一种内燃内热式生物质连续炭化系统及其生产工艺技术方案

一种内燃内热式生物质连续炭化系统，包括内燃内热式直立炉和木煤气净化装置，直立炉包括由上至下的干燥段、干馏炭化段、冷却段，冷却段的花墙两侧径向设置有多个位于花墙的导气孔下方的布气栅，布气栅近导气孔布置，且与导气孔之间形成多个分气道，干燥段的集气伞阵通过木煤气净化装置、气体混合器、花墙的主气道、导气孔、分气道与布气栅相通，生产工艺为：原料先经干燥段、干馏炭化段得到干馏煤气，干馏煤气再通过集气伞阵、煤气净化装置进入气体混合器与空气按1.7～2.1∶1混合后上升至干馏炭化段进行半无焰燃烧。本设计不仅适用于小粒径物料的干馏炭化，而且提高了干馏煤气的热值和生物质炭的产率。

【技术实现步骤摘要】
一种内燃内热式生物质连续炭化系统及其生产工艺
本专利技术属于生物质炭化
，具体涉及一种内燃内热式生物质连续炭化系统及其生产工艺。
技术介绍
生物质炭化是指利用热化学反应原理，将生物质原料（秸秆：棉花、篦麻、向日葵等植物秆，林业三生物：林业废弃物和木材加工剩余物以及其它）通过一定的工艺加工、化学反应生成产品及副产品的过程。在炭化过程中，生物质原料中多余的水分及挥发物被脱除，纤维素、半纤维素、木质素等被部分分解，不仅可以得到生物炭，同时还能产出可燃气体、可冷凝液体（木焦油和木醋液）等产物。中国专利：授权公告号CN205740890、授权公告日2016年11月30日的技术专利公开了一种连续式生物质炭气联产装置，炉体顶部设置有进料口，底部设置有出料口及卸料斗，炉体内腔从上至下依次设置有干燥室和炭化室，在炭化室顶部的炉体侧壁上设置有与炉体内腔相连通的气体进口，气体进口通过进气管与燃烧室的出气口相连通，在卸料斗侧壁上设置有与炉体内腔相连通的气体出口，气体出口通过抽气管道与喷嘴相连接，喷嘴的喷嘴头密封穿过燃烧室上的通孔后伸入燃烧室内，在抽气管道上设置有抽气装置，炭化室底部设置有筛孔板，炭化室与出料口之间通过筛孔板分隔，筛孔板由驱动装置驱动。虽然其得到的可燃气体热值高达1250kcal/m3，但仍然存在以下缺陷：1、该装置为外燃内热式炭化炉，结构复杂，需单独设置燃烧室、燃烧器，加热点火困难；2、该装置仅适用于较大颗粒（粒径大于30mm）的生物质原料，对于粒径小于30mm的生物质原料，由于堆积密实，间隙小，透气性极差，高温烟气很难穿透物料层，从而导致中间部分原料难以炭化，影响生物炭的产量和质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的上述问题，提供一种适用于小颗粒生物质原料炭化的内燃内热式生物质连续炭化系统及其生产工艺。为实现以上目的，本专利技术的技术方案如下：一种内燃内热式生物质连续炭化系统，包括内燃内热式直立炉，所述内燃内热式直立炉的内部包括由上至下依次相通的进料段、干燥段、干馏炭化段、冷却段，所述冷却段内设置有花墙，所述花墙的两侧径向设置有多个位于花墙的导气孔下方的布气栅，所述布气栅近导气孔布置，且与导气孔之间形成多个分气道。所述布气栅为锯齿状结构或由多个不锈钢栅条按5～10mm的等间距竖直排列而成，且相邻的所述布气栅之间的距离为100～300mm。所述系统还包括煤气净化装置，所述干燥段的顶部设置有集气伞阵，所述集气伞阵的排气口依次通过桥管、煤气净化装置、回炉煤气管路与气体混合器的进气外管相通，所述进气外管内部同轴设置的进气内管与空气管路相通，气体混合器的排气口依次通过花墙的主气道、导气孔与分气道的进口相通。所述煤气净化装置包括水封集气箱、文氏塔、旋流板塔、煤气风机、旋风除雾器，所述水封集气箱的进气端与桥管的排气端相通，水封集气箱的排气端依次经由文氏塔、旋流板塔、煤气风机、旋风除雾器与回炉煤气管路的进气端相通。所述水封集气箱、文氏塔的排液口均通过一号回收管路与木醋和木焦油澄清分离热槽相通，所述旋流板塔、煤气风机、旋风除雾器的排液口均通过二号回收管路与木醋和木焦油澄清分离冷槽相通。