一种生物质气化设备及生物质气化工艺制造技术

本申请公开了一种生物质气化设备，包括摆动式回转炉，摆动式回转炉包括滚筒，滚筒的进料端高于滚筒的出料端，滚筒内由进料端至出料端依次为干燥段、干馏段、气化段、催化裂解段和气固分离段；气固分离段与催化裂解段之间设置有隔板，隔板开设有开口；气固分离段的气相区设置有热解气出口；驱动装置，用于驱动滚筒绕回转炉的转动轴线往复摆动；支撑装置，用于转动支撑滚筒绕所述回转炉的转动轴线往复摆动；控制装置，与驱动装置通过导线连接，用于控制驱动装置动作。在滚筒内可以一体完成生物质物料的热解气化和焦油的催化裂解，从而简单有效地降低了生物质热解气中焦油的含量。本申请还公开了一种生物质气化工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质气化设备及生物质气化工艺
本专利技术涉及化工设备
，特别涉及一种生物质气化设备。还涉及一种生物质气化工艺。
技术介绍
生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能源，其直接或间接来源于绿色植物的光合作用，可转换为常规的固、液、气态燃料，取之不尽用之不竭，是一种可再生能源。目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，如何充分利用生物质能源，研究生物质能源转换技术，开发新型生物质能源加工转换设备显得尤为迫切。生物质气化是生物质能利用的关键技术，目前现有的生物质气化设备是在回转炉中完成，回转炉通常由滚筒、炉头和炉尾组成，其中，炉头和炉尾固定不动地密封环绕连接在滚筒两端，与滚筒的两端做动静密封，滚筒通过外部驱动装置进行连续地旋转。由于生物质气化过程中不可避免会产生焦油，焦油的存在具有多种不利影响：1、焦油占可燃气能量5％～10％，在低温下难以与可燃气一起利用，浪费大量能量。2、燃气净化过程中，产生的含焦油废水严重污染环境。3、焦油在低温下冷凝成黏稠状液体，容易和水、炭粒粉尘等结合在一起，堵塞管道、卡住阀门和风机转子，腐蚀设备。4、内燃机等燃气利用设备对燃气的焦油含量有严格的要求，使得燃气净化去除焦油的设备复杂化。为了减少生物质热解气中焦油的含量，最有效的方式是对焦油进行催化裂解处理，将其转化为燃气。但是，可燃气中焦油的去除是生物质气化技术的最大瓶颈，现有的回转炉只能进行生物质的热解气化处理，而焦油只能从回转炉中取出后，在专用的焦油催化裂解设备中进行，由于催化温度要求高(通常在750～900℃)，热解气从回转炉中出来后，温度降低至300～600℃，在进入焦油催化裂解设备时需要二次加热，同时催化剂存在寿命短的问题，催化剂再生工艺复杂，不能简单有效地降低生物质热解气中焦油的含量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种生物质气化设备，以在该设备中一体化实现生物质热解气化、焦油催化裂解工艺，降低热解气中的焦油含量。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种生物质气化设备，包括回转炉，所述回转炉为摆动式回转炉，所述摆动式回转炉包括：滚筒，所述滚筒的进料端高于所述滚筒的出料端，所述滚筒内由所述进料端至所述出料端依次为干燥段、干馏段、气化段、催化裂解段和气固分离段，所述催化裂解段和气固分离段之间设置有隔板，所述隔板在靠近所述滚筒的固相区的位置设置有开口；所述气固分离段的气相区筒壁上设置有热解气出口；驱动装置，设置于所述滚筒的外部，用于驱动所述滚筒绕所述摆动式回转炉的转动轴线往复摆动；支撑装置，设置于所述滚筒的外部，用于转动支撑所述滚筒绕所述回转炉的转动轴线往复摆动；摆动控制装置，与所述驱动装置通过导线连接，用于控制所述驱动装置动作，控制所述滚筒的往复摆动的弧度和频率。