生物质高温热解气化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种生物质高温热解气化装置及方法。所述生物质高温热解气化装置设置有载体下落段、卧式搅拌段及载体落入通道及气体导出通道，实现了生物质与高温固体热载体的快速均匀混合，并且将卧式搅拌段产生的热解蒸汽与高温热载体进行接触，提高了焦油的裂解程度，并且在高温条件发生气化反应，较少了生物焦油的产率，提高了高热值燃气产率。

Biomass pyrolysis and gasification device and method

【技术实现步骤摘要】
生物质高温热解气化装置及方法
本专利技术涉及一种生物质高温热解气化装置及方法，主要用于粮食和果实外的农作物秸秆、树木、农林废弃物等的生物质进行热解气化处理，属于生物质高温热解气化处理领域。
技术介绍
生物质具有来源广泛、污染物含量低和可再生等性质，生物质能占世界一次能源消耗的14％，是继主要的化石能源煤、石油和天然气之后的第四位能源。在当前能源紧缺和大量燃用化石能源造成严重污染，面临节能减排的严峻形势下，农林业废弃物进行开发利用，转化为清洁能源，无论从环境保护还是从能源角度衡量，都具有重要的战略意义。通过生物质热解气化技术可获得燃气、生物油和生物质炭3种产物，高品位的燃气既可以作为工业或民用燃料，供生产、生活直接燃用，也可以通过内燃机或燃气轮机发电，进行热电联供，或者进一步合成生产液体燃料，有机化工产品；生物油可通过进一步的分离或提取制成燃料油、化工原料等；生物质炭则可用作活性炭原料或者进一步气化生成气体燃料，作为流化床锅炉燃料生产蒸汽热能，从而实现生物质能的高效清洁利用。目前生物质热解热量的提供方式包括气体热载体和固体热载体两大类。气体热载体主要以热烟气或加热惰性气体为主，反应器以流化床反应器为代表，其优点是结构简单并且应用较成熟。但缺点是大量不可燃气，如烟气中的CO2、N2或其他惰性气体引入系统内，首先造成了后续处理系统负荷大幅增加，再有由于引入不可燃气体与热解气混合，将导致热解气品质降低。固体热载体是通过高温的固体作为热量载体加入生物质热解系统，生物质与高温固体热载体迅速均匀的混合，传热效率高。产生的热解气可燃组分含量高，有利于后续利用。但目前生物质固体热载体热解技术普遍存在热解温度低，产生生物油量大，并且在冷凝分离单元产生含有难以分离的木醋液，利用难度大。生物质具有高挥发分含量的特性，适合以热解气化的方式加以高效利用。生物质在热解过程中温度逐渐升高，首先初级热解产物包括生物焦油，同时生成气态小分子产物，随着热解温度的升高，生物焦油发生裂解反应，释放出CO、CH4及其它烃类气体，焦油产率降低，可燃气体产率提高。热解过程产生的固体炭具有发达的孔隙度和高的比表面积，并且生物炭具有高的气化反应活性，当达到700℃以上生物炭会与热解气中的水蒸气发生水煤气反应C+H2O＝CO+H2，并且随着反应温度提高水煤气反应程度随之加深。所以开发一种生物质高温热解气化装置十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种生物质高温热解气化装置及方法，以解决现有技术存在的问题；为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种生物质高温热解气化装置，包括载体下落段和卧式搅拌段，该载体下落段包括载体下落段外壳、固体热载体进口、高温热解蒸汽出口、挡板、载体落入通道和气体导出通道，在竖向筒状的载体下落段外壳的顶端设有中固体热载体进口，高温热载体由此加入；在该载体下落段外壳内部设有多个间隔倾斜交替设置的挡板，挡板设置有挡板透气孔；在该载体下落段外壳的顶部侧面设有高温热解蒸汽出口；在该载体下落段外壳的底端设有两个分叉口分别作为载体落入通道和气体导出通道，该载体落入通道和气体导出通道的底端与卧式搅拌段顶面接通。作为本专利技术一种优选的具体实施方式，所述的挡板与水平方向夹角为15°～30°；该挡板在载体下落段的上下方向设置5-10层，挡板透气孔的孔径0.3mm～0.8mm。作为本专利技术一种优选的具体实施方式，所述的载体落入通道与该载体下落段外壳同轴向；所述的气体导出通道为斜向，与卧式搅拌段的卧式搅拌段外壳的轴向夹角为45°～60°。所述的载体下落段外壳(12)和卧式搅拌段外壳(11)的外侧设置有保温层。