專利名稱：一種豎行式移動(dòng)床生物質(zhì)連續(xù)熱解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)熱解裝置，是一種連續(xù)的對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行間接加熱的熱解裝置，生物質(zhì)在本裝置內(nèi)依次經(jīng)歷脫水、脫揮發(fā)份、縮聚成炭、冷卻等過程而成為優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)焦炭。
背景技術(shù)：
熱解是一種高效轉(zhuǎn)化方式，采用熱解技術(shù)可迅速地將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為炭、氣、油三種有利用價(jià)值的產(chǎn)品。目前，生物質(zhì)熱解的研發(fā)與應(yīng)用更多的是關(guān)注其中單一產(chǎn)品的利用，而對(duì)其它產(chǎn)物缺乏足夠的重視，不僅經(jīng)濟(jì)性難以保證，還有二次污染的隱患。發(fā)展基于熱解的 炭、氣、油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)多種高附加值產(chǎn)品，可有效實(shí)現(xiàn)整個(gè)轉(zhuǎn)化過程的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益最大化，是熱解技術(shù)發(fā)展的重要方向。目前實(shí)際應(yīng)用的生物質(zhì)熱解技術(shù)多采用固定床反應(yīng)器，根據(jù)熱解過程中熱量提供方式，分為絕氧的外熱式、缺氧的自熱式兩種。外熱式固定床熱解技術(shù)是將物料封閉在一個(gè)大容積的反應(yīng)釜內(nèi)，然后通過外部加熱使釜內(nèi)物料經(jīng)過熱解、冷卻而形成炭產(chǎn)品。此技術(shù)可獲得較高熱值的燃料炭與燃?xì)?，市?chǎng)認(rèn)可度較高，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。但由于技術(shù)本身的缺陷，其設(shè)備體積大、間歇式生產(chǎn)，致使生產(chǎn)能效低；產(chǎn)物品質(zhì)不高、成品率低且難以調(diào)控；熱量未綜合利用，致使能源轉(zhuǎn)換與利用率低、能耗高；尚存在氣液固二次污染等弊端。自熱式固定床熱解技術(shù)是在一定容積的物料內(nèi)通入少量氧氣，致使少部分物料燃燒放熱，而其他物料吸熱熱解，再經(jīng)過冷卻而獲得炭產(chǎn)品。此技術(shù)熱量利用率比外熱式技術(shù)相對(duì)較高、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)式生產(chǎn)、投資相對(duì)較低，因此該技術(shù)被認(rèn)為適用于小型規(guī)模甚至是戶用型。然而該技術(shù)炭的收率與品位降低，品質(zhì)調(diào)控更難操作；氣體產(chǎn)物中CO含量大幅增高而超標(biāo)，液體產(chǎn)物有效成分降低；致使使用者會(huì)選擇直接對(duì)空排放氣液產(chǎn)物，一旦大面積推廣，潛在的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)非常大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種豎行式移動(dòng)床生物質(zhì)連續(xù)熱解裝置，通過優(yōu)化生物質(zhì)熱解時(shí)的傳熱過程，縮短熱解所需時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)熱解過程的連續(xù)式生產(chǎn)。