CN101570691B - 生物质炭化、汽化设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物质综合利用技术领域，公开了一种生物质炭化、汽化设备及工艺。其主要技术特征为：包括带有控制阀的炉体，所述的炉体依次连接有冷凝塔、筛选塔、离心塔和净化塔，离心塔和净化塔之间设置有变频风机，冷凝塔、筛选塔、离心塔与带有温控循环泵的凉水塔和分离池相连接，炉体还与用来快速灭火的气体分离装置相连接。本发明所提供的生物质炭化、汽化设备及工艺，机械化程度高，生物质炭化及烟气分离提取净化过程全封闭操作，原材料全部转化为产品，整个过程无污染、无浪费，实现了节能环保、变废为宝。且性能安全，炭化速度快，提取量大，质量好。
Description
技术领域
本发明属于生物质综合利用技术领域，尤其涉及一种生物质炭化、汽化设备及工艺。
背景技术
全球每年经光合作用产生的生物质约1700亿吨，其蕴含的能量大致相当于世界主要燃料消耗的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1％。我国作为一个农业大国，每年农作物秸杆量约7亿吨，经炭化产生的能量，相当于3.5亿吨煤炭。以前农作物秸秆除少量用于做饭、饲料、造纸、还田之外，多数秸杆因得不到利用而废弃，浪费了能源。而秸杆作为可再生的生物质能源，取之不尽，用之不竭。在能源短缺的今天，合理利用秸秆，对其进行干馏、炭化、汽化已达成共识。但是当前的生物质干馏、炭化、汽化技术达不到对生物质的高效利用。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题就是提供一种能对生物质高效利用的生物质炭化、汽化设备。
本发明要解决的第二个技术问题就是提供一种利用该生物质炭化、汽化设备进行生物质炭化、汽化的工艺。
为解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：包括带有控制阀的炉体，所述的炉体依次连接有冷凝塔、筛选塔、离心塔和净化塔，离心塔和净化塔之间设置有变频风机，冷凝塔、筛选塔、离心塔与带有温控循环泵的凉水塔和分离池相连接，炉体还与用来快速灭火的气体分离装置相连接。
其附加技术特征为：所述的炉体带有设有控氧阀、充气管、观察孔、移动吊环的炉盖和设有引燃口、通气口的炉底，炉体侧壁通有与控制阀相连接的烟气管和带有顶盖的人员出入口，炉盖、顶盖与炉体间水密封；
所述的冷凝塔包括设置有第一烟气进口、第一烟气出口、第一进水口、第一出水口、第一检测口和第一分离物排放口的冷凝塔塔体，冷凝塔塔体内设置有烟气竖管，第一进水口和第一出水口通过第一内胆相连通；
所述的筛选塔包括设置有第二烟气进口、第二烟气出口、第二进水口、第二出水口、第二检测口和第二分离物排放口的筛选塔塔体，筛选塔塔体内设置有至少一层水横管，第二进水口和第二出水口通过第二内胆相连通；
所述的水横管为交错设置的四层；
所述的离心塔包括设置有第三烟气进口、第三烟气出口、第三进水口、第三出水口、第三检测口和第三分离物排放口的离心塔塔体，离心塔塔体内设置有中心为通水管，通水管外壁设置有内旋片的第一螺旋器，第三进水口和第三出水口通过第三内胆相连通。
所述的净化塔包括设置有第四烟气进口、第四烟气出口、第四检测口和第四分离物排放口的净化塔塔体，净化塔塔体内设置有内壁设置有外旋片的第二螺旋器和填料过滤层；
所述的净化塔塔体设置有备用烟气出口和自动给氧装置。
为解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为，包括以下步骤：
第一步、将作物秸秆晾晒至干，用秸秆粉碎机将秸杆切碎至10cm以下，运至生产区料场；
第二步、用天车和液力抓车将切碎的秸杆抓入炉体，人员通过人员出入口到达炉底处，通过引燃孔快速点火后撤离，同时启动变频风机；
