品炭質量較好。3、本發(fā)明一種高效可擇熱解系統(tǒng)及其使用方法中的冷卻裝置包括氮氣進氣管與氮氣出氣管，所述氮氣進氣管與釜頂部相通，所述氮氣出氣管的一端與上側部相通，另一端延伸至爐體的外部，使用時，通過氮氣對干餾釜內(nèi)的成品炭進行冷卻，冷卻后再讓成品炭出爐，不僅在出爐前就對炭進行冷卻，能夠有效帶走釜內(nèi)的余熱，使成品炭在釜內(nèi)得到一個很好的降溫環(huán)境，出爐時不會與空氣中的氧氣進行燃燒，確保了成品炭的出爐質量，而且氮氣冷卻的效果強于水冷卻，冷卻的更加均勻，便于提高成品炭的質量。因此本發(fā)明不僅冷卻效果較強，而且成品炭質量較高。4、本發(fā)明一種高效可擇熱解系統(tǒng)及其使用方法中對加熱的各個階段，即熱解干燥階段、預炭化階段、熱解炭化階段、煅燒階段都設定了對應的溫度范圍與時間范圍，溫度范圍、時間范圍的設計不僅能夠滿足干餾釜內(nèi)不同化學反應所需要的條件，而且便于提高產(chǎn)氣量與成品炭的質量。在實際操作中，需要根據(jù)溫度計時刻監(jiān)視爐腔內(nèi)的溫度，并根據(jù)爐腔內(nèi)的即時溫度、各反應階段的溫度要求對燃氣噴嘴進行控制，以確保各階段的正常進行，如超出設定的溫度范圍或時間范圍，不僅會降低產(chǎn)氣量，降低生產(chǎn)效率，而且會浪費燃氣，降低性價比，因而本發(fā)明只需使用產(chǎn)氣量的的20% - 30% (即產(chǎn)生100體積的燃氣，燃氣噴嘴只需消耗20 - 30體積的燃氣)，就能使干餾釜內(nèi)的反應充分進行，從而獲得較高質量的成品炭與生物質燃氣，取得最好的綜合效益；此外，煅燒階段的加熱溫度需要根據(jù)實際需要調(diào)節(jié)，雖然溫度越高，產(chǎn)氣效果越好，但溫度越高，燃燒時間越長，耗氣量也越多，性價比越低，不符合市場效益，為此，本發(fā)明優(yōu)選煅燒階段的溫度為600°C，該溫度在目前的市場情況下經(jīng)濟效益比為最優(yōu)。因此本發(fā)明不僅生產(chǎn)效率較高，而且經(jīng)濟效益比為最優(yōu)。
5、本發(fā)明一種高效可擇熱解系統(tǒng)及其使用方法中采取的物料優(yōu)選為經(jīng)高密度擠壓成型的秸桿棒，該秸桿棒的密度為0. 8 - I. 2噸/立方米，該種密度的物料在釜中能得到更加均勻的熱解，從而提高成品炭的質量，最后制得的成品炭不僅結實不易破損，而且熱值較高，至少在29. 4MJ/KG。因此本發(fā)明的成品炭質量較好。


圖I是本發(fā)明的結構示意圖。圖2是圖I中A-A方向的剖視圖。 圖3是圖I中燃氣噴嘴的布置示意圖。圖中爐體I、爐腔11、干餾釜2、上側部21、下側部22、釜頂部23、釜底部24、燃氣噴嘴3、燃氣出口 31、燃氣進口 32、控制閥33、一號燃氣噴嘴34、二號燃氣噴嘴35、三號燃氣噴嘴36、四號燃氣噴嘴37、排氣管4、放散閥41、冷卻裝置5、氮氣進氣管51、氮氣出氣管52、溫度計6、料罐7、滾軸8、滾輪9。
具體實施例方式以下結合

和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。參見圖I -圖3，一種高效可擇熱解系統(tǒng)，包括爐體I、干餾釜2與燃氣噴嘴3，所述爐體I內(nèi)的爐腔11中設置有干餾釜2，干餾釜2的下方設置有燃氣噴嘴3，且在干餾釜2上連接有排氣管4與冷卻裝置5 ；