所述干馏炭化段设置有若干个测温热电偶，所述测温热电偶由内燃内热式直立炉的炉壁延伸至相邻布气栅的中垂线与花墙的顶面的交接处附近；所述内燃内热式直立炉的底部设置有与冷却段的底部相通的木醋液封出焦槽。一种内燃内热式生物质连续炭化系统的生产工艺，依次包括以下步骤：干燥：先将原料由进料段送入内燃内热式直立炉内，然后原料进入干燥段与气体热载体换热以完成干燥，其中，所述原料为农林废弃物、生活垃圾RDF中的至少一种；干馏炭化和冷却：首先，干燥后的原料在自身重力的作用下进入干馏炭化段被气体热载体干馏炭化以得到干馏煤气以及干馏料，然后干馏料经由冷却段后排出炉外，同时干馏煤气随着气体热载体流向干燥段，与干燥段的原料换热后依次经集气伞阵、桥管进入煤气净化装置内进行净化冷却处理，净化冷却后的部分煤气通过回炉煤气管路后由进气外管进入气体混合器内部，与经由进气内管进入气体混合器的空气按所需比例混合均匀形成混合气，混合气再依次通过主气道、导气孔、分气道、布气栅后与冷却段内的炭化料换热，随后上升至干馏炭化段的料层间进行半无焰燃烧，形成气体热载体对干馏炭化段的干燥原料进行干馏炭化，其中，所述煤气与空气的体积比为1.7～2.1∶1。干燥步骤中，所述原料的粒度为3～120mm，其含水量为25%以下，所述干燥温度为150～200℃；干馏炭化和冷却步骤中，所述干馏炭化的温度为250～650℃。所述干馏炭化和冷却步骤还包括木醋和木焦油回收的操作；所述木醋和木焦油回收是指：在净化冷却处理过程中，所述水封集气箱、文氏塔内部产生的木醋和木焦油的混合物经由一号回收管路进入木醋和木焦油澄清分离热槽内，所述旋流板塔、煤气风机、旋风除雾器内部产生的木醋和木焦油的混合物经由二号回收管路进入木醋和木焦油澄清分离冷槽内，分离得到木醋、木焦油。所述干馏炭化和冷却步骤还包括干馏料的初加工操作；所述干馏料的初加工是指：干馏料由冷却段排出后进入木醋液封出焦槽，经其中的木醋液浸渍后作为炭基肥初产品使用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种内燃内热式生物质连续炭化系统包括内燃内热式直立炉，内燃内热式直立炉的内部包括由上至下依次相通的进料段、干燥段、干馏炭化段、冷却段，冷却段内设置有花墙，花墙的两侧径向设置有多个位于花墙的导气孔下方的布气栅，布气栅近导气孔布置，且与导气孔之间形成多个分气道，该设计通过在花墙两侧布置布气栅，并与导气孔之间形成多个分气道，不仅实现了布气的均匀，而且使得由导气孔排出的气体沿水平方向穿透小颗粒物料层，从而解决小颗粒物料的透气性问题，保证了本内燃内热式直立炉能够适用于粒度在3～120mm的生物质物料的干馏炭化。因此，本专利技术适用于粒度在3～120mm的生物质物料的干馏炭化。2、本专利技术一种内燃内热式生物质连续炭化系统中干燥段的顶部设置有集气伞阵，该集气伞阵的排气口依次通过桥管、煤气净化装置、回炉煤气管路与气体混合器的进气外管相通，进气外管内部同轴设置的进气内管与空气管路相通，气体混合器的排气口依次通过花墙的主气道、导气孔与分气道的进口相通，在生产过程中，干馏炭化过程中产生的干馏煤气会经由桥管进入煤气净化装置中进行净化处理，净化后的部分干馏煤气作为干馏炭化的热源，通过回炉煤气管路进入气体混合器中与空气按特定的比例混合后上升至干馏炭化段的料层间进行半无焰燃烧，形成气体热载体对干馏炭化段的干燥原料进行干馏炭化，该设计利用炉内煤气不完全燃烧的控氧加热方式以及煤气和空气先混合再燃烧的方式，不仅保证了加热均匀、控温方便，而且使得干馏煤气的热值大于1500kcal/m3，超过常规生物质气化煤气热值的40%左右，得到的生物质炭的产率高达30%～40%，远高于常规生物质气化多联产的15%～25%，同时将炭化周期缩短至6～8小时。因此，本专利技术不仅提高了干馏煤气的热值以及生物质炭的产率，而且缩短了炭化周期。附图说明图1为本专利技术的结构框图。图2为本专利技术实施例1中内燃内热式直立炉的结构示意图。图3为图2的侧视图。图4为实施例6中布气栅的结构示意图。