第三步、用天车将炉盖盖在炉体上，将炉盖、顶盖水密封，打开控氧阀；
第四步、炉底秸杆全部点燃，打开控制阀，145℃-155℃的烟气通过烟气管由第一烟气进口进入冷凝塔塔体内的烟气竖管，与烟气竖管外由第一进水口进入、经第一内胆、由第一出水口流出的凉水塔来水产生热交换，145℃-155℃的烟气在多个烟气竖管内急冷，迅速降至80℃-90℃冷凝，分离出木醋酸液聚集在冷凝塔塔体底部，经由第一分离物排放口排到分离池；
第五步、80℃-90℃的烟气经第一烟气出口排出冷凝塔塔体，由第二烟气进口进入筛选塔塔体，与多层交错水横管内由第二进水口进入、经第二内胆、由第二出水口流出的凉水塔来水产生热交换，80℃-90℃的烟气降至60℃-70℃，筛选分离出木焦油聚集在筛选塔塔体底部，经由第二分离物排放口排到分离池；
第六步、60℃-70℃的烟气经第二烟气出口排出筛选塔塔体，由第三烟气进口进入离心塔塔体，经过第一螺旋器的内旋片间时与通水管内由第三进水口进入、经第三内胆、由第三出水口流出的凉水塔来水产生热交换，60℃-70℃的烟气降至45℃-50℃，并离心分离出木醋酸液和木焦油聚集在离心塔塔体底部，经由第三分离物排放口排到分离池；
第七步、45℃-50℃的烟气经第三烟气出口排出离心塔塔体，由第四烟气进口进入净化塔塔体，在第二螺旋器的外旋片间内聚，经由填料过滤层分离出少量水蒸汽，净化出35℃-40℃优质可燃气体，其成分主要为甲烷、氢气和一氧化碳，由自动给氧装置测试可燃气体的燃烧情况；
第八步、炭化完毕，关闭控制阀、控氧阀和观察孔，启动气体分离装置，通过充气管向炉体内连续充入惰性气体，实施快速灭火，待11-13小时后，炉温降至35℃-40℃，用天车将炉盖开启，用抓车将初级炭出炉，运至深加工车间。
本发明所提供的生物质炭化、汽化设备及工艺，带有控制阀的炉体依次连接有冷凝塔、筛选塔、离心塔和净化塔，离心塔和净化塔之间设置有变频风机，冷凝塔、筛选塔、离心塔与带有温控循环泵的凉水塔和分离池相连接，炉体还与用来快速灭火的气体分离装置相连接。炉体为多功能控氧炭化，水槽密封，性能安全。炉底为多处开、闭引燃孔，快速点火。采用气体分离装置充入惰性气体，灭火迅速，周期短，且气体灭火使得炭的水分低。采用变频风机调速，炭化速度快，温度和燃气的提取量易于控制。使用冷凝塔、筛选塔、离心塔和净化塔对烟气分离提取净化为木醋酸液、木焦油和可燃气体，封闭操作，原材料全部转化为产品，整个过程无污染、无浪费，实现了节能环保、变废为宝。提取过程用温控水循环给设备降温、控温，木醋酸液、木焦油和可燃气体的提取量大，质量好。整个流程仪表显示炉体温度和提取分离过程中的温度，用地下动态和静态分离池来储存分离木醋酸液和木焦油，用自动给氧装置测试燃烧情况，机械化程度高，适应大规模产业化生产，可适用于任何生物质的炭化、汽化和提取分离净化。一组分离净化设备可与多个炉体相配套，采用多窑循环操作，设备利用率高，生产效率高。
附图说明
图1为本发明生物质炭化、汽化设备的结构示意图；
图2为炉体的结构示意图
图3为冷凝塔的结构示意图；
图4为烟气竖管的结构示意图；
图5为筛选塔的结构示意图；
图6为水横管的结构示意图；
图7为离心塔的结构示意图；
图8为第一螺旋器的结构示意图；
图9为净化塔的结构示意图；
图10为第二螺旋器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明生物质炭化、汽化设备及工艺的具体结构和使用原理做进一步详细说明。
如图1所示，本发明生物质炭化、汽化设备包括炉体1，炉体1带有控制阀2，炉体1依次连接有冷凝塔3、筛选塔4、离心塔5和净化塔6，离心塔5和净化塔6之间设置有变频风机7，冷凝塔3、筛选塔4、离心塔5与带有温控循环泵8的凉水塔9和分离池10相连接，炉体1还与用来快速灭火的气体分离装置11相连接，净化塔6连接有自动给氧装置12。
