CN105273763A - 热管供热式生物质与煤分段协同热解系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热管供热式生物质与煤分段协同热解系统。本发明利用热管供热式生物质与煤分段协同热解装置，主体分为三段，第一段为加压移动床生物质热解炉，第二段为移动床或流化床煤热解炉，第三段为燃烧炉。长热管垂直贯穿三段炉，短热管倾斜贯穿热解炉和烟气夹套。燃烧炉燃烧生物质热解后的半焦和热解气产生热量，由热管传递到两个热解炉内。本发明中生物质与煤的热解采用热管供热，水蒸气为气化介质，实现了生物质与煤的间接热解，解决了现有上吸式或下吸式直接热解产生的热解气热值低的缺陷。生物质热解气又作为煤热解的气化介质，其中富含氢气可促进煤的热解。本发明可产生中热值煤气和优质半焦，经济效益高，而且装置结构简单，传热效率高，性能可靠。

Description

热管供热式生物质与煤分段协同热解系统

技术领域

本发明涉及一种生物质与煤共气化系统，尤其涉及一种热管供热式生物质与煤分段协同热解系统。

背景技术

生物质是洁净能源，属于不破坏环境的非化石能源和原料。它的气化大多采用通入空气燃烧直接气化的方法，由于含有大量氮气所产生的燃气热值低。为提高热解气热值用纯氧、氢气等作为气化剂会带来设备结构复杂，成本提高的问题。也有采用外部供热的生物质气化技术，燃气中不含氮气，热值可高达4300kcal/Nm³。目前主要有Batelle、Latentheatballast、Heat-pipereformer等几种形式的间接气化炉，解决了间接气化的问题，但只能热解生物质，而生物质又存在能量密度低，单独气化温度低，产生焦油多，供给受季节影响较大等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供热管供热式生物质与煤分段协同热解系统。以生物质与煤分段协同热解为核心，构建分布式小型燃气供给系统。为工业园区、城镇居民小区以及我国将大量出现的新型农村社区提供中热值的工业及生活燃气。

本发明的技术方案是：

热管供热式生物质与煤分段协同热解系统包括生物质热解炉、煤热解炉、燃烧炉、长短热管、螺旋给料机、螺旋出料器、旋风分离器、换热盘管等。其特征在于利用生物质与煤分段协同热解的装置，主体分为三段，第一段为加压移动床生物质热解炉，第二段为移动床或流化床煤热解炉，第三段为燃烧炉。长热管垂直贯穿三段炉，短热管倾斜贯穿热解炉和烟气夹套。

具体方式如下：

(1)本发明中第一段热解生物质，第二段热解煤，生物质与煤的用量之比大约为3:7，这样可以解决生物质供给的季节性问题。二段热解煤炉可用5mm以下的煤粉，最适合的是低变质程度的褐煤或长焰煤。可以增大低变质程度煤的使用效率，使我国低变质程度煤含量高、用途少的问题得到了一定程度的解决。

长热管的温度自下而上逐渐降低，正好煤的热解温度高，生物质的热解温度低，实现了热量的多级利用，环保节能。

(2)本发明中第一段生物质热解炉产生的热解气与水蒸气一起进入第二段煤热解炉作为流化介质，一方面可以减少水蒸气的用量，减少废水的产生；另一方面生物质热解气中含有大量的氢气对煤的热解具有较大的促进作用。

(3)本发明中两个热解炉热解所需热量主要由长热管从燃烧炉传递出来，贯穿热解炉与烟气夹套的短热管可进一步把燃烧炉烟气中的热量传递给热解炉，不仅提高了热量的利用率，更重要的是提高了热解炉的热解温度，从而减少了热解产生的焦油，提高了热解气的热值。

(4)由于生物质热解后的半焦利用价值低，所以将生物质热解炉产生的半焦收集后送入燃烧室燃烧放热。当热量不足以满足热解需要时可燃烧部分热解气。

(5)燃烧室中设有蒸汽盘管，产生的蒸汽可供给热解炉做气化剂。排料管周围设有夹套，一方面可以预热进入燃烧炉的空气，另一方面可以保护排料管。

本发明是一种结构简单，热量利用率高，性能可靠的环保节能的热管供热式生物质与煤分段协同热解系统。

附图说明

图1——本发明结构原理示意图

图2——图1中煤热解炉为移动床时的结构示意图

图3——图1中排料管夹套剖面图

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作进一步的描述：

本发明是热管供热式生物质与煤分段协同热解系统，装置分为三段。第一段为生物质热解炉23，包括螺旋给料机1、锥形分布器2、分布板3、螺旋出料器4、半焦容器5，半焦容器上部与热解气管道14相通。产生的生物质热解气通过生物质热解气管道6进入煤热解炉24，热解炉24包括螺旋给料机7、分布板8、排料管9，产生的热解气经过旋风分离器10。煤热解炉24下面是燃烧炉25，包括蒸汽盘管11，蒸汽盘管11产生的蒸汽经蒸汽管道12进入热解炉，还有分布板17、排料管夹套18、环形管19、灰斗20。燃烧炉25的燃料为下料管13下来的半焦或热解气管道14输送的热解气。燃烧后的烟气进入烟气夹套15后再经旋风分离器16分离。热解所需热量由长热管21和短热管22传递。

