本实用新型专利技术提供了一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置。所述装置包括依次连接的物料干燥系统、进料系统、热解系统和炭箱调制系统，还包括燃烧控制系统和烟气处理系统，其中燃烧控制系统一端与炭箱调制系统相通，另一端与热解系统相连；烟气处理系统与热解系统相连。本实用新型专利技术所述装置在生物质热解过程中，直接将所产生的生物油和热解气作为燃料为生物质的热解过程提供热能，当生物质热解过程持续稳定进行时，不需要额外提供外部能量，生物质热解过程亦可持续进行，一方面降低了生物质热解制生物炭的能耗；另一方面，直接将产生的生物油和热解气进行燃烧处理，省去了后处理的过程，同时其燃烧后的气体还能用于干燥物料且对环境友好。
A device for continuous pyrolysis of biomass with self heating to produce biochar
【技术实现步骤摘要】
一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置
本技术属于热解制生物炭
，更具体地，涉及一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置。
技术介绍
生物质热解技术是指将生物质原料置于绝氧或缺氧环境中加热升温到一定温度后，生物质发生热化学反应而分解形成生物炭、生物油和热解气的过程。而生物质热解制生物炭技术是以生物炭为最终产物的热解技术，而生物油和热解气作为副产物存在。该技术主要包含三个阶段：第一个阶段为生物质干燥阶段，主要为水分蒸发析出；第二个阶段为挥发分析出阶段，主要为生物质内部的纤维素、半纤维素和木质素等发生热分解发应而释放出生物油和热解气的挥发物；第三个阶段为炭化阶段，主要是热解后半焦形成富炭的残留物。生物炭由于具有较大的比表面积和丰富的孔隙率，质量较好的生物炭可作为活性炭、民用烧烤炭、可降解生物炭基材料等，具有较高的市场价值。而质量一般的生物炭，可作为土壤改良剂改良土壤中的有机物，提高水分的释放时间，通过生物炭表面丰富的活性基团吸附土壤中的重金属或其他污染物；或者与肥料通过混合、熔融等工艺形成生物炭肥料，减缓了肥料在土壤或水中的释放程度，使得肥力能较长时间保存，而且不会对农作物的根部造成烧蚀的影响。现阶段连续热解制生物炭的技术主要得到生物炭，同时获得副产物生物油和热解气，其中通过冷凝获得生物油。一方面，在联产模式(即同时收获主产物和副产物)过程中，热解过程需要外加热源，通过电加热、烟气加热或者燃料燃烧加热等方式，需要的能耗较高；另一方面，由于生物油的组分较复杂，且生物油特别是重油部分粘度非常大，连续运行一段时间后会沾在冷凝设备上，不易清理，而且会沾住烟气中的灰分而堵塞冷凝设备或者管道，影响连续运行，更有甚者形成较严重的事故。此外，冷凝后的热解气其热值较低，不利于高效燃烧，而如果直接排放，则不能达到环保要求。因此，联产模式存在诸多有待于解决的问题，而仅收获单一产物(生物炭)时，不仅能耗高，且生物油和热解气的直接排放不符合环保要求。为减少生物油和热解气的直接排放，同时也为了节约能源，专利WO2015/196841记载的农林生物质连续热解炭化方法中，将热解气作为燃料燃烧为连续热解装置供热，但是仅有热解气进行了有效利用，而生物油未得到充分的利用，且还需要进行后处理才能排放，不仅燃料未得到充分的利用，且还需要额外的处理，导致工作量和成本的上升。在目前能源越来越紧缺，且国家对能耗水平的要求越来越严格的情况下，有必要对上述生物质热解过程的能耗水平、环境友好程度进行进一步的提升。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术中生物质热解过程的能耗高、生物油和热解气后处理麻烦或直接排放污染环境的缺陷和不足，提供一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置。本技术所述装置在生物质热解过程中，直接将所产生的生物油和热解气作为燃料为生物质的热解过程提供热能，当生物质热解过程持续稳定进行时，不需要额外提供外部能量，生物质热解过程亦可持续进行，一方面降低了生物质热解制生物炭的能耗；另一方面，直接将产生的生物油和热解气进行燃烧处理，省去了后处理的过程，同时其燃烧后的气体还能用于干燥物料且对环境友好。本技术上述目的通过以下技术方案实现：一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置，包括依次连接的物料干燥系统、进料系统、热解系统和炭箱调制系统，还包括燃烧控制系统和烟气处理系统，其中燃烧控制系统一端与炭箱调制系统相通，另一端与热解系统相连；烟气处理系统与热解系统相连。本技术所述装置为生物质热解制生物炭的装置，其产物为生物炭，且当生物质在持续稳定的热解过程中，不需要额外的热源，直接将生物质热解产生的生物油和热解气作为燃料进行燃烧，为生物质的热解提供能量，一方面降低了生物质热解制生物炭的能耗；另一方面，直接将产生的生物油和热解气进行燃烧处理，省去了后处理的过程，同时其燃烧后的气体还能用于干燥物料且对环境友好。本装置通过燃烧控制系统将炭箱调制系统和热解系统连通，那么生物质热解产生的生物油和热解气进入炭箱调制系统之后，可以作为燃料进入燃烧控制系统，由燃烧控制系统控制生物油和热解气进入热解系统的量，从而达到控制热解系统的温度适于生物质进行热解。优选地，还包括催化调制系统，其一端与炭箱调制系统相连，另一端与燃烧控制系统相连。