CN110747010A - 一种自产燃气燃烧联动式热解气化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自产燃气燃烧联动式热解气化装置，包括热解炉，热解炉内设置有炉排，炉排为主动式炉排，炉排上方的热解炉处设有进料口，进料口处配设有密闭式进料器，炉排下方的热解炉处设有排料口，出料口处配设有密闭式出料器；还包括设于热解炉外部并向热解炉供烟气的无氧中温气源机构，热解炉内还设有可燃气收集器，可燃气收集器通过燃气收集管道向外导出到热解炉外部；燃气收集管道上旁接有回输支管，回输支管与无氧中温气源机构的输入管道连接。本发明实现了自产燃气燃烧向热解炉供无氧中温烟气，在热解炉内形成中温温度场，可以有效控制析出温度。

Description

一种自产燃气燃烧联动式热解气化装置

技术领域

本发明涉及生物质热解技术领域，具体涉及一种自产燃气燃烧联动式热解气化装置。

背景技术

生物质气化是在一定的热力学条件下，借助于空气部分（或者氧气）、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体的过程。

生物质气化的关键在于气化炉，目前已使用的气化炉有上吸式、下吸式、敞口式和流化床等。不同生物质的反应过程也有差异，常见气化炉反应可分为氧化层、还原层、裂解层和干燥层：

1）、氧化层；生物质在氧化层中的主要反应为氧化反应，气化剂由炉栅的下部导入，经灰渣层吸热后进入氧化层，在这里通过高温的碳发生燃烧反应，生成大量的二氧化碳，同时放出热量，温度可达1000~1300摄氏度；在氧化层进行的燃烧均为放热反应，这部分反应热为还原层的还原反应，物料的裂解及干燥提供了热源。

2）、还原层；在氧化层中生成的二氧化碳和碳与水蒸气发生还原反应。

3）、裂解层；氧化层及还原层生成的热气体在上行过程中经裂解层，将生物质加热，使在裂解区的生物质进行裂解反应。

4）、干燥层。经氧化层、还原层及裂解层的气体产物上升至该区，加热生物质原料，使原料中的水分蒸发，吸收热量，并降低产生温度，生物质气化炉的出口温度一般为100~300℃

上述氧化层及还原层总称气化区，气化反应主要在这里进行；裂解层和干燥层总称为燃料准备区。

如公告号CN110484306A的发明公开一种复合式生物质分级气化炉，包括炉体，炉体的内部下方侧壁上固定有炉排，炉排下方空间为炉渣腔，炉体侧壁上对应炉渣腔的位置设置有排灰口，炉体的内壁上还固定有滤网，滤网位于炉排的上方，并与炉排之间形成热解腔，炉体内部顶壁固定有精滤机，炉体的外侧固定有送料机构，送料机构上固定有初滤机构，初滤机构通过送料管与送料机构相连接，初滤机构分别通过气管一和气管二连接炉体的侧壁上部和精滤机构。

如公告号CN110452736A的发明公开一种下吸式碳气联产气化炉，其主要结构从上到下分别为进料斗、料仓、气化反应室、双段斗形水冷套、翻转炉排、沉降室，沉降室的底部设有出碳绞龙，料仓的下部内侧设有斗锥形拔料盘，双段斗形水冷套的上部内侧叠加有斗锥形灰盘；生物质燃料首先在气化反应室中进行的高温裂解气化反应生成燃气，燃气向下在沉降室侧壁的燃气出口排出；在气化反应室未完全反应生成燃气的生物质燃料碳化后掉落在沉降室并冷却形成生物质碳，从而让生物质燃料同时实现碳气联产。

如公告号CN107083257B发明提供了一种生物质气化系统，包括：气化炉，其包括炉体、落料管道，炉体包括出气口、炉排、进料口，出气口设在炉体侧壁上，炉排设在炉体的底部，其上设有进气口，落料管道对应进料口设在炉体的顶端；进料装置包括储料仓、进料管道、拨料机构、第一密封门、第二密封门、密封组件，进料管道设在储料仓的顶部，第一密封门设在进料管道上，拨料机构安装在储料仓的底部，第二密封门对应落料管道设置，其上设有驱动杆，驱动杆上设有密封罩，密封罩包括上端面、侧壁，上端面开有小孔；密封组件包括设置在储料仓上的水槽，水槽中设有用于穿过驱动杆的通道，通道为管状，密封罩罩在通道之外。

