一种生物质热解气再循环利用的炭化炉及生物质炭化方法技术

本发明专利技术涉及炭化炉领域，具体地说一种生物质热解气再循环利用的炭化炉及生物质炭化方法。包括料斗、干燥热解室、炭化室以及冷却室；干燥热解室的顶部开设有热解气出口，热解气出口与热解气分离提纯装置相连，干燥热解室的底部与炭化室的顶部之间设有炉篦，在干燥热解室的侧壁并位于炉篦上方的位置间隔设有闷烧热解点火口和闷烧热解进风口；炭化室中设有燃烧室，燃烧室中设有用于加热炭化室的燃烧盘，燃烧盘的燃料进口分别与热解气分离提纯装置的出气口和外加燃气罐相连，炭化室的底部和冷却室的底部分别设有可开合的隔热板。本发明专利技术可充分利用生物质炭化中产生的热解气，从而降低能源消耗，对生物质原料进行更充分的收集利用。

A Carbonizing Furnace for Recycling Biomass Pyrolysis Gas and Biomass Carbonization Method

【技术实现步骤摘要】
一种生物质热解气再循环利用的炭化炉及生物质炭化方法
本专利技术涉及炭化炉领域，具体地说一种生物质热解气再循环利用的炭化炉及生物质炭化方法。
技术介绍
随着人口增长，工业化、现代化程度的不断加深，能源紧缺问题凸显。因此，研究利用洁净、高效的可再生能源已成为全人类的共识。我国是农业大国，生物质资源储量丰富。而生物质热解炭化技术是一种热化学转化技术，是指生物质原料在绝氧或低氧环境中加热升温引起分内部分解形成生物炭、生物焦油和热解气的过程。其中生成的生物质炭可作为燃料，也可改良土壤，吸附土壤内重金属、农药等污染物，从而改善水质，还可降低温室气体排放。现有技术中，当前生物质炭化技术存在炭化过程难以控制、生产不连续、其余炭化产物浪费、需消耗外部能源、出炭率低等一系列问题，亟待改善。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种生物质热解气再循环利用的炭化炉及生物质炭化方法，以充分利用生物质炭化中产生的热解气，从而降低能源消耗，对生物质原料进行更充分的收集利用。为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种生物质热解气再循环利用的炭化炉，包括由上至下依次连通的料斗、干燥热解室、炭化室以及冷却室；干燥热解室的顶部开设有供干燥热解室和炭化室中产生的热解气排出的热解气出口，热解气出口与热解气分离提纯装置相连，干燥热解室的底部与炭化室的顶部之间设有炉篦，在干燥热解室的侧壁并位于炉篦上方的位置间隔设有闷烧热解点火口和闷烧热解进风口；炭化室中设有燃烧室，燃烧室中设有用于加热炭化室的燃烧盘，燃烧盘的燃料进口分别与热解气分离提纯装置的出气口和外加燃气罐相连，炭化室的底部和冷却室的底部分别设有可开合的隔热板。优选的，热解气分离提纯装置包括顺次连接的集尘室、淬火塔以及多层交流床，集尘室的进气口与热解气出口连接，多层交流床的排气口与燃烧盘的燃料进口相连。优选的，料斗和干燥热解室之间的进料管道中设有关风器。优选的，在干燥热解室的顶部还设有用于阻挡粉尘进入热解气出口中的止回挡板。优选的，炉篦转动设置在干燥热解室和炭化室之间，在炭化炉的外部设有用于驱动炉篦转动的伺服电机。优选的，燃烧室的外壁上间隔设有多个用于将燃烧室内热量均匀导入炭化室中的导热片。优选的，燃烧盘为环形双通道结构，内环通道的燃料进口与热解气分离提纯装置的出气口相连，外环通道的燃料进料口与外加燃气罐相连，在内环通道和外环通道上分别间隔20mm均匀分布有φ2mm的出火孔。优选的，冷却室的顶部设有冷却水喷雾器和供冷却室中产生的水蒸汽排出的水蒸汽循环利用出口，在冷却室中位于冷却水喷雾器的下方设有水冷盘管，水冷盘管的两端分别与水冷器相连。优选的，干燥热解室中设有第一温度传感器，炭化室中设有第二温度传感器，冷却室中设有第三温度传感器。