处理生物质的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了处理生物质的系统和方法，其中，系统包括：干燥单元、烘焙装置、油水冷凝装置和气体净化装置。其中，干燥单元包括一级干燥装置、二级干燥装置和落料仓；烘焙装置具有干燥生物质入口、固体产物出口和烘焙气体产物出口，干燥生物质入口与干燥生物质出口相连，烘焙装置内具有第二输送带和辐射管，辐射管具有热源入口和烟气出口；油水冷凝装置具有烘焙气体产物入口、油水出口和混合气体出口，烘焙气体产物入口与烘焙气体产物出口相连；气体净化装置具有混合气体入口和可燃气出口，混合气体入口与混合气体出口相连。通过采用该系统可以使处理后的生物质具有更高的能量密度和更低的O/C原子比和H/C原子比。

System and method for treating biomass

The present invention discloses a system and a method for treating biomass, wherein the system comprises a drying unit, a baking device, an oil-water condensate device and a gas purification device. The drying unit includes a drying device, two stage drying device and falling hopper; baking device with dry biomass, solid product export and entrance baked gas exports, dry biomass and dry biomass entrance outlet, baking device with second conveying belt and radiant tube, radiant tube with a heat source entrance and outlet gas; water condensation device with baking gas product entrance, oil water outlet and the mixed gas outlet, baking and baking product gas entrance gas product outlet; gas purification device with mixed gas entrance and gas outlet, mixed gas entrance and mixed gas outlet. By employing the system, the treated biomass has a higher energy density and a lower O/C atomic ratio and a H/C atomic ratio.

【技术实现步骤摘要】
处理生物质的系统和方法
本专利技术属于能源清洁利用领域，具体而言，本专利技术涉及处理生物质的系统和方法。
技术介绍
我国具有丰富的生物质资源，但由于其固有的能量密度低、水分含量较高、不易储存且产地分散等诸多缺点，造成生物质原料在运输、处理、储存以及作为能源利用方面的成本偏高，进而限制了生物质利用技术的进一步发展。目前，生物质在工业化利用之前往往需要对原料进行脱水干燥脱氧等一系列前期预处理，最常见的预处理方法有干燥、烘焙等。生物质的干燥过程实质是将生物质中的水分从物料中转移到气相中，包括自然干燥和人工干燥，自然干燥即通过自然风、太阳光照射等方式去除水分，不需要特殊设备，成本低，但易受自然气候条件的制约，且干燥效率低，干燥后生物质的含水量难以控制，我国秸秆的自然干燥水分一般在8％左右，不适用于对原料含水率有较高要求的工艺。而人工干燥是通过采用人工热源如烟气或热空气作为干燥介质带走从湿物料中逸出的水蒸气，从而使物料干燥的方法。通过利用干燥机并根据所需物料产量、水分而专门设计，可以准确的控制水分，但传统的人工干燥是一种高能耗的操作工艺工程。生物质烘焙是将生物质在无氧条件加热到200-300℃以脱出水分和部分轻质挥发分的过程，相较于未处理的生物质原材料，烘焙后的固体产物具有更高的能量密度。然而，生物质烘焙需要消耗大量的外界能源，目前生物质烘焙处理工艺及设备领域尚处于研究初期，因此，研究开发稳定、清洁高效的生物质烘焙预处理工艺及设备具有非常广阔的前景。