CN102517054A

CN102517054A - 一种农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置与方法

Info

Publication number: CN102517054A
Application number: CN2011103881765A
Authority: CN
Inventors: 蒋恩臣; 王明峰; 熊磊明; 许细微; 赵创; 陈亮广; 杜衍红
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: South China Agricultural University
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: CN102517054B

Abstract

本发明公开了一种农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置与方法。本装置包括提升机、料斗、卸料器、料箱、驱动电机、热解管、螺旋进料器、弹簧输送器、燃烧炉、炭箱、一级冷凝收集器、二级冷凝收集器、喷淋净化器、隔板除水器、填料净化器等；其工艺流程为生物质通过料斗进入热解管，在管内完成输送和热解炭化反应，热解半焦由炭箱收集，热解挥发物经两级冷凝处理得到焦油和木醋液，未冷凝的气体产物净化后由罗茨风机抽出，一部分进入燃烧炉回烧为热解反应提供热源，产生的高温烟气作为生物质原料的干燥介质，其余的被收集起来。本发明可实现生物质连续、稳定热解，热解挥发物经两级冷凝装置处理，实现了木醋液和焦油的初步分离，便于利用。

Description

一种农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置与方法

技术领域

本发明涉及农林生物质领域，特别涉及一种农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置与方法。

背景技术

农林生物质资源储量丰富，具有可再生和污染物排放低的优点。生物质热解技术是一种实现生物质高效利用的技术形式，可将生物质转化为半焦、可燃气和液体产物。根据加热速率和反应时间，生物质热解技术分为慢速热解和快速热解。快速热解的传热反应快，可以增加液态产物的“热解油”产率，但快速热解对原料粒度要求较高。慢速热解的反应条件温和，且易于实现和控制，对原料尺寸要求不高，热解产物为半焦、生物油和热解气，分布可根据反应条件调节，热解半焦可作为燃料、肥料或加工为活性炭，热解气为中热值气体，可用于民用或发电，生物油含有多种酸、醇、酚等物质，可作为化工原料。目前慢速热解技术主要有固定床、移动床和回转窑等几种类型。固定床热解技术属间歇(分批)式生产，原料在反应釜内要经历升温、炭化保温、降温、出料几个阶段完成一个生产周期，操作时要反复进行炉的加温和冷却，且由于炉内各部位温度参差不齐，产品均匀性也差。移动床热解炉的技术特点是在炉内反应温度从低到高沿着一定空间位置分布，物料从低温区到高温区不断移动完成热解，其产品均匀性高，生产方式是连续的，该技术关键主要是解决炉内物料的连续移动问题，国内最常用的解决方法是依靠重力来实现物料连续向下移动，由于生物质密度较低，在反应器内易出现“架桥”而发生堵塞或局部过火等问题。回转窑热解工艺和装置结构较复杂，反应器空间较大，热解气停留时间较长，且较难于实现良好的密封性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种反应条件温和、反应时间短、产品质量稳定、可以进行连续生产的农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述净化装置的农林生物质连续热解及产物分段收集净化方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置，包括料斗2、热解管9、炭箱17、一级冷凝收集器16和二级冷凝收集器15；提升机1的出料口置于料斗2的上方，料斗2的下方设有卸料器3，卸料器3的下方设有料箱4；料箱4的下方设有热解管9，热解管9的内部有螺旋进料器6和弹簧输送器7，螺旋进料器6位于料箱4的下方，螺旋进料器6的一端与位于热解管9外部的驱动电机5相连接，螺旋进料器6的另一端与弹簧输送器7的一端相连接，弹簧输送器7的另一端为自由端；热解管9穿过燃烧炉8与炭箱17相连通，炭箱17的上方设有热解气出口，并从热解气出口开始通过管道依次连接有一级冷凝收集器16、二级冷凝收集器15、喷淋净化器14、隔板除水器13、填料净化器12和罗茨风机11；罗茨风机11的出口通过二通阀与燃烧炉8、气体收集器10相连通；燃烧炉8的上方设有排烟口并与干燥器18相连通。

热解管9呈0～10°倾斜布置，且热解管9的进料侧高于出料侧。

一种农林生物质连续热解及产物分段收集净化方法，包括下述步骤：

(1)生物质原料由提升机输送到料斗中，在卸料器作用下进入料箱，然后依次通过螺旋进料器和弹簧输送器在热解管内输送，并在连续移动过程中完成热解和炭化，得到热解产物；

(2)热解产物通过热解管进入炭箱，热解产物中的热解半焦沉积在炭箱底部，热解产物中的热解挥发物在罗茨风机的作用下由炭箱上方的热解气出口排出，并依次经过一级冷凝收集器和二级冷凝收集器，收集得到分离的焦油和木醋液产物；未冷凝的气体产物再经过喷淋净化器、隔板除水器、填料净化器处理后得到干净的热解气，热解气由罗茨风机抽出，一部分的热解气进入燃烧炉中回烧为热解反应提供热源，剩余的热解气被收集起来；燃烧炉排出的气体通过燃烧炉上方的排烟口进入干燥器。

所述一级冷凝收集器为管式冷凝器，工作温度为105℃-200℃，用于收集焦油；所述二级冷凝器为管式冷凝器，工作温度低于50℃，用于收集木醋液。

所述燃烧炉排出的气体通过燃烧炉上方的排烟口进入干燥器后，可以作为干燥介质将生物质原料干燥，干燥后的原料送入提升机。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)本发明可以实现生物质连续、稳定热解，热解挥发物经过两级冷凝装置处理，实现了木醋液和焦油的初步分离，便于利用。