一种生物质热解炭化的方法，包括以下步骤：1）、由外加燃气罐供气点燃燃烧盘以加热燃烧室，通过燃烧室为炭化室提供炭化热量；将生物质原料经料斗投入干燥热解室，当炭化室中的温度达到600-700℃后，在闷烧热解点火口处点火，对炉篦上的生物质原料进行闷烧，当干燥热解室中的温度达到180-250℃后，驱动炉篦转动，使经过闷烧热解后的生物质进入炭化室中进行炭化；2）、打开热解气出口，使生物质炭化产生的热解气经炉篦与干燥热解室中产生的热解气一同由热解气出口进入热解气分离提纯装置，经热解气分离提纯装置将其中的烟尘凝结物和生物质焦油分别去除后通入燃烧盘，并通过分离提纯后的热解气的继续燃烧使炭化室中维持600-700℃，为炭化室中的生物质炭化持续提供热量；3）、生物质炭化完成后，打开炭化室底部的隔热板以使高温的生物质炭进入冷却室中，首先利用水冷器和水冷盘管对高温的生物质炭进行间接的预降温，然后利用冷却水喷雾器进行直接的快速冷却，待生物质炭冷却至常温后，打开位于冷却室底部的隔热板将冷却后的生物质炭排出。有益效果本专利技术可实现生物质炭的连续生产，集生物质原料的炭化和生物质炭冷却为一体。本专利技术可对生物质原料炭化和闷烧热解过程中产生的热解气通过热解气分离提纯装置实现回收利用。其中由热解气分离提纯装置中产生的热解气可通过控制阀门调节与外加燃气进入燃烧盘中的混合比例，从而使炭化室内的炭化温度处于最佳点，实现生物质炭化过程热量基本自供给。热解气分离提纯装置还可对热解气中的生物质焦油等物质进行回收以备再利用，避免炭化产物浪费。本专利技术中的冷却水喷雾器用来加速冷却室内生物质炭的冷却，避免高温下生物质炭与空气接触后发生燃烧，提高出炭率，水蒸汽循环利用出口可回收利用冷却水。附图说明图1为本专利技术中的炭化炉部分的结构示意图；图2为本专利技术中的热解气分离提纯装置部分的结构示意图；图中标记：1、滑板，2、提升机，3、料斗，4、关风器，5、止回挡板，6、热解气出口，7、干燥热解室，8、热解气分离提纯装置，801、集尘室，802、淬火塔，803、多层交流床，9、闷烧热解进风口，10、第二温度传感器，11、炭化室，12、外加燃气罐，13、隔热板，14、水蒸汽循环利用出口，15、冷却水喷雾器，16、冷却室，17、第三温度传感器，18、出料机构，19、水冷器，20、水冷盘管，21、导热片，22、燃烧盘，23、燃烧室，24、炉篦，25、伺服电机，26、闷烧热解点火口，27、第一温度传感器。具体实施方式如图1所示，本专利技术的一种生物质热解气再循环利用的炭化炉，包括炉体以及连接在炉体顶部并用于向炉体中投放生物质原料的进料机构和设置在炉体下方并用于将炉体中生成的生物质炭排出的出料机构18。炉体为图1中黑色填充部分，由上至下依次划分为三个腔室，分别为干燥热解室7、炭化室11以及冷却室16。干燥热解室7中设有第一温度传感器27，炭化室11中设有第二温度传感器10，冷却室16中设有第三温度传感器17。本专利技术的进料机构包括提升机2、料斗3以及连接在提升机2和料斗3之间的滑板1。料斗3与炉体中的干燥热解室7通过进料管道相连，并在进料管道中设置有关风器4。通过关风器4实现连续密封进料，保证炉体的密封性，避免外部空气进入影响生物质炭化质量。干燥热解室7的顶部开设有供干燥热解室7和炭化室11中产生的热解气排出的热解气出口6，以便于利用干燥热解室7和炭化室11中产生的热解气对生物质的炭化提供能源，使生物质炭化过程中的热量基本自供给，从而充分利用生物质资源，减小外加能源消耗。而由于从热解气出口6排出的热解气中混有烟尘固体颗粒和生物质焦油，无法直接利用，故本实施例中一方面本在干燥热解室7的顶部设置有环形的止回挡板5，使含杂热解气通过均匀间隔开设在环形止回挡板5上的细孔后再由热解气出口6排出，通过止回挡板5阻隔大颗粒的烟尘；另一方面，通过热解气分离提纯装置8对热解气进行进一步的分离提纯，消除热解气中的烟尘，并将生物质焦油从热解气中分离收集，提高生物质炭化产品的多样性。