[發(fā)明專利]生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410357817.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN104119936A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙青玲;楊波;陳夫進(jìn);申翔偉;趙廷林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號(hào): C10B53/02
• 分類號(hào): C10B53/02;C10B47/22
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時(shí)立新;朱俊峰

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明屬于生物質(zhì)熱解技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置。

背景技術(shù)

生物質(zhì)熱裂解（又稱熱解或裂解），通常是指在無氧或低氧環(huán)境下，利用熱能打斷大分子量有機(jī)物，使之轉(zhuǎn)變?yōu)楹荚訑?shù)目較少的低分子量物質(zhì)，即生物質(zhì)被加熱升溫引起分子分解產(chǎn)生焦炭、可冷凝液體和氣體產(chǎn)物的過程，是生物質(zhì)能的一種重要利用形式。

生物質(zhì)熱解技術(shù)是世界上生物質(zhì)能研究的前沿技術(shù)之一。該技術(shù)能以連續(xù)的工藝和工廠化的生產(chǎn)方式將以木屑等廢棄物為主的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的易儲(chǔ)存、易運(yùn)輸、能量密度高且使用方便的代用燃?xì)饣蛞后w燃料（生物油），其不僅可以直接用于現(xiàn)有鍋爐和燃?xì)馔钙降仍O(shè)備的燃燒，而且可通過進(jìn)一步改進(jìn)加工使液體燃料的品質(zhì)接近于柴油或汽油等常規(guī)動(dòng)力燃料的品質(zhì)，此外還可以從中提取具有商業(yè)價(jià)值的化工產(chǎn)品。相比于常規(guī)的化石燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分極其微小，可視為21世紀(jì)的綠色燃料。

外加熱式熱解是生物質(zhì)熱解的合理工藝，但其現(xiàn)有熱解裝置弊端在于周邊溫度與中心溫度梯度太大，往往是周邊溫度過高而中心溫度不夠，原料出現(xiàn)夾生的現(xiàn)象，而且是熱解裝置體積越大越顯得突出，因此阻礙了外加熱式熱解技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用。因此，亟需解決加熱不均衡這一技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種生物質(zhì)熱解溫度均衡、熱解利用率高、生產(chǎn)效率高的生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置，包括支架，所述支架上設(shè)有加熱爐、位于加熱爐上方的外保溫筒和位于外保溫筒內(nèi)部的內(nèi)耐熱筒，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒均垂直設(shè)置且具有同一中心線，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒之間形成圓筒形的熱氣空腔，加熱爐的熱氣出口與熱氣空腔下端連通，熱氣空腔上端連接有排氣煙囪，內(nèi)耐熱筒內(nèi)部為密閉干餾熱解腔，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒上端設(shè)有蓋體，蓋體上連接有均與密閉干餾熱解腔連通的密閉進(jìn)料器和燃?xì)獬龉埽瑑?nèi)耐熱筒下端設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)式爐排，內(nèi)耐熱筒下端連接有位于轉(zhuǎn)動(dòng)式爐排下方的集炭器，集炭器為上大下小的圓錐形結(jié)構(gòu)，集炭器下端連接有密閉出料器，熱氣空腔內(nèi)沿垂直方向設(shè)有至少兩塊圓環(huán)形的隔板，每塊隔板下面的熱氣空腔均通過一組加熱管與該塊隔板上面的熱氣空腔連通，加熱管傾斜并沿內(nèi)耐熱筒中心線均勻布置。

所述密閉進(jìn)料器設(shè)在蓋體中心處，蓋體上設(shè)有與密閉進(jìn)料器下端連通的進(jìn)料孔，內(nèi)耐熱筒內(nèi)壁上部設(shè)有位于進(jìn)料孔正下方的的布料器，布料器呈上小下大的圓錐形結(jié)構(gòu)。

所述外保溫筒側(cè)部設(shè)有與熱氣空腔連通的清灰孔，清灰孔外側(cè)設(shè)有密封蓋。

所述加熱爐關(guān)于內(nèi)耐熱筒中心線對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)，加熱爐為生物質(zhì)半氣化爐，加熱爐俯視為半月牙形。

所述排氣煙囪關(guān)于內(nèi)耐熱筒中心線對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)。

采用上述技術(shù)方案，熱分解作業(yè)進(jìn)行時(shí)，生物質(zhì)原料由密閉進(jìn)料器進(jìn)入到內(nèi)耐熱筒內(nèi)部，原料落到布料器上，經(jīng)布料器的均勻布料落入到密閉干餾熱解腔內(nèi)部，對(duì)稱的兩個(gè)加熱爐所提供的生物質(zhì)燃料半氣化燃燒所產(chǎn)生的熱氣流分別依次進(jìn)入各自下部外圍的熱氣空腔進(jìn)入到加熱管，再匯入到隔板上面的熱氣空腔內(nèi)，再次經(jīng)傾斜的加熱管對(duì)原料進(jìn)行加熱，由于在密閉干餾熱解腔內(nèi)部均勻布置了加熱管，這樣就可確保原料受熱的均勻性，熱交換后的低溫氣體最后經(jīng)過兩根排氣煙囪排到大氣中。熱氣流在加熱管和熱氣空腔之間的上述折流過程中，為密閉干餾熱解腔中的生物質(zhì)原料的熱分解提供了水平方向的均衡溫度和垂直方向梯度溫度。生物質(zhì)原料熱分解的溫度依不同生物質(zhì)原料析出揮發(fā)份的溫度而定。該溫度由設(shè)在密閉干餾熱解腔內(nèi)的溫度傳感器和加熱爐來控制；其熱解的速率也依不同的生物質(zhì)原料的熱解速度和密閉干餾熱解腔的規(guī)模而定（直觀來講，也可視密閉出料器所出的炭的質(zhì)量而定）通過上述熱解過程，在密閉干餾熱解腔內(nèi)，生物質(zhì)析出的揮發(fā)份膨脹并形成具有一定壓力的熱解氣通過燃?xì)獬龉芘懦觯徊糠挚芍苯庸┙o加熱爐燃燒，實(shí)現(xiàn)了熱氣循環(huán)利用，另一大部分可熱氣熱用，或者進(jìn)一步作為能源儲(chǔ)存。

本發(fā)明中整個(gè)生物質(zhì)熱解過程是連續(xù)的，是通過轉(zhuǎn)動(dòng)式爐排與密閉進(jìn)料器的進(jìn)料、密閉出料器的出料來實(shí)現(xiàn)其連續(xù)性的。為了使密閉干餾熱解腔內(nèi)保持較高的傳熱能力，要定期拆開筒密封蓋清除加熱管和熱氣空腔內(nèi)的積灰。

本發(fā)明由于外加熱熱量往復(fù)穿過密閉干餾熱解腔內(nèi)部，不僅使密閉干餾熱解腔內(nèi)生物質(zhì)的周邊與中心的受熱溫度均衡，而且還使密閉干餾熱解腔內(nèi)上、下的生物質(zhì)受熱溫度均衡，使密閉干餾熱解腔內(nèi)維持均衡的溫度，解決了原料在熱解過程中因受熱不均而出現(xiàn)的夾生現(xiàn)象。