上述技术方案均是采用氧化层、还原层、裂解层和干燥层的常规气化炉布置形式，但是在应用中发现，由于气化剂一般采用含氧常温空气，其由炉栅的下部导入气化区，燃烧反应时不好控制，常常发生温度过高而超出生物质析出可燃气体的最佳析出温度，最终影响可燃气体的析出效果；并且常规气化炉的燃气导出需要大功率风机配合，实现不断抽出，能耗较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自产燃气燃烧联动式热解气化装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种自产燃气燃烧联动式热解气化装置，包括热解炉，热解炉内设置有炉排，炉排上方的热解炉处设有进料口，进料口处配设有密闭式进料器，炉排下方的热解炉处设有排料口，出料口处配设有密闭式出料器，

炉排为主动式炉排，其包括多个水平并排设置的炉辊，炉辊相邻两两一组，同一组内的两个炉辊交替式进行相向转动和相背转动；

还包括设于热解炉外部并向热解炉供烟气的无氧中温气源机构，无氧中温气源机构包括燃烧器，燃烧器的进口连接有向燃烧器供燃气的输入管道，燃气在燃烧器中燃烧生产烟气，燃烧器的出口连接有烟气输出管道，烟气输送管道导入热解炉内部；

热解炉内还设有可燃气收集器，可燃气收集器通过燃气收集管道向外导出到热解炉外部；

燃气收集管道上旁接有回输支管，回输支管与无氧中温气源机构的输入管道连接，且回输支管上设有回输控制阀。

所述燃气收集管道上在位于管道末端设有燃气热值检测仪，燃气热值检测仪的信号输出端与控制模块连接，控制模块的信号输出端与主动式炉排和密闭式进料器连接。

所述燃气收集管道上依次连接有除尘器、降温器和输送风机。

所述燃气收集管道在位于回输支管连接点的下游设有收集控制阀。

所述燃烧器连接有供风风机。

所述炉辊的表面沿周向排布设有拨料齿。

所述密闭式进料器包括与进料口连接的进料筒，进料筒的横截面为矩形结构，进料筒内上下叠加设有两个水平布置的进料辊，进料辊与进料筒相匹配且密封配合，进料辊上沿周向排布设有轴向延伸的料槽。

所述密闭式出料器为与排料口连接且水平布置的螺旋输送机。

所述热解炉内在位于进料口的下方设有布料器。

所述燃烧器中燃烧生产的烟气温度为570—600℃。

本发明的有益效果是：

1.本发明由燃烧器产生的无氧且温度在570—600℃左右中温烟气为热解炉提供无氧中温热源，在热解炉内形成中温（570—600℃）的温度场，可以有效控制析出温度，保证热解炉内的生物质处于析出可燃气体的最佳析出温度，进而保证可燃气体的析出效果。由于为热解炉内形成的为中温（570—600℃）的温度场，析出可燃气体的温度也相对较低，降低后续降温处理难度。

在可燃气收集器抽力作用下，原料逐步无氧中温热解析出可燃气体挥发分，同时析出燃气在输送风机的抽力下由可燃气收集器进入燃气收集管道排到热解炉外部，并依次进行除尘、降温处理。

并且由于热解为升压过程，输送风机抽力功率要求较小，降低能耗，提高工作效率。同时，输送风机抽力功率较小，析出的可燃气体在向外排出时带出的灰尘较少，降低后续净化处理难度。

同时，由于为热解炉提供的为无氧中温热源，生物质中的碳基本不参与反应，析出可燃气体的热值较高，并且析出可燃气体后的炉渣为炭类炉渣，经炉排落下到排料口经密闭式出料器排出可再次利用。

