[发明专利]一种两段式串联生物质连续热解炭化装置

说明书

一种两段式串联生物质连续热解炭化装置，是一种耦合了流化床快速热解和回转炉慢速热解过程的两级串联热解装置，将生物质热解过程分级处理；具体包括生物质原料储仓，进料系统，流化床热解系统，回转炉热解系统，热解炭产品收集系统和热解载气分配控制系统；所述流化床热解系统通过旋风分离器与回转炉热解系统进料口相连接。本发明的有益效果在于：串联耦合了流化床快速热解过程和回转炉慢速热解过程，可对生物质原料进行分级热解过程调控，操作参数控制灵活，装置运行稳定可靠；本装置通用性灵活性高，可根据原料物性实现热解炭产品结构性能的定向调控，生产过程连续，产品表面特性及孔隙结构可调控，物料受热均匀，品质高，质量均一稳定。

技术领域

本发明属于生物质利用技术领域，具体涉及一种两段式串联生物质连续热解炭化装置。

背景技术

生物质废弃物的能源化及资源化利用对于改善能源结构、保障能源安全、推进生态文明建设具有重要意义，热化学转化法是实现生物质资源有效利用的重要途径，其中，热解技术可在无氧或贫氧环境下将生物质资源转化为以燃气、燃料油及热解炭形式的贮存性能源。特别是经热解炭化后生成的生物质炭产品是一类高度芳香化的含碳固态物质，官能团丰富，孔隙结构发达，不仅可作为高品质固态燃料，还能在土壤修复改良及功能材料等方面发挥重要作用，可开发利用的领域十分广泛。而热解反应器是实现热化学转化的关键，目前常用的生物质热解炭化装置主要有固定床、流化床及螺旋热解反应器等多种类型。

热解装置的结构形式及工艺参数对热解炭产品的理化结构及燃料特性等品质有重要影响。例如，固定床装置结构简单，但传热效率较低，炭化过程中物料受热不均匀导致热解炭产品品质均一性较差，且属于间歇性生产。螺旋热解反应装置能实现连续生产，但螺旋轴在高温下的胀缩易引起装置密封特性下降，且有的螺旋热解反应器为保证热解停留时间，提高热解炭产品质量均一性，采用加长螺杆轴，从而会易引起高温下螺杆轴变形，导致物料被卡而无法正常输送。另外，生物质热解炭化过程中的可冷凝的热解气易被生物炭吸附，限制了热解炭在的特定领域的使用，如不能够满足炭加热型卷烟对炭供热体材料的需求。

综上所述，为了连续稳定地获得质量稳定均一、纯净度高、表面无吸附焦油的高品质热解炭产品，需要开发一种运行连续稳定、可调控生物质热解炭表面结构特征的高品质热解炭生产装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种两段式串联生物质连续热解装置，具体是一种耦合了流化床快速热解和回转炉慢速热解过程的两级串联热解装置，可将生物质热解过程分级处理，各级热解过程操作参数可控可调，可实现热解气、油、炭的定向生产，尤其是热解炭产品的孔隙结构、表面特性易于调控，热解炭产品品质高，且连续性和稳定性好。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种两段式串联生物质连续热解装置，是一种耦合了流化床快速热解和回转炉慢速热解过程的两级串联热解装置，将生物质热解过程分级处理；具体包括生物质原料储仓，进料系统，流化床热解系统，回转炉热解系统，热解炭产品收集系统和热解载气分配控制系统；所述流化床热解系统通过旋风分离器与回转炉热解系统进料口相连接。

所述流化床热解系统包括变径炉膛主体及设置在炉膛底部的布风板；所述变径炉膛主体分为预热段、鼓泡段、过渡段及提升段四部分，其中在预热段下部布置有用于输入载气的流化风缓冲罐，在鼓泡段设置有与进料系统连通的进料口，所述炉膛主体由内至外布置有高温电阻加热元件、碳化硅耐火层、保温层及金属炉壁，炉膛外壁设有热电偶测温装置。所述流化床热系统中的各段温度可在低于1100^oC范围内调节。