多功能分段式生物質(zhì)熱解裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)再生利用及能源化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能分段式生物質(zhì)熱解裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類面臨的能源和環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，迫切需要大力發(fā)展可再生能源。開發(fā)利用生物質(zhì)能源被公認(rèn)是同時解決能源和環(huán)境問題的有效途徑之一。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，具有非常豐富的生物質(zhì)能資源，開發(fā)潛力可達(dá)10億噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年，因此大力開發(fā)利用生物質(zhì)能，對于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、緩解化石能源供應(yīng)壓力、解決化石能源消耗帶來的環(huán)境問題、以及實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展等具有極其重要的意義。
[0003]生物質(zhì)能源化利用主要包括生物化學(xué)轉(zhuǎn)化和熱化學(xué)轉(zhuǎn)化等途徑。生物化學(xué)轉(zhuǎn)化是通過酶分解、細(xì)菌發(fā)酵等手段制取氣體燃料或液體燃料，其主要不足在于酶成本高、生產(chǎn)周期長、不能實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)全組分利用。而熱化學(xué)轉(zhuǎn)化具有成本低、生產(chǎn)周期短、原料適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，主要包括低溫炭化、中溫液化和高溫氣化。低溫炭化的主要目的是在較低溫度下得到主產(chǎn)品生物炭和副產(chǎn)物木醋液、木煤氣；中溫液化的主要目的是在中等反應(yīng)溫度下得到主產(chǎn)品生物油和副產(chǎn)物熱解炭、不可冷凝氣體；高溫氣化的主要目的是在高反應(yīng)溫度下得到主產(chǎn)品可燃?xì)怏w和副產(chǎn)物焦油、炭粉。不同工藝模式下得到的主產(chǎn)品生物炭、生物油和可燃?xì)饪勺鳛榍鍧嵍文茉从糜诠╇姽幔蜻M(jìn)一步加工用于生產(chǎn)活性炭、化學(xué)品、液體燃料等，具有廣泛的應(yīng)用途徑。
[0004]目前，生物質(zhì)熱解炭化、液化、氣化技術(shù)發(fā)展很快，國內(nèi)外現(xiàn)已開發(fā)研制出多種類型的生物質(zhì)熱解氣化裝置，但都存在各自的不足，主要缺陷是:
[0005]1、反應(yīng)裝置的通用性和靈活性較差，難以根據(jù)生物質(zhì)原料的特性及目標(biāo)產(chǎn)物的需求不同，定向產(chǎn)炭、產(chǎn)油、產(chǎn)氣或氣、液、固多目標(biāo)聯(lián)產(chǎn)。
[0006]2、以空氣為氣化劑，獲得的可燃?xì)鉄嶂递^低，應(yīng)用范圍小。
[0007]3、氣化前對生物質(zhì)原料干燥預(yù)處理需消耗大量能量，且后期為獲得高品位可燃?xì)?，又需消耗大量能量制備氧氣或水蒸氣作氣化劑，重?fù)耗能，導(dǎo)致系統(tǒng)整體效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有生物質(zhì)熱解氣化裝置的缺陷，提出一種靈活方便、結(jié)構(gòu)簡單、高效節(jié)能的多功能分段式生物質(zhì)熱解氣化裝置。