所述干餾釜2呈臥式布置，包括上側部21、下側部22、釜頂部23與釜底部24，上側部21、下側部22均位于釜頂部23與釜底部24之間，下側部22的下方與多個交錯設置的燃氣噴嘴3的燃氣出口 31相通，燃氣噴嘴3的燃氣進口 32與爐體I外部設置的控制閥33相連接，且在爐體I上設置有與爐腔11相連接的溫度計6。所述燃氣噴嘴3的數(shù)量為四個，分別為一號燃氣噴嘴34、二號燃氣噴嘴35、三號燃氣噴嘴36與四號燃氣噴嘴37 ；
所述一號燃氣噴嘴34、二號燃氣噴嘴35、三號燃氣噴嘴36、四號燃氣噴嘴37的交錯設置方式為一號燃氣噴嘴34、二號燃氣噴嘴35、三號燃氣噴嘴36、四號燃氣噴嘴37相互平行，一號燃氣噴嘴34、三號燃氣噴嘴36 —同位于干餾釜2的一側，二號燃氣噴嘴35、四號燃氣噴嘴37 —同位于干餾釜2的另一側，且二號燃氣噴嘴35位于一號燃氣噴嘴34、三號燃氣噴嘴36之間，三號燃氣噴嘴36位于二號燃氣噴嘴35、四號燃氣噴嘴37之間。所述冷卻裝置5包括氮氣進氣管51與氮氣出氣管52，所述氮氣進氣管51與釜頂部23相通，所述氮氣出氣管52的一端與上側部21相通，另一端延伸至爐體I的外部。所述干餾釜2的內(nèi)部設置有兩個料罐7，該兩個料罐7沿同一排設置，料罐7的底部與滾軸8相接觸，滾軸8的兩端與滾輪9相連接。所述干餾釜2的上側部21上近釜頂部23的部位與排氣管4的一端相通，排氣管4的另一端經(jīng)爐體I后與位于爐體I外部的放散閥41相連接；所述爐體I上近排氣管4的部位設置有與爐腔11相通的溫度計6。一種上述高效可擇熱解系統(tǒng)的使用方法，該使用方法依次包括熱解干燥階段、預炭化階段、熱解炭化階段與冷卻收炭階段；所述熱解干燥階段是指先將干燥過的物料送入干餾釜2中，然后對干餾釜2進行加熱，加熱時間為10 - 20分鐘，加熱過程中，由排氣管4將物料在加熱過程中產(chǎn)生的氣體排空，同時，在排氣管4另一端連接的放散閥41處對排出的氣體進行點火實驗，當能點燃時，關閉排氣管4以進入預炭化階段；所述熱解干燥階段是吸熱反應，其溫度范圍為20°C -150。。；
所述預炭化階段是指繼續(xù)對干餾釜2進行加熱，并通過排氣管4收集預炭化階段產(chǎn)生的氣體，加熱時間為30 - 45分鐘，當從溫度計6觀察到爐腔11內(nèi)溫度升至275°C時，進入熱解炭化階段；所述預炭化階段是吸熱反應，其溫度范圍為150°C - 275°C ；
所述熱解炭化階段是指繼續(xù)對干餾釜2進行加熱，并通過排氣管4收集熱解炭化階段產(chǎn)生的氣體，加熱時間為I -2小時，當從溫度計6觀察到爐腔11內(nèi)溫度升至450°C時，熱解炭化階段結束；所述熱解炭化階段是放熱反應，其溫度范圍為275°C - 450°C ；
所述冷卻收炭階段是指當熱解炭化階段結束時，停止加熱，并通過冷卻裝置5對干餾釜2內(nèi)的成品炭進行冷卻，冷卻后，將成品炭出爐存放。所述使用方法還包括位于熱解炭化階段、冷卻收炭階段之間的煅燒階段，所述煅燒階段是吸熱反應；
所述煅燒階段是指當熱解炭化階段結束時，繼續(xù)對干餾釜2進行加熱，當從溫度計6觀察到爐腔11內(nèi)溫度升至500°C時即進入煅燒階段，煅燒階段中，成品炭發(fā)生還原反應，其反應方程式為C + CO2 = 2C0, C + H2O = H2 + CO,并通過排氣管4收集煅燒階段產(chǎn)生的氣體，當從溫度計6觀察到爐腔11內(nèi)溫度升至設定溫度時，煅燒階段結束，該設定溫度的范圍為 500 °C - IOOO0C ；
