生物质炭气联产系统技术方案

生物质炭气联产系统，包括平台架、炉体、炉腔、炭化炉与两个螺旋冷却输送机，并在其上设置有进料管、出炭管、出气管、放散管、三个斜插烧嘴、排热管、烟气管、热电偶与各种阀门，使用时，先在进料阶段添加原料并加热，当炉内温度升至20–150℃时，进入干燥阶段，然后依次进行排放水蒸气、试点火，点火成功即可输送生物质气体进入储气柜，此时进入热解阶段，该阶段需维持炉内温度在400–600℃的范围内持续1–2小时，并确保压力为500–4000Pa，当压力低于500Pa时，热解过程结束，此时便可关闭出气球阀，并冷却出炭。本设计不仅工艺较精细、能够提高生产效率，而且热解效果较好、生成的生物质炭气的质量较高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种生物质的热解系统，尤其涉及一种生物质炭气联产系统，具体适用于提高生物质炭气的生产效率与产品质量。
技术介绍
随着社会的高速发展，能源需求也越来越多，但传统化石能源(煤、石油、天然气) 储量日益减少，且具有较大的污染，不能满足社会发展的需要，因而迫切需要寻找新的替代能源。生物质具有分布广、可持续供应、转化方便等特点，十分适合我国的国情，具有较好的应用前景，生物质炭气联产技术就是在这一背景下开发的。中国专利公开号为CN101418M0A，公开日为2009年4月29日的专利技术专利公开了一种利用生物质制造合成气的高温气化工艺方法及系统，包括原料给料、炭化、木炭制粉、 将炭粉输送到气化炉气化，炭化是利用外供的可燃气体和氧气在炭化炉内发生直接燃烧反应，反应放出的热量直接用于提供生物质热解所需的热量，炭化炉的产物为热解气和木炭， 通过调整氧气量，控制炭化炉温度在400 - 6000C，按照可燃气体与氧气完全燃烧时可燃气体摩尔量为1计算，可燃气体加入摩尔量大于1小于5，调整进入炭化炉的外供可燃气体量，控制炭化炉烧嘴火焰温度在1800°C - 1200°C之间，木炭制粉通过木炭降温、降压、制粉、增压、流化，通过控制输送用的热解气和/或外供可燃气体量，将炭粉输送到气化炉。虽然该专利技术通过可燃气体、氧气的混合燃烧可以提高燃烧效率，加快热解速度，但其仍旧具有以下缺陷首先，该专利技术只强调对热解阶段进行控制，而对于其他阶段，如干燥阶段、出炭阶段都没有对应的控制工艺设计，整体工艺粗糙，不利于生产效率的提高，也不利于高质量产品的生成；其次，即使在热解阶段，该专利技术只强调400 - 600°C的热解温度、可燃气体与氧气的体积、炭化炉烧嘴火焰温度这三个控制要素，而对于热解时间、生成的生物质气体的压力、热解的开始与结束都没有对应的工艺控制，不仅增大了原料的消耗，而且降低了生物质炭气的质量；第三，对于烧嘴，该专利技术只强调了火焰的温度，即1800°C - 1200°C，而对更关键的烧嘴布置、烧嘴角度都没有涉及，因而其燃烧效率较低，不仅会浪费可燃气体，而且会降低生物质原料的热解效果，最终影响生物质炭气的质量；第四，该专利技术对于生物质炭只通过一个木炭冷却器进行降温，冷却效果不够，因而会降低生物质炭的质量。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中存在的生产工艺较粗糙、热解效果较差、生物质炭气质量不高的缺陷与问题，提供一种生产工艺较精细、热解效果较好、生物质炭气质量较高的生物质炭气联产系统。为实现以上目的，本技术的技术解决方案是生物质炭气联产系统，包括平台架、炭化炉与一号螺旋冷却输送机，所述平台架上设置有炉体，炉体包括硅酸铝纤维层与轻质耐火砖层，轻质耐火砖层的外部设置有硅酸铝纤维层，内部设置有与炭化炉相对应的炉腔，炭化炉包括炉顶部、炉中部与炉底部，炉顶部设置有进料管与出气管，进料管的另一端与给料罐相通，出气管的另一端与储气柜相通，炉底部设置有出炭管，出炭管的另一端与一号螺旋冷却输送机相通；所述炉体上近炉底部的部位设置有三个斜插烧嘴，每个斜插烧嘴都通过空气管、 可燃气管与对应的鼓风机、储气柜相通，空气管上设置有空气阀，可燃气管上设置有可燃气阀；所述炉腔的顶部通过排热管与烟气管相通，排热管上设置有插板阀，烟气管上位于排热管两旁的部位分别设置有上烟气阀门与下烟气阀门；所述出气管上近炉顶部的部位设置有出气阀，出气管上位于出气阀与炉顶部之间的部位与放散管相通，放散管上设置有点火阀门，出气管上位于出气阀与储气柜之间的部位与水封器相连接；所述出炭管上设置有氮气阀，出炭管的另一端通过一号螺旋冷却输送机与二号螺旋冷却输送机相通；所述炉体上近炉底部的部位设置有炉底热电偶，炉体上近炉顶部的部位设置有炉顶热电偶，炉中部设置有炉中热电偶。所述斜插烧嘴沿同一圆周均勻设置，且斜插烧嘴中心线与炉腔侧部之间形成的烧嘴夹角为40度。所述出炭管的另一端与一号螺旋冷却输送机上的一号进炭口相通，一号螺旋冷却输送机上的一号出炭口与二号螺旋冷却输送机上的二号进炭口相通；所述一号螺旋冷却输送机上近一号进炭口、一号出炭口的部位分别设置有一号冷却水进口、一号冷却水出口，且在一号螺旋冷却输送机的中部设置有一号氮气进口 ；所述二号螺旋冷却输送机上近二号进炭口、二号出炭口的部位分别设置有二号冷却水进口、二号冷却水出口，且在二号螺旋冷却输送机的中部设置有二号氮气进口。