如图2所示，炉体1带有炉盖21和炉底22，炉盖21设有控氧阀23、充气管24、观察孔25、移动吊环26，炉底22设有引燃口27、通气口28，炉体侧壁通有与控制阀2相连接的烟气管29和带有顶盖210的人员出入口211，炉盖21、顶盖210与炉体1间水密封。
如图3所示，冷凝塔包括冷凝塔塔体30，冷凝塔塔体30设置有第一烟气进口31、第一烟气出口32、第一进水口33、第一出水口34、第一检测口35和第一分离物排放口36，冷凝塔塔体30内设置有烟气竖管37，第一进水口33和第一出水口34通过第一内胆38相连通。
如图4所示，烟气竖管37为纵向设置的若干根，烟气通过烟气竖管37内与烟气竖管37外的循环水产生热交换。
如图5所示，筛选塔包括筛选塔塔体40，筛选塔塔体40设置有第二烟气进口41、第二烟气出口42、第二进水口43、第二出水口44、第二检测口45和第二分离物排放口46，筛选塔塔体40内设置有水横管47，第二进水口43和第二出水口44通过第二内胆48相连通。
如图6所示，水横管47为交错设置的四层，烟气通过水横管47外与水横管47内的循环水产生热交换。
如图7所示，离心塔包括离心塔塔体50，离心塔塔体50设置有第三烟气进口51、第三烟气出口52、第三进水口53、第三出水口54、第三检测口55和第三分离物排放口56，离心塔塔体50内设置有第一螺旋器57，第三进水口53和第三出水口54通过第三内胆58相连通。
如图8所示，第一螺旋器57中心为通水管59，通水管59外壁设置有内旋片510。
如图9所示，净化塔包括净化塔塔体60，净化塔塔体60设置有第四烟气进口61、第四烟气出口62、第四检测口63、第四分离物排放口64、备用烟气出口65，净化塔塔体60内设置有第二螺旋器66和填料过滤层67。
如图10所示，第二螺旋器66内壁设置有外旋片68。
本发明所提供的生物质炭化、汽化设备使用时，先将生产区料场存放的晾晒至干并切碎至10cm以下的作物秸秆，用天车和液力抓车抓入炉体1，人员通过人员出入口211到达炉底22处，通过引燃孔27快速点火后撤离，同时启动变频风机7。然后用天车抓住吊环26将炉盖21盖在炉体1上，将炉盖21、顶盖210水密封，打开控氧阀23，待炉底22秸杆全部点燃，打开控制阀2，145℃-155℃的烟气经通气孔28、烟气管29由第一烟气进口31进入冷凝塔塔体30内的烟气竖管37，与烟气竖管37外由第一进水口33进入、经第一内胆38、由第一出水口34流出的凉水塔9来水产生热交换，145℃-155℃的烟气在多个烟气竖管37内急冷，迅速降至80℃-90℃冷凝，分离出木醋酸液聚集在冷凝塔塔体30底部，经由第一分离物排放口36排到分离池10。80℃-90℃的烟气经第一烟气出口32排出冷凝塔塔体30，由第二烟气进口41进入筛选塔塔体40，与多层交错水横管47内由第二进水口43进入、经第二内胆48、由第二出水口44流出的凉水塔9来水产生热交换，80℃-90℃的烟气降至60℃-70℃，筛选分离出木焦油聚集在筛选塔塔体40底部，经由第二分离物排放口46排到分离池10。60℃-70℃的烟气经第二烟气出口42排出筛选塔塔体40，由第三烟气进口51进入离心塔塔体50，经过第一螺旋器57的内旋片510间时与通水管59内由第三进水口53进入、经第三内胆58、由第三出水口54流出的凉水塔9来水产生热交换，60℃-70℃的烟气降至45℃-50℃，并离心分离出木醋酸液和木焦油聚集在离心塔塔体50底部，经由第三分离物排放口56排到分离池。45℃-50℃的烟气经第三烟气出口52排出离心塔塔体50，由第四烟气进口61进入净化塔塔体60，在第二螺旋器66的外旋片68间内聚，经由填料过滤层67分离出少量水蒸汽，净化出35℃-40℃优质可燃气体，其成分主要为甲烷、氢气和一氧化碳，由自动给氧装置12测试可燃气体的燃烧情况。炭化完毕，关闭控制阀2、控氧阀23和观察孔25，启动气体分离装置11，通过充气管24向炉体1内连续充入惰性气体，实施快速灭火，待11-13小时后，炉温降至35℃-40℃，用天车抓住吊环26将炉盖21开启，用抓车将初级炭出炉，运至深加工车间。