所述冷卻收炭階段是指當煅燒階段結束時，停止加熱，并通過冷卻裝置5對干餾釜2內(nèi)的成品炭進行冷卻，冷卻后，將成品炭出爐存放。所述冷卻裝置5包括氮氣進氣管51與氮氣出氣管52，所述氮氣進氣管51與釜頂部23相通，所述氮氣出氣管52的一端與上側部21相通，另一端延伸至爐體I的外部；所述冷卻裝置5對干餾釜2內(nèi)成品炭的冷卻方式為氮氣冷卻。所述物料的密度為0.8-1.2噸/立方米。所述煅燒階段的設定溫度為600°C ;所述煅燒階段產(chǎn)生的氣體的組成成分及其體積百分比為一氧化碳12% - 20%，氫氣12% - 13%，甲烷1% - 3%，其余是氮氣。本發(fā)明的原理說明如下
一、燃氣噴嘴
本發(fā)明在干餾釜2的下側部22的下方設置有多個交錯設置的燃氣噴嘴3，燃氣噴嘴3的燃氣出口 31與下側部22的下方相通以便于加熱干餾釜2，燃氣噴嘴3的燃氣進口 32與爐體I外部設置的控制閥33相連接。使用中，由于燃氣噴嘴3的數(shù)量為多個，且呈交錯布置，因而能夠給干餾釜2均勻加熱，提高物料的受熱均勻度，使得物料的炭化程度非常均勻，成品炭(即產(chǎn)出的炭棒)的熱解程度很好，質量很高，而且加熱的效率較高，產(chǎn)氣高，能耗低，整個周期所耗燃氣僅占每爐總產(chǎn)氣量的比例為20% - 30%。此外，燃氣噴嘴3上設有控制閥33，可通過控制閥33控制燃氣噴嘴3的出氣量，從而控制爐腔11內(nèi)的溫度，以取得最高的加熱 效率，整個周期所耗燃氣僅占每爐總產(chǎn)氣量的20% - 30%。二、冷卻裝置本發(fā)明中的冷卻裝置5包括氮氣進氣管51與氮氣出氣管52，所述氮氣進氣管51與釜頂部23相通，所述氮氣出氣管52的一端與上側部21相通，另一端延伸至爐體I的外部，使用時，通過氮氣對干餾釜2內(nèi)的成品炭進行冷卻，冷卻后再讓成品炭出爐，本發(fā)明在出爐前就對炭進行冷卻，不僅能夠有效帶走釜內(nèi)的余熱，使成品炭在釜內(nèi)得到一個很好的降溫環(huán)境，出爐時不會與空氣中的氧氣進行燃燒，確保了成品炭的出爐質量，而且氮氣冷卻的效果強于水冷卻，冷卻的更加均勻，便于提高成品炭的質量。三、熱解干燥階段、預炭化階段、熱解炭化階段與煅燒階段
本發(fā)明加熱過程的進行根據(jù)生產(chǎn)需要選擇，若偏重于獲得成品炭，則加熱到熱解炭化階段結束，若偏重于獲得生物質燃氣，則加熱到煅燒階段結束，可調(diào)性較強，完全根據(jù)生產(chǎn)的需要進行選擇，經(jīng)濟效益比最優(yōu)，性價比較高。I、熱解干燥階段
熱解干燥階段是吸熱反應，其溫度范圍為20°C _1501，加熱時間為10-20分鐘。在熱解干燥階段中，由于物料剛加熱不久，因而在150°C以前排出的都是水蒸氣，這部分水蒸氣需要排空，而不是收集，同時在排氣管4另一端連接的放散閥41處對排出的氣體進行點火實驗，當能點燃時，則證明水蒸氣排的差不多了，氣也符合要求，就關閉排氣管4，以進入預炭化階段。由于熱解干燥階段的目的是熱解干燥，物料含水分越多，這個階段就越長，消耗的能源就越多，只有把水分蒸干了才能開始熱解，因此要熱解的物料應盡量減少水分，在實際生產(chǎn)過程中，一般都要安裝原料干燥設備。2、預炭化階段
預炭化階段是吸熱反應，其溫度范圍為150°C - 275°C，加熱時間為30 - 45分鐘。當物料中的水分在熱解干燥階段被蒸干后，隨著溫度的上升，進入預炭化階段，該階段中，物料里的半纖維素等不穩(wěn)定成分開始分解，這時排出的主要是C02、CO氣體和少量的醋酸，產(chǎn)出的氣體熱值很低。3、熱解炭化階段