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述气化段和所述催化裂解段均设置有温度传感器，且所述温度传感器与所述摆动式回转炉的检测控制装置通过导线连接。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述气化段和/或所述干馏段上设置有电加热器，所述电加热器与所述检测控制装置导线连通。。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述催化裂解段上设置有所述电加热器。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述电加热器为电热丝加热器、微波加热器、电磁加热器或等离子加热器中的一种或多个组合。优选的，在上述的生物质气化设备中，设置于所述催化裂解段上的电加热器为所述微波加热器；所述微波加热器通过金属导波管固定于所述催化裂解段的筒壁外侧，所述金属导波管与所述滚筒内部连通。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述金属导波管内还设置有隔断所述金属导波管的耐高温透波层。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述滚筒内的气固分离段和出料端之间还设置有冷却段，所述冷却段与所述气固分离段之间设置有所述隔板，所述冷却段的筒壁外设置有冷却夹套，所述冷却夹套的外壁上开设有冷却介质进口和冷却介质出口。优选的，在上述的生物质气化设备中，还包括：设置在所述气化段的固相区筒壁上的气体入口，用于向所述气化段内通入含氧气体；设置于所述气化段的固相区内的气体分布管，所述气体分布管与所述气体入口连通，所述气体分布管的管壁上沿其轴线开设有多个出气孔，位于所述固相区内的气体分布管的出气孔朝向所述滚筒的内壁，且位于所述固相区内的气体分布管的出气孔两侧还设置有与该气体分布管的径向断面垂直的挡板，用于防止物料进入所述出气孔。优选的，在上述的生物质气化设备中，还包括设置于所述气体入口处的阀门；所述阀门为手动阀门和/或自动阀门，所述自动阀门的开度由所述检测控制装置控制。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述冷却夹套中的冷却介质为气体，且所述冷却介质出口与所述气化段筒壁上的气体入口连通。优选的，在上述的生物质气化设备中，还包括设置于所述干燥段和所述干馏段筒壁外的加热夹套，所述加热夹套外壁上靠近所述气化段的位置设置有热解气进口，所述加热夹套外壁上靠近所述进料端的位置设置有热解气排出口，所述气固分离段筒壁上的热解气出口与所述加热夹套外壁上的热解气进口连通。优选的，在上述的生物质气化设备中，还包括：组合式净化冷凝器，与所述加热夹套的热解气排出口通过活动导管组件连接，所述组合式净化冷凝器上设置有燃气出口、冷凝水出口和焦油出口；燃气风机，其进口与所述组合式净化冷凝器的燃气出口连通。优选的，在上述的生物质气化设备中，还包括与所述摆动式回转炉的出料装置连接的炭冷却器，所述炭冷却器内设置喷淋装置和放料口。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述炭冷却器的喷淋装置与所述组合式净化冷凝器的冷凝水出口通过冷凝水泵连通，且所述炭冷却器上设置有蒸汽出口；所述干燥段和/或干馏段和/或气化段的筒壁上还开设有蒸汽进口，所述蒸汽进口通过活动导管组件与所述炭冷却器的蒸汽出口连通。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述干燥段和/或所述干馏段和/或所述气化段的筒壁上开设有焦油入口，所述组合式净化冷凝器的焦油出口通过冷凝油泵和活动导管组件与所述焦油入口连通。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述干燥段、所述干馏段、所述气化段和所述催化裂解段之间均设置有所述隔板。