本發(fā)明涉及生物質(zhì)熱解氣化領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)式破拱、高料層上吸式生物質(zhì)熱解氣化炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的高速發(fā)展，能源需求也越來(lái)越多，但傳統(tǒng)化石能源(煤、石油、天然氣) 儲(chǔ)量日益減少，且具有較大的污染，不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要，因而迫切需要尋找新的替代 能源。生物質(zhì)具有分布廣、可持續(xù)供應(yīng)、轉(zhuǎn)化方便等特點(diǎn)，十分適合我國(guó)的國(guó)情，具有較好的應(yīng)用前景。另外，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境污染治理力度的加大，生物質(zhì)炭的需求量越來(lái)越大，目前市場(chǎng)上的生物質(zhì)多為土法燒炭、污染嚴(yán)重、資源浪費(fèi)，現(xiàn)有的炭氣聯(lián)產(chǎn)設(shè)備多為間歇生產(chǎn)、容量都較小、效率低，大容量的生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)技術(shù)就是在這一背景下開(kāi)發(fā)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種旋轉(zhuǎn)式破拱、高料層上吸式生物質(zhì)熱解氣化炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置及方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種旋轉(zhuǎn)式破拱、高料層上吸式生物質(zhì)熱解氣化炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，包括進(jìn)料設(shè)備、爐體、燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備，進(jìn)料設(shè)備和爐體通過(guò)進(jìn)料密封閥連接，燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備通過(guò)位于爐體上部的燃?xì)獬隹谂c爐體連通，燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備的一端通過(guò)濕式放空閥與空氣連通，另一端通過(guò)用戶供氣閥與鍋爐連接；所述爐體包括含有原料勻布器的上爐體、含有旋轉(zhuǎn)破拱機(jī)構(gòu)的中段旋轉(zhuǎn)爐體、含有旋轉(zhuǎn)爐排的下?tīng)t體以及與下?tīng)t體連通的出炭機(jī)構(gòu)，上爐體、中段旋轉(zhuǎn)爐體和下?tīng)t體依次活動(dòng)連接且密封。

優(yōu)選地，所述進(jìn)料設(shè)備包括依次連接的上料皮帶、爐前料斗和螺旋輸送機(jī)。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)破拱機(jī)構(gòu)包括上部托輥、破拱弧板、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和下部托輥；上部托輥和下部托輥分別成對(duì)設(shè)置于中段旋轉(zhuǎn)爐體外部，多個(gè)破拱弧板分別設(shè)置于中段旋轉(zhuǎn)爐體內(nèi)壁上，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于上部托輥和下部托輥之間。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)爐排為層式旋轉(zhuǎn)爐排。

優(yōu)選地，所述出炭機(jī)構(gòu)包括錐形炭室、一級(jí)出炭水冷螺旋、過(guò)渡水冷炭倉(cāng)和二級(jí)出炭水冷螺旋；錐形炭室的出口與一級(jí)出炭水冷螺旋的入口相連，一級(jí)出炭水冷螺旋與過(guò)渡水冷炭倉(cāng)通過(guò)一級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥相連，過(guò)渡水冷炭倉(cāng)的出口與二級(jí)出炭水冷螺旋的入口相連，二級(jí)出炭水冷螺旋的另一端通過(guò)二級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥密封，二級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥還設(shè)有排料出口。

優(yōu)選地，所述燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備包括依次連通的炭灰旋風(fēng)分離器、炭灰倉(cāng)、炭灰螺旋，以及與下?tīng)t體相連通的鼓風(fēng)機(jī)、與炭灰旋風(fēng)分離器相連通的熱燃?xì)怙L(fēng)機(jī)，炭灰旋風(fēng)分離器與燃?xì)獬隹谙噙B通，炭灰螺旋的另一側(cè)通過(guò)炭灰密封閥密封，炭灰密封閥還設(shè)有排料出口。