熱解炭化階段是放熱反應，其溫度范圍為275°C - 450°C，加熱時間為I - 2小時。當溫度繼續(xù)上升，超過275°C時，物料開始加快分解，隨著溫度提高，分解速度加快，產(chǎn)生大量分解物，如甲烷、乙烷、乙烯、醋酸、甲醇、丙醇、木焦油等，由于生物質中含有氧元素，這一階段是放熱反應，不用外加熱就可以使反應進行下去，這一階段可保持到450°C。生物質干餾熱解的主要產(chǎn)物都是在這個階段形成的，特別是木醋液、木焦油幾乎全部都是在這個階段中形成的。如果這時停止加熱的話，得到的產(chǎn)物有炭、生物質燃氣、木焦油、木醋液，其中炭的產(chǎn)量最高，生物質燃氣產(chǎn)量則很低，因為產(chǎn)品炭中還有一些揮發(fā)分沒被分解出來，這時的生物質燃氣的熱值不太高，一般在3000大卡/立方米左右，若選擇以成品炭為主，一般在這一階段就停止加熱了，以獲得多產(chǎn)炭的效果，每噸原料可產(chǎn)炭330Kg - 400Kg，若選擇以產(chǎn)生物質燃氣為主，熱解過程還要繼續(xù)下去，即進行煅燒階段。
4、煅燒階段
煅燒階段是吸熱反應，其設定溫度的范圍為500°C - 1000°C。煅燒階段溫度可以加熱到500°C，也可以加到600°C、70(TC，乃至1000°C以上。煅燒階段隨著溫度的升高不再產(chǎn)生木醋液和焦油，而只產(chǎn)生生物質燃氣，生物質燃氣的組成成分及其體積百分比為一氧化碳12% - 20%，氫氣12% - 13%，甲烷1% - 3%，其余是氮氣。該階段可使生物質燃氣的熱值大大提高，例如，一噸物料在1000°C下熱解，生物質燃氣的熱值可達6000大卡/立方米，而木炭的產(chǎn)量只有220Kg - 230Kg。需要特別指出的是煅燒階段是吸熱反應，也就是說需要外加熱，所以從性價比平衡角度看，并不是熱解溫度越高越好，在實際生產(chǎn)中究竟選擇什么樣的熱解溫度，要因時、因地、因產(chǎn)品結構、因生產(chǎn)目的而定，根據(jù)目前市場情況，若煅燒階段溫度選擇為600°C，則經(jīng)濟效益比為最優(yōu)。本發(fā)明的生產(chǎn)數(shù)據(jù)如下
原料1900kg/爐；
成品炭堆比重0. 143g/cm3 ；
產(chǎn)氣量570Nm3/爐；
可燃氣熱值3500大卡/Nm3左右；
木醋液428kg/爐；
木焦油95kg/爐；
物料干燥溫度20°C - 150°C ;
干燥后的物料含水率 10% - 15% ；
干餾釜耗燃氣量140 - 170Nm3/h ；
空氣耗量為燃氣的3倍；
氮氣耗量50Nm3/h (間斷用氣)。實施例I :該實施例只加熱到熱解炭化階段，以得到成品炭為主
一種高效可擇熱解系統(tǒng)，包括爐體I、干餾釜2、燃氣噴嘴3與冷卻裝置5，所述爐體I內(nèi)的爐腔11中設置有干餾釜2，該干餾釜2呈臥式布置，包括上側部21、下側部22、釜頂部23與釜底部24，上側部21、下側部22均位于釜頂部23與釜底部24之間，上側部21上近釜頂部23的部位與排氣管4的一端相通，排氣管4的另一端經(jīng)爐體I后與位于爐體I外部的放散閥41相連接，爐體I上近排氣管4的部位設置有與爐腔11相通的溫度計6，下側部22的下方與四個交錯設置的燃氣噴嘴3的燃氣出口 31相通，燃氣噴嘴3的燃氣進口 32與爐體I外部設置的控制閥33相連接，且在干餾釜2的內(nèi)部設置有兩個料罐7，該兩個料罐7沿同一排設置，料罐7的底部與滾軸8相接觸，滾軸8的兩端與滾輪9相連接；