如图2所示，本实施例中热解气分离提纯装置8包括顺次连接的集尘室801、淬火塔802以及多层交流床803，集尘室801的进气口与热解气出口6连接，多层交流床803的排气口与燃烧盘22的燃料进口相连。图2中的虚线代表气体流向，即经热解气出气口排出的气体首先经过集尘室801（可选择布袋除尘器）以去除气体中的小颗粒烟尘（小颗粒烟尘沿集尘室801下方的实线箭头排出），然后通过淬火塔802水冷降温以使气体中的生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质热解气再循环利用的炭化炉，其特征在于：包括由上至下依次连通的料斗（3）、干燥热解室（7）、炭化室（11）以及冷却室（16）；干燥热解室（7）的顶部开设有供干燥热解室（7）和炭化室（11）中产生的热解气排出的热解气出口（6），热解气出口（6）与热解气分离提纯装置（8）相连，干燥热解室（7）的底部与炭化室（11）的顶部之间设有炉篦（24），在干燥热解室（7）的侧壁并位于炉篦（24）上方的位置间隔设有闷烧热解点火口（26）和闷烧热解进风口（9）；炭化室（11）中设有燃烧室（23），燃烧室（23）中设有用于加热炭化室（11）的燃烧盘（22），燃烧盘（22）的燃料进口分别与热解气分离提纯装置（8）的出气口和外加燃气罐（12）相连，炭化室（11）的底部和冷却室（16）的底部分别设有可开合的隔热板（13）。

【技术特征摘要】
1.一种生物质热解气再循环利用的炭化炉，其特征在于：包括由上至下依次连通的料斗（3）、干燥热解室（7）、炭化室（11）以及冷却室（16）；干燥热解室（7）的顶部开设有供干燥热解室（7）和炭化室（11）中产生的热解气排出的热解气出口（6），热解气出口（6）与热解气分离提纯装置（8）相连，干燥热解室（7）的底部与炭化室（11）的顶部之间设有炉篦（24），在干燥热解室（7）的侧壁并位于炉篦（24）上方的位置间隔设有闷烧热解点火口（26）和闷烧热解进风口（9）；炭化室（11）中设有燃烧室（23），燃烧室（23）中设有用于加热炭化室（11）的燃烧盘（22），燃烧盘（22）的燃料进口分别与热解气分离提纯装置（8）的出气口和外加燃气罐（12）相连，炭化室（11）的底部和冷却室（16）的底部分别设有可开合的隔热板（13）。2.根据权利要求1所述的一种生物质热解气再循环利用的炭化炉，其特征在于：热解气分离提纯装置（8）包括顺次连接的集尘室（801）、淬火塔（802）以及多层交流床（803），集尘室（801）的进气口与热解气出口（6）连接，多层交流床（803）的排气口与燃烧盘（22）的燃料进口相连。3.根据权利要求1所述的一种生物质热解气再循环利用的炭化炉，其特征在于：料斗（3）和干燥热解室（7）之间的进料管道中设有关风器（4）。4.根据权利要求1所述的一种生物质热解气再循环利用的炭化炉，其特征在于：在干燥热解室（7）的顶部还设有用于阻挡粉尘进入热解气出口（6）中的止回挡板（5）。5.根据权利要求1所述的一种生物质热解气再循环利用的炭化炉，其特征在于：炉篦（24）转动设置在干燥热解室（7）和炭化室（11）之间，在炭化炉的外部设有用于驱动炉篦（24）转动的伺服电机（25）。6.根据权利要求1所述的一种生物质热解气再循环利用的炭化炉，其特征在于：燃烧室（23）的外壁上间隔设有多个用于将燃烧室（23）内热量均匀导入炭化室（11）中的导热片（21）。7.根据权利要求1所述的一种生物质热解气再循环利用的炭化炉，其特征在于：燃烧盘（22）为环形双通道结构，内环通道的燃料进口与热解气分离提纯装置（8）的出气口相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗绍峰，王学涛，邢利利，丁坤，梁彦正，周瑜枫，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41