—種豎行式移動(dòng)床生物質(zhì)連續(xù)熱解裝置，包括依次相接的物料提升機(jī)、物料輸送滑板、料倉、進(jìn)料旋轉(zhuǎn)閥、熱解氣導(dǎo)出箱、豎管式熱解移動(dòng)床、焦炭空冷管、出料旋轉(zhuǎn)閥、出料絞龍；焦炭空冷管、豎管式熱解移動(dòng)床和物料提升機(jī)的外部分別套有焦炭空冷箱、熱解供熱煙箱和提升機(jī)加熱煙箱；焦炭空冷箱分別管道連接鼓風(fēng)機(jī)和燃燒噴頭，燃燒噴頭連接加熱爐；熱解供熱煙箱分別管道連接加熱爐和提升機(jī)加熱煙箱；提升機(jī)加熱煙箱管道連接煙氣引風(fēng)機(jī)。進(jìn)一步地，所述豎管式熱解移動(dòng)床包括軸向與煙氣沖刷方向垂直的多排移動(dòng)床熱解管和熱解氣導(dǎo)出箱，在煙氣沖刷方向上的相鄰移動(dòng)床熱解管以錯(cuò)位方式排列；移動(dòng)床熱解管的頂端開設(shè)熱解氣溢出口，熱解氣溢出口布置在熱解氣導(dǎo)出箱內(nèi)，熱解氣導(dǎo)出箱不與熱解氣溢出口接觸。進(jìn)一步地，其特征在于，所述熱解移動(dòng)床豎管受熱區(qū)長度與物料傳熱截面積的當(dāng)量直徑比控制在1(Γ15之間。進(jìn)一步地，所述熱解供熱煙箱包括由多個(gè)煙氣折向箱上下相接形成的煙道腔體；移動(dòng)床熱解管的頂端以外的部分置于煙道腔體內(nèi)，在煙道腔體的底部設(shè)有熱煙氣進(jìn)口，并在進(jìn)氣口的內(nèi)部布置煙氣導(dǎo)流板，煙道腔體的頂部布置煙氣出口 ；相鄰煙氣折向箱之間設(shè)有煙道隔板，多個(gè)煙道隔板形成往復(fù)折返結(jié)構(gòu)以對(duì)煙氣導(dǎo)向，煙道隔板上開設(shè)確保移動(dòng)床熱解管穿過的孔洞，移動(dòng)床熱解管外壁不與煙道隔板直接接觸。 具體而言，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于I.本裝置采用了長徑比很大的移動(dòng)床，生物質(zhì)在流通截面更小的移動(dòng)床熱解管內(nèi)可以更快的吸收熱量并熱解，大幅縮短了生產(chǎn)所需時(shí)間，達(dá)到了連續(xù)性生產(chǎn)的要求； 2.在熱解過程中，主要依靠生物質(zhì)原料自身的重力移動(dòng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)，在高溫?zé)峤鈪^(qū)沒有復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)行裝置，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行可靠性高；3.在溫度較低的區(qū)域布置可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)出料旋轉(zhuǎn)閥，進(jìn)一步保證裝置運(yùn)行的連續(xù)性。4.采用高溫?zé)煔飧咚贈(zèng)_刷的方式進(jìn)行外部供熱，熱量利用效率高；5.生產(chǎn)規(guī)模通過增減移動(dòng)床熱解管的數(shù)目即可，技術(shù)適用性廣，規(guī)模易于控制；6.本裝置將焦炭冷卻熱量用于預(yù)熱燃燒爐所用空氣，有效利用焦炭冷卻釋放的熱量，能源利用率高；