四個燃氣噴嘴3分別為一號燃氣噴嘴34、二號燃氣噴嘴35、三號燃氣噴嘴36與四號燃氣噴嘴37 ;所述一號燃氣噴嘴34、二號燃氣噴嘴35、三號燃氣噴嘴36、四號燃氣噴嘴37的交錯設置方式為一號燃氣噴嘴34、二號燃氣噴嘴35、三號燃氣噴嘴36、四號燃氣噴嘴37相互平行，一號燃氣噴嘴34、三號燃氣噴嘴36 —同位于干餾釜2的一側，二號燃氣噴嘴35、四號燃氣噴嘴37 —同位于干餾釜2的另一側，且二號燃氣噴嘴35位于一號燃氣噴嘴34、三號燃氣噴嘴36之間，三號燃氣噴嘴36位于二號燃氣噴嘴35、四號燃氣噴嘴37之間；
所述冷卻裝置5包括氮氣進氣管51與氮氣出氣管52，所述氮氣進氣管51與釜頂部23相通，所述氮氣出氣管52的一端與上側部21相通，另一端延伸至爐體I的外部?！N上述高效可擇熱解系統(tǒng)的使用方法，該使用方法依次包括熱解干燥階段、預炭化階段、熱解炭化階段與冷卻收炭階段；
所述熱解干燥階段是指先將干燥過的物料送入干餾釜2中，然后對干餾釜2進行加熱，加熱時間為10 - 20分鐘，加熱過程中，由排氣管4將物料在加熱過程中產(chǎn)生的氣體排空，同時，在排氣管4另一端連接的放散閥41處對排出的氣體進行點火實驗，當能點燃時，關閉排氣管4以進入預炭化階段；所述熱解干燥階段是吸熱反應，其溫度范圍為20°C -150°C ;所述物料的密度為0. 8 - I. 2噸/立方米；
所述預炭化階段是指繼續(xù)對干餾釜2進行加熱，并通過排氣管4收集預炭化階段產(chǎn)生的氣體，加 熱時間為30 - 45分鐘，當從溫度計6觀察到爐腔11內(nèi)溫度升至275°C時，進入熱解炭化階段；所述預炭化階段是吸熱反應，其溫度范圍為150°C - 275°C ；
所述熱解炭化階段是指繼續(xù)對干餾釜2進行加熱，并通過排氣管4收集熱解炭化階段產(chǎn)生的氣體，加熱時間為I -2小時，當從溫度計6觀察到爐腔11內(nèi)溫度升至450°C時，熱解炭化階段結束；所述熱解炭化階段是放熱反應，其溫度范圍為275°C - 450°C ；
所述冷卻收炭階段是指當熱解炭化階段結束時，停止加熱，并通過冷卻裝置5對干餾釜2內(nèi)的成品炭進行冷卻，冷卻后，將成品炭出爐存放。實施例2 :該實施例持續(xù)加熱到煅燒階段，以得到生物質燃氣為主
基本內(nèi)容同實施例1，不同之處在于使用方法中還包括位于熱解炭化階段、冷卻收炭階段之間的煅燒階段，所述煅燒階段是吸熱反應；
所述煅燒階段是指當熱解炭化階段結束時，繼續(xù)對干餾釜2進行加熱，當從溫度計6觀察到爐腔11內(nèi)溫度升至500°C時即進入煅燒階段，煅燒階段中，成品炭發(fā)生還原反應，其反應方程式為C + CO2 = 2C0, C + H2O = H2 + CO,并通過排氣管4收集煅燒階段產(chǎn)生的氣體，當從溫度計6觀察到爐腔11內(nèi)溫度升至設定溫度時，煅燒階段結束，該設定溫度為6000C ;所述煅燒階段產(chǎn)生的氣體的組成成分及其體積百分比為一氧化碳12%-20%，氫氣12% - 13%，甲烷1% - 3%，其余是氮氣；
所述冷卻收炭階段是指當煅燒階段結束時，停止加熱，并通過冷卻裝置5對干餾釜2內(nèi)的成品炭進行冷卻，冷卻后，將成品炭出爐存放。
權利要求