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出处理生物质的系统和方法。通过采用本专利技术处理生物质的系统，可以使处理后的生物质具有更高的能量密度和更低的O/C原子比和H/C原子比，进而可以有效减少燃烧时的烟气量、水蒸气量和能量损失。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种处理生物质的系统，包括：干燥单元，所述干燥单元包括：一级干燥装置，所述一级干燥装置的一端具有生物质进口，相对的另一端具有预干燥生物质出口，所述一级干燥装置内沿所述生物质进口至所述预干燥生物质出口的方向上设置有螺旋进料器，所述一级干燥装置具有热烟气进口和冷烟气出口；二级干燥装置，所述二级干燥装置的一端具有预干燥生物质入口，相对的另一端具有干燥生物质出口，所述二级干燥装置内设置有第一输送带和加热件，所述第一输送带在所述预干燥生物质进口至所述干燥生物质出口的方向上延伸设置，所述二级干燥装置具有烟气出口；落料仓，所述落料仓位于所述一级干燥装置的下方和所述二级干燥装置的上方，且所述落料仓连通所述预干燥生物质出口和所述预干燥生物质入口；烘焙装置，所述烘焙装置具有干燥生物质入口、固体产物出口和烘焙气体产物出口，所述干燥生物质入口与所述干燥生物质出口相连，所述烘焙装置内具有第二输送带和辐射管，所述辐射管具有热源入口和烟气出口；油水冷凝装置，所述油水冷凝装置具有烘焙气体产物入口、油水出口和混合气体出口，所述烘焙气体产物入口与所述烘焙气体产物出口相连；气体净化装置，所述气体净化装置具有混合气体入口和可燃气出口，所述混合气体入口与所述混合气体出口相连。本专利技术上述实施例的处理生物质的系统，通过设置干燥单元、烘焙装置、油水冷凝装置和气体净化装置，不仅实现了干燥烘焙一体化，还可以有效完成对生物质的处理，具体地，首先在干燥单元对生物质进行干燥脱水处理，包括在一级干燥装置中进行的预干燥和在二级干燥装置中进行的二次干燥；然后在烘焙装置中进行烘焙处理，得到固体产物和烘焙气体产物，最后将烘焙气体产物经过油水冷凝装置和气体净化装置依次进行油水冷凝和气体净化后得到可燃气。通过采用本专利技术处理生物质的系统，可以使处理后的生物质具有更高的能量密度和更低的O/C原子比和H/C原子比，进而可以有效减少燃烧时的烟气量、水蒸气量和能量损失。另外，根据本专利技术上述实施例的处理生物质的系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述落料仓具有翻料板，所述翻料板与适于驱动所述翻料板旋转的驱动装置相连，且所述翻料板的转动轴沿水平方向延伸。由此，可以进一步提高二次干燥的效果。在本专利技术的一些实施例中，所述二级干燥装置内设置的加热件为微波加热件。由此，可以进一步提高二次干燥的效率和效果。在本专利技术的一些实施例中，所述可燃气出口与发电系统相连，所述发电系统与所述二级干燥装置内的微波加热件相连。由此，可以有效地将可燃气转换为电能并用于二级干燥装置进行微波干燥，进而显著提高了能量的利用率。在本专利技术的一些实施例中，所述可燃气出口与所述辐射管的热源入口相连，以便将可燃气作为所述辐射管的热源。由此，可以进一步提高能量的利用率。在本专利技术的一些实施例中，所述辐射管的烟气出口与所述一级干燥装置的热烟气进口相连。由此，可以有效地将辐射管产生的热烟气用于一级干燥装置的热源，进一步提高能量的利用率。根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提出了一种利用上述系统处理生物质的系统处理生物质的方法，包括：将生物质输送至一级干燥装置内，利用螺旋进料器推动所述生物质并与热烟气接触，以便对所述生物质进行预干燥，得到预干燥生物质；使所述预干燥生物质在重力作用下自由下落并穿过所述落料仓进入二级干燥装置内，在所述二级干燥装置内进行二次干燥，以便得到干燥生物质；将所述干燥生物质输送至烘焙装置内在缺氧气氛下进行烘焙，以便得到固体产物和烘焙气体产物；将所述烘焙气体产物通入油水冷凝装置内进行气液分离，以便得到油水混合物和混合气体；将所述混合气体通入气体净化装置内进行净化，以便得到可燃气。由此，通过采用上述处理生物质的方法，首先对生物质进行干燥处理，其中干燥处理包括预干燥和二次干燥，由此可以显著降低生物质含水量；然后在烘焙装置中进行烘焙处理，得到固体产物和烘焙气体产物，其中烘焙气体产物经过油水冷凝装置和气体净化装置依次进行油水冷凝和气体净化后得到可燃气。通过采用本专利技术实施例的处理生物质的方法，可以使处理后的生物质具有更高的能量密度和更低的O/C原子比和H/C原子比，进而可以有效减少燃烧时的烟气量、水蒸气量和能量损失。