2. 本发明中燃气收集管道上旁接有回输支管，回输支管与无氧中温气源机构的输入管道连接，且回输支管上设有回输控制阀，通过该设计，收集进入燃气收集管道的可燃气体部分经回输支管输送到向燃烧器供燃气的输入管道，实现了自产燃气燃烧向热解炉供无氧中温烟气。

3. 本发明中燃气收集管道上在位于管道末端设有燃气热值检测仪，燃气热值检测仪的信号输出端与控制模块连接，控制模块的信号输出端与主动式炉排和密闭式进料器连接，通过燃气热值检测仪可检测燃气收集管道中的可燃气体热值，若热值水平下降，则控制主动式炉排向排料口排炉渣，并控制密闭式进料器进新料。

4. 本发明中的炉排采用主动式炉排，其包括多个水平并排设置的炉辊，炉辊相邻两两一组，在时间上交替式进行相向转动和相背转动，能够实现主动排料，并保证排料的均匀性。

5. 本发明中进料口处配设有密闭式进料器，排料口处配设有密闭式出料器，保证了热解炉内的密闭效果。

6. 本发明中燃气收集管道上设有降温器，降温器设有多级，多级降温器依次串联在燃气收集管道上形成多级降温机构，经过降温器降温后得到80℃左右干燥的可燃气体待用，同时在降温的过程中可燃气体内的化学物质溶解在液体中而形成木醋液等化学产品。

附图说明

图1是本发明实施例一的示意图；

图2是本发明实施例一中密闭式进料器的示意图；

图3是本发明实施例一中主动式炉排处于相向转动的示意图；

图4是本发明实施例一中主动式炉排处于相背转动的示意图；

图5是本发明实施例二的示意图；

图6是本发明实施例三的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

实施例一：

如图1所示，本发明的一种无氧中温下吸式热解装置，包括热解炉1，热解炉1内设置有炉排2，炉排2上方的热解炉1处设有进料口，进料口处配设有密闭式进料器3，炉排2下方的热解炉1处形成有渣仓4，渣仓向下设有排料口，排料口处配设有密闭式出料器5。

如图2所示，本实施例中，密闭式进料器3包括与进料口连接的进料筒31，进料筒31的横截面为矩形结构，进料筒31内上下相切设有两个水平布置的进料辊32，进料辊32与进料筒31相匹配且密封配合，进料辊31上沿周向排布设有轴向延伸的料槽33，进料筒31向上连接有进料斗34，从而实现密闭式进料。热解炉1内在位于进料口的下方设有布料器35，以实现均匀布料。

本实施例中，密闭式出料器5为与排料口连接且水平布置的螺旋输送机。

本发明中密闭式进料器3和密闭式出料器4的配合，保证了热解炉内的密闭效果。

如图3和图4所示，炉排2为主动式炉排，其包括多个水平并排设置的炉辊，炉辊21的表面沿周向排布设有拨料齿22，炉辊21相邻两两一组，同一组内的两个炉辊在时间上交替式进行相向转动和相背转动。

以六个炉辊为例进行说明，其分为三组，并形成五个排料间隙，当两个炉辊相向转动时，一、三、五的排料间隙向下排料，二、四的排料间隙向上翻料；当两个炉辊相背转动时，一、三、五的排料间隙向上翻料，二、四的排料间隙向下排料，如此交替进行，实现了主动排料，并保证排料的均匀性。

本发明还包括设于热解炉1外部并向热解炉1供烟气的无氧中温气源机构，无氧中温气源机构包括燃烧器6，燃烧器6的进口连接有向燃烧器6供燃气的输入管道61，燃烧器还连接有供风风机63。燃气在燃烧器6中燃烧生产无氧中温烟气（烟气温度为570—600℃，优选为600℃左右），燃烧器6的出口连接有烟气输出管道62，烟气输送管道62导入热解炉内部。

热解炉1上还设有可燃气收集器7，可燃气收集器7通过燃气收集管道71向外导出到热解炉1外部，且燃气收集管道上依次连接有除尘器8、降温器9和输送风机10。析出燃气在输送风机10的抽力下由可燃气收集器7进入燃气收集管道71排到热解炉1外部，并依次进行除尘、降温处理。