Claims (1)
1.生物质炭化、汽化工艺，生物质炭化、汽化设备包括带有控制阀的炉体，所述的炉体依次连接有冷凝塔、筛选塔、离心塔和净化塔，离心塔和净化塔之间设置有变频风机，冷凝塔、筛选塔、离心塔与带有温控循环泵的凉水塔和分离池相连接，炉体还与用来快速灭火的气体分离装置相连接，所述的炉体带有设有控氧阀、充气管、观察孔、移动吊环的炉盖和设有引燃口、通气口的炉底，炉体侧壁通有与控制阀相连接的烟气管和带有顶盖的人员出入口，炉盖、顶盖与炉体间水密封，所述的冷凝塔包括设置有第一烟气进口、第一烟气出口、第一进水口、第一出水口、第一检测口和第一分离物排放口的冷凝塔塔体，冷凝塔塔体内设置有烟气竖管，第一进水口和第一出水口通过第一内胆相连通，所述的筛选塔包括设置有第二烟气进口、第二烟气出口、第二进水口、第二出水口、第二检测口和第二分离物排放口的筛选塔塔体，筛选塔塔体内设置有至少一层水横管，第二进水口和第二出水口通过第二内胆相连通，所述的水横管为交错设置的四层，所述的离心塔包括设置有第三烟气进口、第三烟气出口、第三进水口、第三出水口、第三检测口和第三分离物排放口的离心塔塔体，离心塔塔体内设置有中心为通水管，通水管外壁设置有内旋片的第一螺旋器，第三进水口和第三出水口通过第三内胆相连通，所述的净化塔包括设置有第四烟气进口、第四烟气出口、第四检测口和第四分离物排放口的净化塔塔体，净化塔塔体内设置有内壁设置有外旋片的第二螺旋器和填料过滤层，所述的净化塔塔体设置有备用烟气出口和自动给氧装置，用生物质炭化、汽化设备进行生物质炭化、汽化的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、将作物秸秆晾晒至干，用秸秆粉碎机将秸杆切碎至10cm以下，运至生产区料场；
第二步、用天车和液力抓车将切碎的秸杆抓入炉体，人员通过人员出入口到达炉底处，通过引燃孔快速点火后撤离，同时启动变频风机；
第三步、用天车将炉盖盖在炉体上，将炉盖、顶盖水密封，打开控氧阀；
第四步、炉底秸杆全部点燃，打开控制阀，145℃-155℃的烟气通过烟气管由第一烟气进口进入冷凝塔塔体内的烟气竖管，与烟气竖管外由第一进水口进入、经第一内胆、由第一出水口流出的凉水塔来水产生热交换，145℃-155℃的烟气在多个烟气竖管内急冷，迅速降至80℃——90℃冷凝，分离出木醋酸液聚集在冷凝塔塔体底部，经由第一分离物排放口排到分离池；
第五步、80℃——90℃的烟气经第一烟气出口排出冷凝塔塔体，由第二烟气进口进入筛选塔塔体，与多层交错水横管内由第二进水口进入、经第二内胆、由第二出水口流出的凉水塔来水产生热交换，80℃——90℃的烟气降至60℃——70℃，筛选分离出木焦油聚集在筛选塔塔体底部，经由第二分离物排放口排到分离池；
第六步、60℃——70℃的烟气经第二烟气出口排出筛选塔塔体，由第三烟气进口进入离心塔塔体，经过第一螺旋器的内旋片间时与通水管内由第三进水口进入、经第三内胆、由第三出水口流出的凉水塔来水产生热交换，60℃——70℃的烟气降至45℃——50℃，并离心分离出木醋酸液和木焦油聚集在离心塔塔体底部，经由第三分离物排放口排到分离池；
第七步、45℃——50℃的烟气经第三烟气出口排出离心塔塔体，由第四烟气进口进入净化塔塔体，在第二螺旋器的外旋片间内聚，经由填料过滤层分离出少量水蒸汽，净化出35℃——40℃优质可燃气体，其成分主要为甲烷、氢气和一氧化碳，由自动给氧装置测试可燃气体的燃烧情况；
第八步、炭化完毕，关闭控制阀、控氧阀和观察孔，启动气体分离装置，通过充气管向炉体内连续充入惰性气体，实施快速灭火，待11——13小时后，炉温降至35℃——40℃，用天车将炉盖开启，用抓车将初级炭出炉，运至深加工车间。
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