所述一号螺旋冷却输送机、二号螺旋冷却输送机的尾端均设置有冷却温度计。所述出气管上位于出气阀与水封器之间的部位依次设置有一号测温计和一号测压计，出气管上位于水封器与储气柜之间的部位依次设置有二号测温计与出气球阀。所述可燃气管上设置有可燃气球阀，进料管上设置有进料球阀，出炭管上设置有出炭球阀，放散管上设置有放散球阀。与现有技术相比，本技术的有益效果为1、由于本技术生物质炭气联产系统的系统结构包括炉体、炭化炉、螺旋冷却输送机及其上设置的各种管道，如进料管、出炭管、出气管、放散管、烟气管、空气管与可燃气管，同时，在上述设备上还对应设置有各种阀门与测量仪器，这些设计不仅能够在系统工作时获得较多的系统即时数据，如温度、压力等，而且可以根据测得的数据对系统进行即时控制，如通过各种阀门对系统进行即时调整，以确保系统获得较高的工作效率，并生成较高质量的产品；此外，本技术中的使用方法依次包括进料阶段、干燥阶段、热解阶段与出料阶段，不仅整体流程清晰，易于操作，而且在每个阶段都配套有对应的控制工艺以提高每个阶段的使用效果，从而确保提高整个系统的生产效率与最终产品的质量，其生成的生物质炭的热值可达15000 - 17000KJ，具有较好的市场前景。因此本技术不仅工艺较精细、 能够提高生产效率，而且生成的生物质炭气的质量较高。2、由于本技术生物质炭气联产系统中在炉体上近炉底部的部位设置有三个斜插烧嘴，该三个斜插烧嘴沿同一圆周均勻设置，在给炭化炉加热时，该种布置的三个斜插烧嘴能够提高加热的均勻性，从而增强热解效果，进而提高生物质炭气的质量，尤其当斜插烧嘴中心线与炉腔侧部之间形成的烧嘴夹角为40度时，效果最好。因此本技术不仅热解效果较好，而且生成的生物质炭气的质量较高。3、由于本技术生物质炭气联产系统在干燥阶段、热解阶段中，部分输入储气柜的生物质气体通过可燃气管输至斜插烧嘴以供其对炭化炉进行加热，该设计能够将生成的生物质气体即时的用于炭化炉的加热，极大的降低了生产成本，提高了生产效率。因此本技术的生产效率较高。4、由于本技术生物质炭气联产系统对进料阶段、干燥阶段、热解阶段与出料阶段都有独特的工艺设计，如在进料阶段中，可燃气体与空气的体积比强调为为1 :3，该设计不仅能取得较好的燃烧效率，而且不会浪费可燃气体与空气；在干燥阶段中，以温度为判断依据，先排放水蒸气，然后试点火，点火成功后才将生成的生物质气体输入储气柜，该设计能确保获得较高质量的生物质气体；在热解阶段，强调热解时间与温度的同时，注意生成的生物质气体的压力，并以该压力为依据来决定是否结束热解过程，该设计不仅能够确保生物质原料进行较充分的热解反应，而且能够获得较高质量的生物质炭和生物质气体；在出料阶段中，本技术不仅在炉底通入氮气以隔绝空气，并产生气流以加本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．生物质炭气联产系统，包括平台架（１）、炭化炉（２）与一号螺旋冷却输送机（４），所述平台架（１）上设置有炉体（３），炉体（３）包括硅酸铝纤维层（３１）与轻质耐火砖层（３２），轻质耐火砖层（３２）的外部设置有硅酸铝纤维层（３１），内部设置有与炭化炉（２）相对应的炉腔（３３），炭化炉（２）包括炉顶部（２１）、炉中部（２２）与炉底部（２３），炉顶部（２１）设置有进料管（６）与出气管（７），进料管（６）的另一端与给料罐（８）相通，出气管（７）的另一端与储气柜（１０）相通，炉底部（２３）设置有出炭管（１１），出炭管（１１）的另一端与一号螺旋冷却输送机（４）相通，其特征在于：所述炉体（３）上近炉底部（２３）的部位设置有三个斜插烧嘴（９），每个斜插烧嘴（９）都通过空气管（１２）、可燃气管（１３）与对应的鼓风机（１４）、储气柜（１０）相通，空气管（１２）上设置有空气阀（１２１），可燃气管（１３）上设置有可燃气阀（１３１）；所述炉腔（３３）的顶部通过排热管（１５）与烟气管（１６）相通，排热管（１５）上设置有插板阀（１５１），烟气管（１６）上位于排热管（１５）两旁的部位分别设置有上烟气阀门（１６１）与下烟气阀门（１６２）；所述出气管（７）上近炉顶部（２１）的部位设置有出气阀（７１），出气管（７）上位于出气阀（７１）与炉顶部（２１）之间的部位与放散管（１７）相通，放散管（１７）上设置有点火阀门（１７１），出气管（７）上位于出气阀（７１）与储气柜（１０）之间的部位与水封器（１８）相连接；所述出炭管（１１）上设置有氮气阀（１１１），出炭管（１１）的另一端通过一号螺旋冷却输送机（４）与二号螺旋冷却输送机（５）相通；所述炉体（３）上近炉底部（２３）的部位设置有炉底热电偶（２３１），炉体（３）上近炉顶部（２１）的部位设置有炉顶热电偶（２１１），炉中部（２２）的内部设置有炉中热电偶（２２１）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊建，姚军，何涛，
申请(专利权)人：武汉天颖环境工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：83