由于生物油的成分较为复杂，且含有碳原子数较多的物质，不易于燃烧，为了便于生物油完全的燃烧，充分利用能量，在炭箱调制系统中的生物油和热解气进入燃烧控制系统之前，先进入催化调制系统，经过催化剂的催化作用，使得生物油裂解为易燃烧的碳原子数较少的物质。优选地，所述催化调制系统与燃烧控制系统的距离不短于2m。优选地，所述燃烧控制系统包含有常明火装置、燃料储存部件、燃烧器和控制阀；所述常明火装置一端与燃料储存部件相连，另一端通过控制阀与热解系统相连；所述燃烧器一端与催化调制系统相连，另一端与通过控制阀与热解系统相连。所述燃料储存部件中存储少量的燃料，用于给常明火装置提供燃料，以及为生物质热解的初始阶段提供燃料。所述控制阀用于控制热解气和生物油进入热解系统的量和速率，同时也用于控制常明火装置点燃经由控制阀进入热解系统的热解气和生物油。优选地，所述烟气处理系统包括烟气净化装置、空气预热装置和烟气管道，所述烟气管道一端与热解系统相连，另一端与烟气净化装置相连；所述空气预热装置设置在烟气管道外周，其设有进气口用于通入空气，其出气口通过管道与燃烧控制系统和干燥系统相连通。优选地，所述空气预热装置与燃烧控制系统的燃烧器连通。生物油和热解气经过燃烧后，产生大量的高温烟气，为充分利用能量，高温烟气排出热解系统后，先经过空气预热装置，经过热传递将热量传递给空气预热装置中的空气，而空气预热装置中的热空气通过燃烧控制系统进入热解系统中，为生物油和热解气提供氧气的同时也提供了一部分热量；多余的空气进入干燥系统中干燥物料。而经过热量传递后，烟气的温度下降，进入烟气净化装置后有利于进行净化处理。优选地，烟气净化装置还设有烟囱，便于排放气体。优选地，所述烟气管道还设有一端出口，通过管道与干燥系统相连通。当烟气管道与干燥系统连通时，烟气管道中的高温烟气可以作为干燥气体进入物料干燥系统中干燥物料，减少物料的含水量，降低物料在热解过程中需要的能量。优选地，所述热解系统包括螺旋热解器、加热炉、电机和温度检测器，所述加热炉还设有进气口和出气口，其中加热炉设置于螺旋热解器外周，进气口与燃烧控制系统的控制阀相连，出气口与烟气管道相连；所述温度检测器均匀设置于加热炉内壁上。炭箱调制系统中的生物油和热解气经过催化调制系统和燃烧控制系统通过进气口进入热解系统的加热炉中进行燃烧，为生物质的热解提供热能。加热炉中的温度通过温度检测器进行监控，根据其检测的温度来判断生物油和热解气通入的量，而生物油和热解气通入的量则由燃烧控制系统进行控制。所述电机用于带动螺旋热解气转动，从而带动物料在加热炉内移动，将经过热解的生物质穿送到炭箱调制系统中。优选地，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置，其特征在于，包括依次连接的物料干燥系统(1)、进料系统(2)、热解系统(3)和炭箱调制系统(4)，还包括燃烧控制系统(5)和烟气处理系统(6)，其中燃烧控制系统(5)一端与炭箱调制系统(4)相通，另一端与热解系统(3)相连；烟气处理系统(6)与热解系统(3)相连。/n
【技术特征摘要】
1.一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置，其特征在于，包括依次连接的物料干燥系统(1)、进料系统(2)、热解系统(3)和炭箱调制系统(4)，还包括燃烧控制系统(5)和烟气处理系统(6)，其中燃烧控制系统(5)一端与炭箱调制系统(4)相通，另一端与热解系统(3)相连；烟气处理系统(6)与热解系统(3)相连。
2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，还包括催化调制系统(7)，其一端与炭箱调制系统(4)相连，另一端与燃烧控制系统(5)相连。
3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述燃烧控制系统(5)包含有常明火装置(51)、燃料储存部件(52)、燃烧器(53)和控制阀(54)；所述常明火装置(51)一端与燃料储存部件(52)相连，另一端通过控制阀(54)与热解系统(3)相连；所述燃烧器(53)一端与催化调制系统(7)相连，另一端与通过控制阀(54)与热解系统(3)相连。
4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述烟气处理系统(6)包括烟气净化装置(61)、空气预热装置(62)和烟气管道(63)，所述烟气管道(63)一端与热解系统(3)相连，另一端与烟气净化装置(61)相连；所述空气预热装置(62)设置在烟气管道(63)外周，其设有进气口用于通入空气，其出气口通过管道与燃烧控制系统(5)和干燥系统(1)相连通。
5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述热解系统(3)包括螺旋热解器(31)、加热炉(32)、电机(33)和温度检测器(34)，所述加热炉(32)上还设有进气口(35)和出气口(36)，其中加热炉(32)设置于螺旋热解器(31)外周，进气口(35)与控制阀(54)相连，出气口(36)与烟气管道(63)相连；所述温度检测器(34)均匀...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋恩臣，任永志，王明峰，许细薇，胡志锋，孙焱，吴宇健，李宗霖，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44
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