CN114381288A - 一种适应高湿生物质的热解炭化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适应高湿生物质的热解炭化装置，包括干燥室、热解炭化室和燃气燃烧室；干燥室的顶部设置有进料中心筒一，干燥室内从上至下依次为高温烟气区、物料干燥区及干燥料储存区；高温烟气区与燃气燃烧室的烟气出口相连，物料干燥区的下部设置有环形烟道，环形烟道的侧壁设置有均匀分布的若干排烟口，与引风机相连，干燥料储存区的底部通过出料装置一与热解炭化室顶部的进料中心筒二相连。本发明结构紧凑、工艺流程短，而且可根据生物质原料不同的含水率，通过控制燃气燃烧室的燃气负荷和烟气温度，同时调节干燥室的螺旋出料速度，使干燥料的含水率达到设定指标，保证了热解炭化室高效、稳定地运行。
Description
技术领域
本发明涉及生物质热解炭化的技术领域，具体涉及一种适应高湿生物质的热解炭化装置。
背景技术
我国是一个农业大国，长期以来由于化肥的大量使用，造成了土壤板结、土壤肥力下降，土地的生产能力大幅下降。生物质炭作为良好的土壤改良剂，既能改善土壤结构、提高土壤肥力，还能凭借其耐降解的性质，提高碳在土壤里的封存时间，缓解温室效应对全球气候变化所带来的影响，利用生物质热解炭化技术将固态生物质原料转换为生物质炭，有利于解决农业秸秆问题，对我国农业的可持续性和高质量发展有着重要的意义。
公开号为CN106190321A的专利文献公开了一种高含水率生物质气化联产炭的装置，该装置包括炉体、进料系统、过渡料筒及炉体上部的预处理干燥装置，过渡料筒通过水封与预处理干燥装置相连，预处理干燥装置安装在弹性支座上，通过水封与气化装置中部的反应腔相连，预处理干燥装置的顶部设有抽湿口，预处理干燥装置的干燥筒与炉体间组成集气区，设有可燃气抽气口。
该装置在实际运行过程中，生成的高温燃气只是在集气区的干燥筒外侧间接加热干燥筒内的高湿物料，由于生物质原料的导热性很差，导致干燥筒外壁至筒中心的温差很大，物料干燥缓慢，进入气化装置反应腔的生物质原料含水率降不到预定指标，造成气化装置的出口燃气温度下降、燃气热值降低，气化装置无法在理想状态下运行。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种适应高湿生物质的热解炭化装置，可有效降低高湿生物质原料的含水率，缩短热解炭化室的反应时间，大幅提高可燃气的热值，热解炭化装置可高效、稳定地运行。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种适应高湿生物质的热解炭化装置，包括干燥室、热解炭化室和燃气燃烧室；干燥室的顶部设置有进料中心筒一，干燥室内从上至下依次为高温烟气区、物料干燥区及干燥料储存区；高温烟气区与燃气燃烧室的烟气出口相连，物料干燥区的下部设置有环形烟道，环形烟道的侧壁设置有均匀分布的若干排烟口，与引风机相连，干燥料储存区的底部通过出料装置一与热解炭化室顶部的进料中心筒二相连。
根据生物质原料的不同含水率，燃气燃烧室通过调整燃气负荷和高温烟气温度，以满足生物质原料加热干燥所需的热量，导致燃烧室内经常会出现较大的压力波动，产生燃烧不稳定的情况甚至发生熄火事故，采用上述技术方案，干燥室内设置高温烟气区则进一步增加了燃气燃烧室的容积，有效缓解了燃烧室的压力波动，避免了熄火事故的发生，保证了干燥室安全、稳定地运行。
采用上述技术方案，高温烟气与高湿生物质原料在物料干燥区进行充分接触换热，极大地提高了换热效率和干燥速度，同时调整干燥室的出料速度，来控制生物质原料的干燥时间，从而确保生物质原料的含水率降到设定指标。
干燥室正常运行时通常为负压状态，如果没有采取有效的密封措施，热解炭化室的可燃气很容易渗入干燥室内，同时干燥室的高温烟气中含有大量的空气，从而导致爆炸事故的发生，采用上述技术方案，干燥室内设置一定高度的干燥料储存区，既增加了干燥料的储存量而且有效密封了可燃气，保证了干燥室安全运行。
进一步地，所述热解炭化室内从上至下依次为集气区、热解炭化区、氧化区及生物质炭储存区；集气区的顶部设置有均匀分布的若干出气口，生物质炭储存区的底部通过出料装置二与储料箱相连。
热解炭化产生的生物质燃气由下向上流动经集气区的出气口排出，热解炭化产生的生物质炭则落入生物质炭储存区内，通过出料装置二送入封闭的储料箱内。
优选的，所述热解炭化室的出气口经管道与燃气燃烧室的燃气入口相连。
优选的，所述的出料装置一和出料装置二均为螺旋出料装置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明的干燥室和热解炭化室各自独立调节运行状态，同时又连接为一个有效的整体，不仅结构紧凑、工艺流程短，而且可根据生物质原料的不同含水率，来控制燃气燃烧室的燃气负荷和高温烟气温度，同时调节干燥室的螺旋出料速度，使生物质原料的含水率降到设定指标，保证了热解炭化室高效、稳定地运行。
