一種生物質(zhì)連續(xù)熱解炭化處理方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)炭化及其能源化利用技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種生物質(zhì)連續(xù)熱解炭化處理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]近年來，隨著石油和其他化石燃料的日趨枯竭和全球?qū)厥覛怏w排放引起的氣候變化問題的關(guān)注，開發(fā)利用可再生能源，提高能源利用率，實現(xiàn)節(jié)能減排，成為世界能源發(fā)展的主要旋律。目前生物質(zhì)能占世界能源總消耗的14%，僅次于石油、煤炭和天然氣，位居第4位，生物質(zhì)能源作為一種新能源，具有儲量大、可再生性、可儲存與替代性及低硫、低氮凈排放的特點(diǎn)，在能源利用和環(huán)境保護(hù)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，其中，農(nóng)作物秸桿、林業(yè)廢棄物和雜草等生物質(zhì)是一個巨大的可再生資源，具有較為良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益，成為國家重點(diǎn)開發(fā)推廣的農(nóng)村綠色能源項目。日前，生物質(zhì)熱解炭化技術(shù)作為一種較為有發(fā)展前景的生物質(zhì)能源化利用技術(shù)漸漸被行業(yè)所采用。
[0003]中國發(fā)明專利公開說明書CN102226092A公開了一種連續(xù)式生物質(zhì)低溫?zé)峤馓炕椒捌涮炕癄t，其炭化爐包括干燥裝置、熱解炭化裝置、冷卻裝置和燃燒室，利用水平螺旋推進(jìn)的輸送方式，根據(jù)要求合理控制生物質(zhì)在炭化爐內(nèi)停留時間，其中，炭化爐中不同區(qū)段的溫度根據(jù)生物質(zhì)原料加料量和生物質(zhì)熱解氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饬髁縼砜刂疲趯嶋H的使用過程中，據(jù)申請人反映，該套裝置能夠較好地完成生物質(zhì)原料的干燥和炭化，但是其存在一定的問題:該熱解炭化裝置的外套筒內(nèi)雖然通過設(shè)置迷宮式換熱裝置提高換熱效率，但其設(shè)備整體工藝及對應(yīng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，同時，炭化爐內(nèi)不同區(qū)段的供熱量不易根據(jù)干化和炭化的實際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致熱量利用率低，設(shè)備占用面積大且生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的之一是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種生物質(zhì)連續(xù)熱解炭化處理方法，該方法通過調(diào)節(jié)燃燒器的供熱量及通過風(fēng)道調(diào)節(jié)裝置精密控制干燥機(jī)夾套和炭化爐夾套內(nèi)的壓力，可根據(jù)干化和炭化的實際需要通過燃燒室進(jìn)行供熱，工藝及對應(yīng)結(jié)構(gòu)簡化、設(shè)備緊湊占地面小，熱量的利用率高，生產(chǎn)成本低。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決措施如下:
[0006]一種生物質(zhì)連續(xù)熱解炭化處理方法，包括供熱、前置處理、炭化處理、氣體處理和氣體利用部分，其特征在于:還包括壓力控制部分；
[0007](a)供熱部分:設(shè)置一燃燒器，將燃燒器的噴火口通入一燃燒室內(nèi)獲得高溫?zé)煔猓?br>[0008](b)前置處理部分:將生物質(zhì)置入前置處理室內(nèi)，引入供熱部分的高溫?zé)煔獠捎猛鉄釆A套加熱的方式對前置處理室內(nèi)的生物質(zhì)進(jìn)行加熱，工作時夾套內(nèi)的溫度為500-700°C，前置處理室內(nèi)加熱至100-250°C ；
[0009](c)炭化處理部分:將前置處理后的生物質(zhì)送入炭化處理室，引入供熱部分的高溫?zé)煔猓捎猛鉄釆A套加熱的方式對炭化處理室內(nèi)的生物質(zhì)進(jìn)行加熱，工作時夾套內(nèi)的溫度為700-900°C，炭化處理室內(nèi)加熱至450-650°C ;炭化處理室為欠氧或厭氧狀態(tài)；
[0010](d)氣體處理部分:收集前置處理部分和炭化處理部分過程中產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物，采用水冷式熱交換的方式進(jìn)行冷凝，得到冷凝液體和不凝氣體；
[0011](e)氣體利用部分:將不凝氣體引入供熱部分的燃燒室內(nèi)作為供熱燃料進(jìn)行燃燒，該不凝氣體在燃燒室內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)獲得高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔獾臏囟葹?00-900°C ;
[0012](f)壓力控制部分:分別單獨(dú)調(diào)節(jié)與所述前置處理部分和炭化處理部分的外熱夾套出口相連通的風(fēng)道調(diào)節(jié)裝置，使前置處理部分和炭化處理部分的外熱夾套內(nèi)的壓力為負(fù)壓；