图中：内燃内热式直立炉1、进料段11、干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃内热式生物质连续炭化系统，其特征在于：所述系统包括内燃内热式直立炉(1)，所述内燃内热式直立炉(1)的内部包括由上至下依次相通的进料段(11)、干燥段(12)、干馏炭化段(13)、冷却段(14)，所述冷却段(14)内设置有花墙(15)，所述花墙(15)的两侧径向设置有多个位于花墙(15)的导气孔(154)下方的布气栅(153)，所述布气栅(153)近导气孔(154)布置，且与导气孔(154)之间形成多个分气道(152)。

【技术特征摘要】
1.一种内燃内热式生物质连续炭化系统，其特征在于：所述系统包括内燃内热式直立炉(1)，所述内燃内热式直立炉(1)的内部包括由上至下依次相通的进料段(11)、干燥段(12)、干馏炭化段(13)、冷却段(14)，所述冷却段(14)内设置有花墙(15)，所述花墙(15)的两侧径向设置有多个位于花墙(15)的导气孔(154)下方的布气栅(153)，所述布气栅(153)近导气孔(154)布置，且与导气孔(154)之间形成多个分气道(152)。2.根据权利要求1所述的一种内燃内热式生物质连续炭化系统，其特征在于：所述布气栅(153)为锯齿状结构或由多个不锈钢栅条按5～10mm的等间距竖直排列而成，且相邻的布气栅(153)之间的距离为100～300mm。3.根据权利要求1或2所述的一种内燃内热式生物质连续炭化系统，其特征在于：所述系统还包括煤气净化装置(2)，所述干燥段(12)的顶部设置有集气伞阵(16)，所述集气伞阵(16)的排气口依次通过桥管(3)、煤气净化装置(2)、回炉煤气管路(4)与气体混合器(5)的进气外管(51)相通，所述进气外管(51)内部同轴设置的进气内管(52)与空气管路相通，气体混合器(5)的排气口依次通过花墙(15)的主气道(151)、导气孔(154)、分气道(152)与布气栅(153)相通。4.根据权利要求3所述的一种内燃内热式生物质连续炭化系统，其特征在于：所述煤气净化装置(2)包括水封集气箱(21)、文氏塔(22)、旋流板塔(23)、煤气风机(24)、旋风除雾器(25)，所述水封集气箱(21)的进气端与桥管(3)的排气端相通，水封集气箱(21)的排气端依次经由文氏塔(22)、旋流板塔(23)、煤气风机(24)、旋风除雾器(25)与回炉煤气管路(4)的进气端相通。5.根据权利要求4所述的一种内燃内热式生物质连续炭化系统，其特征在于：所述水封集气箱(21)、文氏塔(22)的排液口均通过一号回收管路(61)与木醋和木焦油澄清分离热槽(71)相通，所述旋流板塔(23)、煤气风机(24)、旋风除雾器(25)的排液口均通过二号回收管路(62)与木醋和木焦油澄清分离冷槽(72)相通。6.根据权利要求1或2所述的一种内燃内热式生物质连续炭化系统，其特征在于：所述干馏炭化段(13)设置有若干个测温热电偶(9)，所述测温热电偶9)由内燃内热式直立炉(1)的炉壁延伸至相邻布气栅(153)的中垂线与花墙(15)的顶面的交接处附近；所述内燃内热式直立炉(1)的底部设置有与冷却段(14)的底部相通的木醋液封出焦槽(8)。7.一种权利要求1所述的内燃内热式生物质连续炭化系统的生产工艺，其特征在于：所述系统还包括煤气净化装置(2)，所述干燥段(12)的顶部设置有集气伞阵(16)，所述集气伞阵(16)的排气口依次通过桥管(3)、煤气净化装置(2)、回炉煤气管路(4)与气体混合器(5)的进气外管(51)相通，所述进气外管(51)内部同轴设置的进气内管(52)与空气管路相通，气体混合器(5)的排气口依次通过花墙(15)的主气道(151)、导气孔(154)与分气道(15...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，王燕飞，
申请(专利权)人：陈伟，
类型：发明
国别省市：湖北,42