(2)本发明的热解反应器呈倾斜布置有利于物料输送，反应器内物料先由螺旋进料器输送，再由弹簧输送器输送，并在连续移动过程中完成热解和炭化。

(3)本发明的热解气回烧维持热解反应稳定运行，燃烧炉内产生的高温烟气作为干燥介质用于生物质的干燥，并对干燥后的生物质进行热解。

附图说明

图1为本发明生物质连续热解及产物分段收集净化装置的结构示意图；

其中，1、提升机；2、料斗；3、卸料器；4、料箱；5、驱动电机；6、螺旋进料器；7、弹簧输送器；8、燃烧炉；9、热解管；10、气体收集器；11、罗茨风机；12、填料净化器；13、隔板除水器；14、喷淋净化器；15、二级冷凝收集器；16、一级冷凝收集器；17、炭箱；18、干燥器。

图2为本发明生物质连续热解及产物分段收集净化方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置，包括料斗2、热解管9、炭箱17、一级冷凝收集器16和二级冷凝收集器15。提升机1可根据实际场地情况布置，提升机1的出料口置于料斗2的上方，料斗2的下方设有卸料器3，卸料器3的下方设有料箱4。卸料器为星型卸料器，通过法兰与料斗和料箱连接，可防止空气进入热解反应器，保证系统密封良好。

料箱4的下方设有热解管9，热解管9呈0～10°倾斜布置，且热解管9的进料侧高于出料侧。热解管9的内部有螺旋进料器6和弹簧输送器7，螺旋进料器6位于料箱4的下方，螺旋进料器6的一端与位于热解管9外部的驱动电机5相连接，螺旋进料器6的另一端与弹簧输送器7的一端相连接，弹簧输送器7的另一端为自由端，弹簧输送器7为柔性结构，避免了输送机构与热解管的硬性干涉。

热解管9穿过燃烧炉8与炭箱17相连通，炭箱17的上方设有热解气出口，并从热解气出口开始通过管道依次连接有一级冷凝收集器16、二级冷凝收集器15、喷淋净化器14、隔板除水器13、填料净化器12和罗茨风机11；罗茨风机11的出口通过二通阀与燃料炉8相连通，同时还与气体收集器10相连通；燃烧炉8的上方设有排烟口并与干燥器18相连通。

农林生物质连续热解及产物分段收集净化方法，包括下述步骤：生物质原料由提升机输送到料斗中，在卸料器作用下进入封闭料箱，然后依次通过螺旋进料器和弹簧输送器在热解管内输送，并在连续移动过程中完成热解和炭化，得到热解产物；热解产物通过热解管进入炭箱，热解产物中的热解半焦沉积在炭箱底部，热解产物中的热解挥发物在罗茨风机的作用下由炭箱上方的热解气出口排出，并依次经过一级冷凝收庥器和二级冷凝收集器，收集得到分离的焦油和木醋液产物，其中一级冷凝收集器为管式冷凝器，工作温度为105℃-200℃，用于收集焦油；所述二级冷凝器为管式冷凝器，工作温度低于50℃，用于收集木醋液。未冷凝的气体产物再经过喷淋净化器、隔板除水器、填料净化器处理后得到干净的热解气，热解气由罗茨风机抽出，一部分的热解气进入燃烧炉中回烧为热解反应提供热源，剩余的热解气被收集起来；燃烧炉排出的烟气通过燃烧炉上方的排烟口进入干燥器，并做为干燥介质将生物质原料干燥，干燥后的原料送入提升机，再依照上述工艺进行热解处理。维持热解反应稳定运行所需回烧热解气的量可根据燃烧炉内温度分布进行调节，产生的高温烟气可作为滚筒干燥机、气流干燥机或其他相关干燥设备的干燥介质，用于生物质原料的干燥。

Claims

1.一种农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置，其特征在于：包括料斗、热解管、炭箱、一级冷凝收集器和二级冷凝收集器；提升机的出料口置于料斗的上方，料斗的下方设有卸料器，卸料器的下方设有料箱；料箱的下方设有热解管，热解管的内部有螺旋进料器和弹簧输送器，螺旋进料器位于料箱的下方，螺旋进料器的一端与位于热解管外部的驱动电机相连接，螺旋进料器的另一端与弹簧输送器的一端相连接，弹簧输送器的另一端为自由端；热解管穿过燃烧炉与炭箱相连通，炭箱的上方设有热解气出口，并从热解气出口开始通过管道依次连接有一级冷凝收集器、二级冷凝收集器、喷淋净化器、隔板除水器、填料净化器和罗茨风机；罗茨风机的出口通过二通阀与燃料炉、气体收集器相连通；燃烧炉的上方设有排烟口并与干燥器相连通。

2.根据权利要求1所述的农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置，其特征在于：所述热解管呈0～10°倾斜布置，且热解管的进料侧高于出料侧。

3.一种农林生物质连续热解及产物分段收集净化方法，其特征在于包括下述步骤：

4.根据权利要求3所述的农林生物质连续热解及产物分段收集净化方法，其特征在于：所述一级冷凝收集器为管式冷凝器，工作温度为105℃-200℃，用于收集焦油；所述二级冷凝器为管式冷凝器，工作温度低于50℃，用于收集木醋液。