圖I是本發(fā)明豎行式移動(dòng)床生物質(zhì)連續(xù)熱解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是熱解供熱煙箱與豎管式熱解移動(dòng)床的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中A-A剖面圖；圖4是圖2中B-B剖面圖；圖5是圖3中C-C剖面圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)為物料提升機(jī)I、物料輸送滑板2、料倉3、進(jìn)料旋轉(zhuǎn)閥4、熱解氣導(dǎo)出箱5、豎管式熱解移動(dòng)床6、焦炭空冷管14、出料旋轉(zhuǎn)閥11、出料絞龍10依次相接；焦炭空冷管14、豎管式熱解移動(dòng)床6和物料提升機(jī)I的外部分別套有焦炭空冷箱13、熱解供熱煙箱7和提升機(jī)加熱煙箱16 ;焦炭空冷箱13分別管道連接鼓風(fēng)機(jī)12和燃燒噴頭9，燃燒噴頭9連接加熱爐8 ;熱解供熱煙箱7分別管道連接加熱爐8和提升機(jī)加熱煙箱16 ;提升機(jī)加熱煙箱16管道連接煙氣引風(fēng)機(jī)15。料倉3出料口與進(jìn)料旋轉(zhuǎn)閥4進(jìn)料口之間，進(jìn)料旋轉(zhuǎn)閥4出料口與熱解氣導(dǎo)出箱5進(jìn)料口之間，熱解氣導(dǎo)出箱5出料口與豎管式熱解移動(dòng)床6進(jìn)料口之間，均采用內(nèi)嵌液體防滲板的方形法蘭連接。豎管式熱解移動(dòng)床6出料口與焦炭空冷管14進(jìn)料口之間，采用內(nèi)嵌高溫耐火棉的方形法蘭連接。焦炭空冷管14出料口與出料旋轉(zhuǎn)閥11進(jìn)料口之間，出料旋轉(zhuǎn)閥11出料口與出料絞龍10進(jìn)料口之間，均采用敷設(shè)保溫石英棉的法蘭連接。焦炭空冷箱13出氣口與燃燒噴頭9進(jìn)氣口之間采用敷設(shè)保溫層的管道連接，管道連接處保持密封。加熱爐8出氣口與熱解供熱煙箱7進(jìn)氣口之間采用耐火材料澆鑄的煙氣通道連接，通道外壁敷設(shè)耐溫鋼板并采用法蘭密封。熱解供熱煙箱7出氣口與提升機(jī)加熱煙箱16之間，提升機(jī)加熱煙箱16出氣口與煙氣引風(fēng)機(jī)15進(jìn)氣口之間，均采用敷設(shè)保溫層的管道連接，管道連接處保持密封。豎管式熱解移動(dòng)床6包括軸向與煙氣沖刷方向(水平方向)垂直的多排移動(dòng)床熱解管20，在煙氣沖刷方向上的相鄰移動(dòng)床熱解管以錯(cuò)位方式排列。每根移動(dòng)床熱解管20受熱區(qū)長度與物料傳熱截面積的當(dāng)量直徑比控制在1(Γ15之間，并在其頂端開設(shè)熱解氣溢出口 22。熱解氣溢出口 22布置在熱解氣導(dǎo)出箱5內(nèi)，熱解氣匯集箱22不與熱解氣導(dǎo)出箱5接觸，并保持足夠的空間。生物質(zhì)原料規(guī)整的進(jìn)入豎管式熱解移動(dòng)床6的各個(gè)移動(dòng)床熱解管20中，吸收煙氣沖刷傳遞的熱量逐漸分解，并緩慢的從豎管式熱解移動(dòng)床6的頂部移向 底部，產(chǎn)生的熱解氣則在移動(dòng)床熱解管20內(nèi)自下而上流動(dòng)，達(dá)到移動(dòng)床熱解管20頂部后，從熱解氣溢出口 22進(jìn)入到豎管式熱解移動(dòng)床6的熱解氣導(dǎo)出箱5中，最后被導(dǎo)入到后續(xù)設(shè)備中。熱解供熱煙箱7用于為生物質(zhì)熱解過程提供熱量，可采用高溫?zé)煔廨椛洹⒆匀粚?duì)流、導(dǎo)熱等間接換熱方式，本發(fā)明給出了一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)，如圖2和4所示，熱解供熱煙箱7包括由多個(gè)煙氣折向箱18縱向相連形成的煙道腔體，移動(dòng)床熱解管20的頂端以外的部分置于煙道腔體內(nèi)，在煙道腔體的底部設(shè)有熱煙氣進(jìn)口 17，并在進(jìn)氣口 17的通道內(nèi)布置煙氣導(dǎo)流板23。相鄰煙氣折向箱18之間設(shè)有煙道隔板19，多個(gè)煙道隔板19形成往復(fù)折返結(jié)構(gòu)以對(duì)煙氣導(dǎo)向。