2、由于有效降低了生物质原料水分，热解炭化室不仅提高了可燃气的热值而且缩短了生物质原料的炭化周期，提高了热解炭化室的生产效率。
3、热解炭化室产生的生物质燃气可直接供应燃气燃烧室，燃烧产生的高温烟气进入干燥室干燥生物质原料，实现能量的循环利用，结构紧凑。
附图说明
图1为实施例的生物质热解炭化装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-干燥室；11-高温烟气区；12-物料干燥区；13-干燥料储存区；14-进料中心筒一；15-螺旋出料装置一；16-环形烟道；17-排烟口；
2-热解炭化室；21-集气区；22-热解炭化区；23-氧化区；231-炉箅进风支管；24-生物质炭储存区；25-螺旋出料装置二；26-进料中心筒二；27-出气口；28-储料箱；
3-燃气燃烧室；31-燃烧器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
如图1所示，本实施例公开的一种适应高湿生物质的热解炭化装置，包括干燥室1、热解炭化室2和燃气燃烧室3。干燥室1的顶部设置有进料中心筒一14，干燥室1的底部设置有螺旋出料装置一15，热解炭化室2的顶部设置有进料中心筒二26，热解炭化室2的底部设置有螺旋出料装置二25。
干燥室1内从上至下依次为高温烟气区11、物料干燥区12及干燥料储存区13。高温烟气区11与燃气燃烧室3的高温烟气出口相连，物料干燥区12的下部设置有环形烟道16，环形烟道16的侧壁设置有均匀分布的若干排烟口17，与引风机相连，干燥料储存区13的底部经螺旋出料装置一15与热解炭化室2顶部的进料中心筒二26相连。
热解炭化室2内从上至下依次为集气区21、热解炭化区22、氧化区23及生物质炭储存区24。集气区21的顶部设置有均匀分布的若干出气口27，通过管道与燃气燃烧室3的燃气入口相连，氧化区23的底部设置有炉箅，生物质炭储存区24的底部经螺旋出料装置二25与封闭的储料箱28相连。
本实施例的工况及原理如下：
高湿生物质原料由进料中心筒一14进入干燥室1内，来自热解炭化室2的生物质燃气通过燃烧器31在燃气燃烧室3内充分燃烧产生900℃左右的高温烟气，同时参入部分冷空气混合为设定温度的热烟气，与高湿生物质原料在物料干燥区12进行充分接触加热，干燥过程所产生的水蒸汽及低温烟气则通过环形烟道16均匀分布的若干排烟口17由独立的引风机排出，对于不同含水率的高湿生物质原料，则通过控制燃气燃烧室3的燃气负荷和高温烟气温度，同时调节干燥室1的螺旋出料速度，使生物质原料的含水率降到设定指标。
干燥料储存区13的干燥料通过螺旋出料装置一15及进料中心筒二26送入热解炭化室2内，空气通过氧化区23的炉箅进风支管231与生物质原料进行热解炭化反应，热解炭化产生的生物质燃气由下向上流动经集气区21的出气口27排出，分别送入燃气燃烧室3和其它用户，热解炭化产生的生物质炭则落入生物质炭储存区24内，通过螺旋出料装置二25送入封闭的储料箱28内。
综上，本发明结构紧凑、工艺流程短，而且可根据生物质原料不同的含水率，通过控制燃气燃烧室的燃气负荷和烟气温度，同时调节干燥室的螺旋出料速度，使干燥料的含水率达到设定指标，保证了热解炭化室高效、稳定地运行。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种适应高湿生物质的热解炭化装置，其特征在于：包括干燥室(1)、热解炭化室(2)和燃气燃烧室(3)；干燥室(1)的顶部设置有进料中心筒一(14)，干燥室(1)内从上至下依次为高温烟气区(11)、物料干燥区(12)及干燥料储存区(13)；高温烟气区(11)与燃气燃烧室(3)的烟气出口相连，物料干燥区(12)的下部设置有环形烟道(16)，环形烟道(16)的侧壁设置有均匀分布的若干排烟口(17)，与引风机相连，干燥料储存区(13)的底部通过出料装置一与热解炭化室(2)顶部的进料中心筒二(26)相连。
2.根据权利要求1所述的一种适应高湿生物质的热解炭化装置，其特征在于：所述热解炭化室(2)内从上至下依次为集气区(21)、热解炭化区(22)、氧化区(23)及生物质炭储存区(24)；集气区(21)的顶部设置有均匀分布的若干出气口(27)，生物质炭储存区(24)的底部通过出料装置二与储料箱(28)相连。
3.根据权利要求2所述的一种适应高湿生物质的热解炭化装置，其特征在于：所述热解炭化室(2)的出气口(27)经管道与燃气燃烧室(3)的燃气入口相连。
4.根据权利要求2所述的一种适应高湿生物质的热解炭化装置，其特征在于：所述的出料装置一和出料装置二均为螺旋出料装置。
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