本实施例中，降温器9为列管式降温器，降温器9设有四级，四级降温器依次串联在燃气收集管道上形成多级降温机构。

燃气收集管道71上旁接有回输支管12，回输支管12与无氧中温气源机构的输入管道61连接，且回输支管12上设有回输控制阀13，燃气收集管道71在位于回输支管12连接点的下游设有收集控制阀14，通过该设计，收集进入燃气收集管道71的可燃气体部分经回输支管12输送到向燃烧器供燃气的输入管道61，自产燃气燃烧向热解炉供无氧中温烟气。

并且燃气收集管道上在位于管道末端设有燃气热值检测仪15，燃气热值检测仪15的信号输出端与控制模块连接，控制模块的信号输出端与主动式炉排和密闭式进料器3连接，通过燃气热值检测仪15可检测燃气收集管道71中的可燃气体热值，若热值水平下降，则控制主动式炉排向排料口排炉渣，并控制密闭式进料器3进新料。

本发明的工作原理如下：生物质料（垃圾、污泥、橡胶等）由密闭式进料器3进入热解炉1，形成的料层指示线如图1中11所示。

由燃烧器6产生的无氧且温度在570—600℃左右的中温烟气为热解炉1提供无氧中温热源，在热解炉1内形成中温（570—600℃）的温度场，可以有效控制析出温度，保证热解炉内的生物质处于析出可燃气体的最佳析出温度，进而保证可燃气体的析出效果。由于在热解炉1内形成为中温（570—600℃）的温度场，析出可燃气体的温度也相对较低（300℃左右），降低后续降温处理难度。

在可燃气收集器7抽力作用下，原料逐步无氧中温热解析出可燃气体挥发分，同时析出燃气在输送风机10的抽力下由可燃气收集器7进入燃气收集管道71排到热解炉1外部，并依次进行除尘、降温处理。析出燃气经过降温器9降温后得到80℃左右干燥的可燃气体待用，同时在降温的过程中可燃气体内的化学物质溶解在液体中而形成木醋液等化学产品。

并且由于热解为升压过程，输送风机10抽力功率要求较小，降低能耗，提高工作效率。同时，输送风机抽力功率较小，析出的可燃气体在向外排出时带出的灰尘较少，降低后续净化处理难度。

并且由于为热解炉1提供的为无氧中温热源，生物质中的碳基本不参与反应，析出可燃气体的热值较高，并且析出可燃气体后的炉渣为炭类炉渣，经炉排落下到排料口经密闭式出料器5排出可再次利用。

本发明完全区别于常规的气化炉布置形式及原理，有效保证热解炉内的生物质处于析出可燃气体的最佳析出温度，进而保证可燃气体的析出效果，实现资源化综合处理。

本实施例采用下吸式结构，烟气输送管道62位于炉排2上方邻热解炉1顶部处，优选的，烟气输送管道62末端位于热解炉1中料层顶部指示线11的下方。可燃气收集器7位于炉排2下方。

实施例二：

本实施例与实施例一的不同之处在于：如图5所示，本实施例采用上吸式结构，烟气输送管道62位于位于炉排2下方，且烟气输送管道62的末端向上指向炉排2并连接有中温供热器64。

本实施例中，中温供热器64为与烟气输送管道末端连通的锥筒结构，锥筒的尖端也向上指向炉排，锥筒的侧壁设有排气口，实现对热解炉1内的均匀供无氧中温烟气，保证在热解炉1内形成的中温温度场的均匀性。

可燃气收集器7为在位于炉排上方邻热解炉顶部处设有可燃气收集口。本实施例中，可燃气收集口位于热解炉1中料层顶部指示线11的上方。

实施例三：

本实施例与实施例一的不同之处在于：如图6所示，本实施例采用侧吸式结构，烟气输送管道62位于位于炉排2下方，且烟气输送管道62的末端向上指向炉排2并连接有中温供热器64。