更具體地講，煙道隔板19的一端與煙道腔體一側(cè)壁直接連接并密封，另一端與煙道腔體另一側(cè)壁形成足夠的間隙，煙道隔板19上開設(shè)孔洞確保移動(dòng)床熱解管20可以通過，煙道腔體頂部布置煙氣出口 21。移動(dòng)床熱解管20的頂端以外的部分與煙道隔板19、煙氣折向箱18 —起形成熱解供熱煙箱7，移動(dòng)床熱解管20外壁不與煙道隔板19直接接觸，并保持足夠小的間隙。熱煙氣經(jīng)煙氣進(jìn)氣口 17中煙氣導(dǎo)流板23的導(dǎo)向作用，均勻的沖刷到移動(dòng)床熱解管20上，再經(jīng)過煙氣隔板19和煙氣折向箱18的導(dǎo)流作用，多次折返沖刷移動(dòng)床熱解管20，確保熱量充分傳遞給移動(dòng)床熱解管20的生物質(zhì)物料，并自下而上形成生物質(zhì)反應(yīng)的不同溫度區(qū)間，散熱完畢的煙氣再匯集到煙氣出口 21，余熱煙氣最后送入到物料提升機(jī)I中用于預(yù)處理物料。物料提升機(jī)I用于將物料從地面提升至本裝置的進(jìn)料平臺(tái)，為一種常用的斗式提升機(jī)。為了充分利用煙氣余熱，將斗式提升機(jī)放置在提升機(jī)加熱煙箱16中，通過余熱煙氣為斗式提升機(jī)提供較高的溫度，達(dá)到烘干物料的目的。物料提升機(jī)I由一般的斗式提升機(jī)和包裹斗式提升機(jī)的套筒構(gòu)成，提升機(jī)加熱煙箱16的內(nèi)壁即為提升機(jī)的套筒，外壁為敷設(shè)保溫層的套筒，并在內(nèi)外壁間設(shè)置換熱翅片。物料輸送滑板2用于將物料提升機(jī)I輸送的物料輸送到料倉3，在本發(fā)明中可選用一種傾斜角度為12°至20° V型鋼板。進(jìn)料旋轉(zhuǎn)閥4與出料旋轉(zhuǎn)閥11，都為一種葉片等分的星形給料機(jī)，用于將物料從上一個(gè)部件均勻連續(xù)的輸送到下一個(gè)部件。出料絞龍10用于連續(xù)式的輸出已經(jīng)制備好的焦炭，為一種常用的能夠輸送粉體或顆粒物料的絞龍。本發(fā)明裝置的工作過程具體為由物料提升機(jī)I將物料從地面提升至物料輸送滑板2，經(jīng)過物料輸送滑板2的輸送，原料均勻地落入料倉3內(nèi)；在進(jìn)料旋轉(zhuǎn)閥4的攪動(dòng)下，物料從料倉均勻的落入豎管式熱解移動(dòng)床6各個(gè)移動(dòng)床熱解管20內(nèi)，生物質(zhì)原料在長徑比很大的移動(dòng)床熱解管20內(nèi)依靠自身的重力從上至下連續(xù)移動(dòng)，熱解供熱煙箱7通過高溫?zé)煔饬鹘?jīng)折返式煙道時(shí)高速?zèng)_刷的方式為豎管式熱解移動(dòng)床6內(nèi)連續(xù)移動(dòng)的物料提供熱解所需熱量，使物料能夠連續(xù)進(jìn)行深度干燥、預(yù)炭化、熱解等過程。于此同時(shí)，熱解產(chǎn)生的熱解氣逆著生物質(zhì)物料移動(dòng)方向，自下而上流動(dòng)，同時(shí)將熱解過程中釋放的熱量傳遞給上端的物料。外部供熱的強(qiáng)化和內(nèi)部熱量的充分利用可使生物質(zhì)在移動(dòng)床內(nèi)更快的吸收熱量，進(jìn)而大幅縮短生產(chǎn)所需時(shí)間。各個(gè)移動(dòng)床熱解管產(chǎn)生的熱解氣匯集在熱解氣導(dǎo)出箱5內(nèi)并被送入后續(xù)處理裝置。而熱解完畢得到的高溫焦炭顆粒將進(jìn)入到焦炭空冷管14內(nèi)，在焦炭空冷箱13的冷卻作用下逐漸降溫從而形成最終的焦炭產(chǎn)品，然后再通過出料旋轉(zhuǎn)閥11匯集到出料絞龍10內(nèi)輸出本裝置。