图1中煤热解炉的形式为流化床，当其形式为移动床时如图2所示。灰渣经螺旋出料器26排到半焦容器27，半焦容器27与热解气管道相通。

排料管夹套的具体结构如图1和图3所示环形夹套18被轴向的隔板平均分为两部分但上端相通。空气进入套管的一侧，向上进入另一侧，另一侧连通环形管19，环形管在下侧开有喷气口，空气从喷气口向下吹入燃烧炉25

具体步骤如下：

一定粒度的生物质从螺旋给料机1经锥形分布器2落入生物质热解炉23，其形式为加压移动床，气化剂为水蒸气从生物质热解炉23底部经分布板3吹入。热解产生的半焦由螺旋出料器4送入半焦容器5。热解产生的生物质热解气经生物质热解气管道6和水蒸气一起从煤热解炉24的底部经分布板8吹入煤热解炉，作为气化介质。

煤热解炉24的形式为移动床或流化床。

当煤热解炉24的形式为流化床时如图1所示，一定粒度的煤粉经螺旋给料机7加入煤热解炉24，热解后产生的热解气从热解气管道14出来后经过旋风分离器10分离，气体经过焦油回收和净化后储存供给用户，固体为热解后的半焦收集。煤热解炉24中产生的大量半焦由排料管9穿过燃烧炉25排到料斗20。燃烧炉25所需的空气由排料管夹套18预热后进入环形管19向下喷入燃烧炉25，燃烧炉25的燃料为下料管13下来的生物质半焦，当热量满足不了热解需要时，可燃烧部分热解气。燃烧产生的烟气向上进入烟气夹套15后再经旋风分离器16分离。燃烧产生的热量由长热管21向上传递供给热解。烟气的热量由短热管22从烟气夹套15传递到热解炉。燃烧炉25中还设有蒸汽盘管11，脱盐水经过蒸汽盘管换热产生过热水蒸气由蒸气管道12供给热解炉作气化介质。

当煤热解炉24的形式为移动床时如图2所示，块煤从螺旋给料机7加入煤热解炉24，热解气出来后不用经过旋风分离器分离直接进行焦油回收、净化等处理后储存供给用户。热解产生的大量半焦由螺旋出料器26送入半焦容器27。燃烧炉所需的空气从燃烧炉底部经分布板吹入。其余同图1。

Claims (8)

1.热管供热式生物质与煤分段协同热解系统包括生物质热解炉、煤热解炉、燃烧炉、长短热管、螺旋给料机、螺旋出料器、旋风分离器、换热盘管等。其特征在于主体分为上、中、下三段。上段生物质热解炉，中段为煤热解炉，下段为燃烧炉。长热管垂直贯穿三个炉子，在燃烧炉的一端为吸热段，在热解炉的一端为放热段。在主体轴向可布置不同数量的长热管。

2.根据权利要求1所述的热管供热式生物质与煤分段协同热解系统其特征在于两个热解炉外壁上设有与燃烧室相通的烟气夹套，短热管在烟气夹套中斜向上15～30度贯穿热解炉。在主体不同轴向高度可布置不同数量的短热管。

3.根据权利要求1所述的热管供热式生物质与煤分段协同热解系统其特征在于生物质热解炉的热解气与水蒸气一起作为煤热解的气化介质。

4.根据权利要求1所述的热管供热式生物质与煤分段协同热解系统其特征在于煤热解炉的形式为流化床或者移动床，当热解炉的形式为流化床时，热解炉底部设有排料管，排料管穿过燃烧炉后接料斗。

5.根据权利要求1或4所述的热管供热式生物质与煤分段协同热解系统其特征在于排料管下部和灰斗外壁设有夹套，环形夹套被轴向的隔板平均分为两部分但上端相通。空气进入夹套的一侧，另一侧连通环形管，环形管在下侧开有喷气口。

6.根据权利要求1所述的热管供热式生物质与煤分段协同热解系统其特征在于燃烧炉中布置多层换热盘管，产生的过热蒸汽供给两个热解炉作气化剂。

7.根据权利要求1所述的热管供热式生物质与煤分段协同热解系统其特征在于热管的工作介质为硝酸锂、氢氧化钠等。

8.根据权利要求1所述的热管供热式生物质与煤分段协同热解系统其特征在于生物质热解炉的螺旋出料器接半焦容器，半焦经容器下面的下料管进入燃烧室，上面与煤热解室连通。