一种基于气化炉与锅炉一体化系统的生物质热解炭化设备技术方案

本实用新型专利技术的目的是提出一种基于气化炉与锅炉一体化系统的生物质热解炭化设备，以充分利用生物质热解所产生的能量，达到节能目的。本实用新型专利技术由生物质炭化炉、生物质气化炉和锅炉组成，关键在于所述生物质炭化炉由炉体、盖板和架设于炉体内部上方的内锅构成，所述炉体设有烟气排放口，所述盖板密封扣合于炉体上，盖板与炉体形成加热腔，盖板与内锅形成炭化腔，所述盖板对应于内锅上方的位置处设有可开启及关闭的湿气排放口；所述内锅底面与加热腔的底壁之间形成炭化炉炉膛，所述炉膛内放置有燃烧器；所述炭化腔通过热解气通道与锅炉的燃烧器连接；所述生物质气化炉的燃气出口通过燃气通道分别与生物质炭化炉的燃烧器及锅炉的燃烧器连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于生物质能源利用
，特别涉及到一种生物质热解炭化设备。
技术介绍
炭是工业生产和日常生活中基本的能源之一，近年来由于需求量的增加，林业部门为保护森林资源和生态平衡，禁止乱砍滥伐及成材烧炭，使得木炭供需矛盾日趋紧张。于是生物质炭应运而生，有效缓解了木炭供应紧张的局势。生物质炭与传统木炭相比，具有以下优点:以废弃物为原料来代替木材，变废为宝，化害为利，有利于保护森林资源及维持生态平衡，减轻对环境的污染。生物质热解炭化设备包括两种类型，即窑式热解炭化炉和固定床式热解炭化反应炉。其中窑式热解炭化炉是在传统土窑炭化工艺基础上发展的新炉型，在产炭的同时可以回收热解过程中的气液产物，目前国内外对窑式炭化炉体研究主要集中在利用现代化工艺和制造手段改进传统炉体上，已出现很多窑式炭化炉专利。该种制炭方式对温升不易控制，以经验操作为主，制炭质量难以达到最佳，并以燃烧一部分煤炭或木材以实现外加热。制炭场所只能在野外，增加了原料与产品的运输成本，而且制炭热解气只能排放，造成了能量的浪费。上世纪70年代开始，生物质固定床热解炭化技术得到迅猛发展，各种炭化炉炉型结构大量出现。生物质固定床式热解炭化反应设备的优点是运动部件少、制造简单、成本低、操作方便，可通过改变烟道和排烟口位置及处理顶部密封结构来影响气流流动从而达到热解反应稳定、得炭率高的目的，更适合于小规模制炭。固定床式炭化设备按照传热方式的不同又可分为外燃料加热式和内燃式:外加热式固定床热解炭化系统包含加热炉和热解炉两部分，由外加热炉体向热解炉提供热解所需能量。加热炉多采用管式炉，其最大优点是温度控制方便、精确，可提高生物质能源利用率，改进热解产品质量，但需消耗其它形式的能源。内燃式固定床热解炭化炉的燃烧方式类似于传统的窑式炭化炉，需在炉内点燃生物质燃料，依靠燃料自身燃烧所提供的热量维持热解。内燃式炭化炉与外热式的最大区别是热量传递方式的不同，外热式为热传导，而内燃式炭化炉是热传导、热对流、热辐射三种传递方式的组合。内燃式固定床热解炭化炉热解过程不消耗任何外加热量，反应本身和原料干燥均利用生物质自身产热，热效率较高，但生物质物料消耗较大，且为了维持热解的缺氧环境，燃烧不充分，升温速率较缓慢，热解过程中温升不易控制。随着国家对生物质能源关注度的不断提高，生物质热解制炭产业必将得到快速广阔的发展。热解炭化机理以及高效、节能、稳定且具有较高自动化、机械化水平的生物质热解炭化反应设备将是未来的主要研究方向。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种基于气化炉与锅炉一体化系统的生物质热解炭化设备，以充分利用生物质热解所产生的能量，达到节能目的。本技术的基于气化炉与锅炉一体化系统的生物质热解炭化设备，由生物质炭化炉、生物质气化炉和锅炉组成，关键在于所述生物质炭化炉由炉体、盖板和架设于炉体内部上方的内锅构成，所述炉体设有烟气排放口，所述盖板密封扣合于炉体上，盖板与炉体形成加热腔，盖板与内锅形成炭化腔，所述盖板对应于内锅上方的位置处设有可开启及关闭的湿气排放口 ；所述内锅底面与加热腔的底壁之间形成炭化炉炉膛，所述炉膛内放置有燃烧器；所述炭化腔通过热解气通道与锅炉的燃烧器连接；所述生物质气化炉的燃气出口通过燃气通道分别与生物质炭化炉的燃烧器及锅炉的燃烧器连接。气化炉生产可燃气供给锅炉燃烧，并将小部分可燃气分流给炭化炉燃烧，从而给内锅加热，内锅里面放置的生物质材料棒在炭化热解阶段产生的热解气供给锅炉燃烧。