[发明专利]一种螺旋式生物质连续微波热解炭化装置

说明书

技术领域

本发明属于生物质能源利用领域，具体涉及一种螺旋式生物质连续微波热解炭化装置。

背景技术

我国生物质资源种类繁多、资源丰富，但其具有能量密度低、堆积密度低、易腐烂等缺陷，生物质资源的大规模能源化利用面临诸多难题。热解炭化是一种较好的生物质利用方法，它是在隔绝氧或缺氧条件下吸收热量，将生物质转化为固体焦炭的过程，将生物质由低品位能源转化为无污染、易储运的高品质“生物质炭”，所得到的生物质炭可广泛应用于集中供热、烟气净化和土壤改良等领域，具有市场前景广阔，经济和环境效益显著的优点。其中，热解炭化反应器是实现转化的关键部分，因此研究开发高效节能的生物质炭化处理装置具有重要的现实意义；进一步地，微波加热能够以内加热的方式，从内向外对生物质整体进行热解；相比传统的加热热解方式，微波热解技术可以较好地解决工艺技术复杂、能耗高等问题，经济技术优势明显，应用潜力较大。

现有的微波热解装置尚不成熟，大部分采用反应效率较低的间歇式操作方式，仍处于研究改造阶段，难以大规模工业化应用。在连续微波反应器的相关文献中，有采用管式或传输带式加热的方式，但所用加热管材料为聚四氟乙烯等不能耐高温的材料；有些现有的反应器选材解决了耐高温的难题，但反应为开放式体系，不能用于密闭的生物质热解中；专利ZL200910105517.6公开了一种微波加热式裂解炉，设备包括密闭加热的炉体和配套的加热、保压和热解气氛保持装置，但该装置系统一旦发生堵塞，体系压力会迅速升高，会对系统工作造成不利影响，并且难以保证安全性；专利ZL200920034689.4公开了一种连续式微波低温干馏装置，但是是该装置仅针对煤粉进行低温干馏，而且该装置加热时间较长(从室温加热到750℃就需要花费15～30min，还不包括低温干馏的时间)，此外，该装置处理的量比较小(不到5千克)，难以进行大规模工业化应用。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，本发明提供了一种螺旋式微波连续热解炭化装置，利用微波热解技术弥补了传统热解技术的不足，通过螺旋斜面轨道和分割叶片推进的方式，充分节约了生产空间，实现了生物质输送速度的可控性和微波吸收的均匀性，此外，本发明装置能实现连续生产，且具有生物质处理量大、节能环保、收益显著等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种螺旋式生物质连续微波热解炭化装置，包括炉体和设置在炉体顶部的热解气出口，该装置包括微波发生器、中心管、驱动电机、分割叶片、螺旋斜面轨道、物料进口、物料出口、压力装置和弹簧夹板；所述物料进口和物料出口分别设置在炉体的底部和上部；微波发生器均匀安装在所述炉体的侧壁上；螺旋斜面轨道与所述炉体的内壁刚性连接；所述中心管垂直设置在所述炉体的中心位置，中心管由驱动电机驱动进行旋转；所述中心管的管壁上设有凹槽，凹槽中嵌入分割叶片，分割叶片可在凹槽内沿中心管的轴向运动；所述中心管的顶部安装有压力装置，压力装置可对分割叶片产生向下的压力；所述螺旋斜面轨道上设有多个弹簧夹板，弹簧夹板与螺旋斜面轨道转动连接；当所述分割叶片受压下移时，弹簧夹板受压向下翻转；当所述分割叶片没有受压下移时，弹簧夹板与螺旋斜面轨道形成无缝隙的轨道。

进一步地，所述分割叶片的长度不大于所述凹槽的根部到所述炉体的内壁的垂直距离，分割叶片的高度不大于上下两层所述螺旋斜面轨道之间的垂直距离减去所述弹簧夹板的高度，分割叶片的厚度不大于所述弹簧夹板的长度，分割叶片的底部弧度与所述螺旋斜面轨道的弧度相同。

进一步地，在所述分割叶片的上部设有多个小孔。

进一步地，所述中心管的管壁上沿轴向对称设有两个凹槽，每个凹槽内嵌有多个分割叶片。

进一步地，所述螺旋斜面轨道的材料为陶瓷。

进一步地，在所述物料出口和物料进口处分别设有微波抑制器。

进一步地，所述压力装置采用往复式活塞结构，可在所述分割叶片行至活塞结构下方时向下施加压力。

本发明具有的有益效果如下：

(1)本发明采用微波热解技术，相比传统的传热传质方式，热解效率更高、热解速度更快、受热更均匀；

(2)本发明采用螺旋斜面轨道进行物料输送，充分节约了生产空间；分割叶片在中心管的带动下沿螺旋斜面轨道上移，推动生物质进行螺旋式送料，提高了生物质输送速度的可控性和微波吸收的均匀性，使其受热更均匀，提高了空间内微波的利用效率；

(3)本发明的分割叶片与弹簧夹板及压力装置相配合，能实现分割叶片的循环利用和生产过程的连续化；