作为本专利技术一种优选的具体实施方式，所述的卧式搅拌段包括生物质进口、变频电机、螺旋、刮板、固体出口和卧式搅拌段外壳；在水平设置的筒状的卧式搅拌段外壳的首端端上面设有生物质进口，在尾端的下面设有固体出口；该卧式搅拌段外壳的底部的截面为半圆弧形，在该半圆弧形的轴线转动安装螺旋，该螺旋的一端穿出该卧式搅拌段外壳，并与变频电机的输出轴传动连接；在该螺旋上的相邻螺旋叶片之间设置刮板；在该生物质进口旁边的卧式搅拌段外壳上面设有两个接口，其中靠近该生物质进口的接口与所述的的载体落入通道的底端连接，与卧式搅拌段垂直；另一个接口与气体导出通道的底端对应连接。作为本专利技术一种优选的具体实施方式，所述的刮板由连接杆和刮头组成，连接杆的两端分别与刮头和螺旋的轴焊接，该刮头与竖直方向呈10°～20°夹角。作为本专利技术一种优选的具体实施方式，所述的螺旋设有两套，水平平行并列设置，各由一台该变频电机驱动或由一台该变频电机通过传动机构驱动。本专利技术进一步提供了一种采用所述生物质高温热解气化装置实施生物质高温热解气化的方法，包括如下步骤：(1)高温固体热载体由载体下落段的固体热载体进口加入，经过多个挡板后曲折下落，经过该载体下落段下端的载体落入通道进入卧式搅拌段；(2)生物质原料由生物质进口加入卧式搅拌段，由变频电机带动的螺旋和刮板输送和搅拌，与经载体落入通道进入卧式搅拌段的高温固体热载体进行混合接触，使生物质原料发生热解气化反应；(3)卧式搅拌段内的生物质原料发生热解气化反应所产生的高温蒸汽经气体导出通道上行进入载体下落段，与载体下落段内下行的高温热载体接触发生二次裂解和缩聚反应，所产生的高温热解蒸汽由载体下落段顶部的高温热解蒸汽出口排出；(4)生物质原料在卧式搅拌段内热解产生的生物炭与固体热载体混合物由卧式搅拌段尾端的固体出口排出。所述的步骤(1)中，所述生物质原料包括农作物秸秆、木屑、农林废弃物，粒径范围<10mm，其密度在500kg/m3～600kg/m3；所述的固体热载体包括瓷球、石英砂和白云石，粒径范围为1～2mm。所述的步骤(2)中，固体热载体进口的高温热载体温度控制在900℃～1100℃，进入载体下落段(P1)控制温度800℃～900℃(载体下落段热载体的温度值)，并控制生物质在卧式搅拌段(P2)内的停留时间为10min～30min；所述的步骤(3)中，所述的在卧式搅拌段内发生热解反应的温度为500℃～600℃。本专利技术的有益效果包括：(1)生物质在热解过程中均匀受热，并实现热解焦油很大程度的裂解和气化，提高生物质高热值燃气产率；(2)实现生物质固体热载体热解气化过程的有效控制，包括停留时间、热解气化温度等可实现热解过程的灵活调控；(3)解决了传统生物质固体热载体热解中由于生物质与固体热载体密度差异而导致的生物质与热载体混合不均匀的问题；(4)解决了常规生物质热解技术在热解过程中结焦现象，可使装置的长周期运行。附图说明图1是本专利技术实施例的整体结构示意图；图2是图1中的A-A剖视图；图3是图1中挡板的平面图；图4是图1中刮板的平面图；图5是图4的左视图。附图标记说明：1、生物质进口；2、固体热载体进口；3、高温热解蒸汽出口；4、挡板；41、挡板透气孔；5、载体落入通道；6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质高温热解气化装置，其特征在于，包括载体下落段(P1)和卧式搅拌段(P2)，该载体下落段(P1)包括载体下落段外壳(12)、固体热载体进口(2)、高温热解蒸汽出口(3)、挡板(4)、载体落入通道(5)和气体导出通道(6)，在竖向筒状的载体下落段外壳(12)的顶端设有中固体热载体进口(2)，高温热载体由此加入；在该载体下落段外壳(12)内部设有多个间隔倾斜交替设置的挡板(4)，挡板(4)设置有挡板透气孔(41)；在该载体下落段外壳(12)的顶部侧面设有高温热解蒸汽出口(3)；在该载体下落段外壳(12)的底端设有两个分叉口分别作为载体落入通道(5)和气体导出通道(6)，该载体落入通道(5)和气体导出通道(6)的底端与卧式搅拌段(P2)顶面接通。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物质高温热解气化装置，其特征在于，包括载体下落段(P1)和卧式搅拌段(P2)，该载体下落段(P1)包括载体下落段外壳(12)、固体热载体进口(2)、高温热解蒸汽出口(3)、挡板(4)、载体落入通道(5)和气体导出通道(6)，在竖向筒状的载体下落段外壳(12)的顶端设有中固体热载体进口(2)，高温热载体由此加入；在该载体下落段外壳(12)内部设有多个间隔倾斜交替设置的挡板(4)，挡板(4)设置有挡板透气孔(41)；在该载体下落段外壳(12)的顶部侧面设有高温热解蒸汽出口(3)；在该载体下落段外壳(12)的底端设有两个分叉口分别作为载体落入通道(5)和气体导出通道(6)，该载体落入通道(5)和气体导出通道(6)的底端与卧式搅拌段(P2)顶面接通。