一種旋轉(zhuǎn)式破拱、高料層上吸式生物質(zhì)熱解氣化炭氣聯(lián)產(chǎn)的方法，包括以下步驟：

（1）生物質(zhì)原料通過(guò)進(jìn)料設(shè)備經(jīng)進(jìn)料密封閥及原料勻布器均勻進(jìn)入爐體；

（2）進(jìn)入爐體的生物質(zhì)原料逐步下移，通過(guò)中段旋轉(zhuǎn)爐體的旋轉(zhuǎn)破拱機(jī)構(gòu)進(jìn)入下?tīng)t體，在下移的過(guò)程中進(jìn)行一系列的熱物理、化學(xué)反應(yīng)變化，生成可燃?xì)夂蜕镔|(zhì)炭，反應(yīng)所需熱量由旋轉(zhuǎn)爐排下方通入的空氣與適量生物質(zhì)炭燃燒提供；

（3）生物質(zhì)原料經(jīng)熱解生成的生物質(zhì)炭通過(guò)旋轉(zhuǎn)爐排排入出炭機(jī)構(gòu)；

（4）生物質(zhì)原料經(jīng)熱解生成的可燃?xì)鈴娜細(xì)獬隹谂懦觯?jīng)燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備處理，將燃?xì)馀c炭灰分離后，加壓，通過(guò)用戶供氣閥送入鍋爐燃燒。

優(yōu)選地，步驟（2）所述通過(guò)中段旋轉(zhuǎn)爐體的旋轉(zhuǎn)破拱機(jī)構(gòu)進(jìn)入下?tīng)t體包括以下過(guò)程：中段旋轉(zhuǎn)爐體在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)和上部托輥、下部托輥的調(diào)節(jié)下，與旋轉(zhuǎn)爐排呈相反方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)生物質(zhì)原料在破拱弧板的擠壓下進(jìn)入下?tīng)t體。

優(yōu)選地，步驟（3）所述生物質(zhì)原料經(jīng)熱解生成的生物質(zhì)炭通過(guò)旋轉(zhuǎn)爐排排入出炭機(jī)構(gòu)包括依次經(jīng)錐形炭室、一級(jí)出炭水冷螺旋、一級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥、過(guò)渡水冷炭倉(cāng)、二級(jí)出炭水冷螺旋和二級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥排出爐室收集。

優(yōu)選地，步驟（4）所述經(jīng)燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備處理包括：燃?xì)庵猩倭康奶炕医?jīng)炭灰旋風(fēng)分離器分離到炭灰倉(cāng)，炭灰經(jīng)炭灰螺旋、炭灰密封閥排出。

本發(fā)明的有益效果在于：

本裝置中段旋轉(zhuǎn)爐體上無(wú)規(guī)則布置若干耐高溫破拱弧板，爐體旋轉(zhuǎn)時(shí)不規(guī)則破拱弧板對(duì)生物質(zhì)原料產(chǎn)生擠壓力，這樣物料下移過(guò)程中就形成不了架橋與穿孔；同時(shí)中段爐體旋轉(zhuǎn)方向與層式爐排旋轉(zhuǎn)方向相反，對(duì)物料形成扭轉(zhuǎn)剪力，也可以破壞物料架橋與穿孔；上、下部托輥用于調(diào)整中段旋轉(zhuǎn)同軸度，避免旋轉(zhuǎn)爐體擠壓物料偏心卡死，保證平穩(wěn)運(yùn)行；空氣由鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)管道經(jīng)錐型炭室送到層式旋轉(zhuǎn)爐排下方，通過(guò)層式旋轉(zhuǎn)爐排均勻進(jìn)入爐排上方與生物質(zhì)炭燃燒反應(yīng)。通過(guò)爐體中段旋轉(zhuǎn)與層式旋轉(zhuǎn)爐排相結(jié)合克服了生物質(zhì)原料容易架橋的缺陷，提高物料層，延長(zhǎng)物料在干餾區(qū)的滯留時(shí)間，使生物質(zhì)揮發(fā)份轉(zhuǎn)化為固定碳和小分子氣體，減少熱解氣中大分子焦油的產(chǎn)率，大幅提高熱解氣化的效率和產(chǎn)品質(zhì)量，提高生物質(zhì)熱解氣化聯(lián)產(chǎn)炭氣的規(guī)模。該裝置直徑3～5米、高度6-10米，處理原料達(dá)到6t/h，產(chǎn)炭1.5t/h，同時(shí)產(chǎn)蒸汽15t/h。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種旋轉(zhuǎn)式破拱、高料層上吸式生物質(zhì)熱解氣化炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置的示意圖；