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述干燥段和所述干馏段内分别至少设置一个所述隔板。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述催化裂解段设置有翻料板。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述干燥段、所述干馏段、所述气化段和/或所述冷却段设置有所述翻料板。优选的，在上述的生物质气化设备中，所述干燥段、所述干馏段、所述气化段、所述催化裂解段和/或所述冷却段设置有活动链条。优选的，在上述的生物质气化设备中，还包括设置于所述滚筒上的压力传感器，所述压力传感器与摆动式回转炉的检测控制装置导线连接。优选的，在上述的生物质气化设备中，还包括设置于所述干燥段的气相区筒壁上的蒸汽导出口，所述蒸汽导出口通过活动导管组件与蒸汽冷凝器连通，所述蒸汽冷凝器的出口与引风机连接。优选的，在上述的生物质气化设备中，还包括：设置于所述蒸汽导出口或连接所述蒸汽导出口的蒸汽管道上的温度传感器，用于检测经过所述蒸汽导出口的气体的温度；设置于所述蒸汽管道上或所述引风机的进口处的调节阀，用于调节从所述蒸汽导出口经过的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质气化设备，包括回转炉，其特征在于，所述回转炉为摆动式回转炉，所述摆动式回转炉包括：滚筒(2)，所述滚筒(2)的进料端高于所述滚筒(2)的出料端，所述滚筒(2)内由所述进料端至所述出料端依次为干燥段(Ⅰ)、干馏段(Ⅱ)、气化段(Ⅲ)、催化裂解段(Ⅳ)和气固分离段(Ⅴ)，所述催化裂解段(Ⅳ)和气固分离段(Ⅴ)之间设置有隔板(14)，所述隔板(14)在靠近所述滚筒(2)的固相区的位置设置有开口；所述气固分离段(Ⅴ)的气相区筒壁上设置有热解气出口(21)；驱动装置，设置于所述滚筒(2)的外部，用于驱动所述滚筒(2)绕所述摆动式回转炉的转动轴线往复摆动；支撑装置，设置于所述滚筒(2)的外部，用于转动支撑所述滚筒(2)绕所述回转炉的转动轴线往复摆动；摆动控制装置，与所述驱动装置通过导线连接，用于控制所述驱动装置动作，控制所述滚筒(2)的往复摆动的弧度和频率。

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化设备，包括回转炉，其特征在于，所述回转炉为摆动式回转炉，所述摆动式回转炉包括：滚筒(2)，所述滚筒(2)的进料端高于所述滚筒(2)的出料端，所述滚筒(2)内由所述进料端至所述出料端依次为干燥段(Ⅰ)、干馏段(Ⅱ)、气化段(Ⅲ)、催化裂解段(Ⅳ)和气固分离段(Ⅴ)，所述催化裂解段(Ⅳ)和气固分离段(Ⅴ)之间设置有隔板(14)，所述隔板(14)在靠近所述滚筒(2)的固相区的位置设置有开口；所述气固分离段(Ⅴ)的气相区筒壁上设置有热解气出口(21)；驱动装置，设置于所述滚筒(2)的外部，用于驱动所述滚筒(2)绕所述摆动式回转炉的转动轴线往复摆动；支撑装置，设置于所述滚筒(2)的外部，用于转动支撑所述滚筒(2)绕所述回转炉的转动轴线往复摆动；摆动控制装置，与所述驱动装置通过导线连接，用于控制所述驱动装置动作，控制所述滚筒(2)的往复摆动的弧度和频率。2.根据权利要求1所述的生物质气化设备，其特征在于，所述气化段(Ⅲ)和所述催化裂解段(Ⅳ)均设置有温度传感器(8)，且所述温度传感器(8)与所述摆动式回转炉的检测控制装置通过导线连接。3.根据权利要求2所述的生物质气化设备，其特征在于，所述气化段(Ⅲ)和/或所述干馏段(Ⅱ)上设置有电加热器(20)，所述电加热器(20)与所述检测控制装置导线连通。4.根据权利要求3所述的生物质气化设备，其特征在于，所述催化裂解段(Ⅳ)上设置有所述电加热器(20)。5.根据权利要求4所述的生物质气化设备，其特征在于，所述电加热器(20)为电热丝加热器、微波加热器、电磁加热器或等离子加热器中的一种或多个组合。