[0013](g)將炭化處理室內(nèi)的固體殘渣冷卻后排出，并進(jìn)行回收。
[0014]通過改變與所述風(fēng)道調(diào)節(jié)裝置相連通的排風(fēng)管道的管道流通直徑大小控制該管道的截面積，即當(dāng)將管道的流通直徑變小時，其單位時間內(nèi)通過的氣體流量會降低；反之則相反，從而調(diào)節(jié)前置處理部分和炭化處理部分的外熱夾套內(nèi)流進(jìn)氣體的流速和流量，并結(jié)合燃燒器的供熱量進(jìn)而保證前置處理室和炭化處理室的正常工作溫度。
[0015]本發(fā)明中不凝氣體在燃燒室內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)獲得的高溫?zé)煔?，為前置處理部分和炭化處理部分提供熱能，實現(xiàn)能量循環(huán)利用。
[0016]作為改進(jìn)，所述前置處理部分和炭化處理部分外熱夾套出口排出的煙氣通過活性炭吸附和布袋除塵處理后排放。特別是，對于煙氣中含有的氮氧化物(NOx)、二噁英等有毒氣體通過活性炭吸附和布袋除塵進(jìn)行凈化后達(dá)標(biāo)排放。
[0017]作為改進(jìn)，所述燃燒器為天然氣燃燒器、生物質(zhì)顆粒燃燒器、燃油燃燒器、煤粉燃燒器。
[0018]作為改進(jìn)，所述不凝氣體的燃燒溫度為1000?1100°C。
[0019]氣體利用部分中，不凝氣體的某些成分可能不能燃燒充分，可利用燃燒室內(nèi)的燃燒器提供輔助熱源，促使不凝氣體充分燃燒，同時保證燃燒室的正常工作溫度。
[0020]本發(fā)明的另一目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提一種生物質(zhì)連續(xù)熱解炭化處理裝置，該裝置通過調(diào)節(jié)燃燒器及風(fēng)道調(diào)節(jié)閥和引風(fēng)機(jī)的共同作用下，可根據(jù)干燥機(jī)和旋轉(zhuǎn)炭化爐的實際需要進(jìn)行分別供熱，設(shè)備及對應(yīng)結(jié)構(gòu)簡化，能量利用率高，運(yùn)營成本低，可實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)性生產(chǎn)。
[0021]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的方案是:
[0022]一種生物質(zhì)連續(xù)熱解炭化處理裝置，包括燃燒室、前置處理單元、炭化處理單元、氣體處理單元和氣體利用單元，其特征在于:還包括壓力控制單元；
[0023]所述燃燒室設(shè)置一燃燒器；
[0024]所述前置處理單元為外熱式干燥機(jī)，該干燥機(jī)設(shè)置有干燥機(jī)夾套，干燥機(jī)夾套通過煙氣輸送管路與燃燒室的高溫?zé)煔獬隹谙嗤ǎ?br>[0025]所述炭化處理單元為外熱式炭化爐，該炭化爐設(shè)置有炭化爐夾套，炭化爐夾套通過煙氣輸送管路與燃燒室的高溫?zé)煔獬隹谙噙B通；
[0026]所述氣體處理單元包括煙氣收集管路、水冷式熱交換器，干燥機(jī)和炭化爐的氣體出口通過煙氣收集管路與水冷式熱交換器相連接，干燥機(jī)和炭化爐內(nèi)產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物引入水冷式熱交換器，經(jīng)熱交換后得到冷凝液體；
[0027]所述氣體利用單元包括不凝氣導(dǎo)管，水冷式熱交換器的出氣口通過不凝氣導(dǎo)管與燃燒室相連通，將水冷式熱交換器中得到的不凝氣體引入燃燒室，燃燒室產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣輸送管路傳輸至干燥機(jī)夾套和炭化爐夾套內(nèi)；
[0028]所述壓力控制單元包括分別設(shè)置在干燥機(jī)夾套和炭化爐夾套的出口管路上的風(fēng)道調(diào)節(jié)閥，通過風(fēng)道調(diào)節(jié)閥和與該風(fēng)道調(diào)節(jié)閥相連通的第一引風(fēng)機(jī)控制干燥機(jī)夾套和炭化爐夾套內(nèi)的壓力。
[0029]本發(fā)明僅使用一個燃燒室向干燥機(jī)夾套和旋轉(zhuǎn)炭化爐夾套分別進(jìn)行供熱，通過調(diào)節(jié)該燃燒器的供熱量進(jìn)而調(diào)節(jié)、控制和保持進(jìn)入干燥機(jī)夾套和旋轉(zhuǎn)炭化爐夾套內(nèi)的高溫?zé)煔獾臏囟?，并根?jù)工藝過程中的實際需求，通過調(diào)節(jié)風(fēng)道調(diào)節(jié)閥的風(fēng)道開口大小和第一引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量實現(xiàn)高溫?zé)煔庠诟稍餀C(jī)夾套和旋轉(zhuǎn)炭化爐夾套內(nèi)的流速，進(jìn)而調(diào)節(jié)、控制和保持干燥機(jī)和旋轉(zhuǎn)炭化爐始終保持在合適的工作溫度，結(jié)構(gòu)簡單、易于控制。
[0030]作為改進(jìn)，所述不凝氣導(dǎo)管上還設(shè)有與其相連通的第二引風(fēng)機(jī)，將不凝氣體引入燃燒室內(nèi)作為供熱燃料進(jìn)行燃燒，并對干燥機(jī)夾套和炭化爐夾套內(nèi)的壓力分別單獨(dú)、精確控制。
[0031]作為改進(jìn)，還包括用于對干燥機(jī)夾套和炭化爐夾套出口排出的煙氣進(jìn)行凈化的活性炭吸附塔和布袋除塵器。