圖2為本發(fā)明一種旋轉(zhuǎn)式破拱、高料層上吸式生物質(zhì)熱解氣化炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置中爐體的放大示意圖。

附圖標(biāo)記：

1000，進(jìn)料設(shè)備；1100，進(jìn)料密封閥；1200，上料皮帶；1300，爐前料斗；1400，螺旋輸送機(jī)；

2000，爐體；2100，上爐體；2110，原料勻布器；2120，燃?xì)獬隹冢?200，中段旋轉(zhuǎn)爐體；2210，旋轉(zhuǎn)破拱機(jī)構(gòu)；2211，上部托輥；2212，破拱弧板；2213，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；2214，下部托輥；2300，下?tīng)t體；2310，旋轉(zhuǎn)爐排；2400，出炭機(jī)構(gòu)；2410，錐形炭室；2420，一級(jí)出炭水冷螺旋；2421，一級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥；2430，過(guò)渡水冷炭倉(cāng)；2440，二級(jí)出炭水冷螺旋；2441，二級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥；

3000，燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備；3100，炭灰旋風(fēng)分離器；3200，炭灰倉(cāng)；3300，炭灰螺旋；3310，炭灰密封閥；3400，鼓風(fēng)機(jī)；3500，熱燃?xì)怙L(fēng)機(jī)；3600，濕式放空閥；3700，用戶供氣閥。

具體實(shí)施方式

為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明而非對(duì)其加以限定。

裝置結(jié)構(gòu)：

如圖1所示，一種旋轉(zhuǎn)式破拱、高料層上吸式生物質(zhì)熱解氣化炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，包括進(jìn)料設(shè)備1000、爐體2000、燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備3000，進(jìn)料設(shè)備1000和爐體2000通過(guò)進(jìn)料密封閥1100連接，燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備3000通過(guò)位于爐體2000上部的燃?xì)獬隹?120與爐體2000連通，燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備3000的一端通過(guò)濕式放空閥3600與空氣連通，另一端通過(guò)用戶供氣閥3700與鍋爐連接。

進(jìn)料設(shè)備1000包括依次連接的上料皮帶1200、爐前料斗1300和螺旋輸送機(jī)1400。

如圖2所示，爐體2000包括含有原料勻布器2110的上爐體2100、含有旋轉(zhuǎn)破拱機(jī)構(gòu)2210的中段旋轉(zhuǎn)爐體2200、含有旋轉(zhuǎn)爐排2310的下?tīng)t體2300以及與下?tīng)t體2300連通的出炭機(jī)構(gòu)2400，上爐體2100、中段旋轉(zhuǎn)爐體2200和下?tīng)t體2300依次活動(dòng)連接且密封。下?tīng)t體2300中的旋轉(zhuǎn)爐排2310為層式旋轉(zhuǎn)爐排。

旋轉(zhuǎn)破拱機(jī)構(gòu)2210包括上部托輥2211、破拱弧板2212、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2213和下部托輥2214；上部托輥2211和下部托輥2214分別成對(duì)設(shè)置于中段旋轉(zhuǎn)爐體2200外部，多個(gè)破拱弧板2212分別設(shè)置于中段旋轉(zhuǎn)爐體2200內(nèi)壁上，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2213設(shè)置于上部托輥2211和下部托輥2214之間。

出炭機(jī)構(gòu)2400包括錐形炭室2410、一級(jí)出炭水冷螺旋2420、過(guò)渡水冷炭倉(cāng)2430和二級(jí)出炭水冷螺旋2440；錐形炭室2410的出口與一級(jí)出炭水冷螺旋2420的入口相連，一級(jí)出炭水冷螺旋2420與過(guò)渡水冷炭倉(cāng)2430通過(guò)一級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥2421相連，過(guò)渡水冷炭倉(cāng)2430的出口與二級(jí)出炭水冷螺旋2440的入口相連，二級(jí)出炭水冷螺旋2440的另一端通過(guò)二級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥2441密封，二級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥2441還設(shè)有排料出口。