1.一種高效可擇熱解系統(tǒng)，包括爐體(I)、干餾釜(2)與燃氣噴嘴(3)，所述爐體(I)內(nèi)的爐腔(11)中設置有干餾釜(2)，干餾釜(2)的下方設置有燃氣噴嘴(3)，且在干餾釜(2)上連接有排氣管(4)與冷卻裝置(5)，其特征在于 所述干餾釜(2)呈臥式布置，包括上側部(21)、下側部(22)、釜頂部(23)與釜底部(24)，上側部(21)、下側部(22)均位于釜頂部(23)與釜底部(24)之間，下側部(22)的下方與多個交錯設置的燃氣噴嘴(3)的燃氣出口(31)相通，燃氣噴嘴(3)的燃氣進口(32)與爐體(I)外部設置的控制閥(33)相連接，且在爐體(I)上設置有與爐腔(11)相連接的溫度計(6)。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種高效可擇熱解系統(tǒng)，其特征在于 所述燃氣噴嘴(3)的數(shù)量為四個，分別為一號燃氣噴嘴(34)、二號燃氣噴嘴(35)、三號燃氣噴嘴(36)與四號燃氣噴嘴(37)； 所述一號燃氣噴嘴(34)、二號燃氣噴嘴(35)、三號燃氣噴嘴(36)、四號燃氣噴嘴(37)的交錯設置方式為一號燃氣噴嘴(34)、二號燃氣噴嘴(35)、三號燃氣噴嘴(36)、四號燃氣噴嘴(37)相互平行，一號燃氣噴嘴(34)、三號燃氣噴嘴(36) —同位于干餾釜(2)的一側，二號燃氣噴嘴(35)、四號燃氣噴嘴(37) —同位于干餾釜(2)的另一側，且二號燃氣噴嘴(35)位于一號燃氣噴嘴(34)、三號燃氣噴嘴(36)之間，三號燃氣噴嘴(36)位于二號燃氣噴嘴(35)、四號燃氣噴嘴(37)之間。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的一種高效可擇熱解系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻裝置(5)包括氮氣進氣管(51)與氮氣出氣管(52)，所述氮氣進氣管(51)與釜頂部(23)相通，所述氮氣出氣管(52)的一端與上側部(21)相通，另一端延伸至爐體(I)的外部。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的一種高效可擇熱解系統(tǒng)，其特征在于所述干餾釜(2)的內(nèi)部設置有兩個料罐(7)，該兩個料罐(7)沿同一排設置，料罐(7)的底部與滾軸(8)相接觸，滾軸(8)的兩端與滾輪(9)相連接。
5.根據(jù)權利要求I或2所述的一種高效可擇熱解系統(tǒng)，其特征在于所述干餾釜(2)的上側部(21)上近釜頂部(23)的部位與排氣管(4)的一端相通，排氣管(4)的另一端經(jīng)爐體(I)后與位于爐體(I)外部的放散閥(41)相連接；所述爐體(I)上近排氣管(4)的部位設置有與爐腔(11)相通的溫度計(6)。
6.一種權利要求I所述的高效可擇熱解系統(tǒng)的使用方法，該使用方法依次包括熱解干燥階段、預炭化階段、熱解炭化階段與冷卻收炭階段，其特征在于 所述熱解干燥階段是指先將干燥過的物料送入干餾釜(2)中，然后對干餾釜(2)進行加熱，加熱時間為10 - 20分鐘，加熱過程中，由排氣管(4)將物料在加熱過程中產(chǎn)生的氣體排空，同時，在排氣管(4)另一端連接的放散閥(41)處對排出的氣體進行點火實驗，當能點燃時，關閉排氣管(4)以進入預炭化階段；所述熱解干燥階段是吸熱反應，其溫度范圍為.20 0C - 150 0C ； 所述預炭化階段是指繼續(xù)對干餾釜(2)進行加熱，并通過排氣管(4)收集預炭化階段產(chǎn)生的氣體，加熱時間為30 - 45分鐘，當從溫度計(6)觀察到爐腔(11)內(nèi)溫度升至275°C時，進入熱解炭化階段；所述預炭化階段是吸熱反應，其溫度范圍為150°C - 275°C ； 所述熱解炭化階段是指繼續(xù)對干餾釜(2 )進行加熱，并通過排氣管(4 )收集熱解炭化階段產(chǎn)生的氣體，加熱時間為I-2小時，當從溫度計(6)觀察到爐腔(11)內(nèi)溫度升至450°C時，熱解炭化階段結束；所述熱解炭化階段是放熱反應，其溫度范圍為275°C - 450°C ； 所述冷卻收炭階段是指當熱解炭化階段結束時，停止加熱，并通過冷卻裝置(5)對干餾釜(2 )內(nèi)的成品炭進行冷卻，冷卻后，將成品炭出爐存放。