本实施例中，中温供热器64为与烟气输送管道末端连通的锥筒结构，锥筒的尖端也向上指向炉排，锥筒的侧壁设有排气口，实现对热解炉1内的均匀供无氧中温烟气，保证在热解炉1内形成的中温温度场的均匀性。

可燃气收集器7为在位于炉排上方的侧壁处设有可燃气收集机构。可燃气收集机构包括在热解炉中部侧壁设置的排气口，本实施例中排气口位于热解炉1中料层顶部指示线11的上方。排气口环绕热解炉布置形成排气带，排气带的外侧环绕设有将其包裹的收集罩72，收集罩72与热解炉1密封固定，收集罩72内填充有颗粒填料73，收集罩72向外连接有燃气收集管道71。采用上述结构，热解炉1内的原料解析出的可燃气体挥发分被直接从热解炉1中部侧壁的排气口吸走，优化了可燃气体由热解炉内向外排出的路径，避免可燃气体在热解炉内形成气包而导致的爆炸风险。

同时，由于收集罩72内填充有颗粒填料73，颗粒填料73优选为蛭石，颗粒填料73间形成有间隙，可燃气体进入颗粒填料后沿其间隙行走，使可燃气体中的灰尘被颗粒填料尽量吸收。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “前”、“后”、上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

Claims (10)

1.一种自产燃气燃烧联动式热解气化装置，包括热解炉，热解炉内设置有炉排，炉排上方的热解炉处设有进料口，进料口处配设有密闭式进料器，炉排下方的热解炉处设有排料口，出料口处配设有密闭式出料器，其特征在于：

炉排为主动式炉排，其包括多个水平并排设置的炉辊，炉辊相邻两两一组，同一组内的两个炉辊交替式进行相向转动和相背转动；

还包括设于热解炉外部并向热解炉供烟气的无氧中温气源机构，无氧中温气源机构包括燃烧器，燃烧器的进口连接有向燃烧器供燃气的输入管道，燃气在燃烧器中燃烧生产烟气，燃烧器的出口连接有烟气输出管道，烟气输送管道导入热解炉内部；

热解炉内还设有可燃气收集器，可燃气收集器通过燃气收集管道向外导出到热解炉外部；

燃气收集管道上旁接有回输支管，回输支管与无氧中温气源机构的输入管道连接，且回输支管上设有回输控制阀。

2.根据权利要求1所述的自产燃气燃烧联动式热解气化装置，其特征在于：所述燃气收集管道上在位于管道末端设有燃气热值检测仪，燃气热值检测仪的信号输出端与控制模块连接，控制模块的信号输出端与主动式炉排和密闭式进料器连接。

3.根据权利要求1所述的自产燃气燃烧联动式热解气化装置，其特征在于：所述燃气收集管道上依次连接有除尘器、降温器和输送风机。

4.根据权利要求1所述的自产燃气燃烧联动式热解气化装置，其特征在于：所述燃气收集管道在位于回输支管连接点的下游设有收集控制阀。

5.根据权利要求1所述的自产燃气燃烧联动式热解气化装置，其特征在于：所述燃烧器连接有供风风机。

6.根据权利要求1所述的自产燃气燃烧联动式热解气化装置，其特征在于：所述炉辊的表面沿周向排布设有拨料齿。

7.根据权利要求1所述的自产燃气燃烧联动式热解气化装置，其特征在于：所述密闭式进料器包括与进料口连接的进料筒，进料筒的横截面为矩形结构，进料筒内上下叠加设有两个水平布置的进料辊，进料辊与进料筒相匹配且密封配合，进料辊上沿周向排布设有轴向延伸的料槽。

8.根据权利要求1所述的自产燃气燃烧联动式热解气化装置，其特征在于：所述密闭式出料器为与排料口连接且水平布置的螺旋输送机。

9.根据权利要求1所述的自产燃气燃烧联动式热解气化装置，其特征在于：所述热解炉内在位于进料口的下方设有布料器。

10.根据权利要求1-9任一项所述的自产燃气燃烧联动式热解气化装置，其特征在于：所述燃烧器中燃烧生产的烟气温度为570—600℃。

Images