6.根据权利要求5所述的生物质气化设备，其特征在于，设置于所述催化裂解段(Ⅳ)上的电加热器(20)为所述微波加热器；所述微波加热器通过金属导波管(203)固定于所述催化裂解段(Ⅳ)的筒壁外侧，所述金属导波管(203)与所述滚筒(2)内部连通。7.根据权利要求6所述的生物质气化设备，其特征在于，所述金属导波管(203)内还设置有隔断所述金属导波管的耐高温透波层(202)。8.根据权利要求4所述的生物质气化设备，其特征在于，所述滚筒(2)内的气固分离段(Ⅴ)和出料端之间还设置有冷却段(Ⅵ)，所述冷却段(Ⅵ)与所述气固分离段(Ⅴ)之间设置有所述隔板(14)，所述冷却段(Ⅵ)的筒壁外设置有冷却夹套(23)，所述冷却夹套(23)的外壁上开设有冷却介质进口和冷却介质出口(231)。9.根据权利要求8所述的生物质气化设备，其特征在于，还包括：设置在所述气化段(Ⅲ)的固相区筒壁上的气体入口(25)，用于向所述气化段(Ⅲ)内通入含氧气体；设置于所述气化段(Ⅲ)的固相区内的气体分布管(24)，所述气体分布管(24)与所述气体入口连通，所述气体分布管(24)的管壁上沿其轴线开设有多个出气孔(241)，位于所述固相区内的气体分布管(24)的出气孔(241)朝向所述滚筒(2)的内壁，且位于所述固相区内的气体分布管(24)的出气孔(241)两侧还设置有与该气体分布管(24)的径向断面垂直的挡板(31)，用于防止物料进入所述出气孔(241)。10.根据权利要求9所述的生物质气化设备，其特征在于，还包括设置于所述气体入口(25)处的阀门；所述阀门为手动阀门和/或自动阀门，所述自动阀门的开度由所述检测控制装置控制。11.根据权利要求9所述的生物质气化设备，其特征在于，所述冷却夹套(23)中的冷却介质为气体，且所述冷却介质出口(231)与所述气化段(Ⅲ)筒壁上的气体入口(25)连通。12.根据权利要求8所述的生物质气化设备，其特征在于，还包括设置于所述干燥段(Ⅰ)和所述干馏段(Ⅱ)筒壁外的加热夹套(19)，所述加热夹套(19)外壁上靠近所述气化段(Ⅲ)的位置设置有热解气进口(191)，所述加热夹套(19)外壁上靠近所述进料端的位置设置有热解气排出口(192)，所述气固分离段(Ⅴ)筒壁上的热解气出口(21)与所述加热夹套(19)外壁上的热解气进口(191)连通。13.根据权利要求12所述的生物质气化设备，其特征在于，还包括：组合式净化冷凝器(29)，与所述加热夹套(19)的热解气排出口(192)通过活动导管组件(5)连接，所述组合式净化冷凝器(29)上设置有燃气出口、冷凝水出口和焦油出口；燃气风机(28)，其进口与所述组合式净化冷凝器(29)的燃气出口连通。14.根据权利要求13所述的生物质气化设备，其特征在于，还包括与所述摆动式回转炉的出料装置(6)连接的炭冷却器(22)，所述炭冷却器(22)内设置喷淋装置和放料口。15.根据权利要求14所述的生物质气化设备，其特征在于，所述炭冷却器(22)的喷淋装置与所述组合式净化冷凝器(29)的冷凝水出口通过冷凝水泵(26)连通，且所述炭冷却器(22)上设置有蒸汽出口(221)；所述干燥段(Ⅰ)和/或干馏段(Ⅱ)和/或气化段(Ⅲ)的筒壁上还开设有蒸汽进口(32)，所述蒸汽进口(32)通过活动导管组件(5)与所述炭冷却器(22)的蒸汽出口(221)连通。16.根据权利要求13所述的生物质气化设备，其特征在于，所述干燥段(Ⅰ)和/或所述干馏段(Ⅱ)和/或所述气化段(Ⅲ)的筒壁上开设有焦油入口(30)，所述组合式净化冷凝器(29)的焦油出口通过冷凝油泵(27)和活动导管组件(5)与所述焦油入口(30)连通...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜良政，
申请(专利权)人：湖南鼎玖能源环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43