在热解气产生期间，气化炉可以以最低输出的模式运行，以达到节能目的。生物质炭化炉的燃烧器在燃烧时产生的烟气通过炉体的烟气排放口排出。在对内锅加热的过程中，生物质材料棒受热而温度逐渐升高，具体分为下述几个阶段:温度在200°C以下时，此过程基本为干燥过程，生物质材料棒中所含水分依靠外部供给的热量而蒸发，并由盖板的湿气排放口排出；当温度继续升高，达到200~400°C的时候，生物质材料棒的主要构成纤维素、半纤维素、木质素开始发生热分解并释放出热解气，并沿着热解气通道输送至锅炉的燃烧器供锅炉燃烧(此时需要关闭盖板的湿气排放口)，伴随着此过程生物质材料棒的质量开始大幅度减少，纤维素、半纤维素、木质素的主要热分解反应在450~500°C时终止；当温度达到500°C以上的时候，生物质炭处于精炼过程，在产生氏的同时，炭中的炭元素形成缩合多环芳香族结果，炭元素的比例超过80%。进一步地，所述烟气排放口有多个，并均匀分布于炉体的侧壁，所述炉体设有若干个温度传感器，以探测加热腔的温度分布情况；所述每个烟气排放口均设有用于改变烟气排放口开度的烟气排放调节阀；所述温度传感器、烟气排放调节阀均与一个控制单元电连接，所述控制单元根据温度传感器的信息来控制烟气排放调节阀的开度。在炭化作业过程中，控制单元接收温度传感器的信号，以此来判断加热腔的温度分布情况，如果加热腔的温度分布不够均匀，那么控制单元就控制温度较高处的烟气排放调节阀增大开度，或者控制温度较低处的烟气排放调节阀减小开度，从而调整加热腔的温度分布，使得加热腔内温度分布均匀，改善炭化质量。进一步地，所述烟气排放口与一个烟气排放管道连接，所述烟气排放管道设有抽风机，所述抽风机与控制单元电连接。通过一个统一的烟气排放管道来排放烟气，有助于控制污染，而且抽风机可以通过调节排气功率，进而影响加热腔的温度------当抽风机的排气功率较大时，加热腔内的热气排出速度较快，带走加热腔内的热量的速度较快，加热腔的温度就会降低，反之，加热腔的温度就会升高。进一步地，所述热解气通道设有热解气净化装置，以净化炭化腔排出的热解气，减少其内部所含焦油等物质对锅炉燃烧器的不利影响。进一步地，所述热解气通道设有与控制单元电连接的阀门，这样可以在炭化作业的初始阶段(即生物质材料棒的干燥过程)关闭阀门，避免湿气进入到锅炉内，而只在生物质材料棒热解时打开阀门，使得进入到锅炉燃烧器内的热解气纯净。进一步地，所述炭化腔内设有若干个热电偶，以探测炭化腔内的温度分布情况，以便于控制单元根据炭化腔内的温度分布情况来控制其它部件的工作，尽量使得炭化腔内的温度分布均匀。进一步地，所述炭化腔内放置有若干个顶部开口的铁笼框，且相邻铁笼框之间留有间隙。将生物质材料棒竖直放入铁笼框内，然后再将铁笼框放入到内锅内，炭锅内可放入多层多个铁笼框，每层之间留有空间，利用炭化腔内的热传输而达到温度平衡。本技术的生物质热解炭化设备依附于气化炉和锅炉而设置，可在市内甚至工业区制炭，零排放无污染。用气化炉生产的可燃气实现外加热，外加热成本极低。炭化过程产生的热解气返给锅炉燃烧，实现了能源利用的最大化，达到了节能目的。在制炭过程中，炭化腔内的升温可以得到有效监控，因此炭化过程的工艺曲线可由程序控制实现，降低了对工人经验的依赖，炭化质量有保证。【附图说明】图1是本技术的生物质热解炭当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于气化炉与锅炉一体化系统的生物质热解炭化设备，由生物质炭化炉、生物质气化炉和锅炉组成，其特征在于所述生物质炭化炉由炉体、盖板和架设于炉体内部上方的内锅构成，所述炉体设有烟气排放口，所述盖板密封扣合于炉体上，盖板与炉体形成加热腔，盖板与内锅形成炭化腔，所述盖板对应于内锅上方的位置处设有可开启及关闭的湿气排放口；所述内锅底面与加热腔的底壁之间形成炭化炉炉膛，所述炉膛内放置有燃烧器；所述炭化腔通过热解气通道与锅炉的燃烧器连接；所述生物质气化炉的燃气出口通过燃气通道分别与生物质炭化炉的燃烧器及锅炉的燃烧器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光华，杜海江，王新强，李崇实，董燕萍，
申请(专利权)人：东莞市百大新能源股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44