[0032]作為改進(jìn)，所述干燥機(jī)夾套和炭化爐夾套出口管路上均設(shè)置一急冷塔，活性炭吸附塔位于該急冷塔和所述風(fēng)道調(diào)節(jié)閥之間，布袋除塵器出口設(shè)有與其相連通的引風(fēng)機(jī)，干燥機(jī)夾套和炭化爐夾套出口排出的煙氣分別先經(jīng)急冷塔冷卻至200°C以下，再經(jīng)活性炭吸附塔和風(fēng)道調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入布袋除塵器凈化后排放。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0034](I)本發(fā)明干燥機(jī)和旋轉(zhuǎn)炭化爐分別采用設(shè)置熱風(fēng)爐的常規(guī)模式，將燃燒室和熱風(fēng)爐歸為一體，僅使用燃燒器，實現(xiàn)了燃燒室對干燥機(jī)和旋轉(zhuǎn)炭化爐分別供熱的方式；并僅通過調(diào)節(jié)該燃燒器的供熱量進(jìn)而調(diào)節(jié)、控制和保持進(jìn)入干燥機(jī)夾套和旋轉(zhuǎn)炭化爐夾套內(nèi)的高溫?zé)煔獾臏囟取?br>[0035](2)通過配置水冷式熱交換器的結(jié)構(gòu)和形式，對生物質(zhì)在干燥機(jī)和旋轉(zhuǎn)炭化爐中產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物凈化式回收，可實現(xiàn)對多種有機(jī)廢物的熱解氣進(jìn)行資源化回收。
[0036](3)通過風(fēng)道調(diào)節(jié)閥和引風(fēng)機(jī)的共同作用，實現(xiàn)干燥機(jī)和旋轉(zhuǎn)炭化爐夾套內(nèi)的壓力的精密控制，可根據(jù)工藝過程中的實際需求，通過調(diào)節(jié)風(fēng)道調(diào)節(jié)閥的風(fēng)道開口大小和引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量實現(xiàn)高溫?zé)煔庠诟稍餀C(jī)夾套和旋轉(zhuǎn)炭化爐夾套內(nèi)的流速，進(jìn)而調(diào)節(jié)、控制和保持干燥機(jī)和旋轉(zhuǎn)炭化爐始終保持負(fù)壓狀態(tài)并維持在合適的工作溫度，其結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便且成本低。
[0037](4)增加了熱解氣凈化與布袋除塵器，可適用于更大范圍有機(jī)廢物的熱解炭化處理，包括普通的木質(zhì)、桔梗類的生物質(zhì)，特別是可針對處理物在處理過程中會產(chǎn)生污染氣體(如，Nox，二噁英等)的廢物，如生活垃圾、污水廠污泥、危險廢物、農(nóng)林及秸桿廢物、畜禽糞便、生活垃圾、食品殘渣、醫(yī)療垃圾及病死害動物尸體等。
[0038]綜上所述，本發(fā)明具有工藝簡化、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、熱量利用率高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
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[0039]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0040]圖1為本發(fā)明實施例一的生物質(zhì)連續(xù)熱解炭化處理方法的工藝流程圖；
[0041]圖2為本發(fā)明實施例二的生物質(zhì)連續(xù)熱解炭化處理裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖3為本發(fā)明中干燥機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖4為本發(fā)明中炭化爐的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖5為本發(fā)明中風(fēng)道調(diào)節(jié)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖中:1、燃燒室；la、燃燒器；2、干燥機(jī)；21、干燥機(jī)夾套；2a、干燥機(jī)的氣體出口 ；2b、干燥機(jī)的固體進(jìn)口 ；2c、干燥機(jī)的固體出口 ；3、旋轉(zhuǎn)炭化爐；31、旋轉(zhuǎn)炭化爐夾套；3a、旋轉(zhuǎn)炭化爐的氣體出口 ；3b、旋轉(zhuǎn)炭化爐的固體進(jìn)口 ；la、高溫?zé)煔獬隹?；4、煙氣輸送管路；4a、稀釋口 ；5、煙氣收集管路；6、水冷式熱交換器；7、第一引風(fēng)機(jī)；8、螺旋輸送管道；9、炭化殘渣容器；10、不凝氣導(dǎo)管；11、出口管路；12、風(fēng)道調(diào)節(jié)閥；13、活性炭吸附塔；14、布袋除塵器；15、第二引風(fēng)機(jī)；16、急冷塔。
【具體實施方式】
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[0046]以下所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。
[0047]實施例一
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