[发明专利]连续式生物质低温热解炭化方法及其炭化炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续式生物质低温热解炭化方法及其炭化炉，属于生物质炭化及其能源化利用领域。

背景技术

世界上生物资源丰富，形式多样，主要有薪柴、农林作物、水生植物、禽畜粪便等。地球上每年生长的生物质能总量约1400亿吨~1800亿吨（干重），相当于目前世界总能耗10倍左右。

生物质热解炭化技术是一种很有开发前景的生物质能源化利用技术，它是以通过热解技术将生物质分解成生物质炭、热解气和焦油等三种产品。根据操作温度的不同，该技术可分低温炭化、中温炭化和高温热解炭化等工艺，其中生物质低温热解炭化工艺是很有前景的能源化产业化利用路线之一。目前开发利用的诸如土焖炭化炉、池式炭化炉等，普遍存在原料适应性差、能耗高、炭化时间长、炭化生产效率低、质量难以控制、作业环境差和不能连续化生产等缺陷。近年来，在传统炭化炉的基础上，在炭化炉本体、热解气回收和余热利用等方面进行一些改进，并设计开发了结构形式的炭化炉，以提高炭化效率，降低装置的系统耗能。中国专利CN101220283A公开了一种连续式生物质炭化装置，但由于该方法未将生物质缺氧燃烧和炭化过程合理分开，给生产控制带来了一定的难度。上述生物质炭化装置的缺陷也在一定程度上限制了生物质能源化产业化的发展。因此，如何优化生物质低温热解炭化工艺，提高炭化效率和生物质炭产品得率，实现炭化炉炭化热量自给是生物质热解炭化技术亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有生物质热解炭化技术中存在的缺陷，基于低温热解技术原理，提供一种能够连续生产，炭化产品得率较高、质量稳定，且炭化过程能实现热量自给的生物质低温热解炭化方法和炭化炉。

为了实现上述目的，本发明的生物质低温热解炭化方法采用如下技术方案：

连续式生物质低温热解炭化方法，包括以下步骤：

1）经过预处理的生物质原料送入干燥装置进行干燥处理，在外加热量的间接加热条件下，将生物质中的大部分水分独立排出；

2）将干燥后的生物质输送进入生物质热解炭化装置，同时通入N₂，逐步完成生物质低温热解炭化过程，并生成热解气、生物质焦油和生物质炭；

3）产生的生物质热解气和焦油经分段收集后直接送入燃烧室，并与部分补燃燃料一起燃烧，燃烧产生的高温烟气通过管道直接送入热解炭化装置或将部分烟气送入干燥装置，通过间接加热方式将热量传递给生物质，换热后的烟气再进入干燥区，最终完成对生物质的热解炭化和干燥过程；所述充分换热后的烟气经净化后排空；

4）卸料仓上装有冷凝装置，向冷凝装置中通入空气，经过换热冷却得到的产物,得到的热空气通向燃烧室与热解气一起燃烧。

本发明实现连续式生物质低温热解炭化方法的炭化炉采用如下技术方案：

炭化炉包含加料仓、干燥装置、热解炭化装置、冷却装置、燃烧室、连接管道和温度控制系统等；加料仓上设有换热管，换热管末端连接风机；加料仓底部设有星型加料器并连接干燥装置，干燥装置的出料口底部设有星型加料器并连接热解炭化装置，热解炭化装置的出料口上设置有锁气阀和星型加料器，星型加料器尾部连接卸料仓，卸料仓包括星型加料器和冷却装置，冷却装置尾端连接燃烧室；

所述干燥装置和热解炭化装置各包括一套套设在一起的内加热筒和外加热筒，外加热筒内壁与内加热筒外壁上都设置有迷宫式导流隔板，且两个装置的筒内都穿设有一个输料螺杆，所述输料螺杆通过联轴器与电机连接；

所述干燥装置的内加热筒末端穿出外加热筒并设置有水蒸气出口，所述干燥装置的外加热筒上设有烟气进口和烟气出口；

所述热解炭化装置的内加热筒端穿出外加热筒并设有热解气出口，热解气出口与燃烧室相连接；所述热解炭化装置的内加热筒上还设有N₂输入口，所述热解炭化装置的外加热筒上设置有高温烟气进口及高温烟气出口，高温烟气出口与所述干燥装置外加热筒上的烟气进口相连；

所述燃烧室上设置有补充燃料进口及助燃气体进口，燃烧室尾部连接热解炭化装置外加热筒上的高温烟气进口。