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種高效可擇熱解系統(tǒng)的使用方法，其特征在于所述使用方法還包括位于熱解炭化階段、冷卻收炭階段之間的煅燒階段，所述煅燒階段是吸熱反應； 所述煅燒階段是指當熱解炭化階段結束時，繼續(xù)對干餾釜(2)進行加熱，當從溫度計(6)觀察到爐腔(11)內(nèi)溫度升至500°C時即進入煅燒階段，煅燒階段中，成品炭發(fā)生還原反應，其反應方程式為C + CO2 = 2C0，C + H2O = H2 + CO，并通過排氣管(4)收集煅燒階段產(chǎn)生的氣體，當從溫度計(6)觀察到爐腔(11)內(nèi)溫度升至設定溫度時，煅燒階段結束，該設定溫度的范圍為500°C - IOOO0C ； 所述冷卻收炭階段是指當煅燒階段結束時，停止加熱，并通過冷卻裝置(5)對干餾釜(2 )內(nèi)的成品炭進行冷卻，冷卻后，將成品炭出爐存放。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的一種高效可擇熱解系統(tǒng)的使用方法，其特征在于所述冷卻裝置(5)包括氮氣進氣管(51)與氮氣出氣管(52)，所述氮氣進氣管(51)與釜頂部(23)相通，所述氮氣出氣管(52)的一端與上側部(21)相通，另一端延伸至爐體(I)的外部；所述冷卻裝置(5)對干餾釜(2)內(nèi)成品炭的冷卻方式為氮氣冷卻。
9.根據(jù)權利要求6或7所述的一種高效可擇熱解系統(tǒng)的使用方法，其特征在于所述物料的密度為O. 8 - I. 2噸/立方米。
10.根據(jù)權利要求7所述的一種高效可擇熱解系統(tǒng)的使用方法，其特征在于所述煅燒階段的設定溫度為600°C;所述煅燒階段產(chǎn)生的氣體的組成成分及其體積百分比為一氧化碳12% - 20%,氫氣12% - 13%，甲烷1% - 3%，其余是氮氣。
全文摘要
一種高效可擇熱解系統(tǒng)，包括爐體、干餾釡、燃氣噴嘴與冷卻裝置，所述爐體內(nèi)的爐腔中設置有呈臥式布置的干餾釡，該干餾釡包括上側部、下側部、釡頂部與釡底部，上側部上近釡頂部的部位與排氣管相通，排氣管的另一端與放散閥連接，爐體上近排氣管的部位設置有與爐腔相通的溫度計，下側部的下方與四個交錯設置的燃氣噴嘴的燃氣出口相通，燃氣噴嘴的燃氣進口與控制閥相連接，所述冷卻裝置包括與釡頂部相通的氮氣進氣管以及與上側部相通的氮氣出氣管，使用時，若偏重于生產(chǎn)炭，則加熱到熱解炭化階段結束，若偏重于生產(chǎn)生物質燃氣，則加熱到煅燒階段結束。本設計不僅可調(diào)性較好、性價比較強、加熱效率較高，而且成品炭質量較好、生產(chǎn)效率較高。
文檔編號C10B57/00GK102634358SQ201210110590
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權日2012年4月16日
發(fā)明者何濤, 周碧濤, 熊建 申請人:武漢天穎環(huán)境工程有限公司