另外，根据本专利技术上述实施例的处理生物质的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述生物质的含水量不低于60重量％，所述干燥生物质的含水量不高于10重量％。由此，可以有效针对含水量较高的生物质进行处理。在本专利技术的一些实施例中，所烘焙是在绝氧气氛下进行的，所述焙烧气氛的压力为-50Pa-100Pa。由此，可以进一步提高烘焙处理的效率和效果。在本专利技术的一些实施例中，所述烘焙的温度为200-350摄氏度，时间为10-30分钟。由此，可以进一步提高烘焙处理的效率和效果。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的处理生物质的系统结构示意图。图2是根据本专利技术又一个实施例的处理生物质的系统的结构示意图。图3是根据本专利技术再一个实施例的处理生物质的系统的结构示意图。图4是根据本专利技术一个实施例的处理生物质的系统的干燥单元的结构示意图。图5是根据本专利技术一个实施例的处理生物质的系统的辐射管的结构示意图。图6是利用本专利技术一个实施例的处理生物质的系统处理生物质的方法流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理生物质的系统，其特征在于，包括：干燥单元，所述干燥单元包括：一级干燥装置，所述一级干燥装置的一端具有生物质进口，相对的另一端具有预干燥生物质出口，所述一级干燥装置内沿所述生物质进口至所述预干燥生物质出口的方向上设置有螺旋进料器，所述一级干燥装置具有热烟气进口和冷烟气出口；二级干燥装置，所述二级干燥装置的一端具有预干燥生物质入口，相对的另一端具有干燥生物质出口，所述二级干燥装置内设置有第一输送带和加热件，所述第一输送带在所述预干燥生物质进口至所述干燥生物质出口的方向上延伸设置，所述二级干燥装置具有烟气出口；落料仓，所述落料仓位于所述一级干燥装置的下方和所述二级干燥装置的上方，且所述落料仓连通所述预干燥生物质出口和所述预干燥生物质入口，烘焙装置，所述烘焙装置具有干燥生物质入口、固体产物出口和烘焙气体产物出口，所述干燥生物质入口与所述干燥生物质出口相连，所述烘焙装置内具有第二输送带和辐射管，所述辐射管具有热源入口和烟气出口；油水冷凝装置，所述油水冷凝装置具有烘焙气体产物入口、油水出口和混合气体出口，所述烘焙气体产物入口与所述烘焙气体产物出口相连；气体净化装置，所述气体净化装置具有混合气体入口和可燃气出口，所述混合气体入口与所述混合气体出口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种处理生物质的系统，其特征在于，包括：干燥单元，所述干燥单元包括：一级干燥装置，所述一级干燥装置的一端具有生物质进口，相对的另一端具有预干燥生物质出口，所述一级干燥装置内沿所述生物质进口至所述预干燥生物质出口的方向上设置有螺旋进料器，所述一级干燥装置具有热烟气进口和冷烟气出口；二级干燥装置，所述二级干燥装置的一端具有预干燥生物质入口，相对的另一端具有干燥生物质出口，所述二级干燥装置内设置有第一输送带和加热件，所述第一输送带在所述预干燥生物质进口至所述干燥生物质出口的方向上延伸设置，所述二级干燥装置具有烟气出口；落料仓，所述落料仓位于所述一级干燥装置的下方和所述二级干燥装置的上方，且所述落料仓连通所述预干燥生物质出口和所述预干燥生物质入口，烘焙装置，所述烘焙装置具有干燥生物质入口、固体产物出口和烘焙气体产物出口，所述干燥生物质入口与所述干燥生物质出口相连，所述烘焙装置内具有第二输送带和辐射管，所述辐射管具有热源入口和烟气出口；油水冷凝装置，所述油水冷凝装置具有烘焙气体产物入口、油水出口和混合气体出口，所述烘焙气体产物入口与所述烘焙气体产物出口相连；气体净化装置，所述气体净化装置具有混合气体入口和可燃气出口，所述混合气体入口与所述混合气体出口相连。2.根据权利要求1所述的处理生物质的系统，其特征在于，所述落料仓具有翻料板，所述翻料板与适于驱动所述翻料板旋转的驱动装置相连，且所述翻料板的转动轴沿水平方向延伸。3.根据权利要求1所述的处理生物质的系统，其特征在于，所述二级干...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江华，张亚飞，贾懿曼，肖磊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神源环保有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11