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種豎行式移動(dòng)床生物質(zhì)連續(xù)熱解裝置，其特征在于，包括依次相接的物料提升機(jī)(I)、物料輸送滑板(2)、料倉(3)、進(jìn)料旋轉(zhuǎn)閥(4)、熱解氣導(dǎo)出箱(5)、豎管式熱解移動(dòng)床(6)、焦炭空冷管(14)、出料旋轉(zhuǎn)閥(11)、出料絞龍(10);焦炭空冷管(14)、豎管式熱解移動(dòng)床(6)和物料提升機(jī)(I)的外部分別套有焦炭空冷箱(13)、熱解供熱煙箱(7)和提升機(jī)加熱煙箱(16 );焦炭空冷箱(13 )分別管道連接鼓風(fēng)機(jī)(12 )和燃燒噴頭(9 )，燃燒噴頭(9 )連接加熱爐(8);熱解供熱煙箱(7)分別管道連接加熱爐(8)和提升機(jī)加熱煙箱(16);提升機(jī)加熱煙箱(16 )管道連接煙氣引風(fēng)機(jī)(15 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的豎行式移動(dòng)床生物質(zhì)連續(xù)熱解裝置，其特征在于，所述豎管式熱解移動(dòng)床(6)包括軸向與煙氣沖刷方向垂直的多排移動(dòng)床熱解管(20)和熱解氣導(dǎo)出箱(5)，在煙氣沖刷方向上的相鄰移動(dòng)床熱解管以錯(cuò)位方式排列；移動(dòng)床熱解管(20)的頂端開設(shè)熱解氣溢出ロ(22)，熱解氣溢出ロ(22)布置在熱解氣導(dǎo)出箱(5)內(nèi)，熱解氣導(dǎo)出箱(5)不與熱解氣溢出ロ(22)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的豎行式移動(dòng)床生物質(zhì)連續(xù)熱解裝置，其特征在于，所述熱解移動(dòng)床豎管(20)受熱區(qū)長度與物料傳熱截面積的當(dāng)量直徑比控制在1(Γ15之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型豎管式移動(dòng)床生物質(zhì)連續(xù)熱解裝置，其特征在干，所述熱解供熱煙箱(7)包括由多個(gè)煙氣折向箱(18)上下相接形成的煙道腔體；移動(dòng)床熱解管(20)的頂端以外的部分置于煙道腔體內(nèi)，在煙道腔體的底部設(shè)有熱煙氣進(jìn)ロ(17)，并在進(jìn)氣ロ(17)的內(nèi)部布置煙氣導(dǎo)流板(23)，煙道腔體的頂部布置煙氣出口(21);相鄰煙氣折向箱(18)之間設(shè)有煙道隔板(19)，多個(gè)煙道隔板(19)形成往復(fù)折返結(jié)構(gòu)以對(duì)煙氣導(dǎo)向，煙道隔板(19)上開設(shè)確保移動(dòng)床熱解管(20)穿過的孔洞，移動(dòng)床熱解管(20)外壁不與煙道隔板(19)直接接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型豎管式移動(dòng)床生物質(zhì)連續(xù)熱解裝置，該裝置主要包括燃燒加熱爐、熱解供熱煙道、豎管式熱解移動(dòng)床、焦炭空冷管、旋轉(zhuǎn)進(jìn)出料閥、出料絞龍等部件。本發(fā)明采用高溫?zé)煔鉀_刷移動(dòng)床熱解豎管排的方式強(qiáng)化外部熱源對(duì)熱解設(shè)備的傳熱效果，生物質(zhì)原料在長徑比很大的熱解管依次受熱分解；利用焦炭冷卻釋放的熱量實(shí)現(xiàn)加熱空氣的預(yù)熱，使能量得到充分利用；利用旋轉(zhuǎn)進(jìn)出料閥的調(diào)節(jié)，與物料自身重力實(shí)現(xiàn)熱解過程的連續(xù)式生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C10G1/00GK102816581SQ20121024063
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者陳漢平, 陳應(yīng)泉, 楊海平, 王賢華, 張世紅, 李斌, 劉標(biāo), 李開志 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)