[0009]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0010]申請人提供了一種多功能分段式生物質(zhì)熱解裝置，它有一個能實(shí)現(xiàn)氣、油、炭多功能生產(chǎn)模式的生物質(zhì)熱解氣化反應(yīng)系統(tǒng)，該生物質(zhì)熱解氣化反應(yīng)系統(tǒng)包括:由生物質(zhì)原料倉1、第一物料控制閥2，第二物料控制閥5，第三物料控制閥7，第四物料控制閥10，第五物料控制閥12，第六物料控制閥16、螺旋干燥器3、螺旋熱解反應(yīng)器8、螺旋氣化反應(yīng)器14、第一級沉降室4，第二級沉降室9，第三級沉降室15、第一級緩沖倉6，第二級緩沖倉11、第一集炭箱13，第二集炭箱17、燃燒室18以及凈化冷凝單元組成，所述螺旋干燥器3的進(jìn)料口通過第一物料控制閥2與生物質(zhì)原料倉I相連；螺旋干燥器3的出料口與第一級沉降室4相連；第一級沉降室4的下部經(jīng)第二物料控制閥5與第一級緩沖倉6的進(jìn)料口相連；第一級緩沖倉6的出料口通過第三物料控制閥7與螺旋熱解反應(yīng)器8的進(jìn)料口連接；螺旋熱解反應(yīng)器8的出料口與第二級沉降室9相連，第二級沉降室9的下部通過第四物料控制閥10與第二級緩沖倉11的進(jìn)料口相連，第二級緩沖倉11的下出料口經(jīng)第五物料控制閥12與螺旋氣化反應(yīng)器14的進(jìn)料口相連，第二級緩沖倉11有一側(cè)出料口與第一集炭箱13相連；螺旋氣化反應(yīng)器14的出料口與第三級沉降室15相連，第三級沉降室15的下部通過第六物料控制閥16與第二集炭箱17相連；所述過濾器19的入口通過管線和調(diào)節(jié)閥與第二級沉降室9和第三級沉降室15的上部出口相連，過濾器19的出口與冷凝器20的入口相連，冷凝器20的出口與儲液罐21的入口相連，儲液罐21的出口與水洗塔22的入口相連，水洗塔22的出口與儲氣柜23入口相連；所述燃燒室18中的高溫?zé)煔馔ㄟ^管線其中一路通過管線、調(diào)節(jié)閥26與螺旋氣化反應(yīng)器14連接，所述燃燒室18中的高溫?zé)煔饬硪宦吠ㄟ^管線、調(diào)節(jié)閥27與螺旋熱解反應(yīng)器8相連。
[0011 ] 所述螺旋干燥器3、螺旋熱解反應(yīng)器8和螺旋氣化反應(yīng)器14均采用逆流換熱形式，且在高溫?zé)煔夤艿纼?nèi)鋪設(shè)有折流板，其作用是強(qiáng)化換熱效果和提高溫度的均勻性。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有生物質(zhì)熱解氣化裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0013]1、本發(fā)明結(jié)合生物質(zhì)的干燥特性、熱解脫揮發(fā)特性、熱解炭的氣化特性、熱解氣的二次裂解及重整特性，提出分段式(螺旋干燥器、螺旋熱解反應(yīng)器、螺旋氣化反應(yīng)器)梯級結(jié)構(gòu)，能靈活實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)炭化、液化、氣化以及氣、液、固多聯(lián)產(chǎn)等生產(chǎn)模式，提升了生物質(zhì)熱解氣化裝置的靈活性。
[0014]2、本發(fā)明用于生物質(zhì)氣化生產(chǎn)模式時，生物質(zhì)原料先后經(jīng)歷低溫干燥、中溫?zé)峤夂笤龠M(jìn)入氣化反應(yīng)器發(fā)生高溫氣化反應(yīng)，極大地使氣化反應(yīng)器小型化，減少了耐高溫不銹鋼的使用量，降低了裝置成本，且有利于反應(yīng)器密封，提高裝置的安全性；參加氣化反應(yīng)的氣化劑為干燥階段產(chǎn)生的水蒸氣，即有利于提升生物燃?xì)獾钠焚|(zhì)，又集生物質(zhì)原料干燥與氣化劑制備于一體，避免了重復(fù)耗能，有利于提高系統(tǒng)效率。
[0015]3、本發(fā)明采用獨(dú)立的燃燒供熱系統(tǒng)，能靈活而精確地控制生物質(zhì)炭化、液化、氣化反應(yīng)所需溫度；用于燃燒的燃料為不同生產(chǎn)模式下的副產(chǎn)物，不足部分再引入生物質(zhì)原料、部分中間產(chǎn)物或終端產(chǎn)品來補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)裝置熱量自維持，且極大地提高了生物質(zhì)原料的利用效率。
