[實用新型]一種提高生物質受熱均勻性和熱效率的烘焙系統

有效

• 申請號: 201420221519.8
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN203878102U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 代建軍;李晶
• 申請（專利權）人: 代建軍
• 主分類號: C10B53/08
• 分類號: C10B53/08;C10B57/10
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙) 32246
• 代理人: 趙凱

技術領域

本實用新型涉及生物質烘焙的裝置，特別涉及一種提高生物質受熱均勻性和熱效率的烘焙系統。

背景技術

能源是現代社會賴以生存和發展的基礎，化石能源的開發和利用雖利于發展經濟，但也增加了污染物排放、損害了生態環境和人們的健康水平，發展清潔可再生能源已成為緊迫的課題。生物質能屬于低碳清潔能源，中國有豐富的生物質再生能源的資源，其研發、推廣和普及對改善中國的能源結構和生態環境有重要意義。生物質烘焙技術可以有效地提高生物質能量密度和堆積密度、降低生物質吸水性和微生物的損耗、減少運輸和存儲成本、提高粉碎和物料處理的性能，烘焙產物可獨立用于燃燒氣化過程，也可以用于和煤的混燃混氣化，從而促進生物質能源更廣泛的應用。

目前生物質的預處理方式主要包括干燥、粉碎、成型、烘焙、熱解。常規的200℃以下的干燥技術比較成熟，但經普通干燥后，生物質中仍常有2-10％的水分(濕基質量分數)，由于生物質的吸水性，易再次受潮，且生物質自身能量密度和堆積密度低，不易研磨、高氧含量等特性仍未得到改善。烘焙技術可以改善或解決這些生物質特性所帶來的問題。烘焙是在常壓、隔絕氧氣的條件下，反應溫度介于200～300℃之間慢速熱解過程，可有效提高生物質能量密度和堆積密度、提高研磨粉碎和處理性能、降低或消除生物質的吸水性、降低運輸和存儲成本。

目前的生物質烘焙技術主要包括滾筒式反應器、螺桿反應器、流化床、多室爐、帶式反應器等，加熱方式有直接加熱和間接加熱。歐洲的Andritz和ECN開發了一種直接加熱的立式筒狀干燥和烘焙器，生物質在3級或大于3級的立式筒式反應器里依次進行干燥和烘焙，Andritz和ECN已經在丹麥建立了每小時1噸的示范廠。Andritz還開發了間接加熱的滾筒式反應器和相應的生物質成型技術工藝，滾筒式反應器溫度是250-300oC,物料停留時間約30分鐘，其示范廠規模已達到每小時1噸的生產能力。美國的New?Biomass?Energy公司開發了一種間接加熱的螺桿烘焙器，烘焙氣體燃燒產生的熱量通過油介質傳至生物質。荷蘭的Biolake開發了間接加熱的螺桿烘焙器，烘焙器溫度小于270oC,停留時間小于10分鐘，間接加熱的熱量來自烘焙氣體的燃燒，中試廠規模已達每小時1噸的生產能力。無論是直接還是間接加熱烘焙技術，目前存在的主要問題是生物質受熱不均勻、產品質量不穩定、半焦生成和傳熱效率低，對于直接加熱烘焙技術，烘焙產物的質量也受到加熱氣體成分的影響；需要開發能量自平衡、受熱均勻、產品質量穩定、傳熱效率高的烘焙系統。

實用新型內容

本實用新型的目的是解決現有烘焙裝置生物質受熱不均勻、產品質量不穩定和熱效率較低的問題，提供一種提高生物質受熱均勻性和系統熱效率的烘焙系統。

實現本實用新型目的技術方案是：

提高生物質受熱均勻性和系統熱效率的烘焙系統，包括生物質干燥器、生物質進料系統、螺桿烘焙單元、燃燒器、煙氣循環系統、烘焙產物收集單元、烘焙產物冷卻系統，其中生物質干燥器、生物質進料系統、螺桿烘焙單元依次連接，燃燒器與螺桿烘焙單元的螺桿烘焙器的揮發分移出管連接，烘焙產物螺桿下料器和烘焙產物旋轉閥出料器輸送烘焙產物到烘焙產物收集器中，烘焙產物收集器與烘焙產物旋轉閥出料器尾端的下料管連接，烘焙產物收集器與烘焙產物冷卻系統通過螺桿輸送器輸送烘焙產物。

上述螺桿烘焙單元包括螺桿烘焙器，其外部至少部分具有烘焙器熱夾套，該夾套與燃燒器通過燃燒器煙氣管道連通；其內部具有烘焙器螺桿，烘焙器螺桿的軸為空心軸，空心軸內部固定有煙氣管一，與烘焙器熱夾套出口管和煙氣收集器連通；螺桿烘焙器的尾端設置的煙氣收集器，其通過煙氣管二與生物質干燥器連通；所述烘焙產物冷卻系統包括冷卻器，冷卻器內采用冷空氣冷卻烘焙產物，換熱后經熱空氣出口管與生物質干燥器直接連接，或與煙氣管二連接后與生物質干燥器連接。

上述生物質烘焙系統，烘焙器是螺桿反應器，螺桿烘焙器的外壁是中空的，里面布置有折流板，煙氣在里面螺旋流動并和生物質呈逆流流動以延長煙氣的停留時間、增加煙氣的湍流程度和傳熱效率、改善烘焙器里面干燥和烘焙區域的溫度分布。

上述生物質烘焙系統，烘焙器的螺桿是中空的，螺桿烘焙器通過螺桿的空心軸和里面的煙氣管實現內間接加熱，空心軸里面煙氣管外表面有內凹的凹槽或外凸的突起物以和空心軸的內壁形成橫截面積交替變化的氣道從而增加煙氣在空心軸里面的湍流和傳熱效率。