2.根据权利要求1所述的生物质高温热解气化装置，其特征在于，所述的挡板(4)与水平方向夹角为15°～30°；该挡板(4)在载体下落段(P1)的上下方向设置5-10层；该挡板透气孔(41)的孔径0.3mm～0.8mm。


3.根据权利要求1所述的生物质高温热解气化装置，其特征在于，所述的载体落入通道(5)与该载体下落段外壳(12)同轴向；所述的气体导出通道(6)为斜向，与卧式搅拌段(P2)的卧式搅拌段外壳(11)的轴向夹角为45°～60°。


4.根据权利要求1所述的生物质高温热解气化装置，其特征在于，所述的卧式搅拌段(P2)包括生物质进口(1)、变频电机(7)、螺旋(8)、刮板(9)、固体出口(10)和卧式搅拌段外壳(11)；在水平设置的筒状的卧式搅拌段外壳(11)的首端端上面设有生物质进口(1)，在尾端的下面设有固体出口(10)；该卧式搅拌段外壳(11)的底部的截面为半圆弧形，在该半圆弧形的轴线转动安装螺旋(8)，该螺旋(8)的一端穿出该卧式搅拌段外壳(11)，并与变频电机(7)的输出轴传动连接；在该螺旋(8)上的相邻螺旋叶片之间设置刮板(9)；在该生物质进口(1)旁边的卧式搅拌段外壳(11)上面设有两个接口，其中靠近该生物质进口(1)的接口与所述的(P1)的载体落入通道(5)的底端连接，与卧式搅拌段(P2)垂直；另一个接口与气体导出通道(6)的底端对应连接。


5.根据权利要求4所述的生物质高温热解气化装置，其特征在于，所述的刮板(9)由连接杆(92)和刮头...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬梅，
申请(专利权)人：嘉禾聚能天津科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12