[實用新型]一種內外組合加熱式生物質熱解炭化裝置

有效

• 申請號: 201420747198.5
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN204490804U
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 趙立欣;叢宏斌;姚宗路;孟海波;李麗潔;李敏
• 申請（專利權）人: 農業部規劃設計研究院
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B51/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于生物質資源綜合開發利用技術領域，具體涉及一種生物質熱解裝置，具體是以各類農作物秸稈為原料，采用內外組合加熱式固定床生物質炭化技術原理，對生物質進行熱解炭化和熱解可燃氣回用的反應裝置。

背景技術

生物炭（Biochar）是生物有機材料（生物質）在缺氧或絕氧環境中，經熱裂解后生成的固態產物，既可作為高品質能源、土壤改良劑，也可作為還原劑、肥料緩釋載體及二氧化碳封存劑等，已廣泛應用于固碳減排、水源凈化、重金屬吸附和土壤改良等，可在一定程度上，為氣候變化、環境污染和土壤功能退化等全球關切的熱點問題提供解決方案，生物炭的生產和應用已引起國內外廣泛關注。按照加熱方式生物質炭化技術分為外熱式、內熱式和自燃式3種類型。外熱式炭化技術一般采用流動的熱空氣通過炭化室外壁對物料進行間接加熱，炭化工藝參數控制方便，由于屬間接加熱方式，換熱效率相對較低；內熱式炭化技術將載熱氣體從爐體底部通入，與原料逆流接觸，載熱氣體一般控制在450~550℃，由于屬直接加熱方式，換熱效率較高；自燃式炭化技術是采用物料自燃的方式對炭化室內的物料進行直接加熱，在3種加熱方式中換熱效率最高，但對炭化工藝參數，尤其是設備進風量的控制要求嚴苛。

目前，國內生物質炭化技術與設備研究取得了一定的成果，但相關研究仍需深入，尤其是內外組合加熱式生物質炭化技術研究較少，相關裝備的設計開發尚屬空白。

發明內容

本發明的目的是解決技術背景中所述的在生物質熱解炭化研究中，內外組合加熱式生物質炭化技術與設備研究不足的問題。為了達到這一目的，內外組合加熱式生物質熱解炭化裝置所采取的技術方案包括熱解系統（1）、初級分離系統（2）、冷凝分離系統（3）、不可冷凝氣體收集與計量系統（4）、燃氣回用系統（5）、載氣供應系統（6）和控制系統（7），其特征在于反應管（8）外部安裝熱解爐（24），內部裝有反應管熱電偶（34），反應管（8）下端與載氣供應系統（6）連接，上端與初級分離系統（3）連接，冷凝分離系統（3）與初級分離系統（2）的后端連接，不可冷凝氣體收集與計量系統（4）連接在冷凝分離系統（3）后端，不可冷凝氣體收集與計量系統（4）收集的燃氣經過燃氣回用系統（5）通過內加熱方式給熱解系統（1）提供熱量，整個炭化裝置由控制系統（7）控制。

上述的內外組合加熱式生物質熱解炭化裝置，熱解系統（1）由熱解爐（24）、反應管（8）、熱電偶排布器（9）組成，熱解爐（24）由熱解爐加熱絲（25）、熱解爐熱電偶（26）、保溫層電阻絲（27）和熱解爐外殼（28）組成，熱解爐（24）最高溫度和最大升溫速率分別為800℃和30℃/min。

上述的內外組合加熱式生物質熱解炭化裝置，熱解爐（24）可分為5段，每段溫度和升溫速率可單獨控制，炭化溫度和升溫速率可調，熱解爐（24）自上而下每段基準控制炭化溫度分別為520℃、510℃、500℃、500℃、510℃。

上述的內外組合加熱式生物質熱解炭化裝置，熱解爐（24）外形呈圓筒形結構，采用對開設計，熱解爐加熱絲（25）安裝在熱解爐（24）內側，保溫層（27）安裝在熱解爐加熱絲（25）與熱解爐外殼（28）之間。

上述的內外組合加熱式生物質熱解炭化裝置，反應管（8）包括石英管（29）、燒結底板（30）和具孔塞（31），石英管（29）采用石英材質，外觀呈圓筒形，上部連接處為磨砂口，下口設有具孔塞（31），反應管（8）內距具孔塞（31）距離h為40?mm處設有燒結托板（30），使用時反應管（8）可更換。

上述的內外組合加熱式生物質熱解炭化裝置，熱電偶排布器（9）包括支撐管（32）、托板（33）、反應管熱電偶（34）和固定板（35），支撐管（32）上下口均為磨砂口，7根反應管熱電偶（34）均布在固定板（35）和托板（33）上。

上述的內外組合加熱式生物質熱解炭化裝置，初級分離系統（2）由導流器（47）、導流管（38）、套管過濾器（46）與收集瓶（45）組成，導流管（38）頂部開口處有導流器頂塞（37），在一側有導流器采樣支管（36）和導流器螺旋塞（48），另一側通過導流管（38）與套管過濾器（46）連接，初級分離系統（2）安裝在恒溫箱（42）內。