燃?xì)獬龎m和輸送設(shè)備3000包括依次連通的炭灰旋風(fēng)分離器3100、炭灰倉(cāng)3200、炭灰螺旋3300，以及與下?tīng)t體2300相連通的鼓風(fēng)機(jī)3400、與炭灰旋風(fēng)分離器3100相連通的熱燃?xì)怙L(fēng)機(jī)3500，炭灰旋風(fēng)分離器3100與燃?xì)獬隹?120相連通，炭灰螺旋3300的另一側(cè)通過(guò)炭灰密封閥3310密封，炭灰密封閥3310還設(shè)有排料出口。

工作原理和方法：

生物質(zhì)原料通過(guò)上料皮帶1200送到爐前料斗1300，再通過(guò)螺旋輸送機(jī)1400、經(jīng)進(jìn)料密封閥1100及原料勻布器2110均勻進(jìn)入爐體2000；原料逐步下移，通過(guò)中段旋轉(zhuǎn)爐體2200的旋轉(zhuǎn)破拱機(jī)構(gòu)2210進(jìn)入下?tīng)t體2300，在下移的過(guò)程中進(jìn)行一系列的熱物理、化學(xué)反應(yīng)變化，生成可燃?xì)夂蜕镔|(zhì)炭，反應(yīng)所需熱量由旋轉(zhuǎn)爐排2310下方通入的空氣與適量生物質(zhì)炭燃燒提供，空氣是由鼓風(fēng)機(jī)3400通過(guò)管道經(jīng)錐型炭室2410送到旋轉(zhuǎn)爐排2310下方，空氣通過(guò)旋轉(zhuǎn)層間和周邊均勻上升到爐排上部。

層式旋轉(zhuǎn)爐排2310的設(shè)計(jì)保證了空氣均勻分布燃燒均勻；中段旋轉(zhuǎn)爐體2200在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2213的帶動(dòng)和上部托輥2211、下部托輥2214的調(diào)節(jié)下，與旋轉(zhuǎn)爐排2310呈相反方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)生物質(zhì)原料在破拱弧板2212的擠壓下進(jìn)入下?tīng)t體（2300），保證了生物質(zhì)原料均勻下移過(guò)程中不架橋、穿孔。爐體中段可以做的很高，比目前產(chǎn)品加長(zhǎng)二倍以上，保證物料在熱解干餾短的時(shí)間，使得大部分揮發(fā)份轉(zhuǎn)化為炭和小分子氣體，提高生物質(zhì)炭的收率，減少燃?xì)庵薪褂徒M分的含量，降低出爐氣的溫度。

生物質(zhì)原料經(jīng)熱解生成的生物質(zhì)炭通過(guò)層式旋轉(zhuǎn)爐排2310排入與下?tīng)t體2300連接的水冷錐型炭室2410，再經(jīng)一級(jí)出炭水冷螺旋2420、一級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥2421、過(guò)渡水冷炭倉(cāng)2430、二級(jí)出炭水冷螺旋2440和二級(jí)密封旋轉(zhuǎn)閥2441排出爐室收集。

生物質(zhì)原料經(jīng)熱解生成的可燃?xì)?，自爐下而上從燃?xì)獬隹?120排出，其動(dòng)力來(lái)自于爐前空氣鼓風(fēng)機(jī)3400和爐后熱燃?xì)怙L(fēng)機(jī)3500，燃?xì)庵猩倭康奶炕医?jīng)炭灰旋風(fēng)分離器3100分離到炭灰倉(cāng)3200，炭灰經(jīng)炭灰螺旋3300、炭灰密封閥3310排出，燃?xì)馀c炭灰分離后經(jīng)熱燃?xì)怙L(fēng)機(jī)3500加壓后通過(guò)用戶供氣閥3700送入鍋爐燃燒；若熱燃?xì)怙L(fēng)機(jī)3500出現(xiàn)故障，開(kāi)啟濕式放空閥3600，排出可燃?xì)狻?/p>

以上所述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。