[0016]4、本發(fā)明裝置具有控溫方便、運(yùn)行連續(xù)、結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，適用于秸桿、木肩、稻殼、畜禽糞便等多種生物質(zhì)原料的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化利用。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明:1、生物質(zhì)原料倉，2、第一物料控制閥，3、螺旋干燥器，4、第一級沉降室，5、第二物料控制閥，6、第一級緩沖倉，7、第三物料控制閥，8、螺旋熱解反應(yīng)器，9、第二級沉降室，10、第四物料控制閥，11、第二級緩沖倉，12、第五物料控制閥，13、第一集炭箱，14、螺旋氣化反應(yīng)器，15、第三級沉降室，16、第六物料控制閥，17、第二集炭箱，18、燃燒室， 19、過濾器，20、冷凝器，21、儲液罐，22、水洗塔，23、儲氣柜，24-34、調(diào)節(jié)閥。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成及其連接方式
[0020]由圖1所示，本發(fā)明提出的新型多功能分段式生物質(zhì)熱解裝置，主體為螺旋干燥器3、螺旋熱解反應(yīng)器8和螺旋氣化反應(yīng)器14，三者依次采用梯級連接(如采用折疊往返式連接，其他實(shí)施方式也可以根據(jù)實(shí)際需要靈活布置)。螺旋干燥器3用于生物質(zhì)原料的預(yù)熱干燥，螺旋干燥器3的進(jìn)料口經(jīng)第一物料控制閥2與生物質(zhì)原料倉I相連，螺旋干燥器3的出料口與第一級沉降室4相連通。第一級沉降室4用于將螺旋干燥器3干燥得到的干生物質(zhì)和水蒸氣分離，水蒸氣從第一級沉降室4的上部排出，干生物質(zhì)經(jīng)物料第二控制閥5進(jìn)入第一級物料緩沖倉6。第一級物料緩沖倉6經(jīng)第三物料控制閥7與螺旋熱解反應(yīng)器8相連。螺旋熱解反應(yīng)器8用于使干生物質(zhì)進(jìn)行熱解炭化或液化反應(yīng)，螺旋熱解反應(yīng)器8的出料口與第二級沉降室9相連。第二級沉降室9用于將螺旋熱解反應(yīng)器8熱解得到的熱解炭和熱解氣分離，熱解氣從第二級沉降室9的上部排出進(jìn)入下游處理環(huán)節(jié)，熱解炭經(jīng)第四物料控制閥10進(jìn)入第二級物料緩沖倉11。第二級物料緩沖倉11中熱解炭經(jīng)由第五物料控制閥12進(jìn)入螺旋氣化反應(yīng)器14進(jìn)行氣化反應(yīng)，或以終端產(chǎn)品進(jìn)入第一集炭箱13。螺旋氣化反應(yīng)器14中的氣體產(chǎn)物進(jìn)入第三級沉降室15，氣化氣從第三級沉降室15的上部排出進(jìn)入下游凈化冷凝處理單元，副產(chǎn)物生物炭經(jīng)由第六物料控制閥16進(jìn)入第二集炭箱17。燃燒室18用于產(chǎn)生高溫?zé)煔馓峁┥镔|(zhì)熱解炭化、液化、氣化以及干燥所需的熱量，燃燒室18所燃燒的燃料為各功能模式下的副產(chǎn)物以及部分中間產(chǎn)物或生物質(zhì)原料。過濾器19用于對螺旋熱解反應(yīng)器8和螺旋氣化反應(yīng)器14得到的氣態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行過濾，去除雜質(zhì)，過濾器19的出口與冷凝器20相連。冷凝器20用于使經(jīng)過過濾的氣態(tài)產(chǎn)物冷凝，得到冷凝液體和不可冷凝氣體，冷凝器20的出口與儲液罐21相連。儲液罐21用于儲存冷凝器20得到的冷凝液體，儲液罐21的出口與水洗塔22相連。水洗塔22用于對從儲液罐21中流出的不可冷凝氣體進(jìn)行脫塵、除焦和降溫，凈化所得的不可冷凝氣體最終儲存于儲氣