[发明专利]一种生物质螺旋热解工艺及解热装置

说明书

技术领域    

本发明涉及一种生物质螺旋热解工艺及解热装置。

背景技术   

全世界总能耗的七分之一来自生物质能，生物质能是唯一既具有矿物燃料属性，又可储存、可再生、可转换等特点，并较少受自然条件制约的能源。生物质经过转化可以成为有用的热能、电能和作为动力用的燃料及有价值的化学品。主要转换途径有直接燃烧、热解气化和液化。目前，在各种可行的技术中，通过热化学处理将生物质转化为品位更高、用途广的能源产品及化学品，在世界范围内引起了特殊的重视。

生物质热解是在无氧或缺氧条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使之

转变为低分子物质的过程。热解中生物质中的碳氢化合物都可转化为能源形式。和焚烧相比，热解温度相对较低，处理装置较小，便于造在原料产地附近。生物废弃物的热解是复杂的化学过程，包含分子键断裂，异构化和小分子的聚合等反应。通过控制反应条件(主要是加热速率，反应气氛，最终温度和反应时间)，可得不同的产物分布。热解中产生的少量中热值气体可用作系统内部的热源，气体中氮氧化合物的浓度很低，无污染问题。生物质的优点是资源量大，价格比较便宜、含硫量低、灰分少、而且可以再生，但它也有不利的一面，如水分多、单位热量低、容积大、资源分散、不利于收集、贮存、运输等。不过这些不利因素是可以克服的，只要因地制宜地采取措施，利用人类现有的科学技术，选择合理的技术方案，采用先进的工艺，发展新的能量转换方法，注意提高生物系统的能量利用率和经济性，就能够使生物质资源得到有效地利用。

根据固体生物质通过反应器的运动方式可将其划分为以下4种基本类型：

(1)热解过程没有固体通过反应器的运动(例如分批处理反应器或间歇反应器)。

(2)动态床或移动床(如高炉或竖炉等)。

(3)由机械力引起的运动(例如转窑，旋转螺旋，转锥式等)。

(4)由流体的流动引起的运动(例如流化床、喷射床，引射床等)。

热解反应类型也可以根据对生物质的加热方式进行划分。

(l)利用部分生物质的燃烧热加热。

(2)利用反应器外热气体加热。

(3)利用加热介质加热。

(4)利用反应器壁加热。

在实际应用上，可根据上述生物质运动方式和加热方式进行组合。生物质热解可以各种方式完成，主要目的生产哪一种主要产品，通常情况下，常压条件进行的，只有温度是主要的运行参数了。可以用于生物质热解的反应器有如下类型:固定床反应器、流化床反应器、循环流化床、真空炉反应器、涡旋式反应器、转推式反应器。转推式反应器的优点是生产生物油具有较高的选择性，在热解产品含有少量的稀释气体，与其它的工艺相比具有较高的生物油产量。通过以上各类反应器比较，在以生产生物油为主要产品的工艺中，选用转推式反应器的闪速热解技术是最为理想的，它既具有较低的能量成本，较少的载气不会稀释热解产品，可在常压下进行操作，又具有易放大生产的能力。

发明内容

     本发明的目的是提供一种生物质螺旋热解工艺，利用工厂的烟气余热资源制备各种燃料和生物质炭。

本发明的技术方案是：该热解工艺采用烟气余热资源加热生物质，并运用烟气分仓室对烟气进行分流，内部和外部同时对生物质进行传热，满足生物质热解所需的热量条件。本发明采用螺旋热解装置对生物质进行热解，所述的解热装置由外部圆筒、内部圆筒、保温系统和螺旋推进器组成，螺旋推进器置于内部圆筒内；螺旋推进器由一个能相对于圆筒转动的中空圆筒转动轴，在中空圆筒转动轴上固定有螺旋叶片构成，中空圆筒转动轴伸出端安装有变频电机，用来调节螺旋推进器的速度；内部圆筒的上下两端分别有进料口腔和出料口，外部圆筒和内部圆筒均接到烟气端，内部圆筒烟气和外部圆筒烟气跟物料方向相反，即由下往上通烟气，内部圆筒通道内安装有互相垂直的翅片用来增大换热面积，外部圆筒烟气通道同样安装有垂直于轴心线的翅片数条，以增大换热面积，很大程度上利用了烟气的余热；保温系统为外部圆筒外的保温材料。物料从上部进料口经过螺旋推进器缓慢进入热解器，根据不同的物料特性，其停留时间根据转速调节，底部接到高温烟气由下往上通过烟气分仓室调节烟气的流量，以达到生物质热解所需的温度条件，经过裂解获得生物质炭及其他燃料。

本发明的有益效果是:

1、本发明充分利用了工厂的烟气余热资源，换热效果好，很大程度上节约了能源，避免用电炉进行加热增加成本，对节能减排有一定的积极意义。

2、本发明可以控制转速来调节物料停留时间，满足不同生物质的热解要求。