CN102776030A

CN102776030A - 一种水蒸汽式生物质炭化炉

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Publication number: CN102776030A
Application number: CN2012102922940A
Authority: CN
Inventors: 马培勇; 高永伟; 邢献军; 汪洪波; 张兵; 李慧
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了一种水蒸汽式生物质炭化炉，在炉体上部的炭化室中纵向设有由电机驱动的螺旋输送机，炉体外部的进料输送带延伸至所述螺旋输送机的上部，炉体外部的生物炭传送带延伸至所述螺旋输送机的下方；所述螺旋输送机的空心轴的上下端分别密封套接于套管中，位于套管内的空心轴上设有与轴内腔相通的蒸汽孔，空心轴下端的套管与高温蒸汽发生装置相通，空心轴上端的套管与水加热筒体内的蒸汽盘管连通。本发明炭化炉采用水蒸气加热联合绞龙输送形式，可实现生物质炭、可燃气、焦油三联产，并且使热量循环利用，提高了炭化的效率和能源的利用率。

Description

一种水蒸汽式生物质炭化炉

技术领域：

本发明属于生物质技术领域，特别涉及一种水蒸汽式生物质炭化炉。

背景技术：

据国际可再生能源组织的预测，地下石油，天然气及煤的储量，按目前的开采利用率仅够使用60年左右的时间。因此，寻找开发一种新能源与可再生能源显得尤为迫切。而生物质能源，是未来新能源与可再生能源的一个重要的发展方向。目前，生物质利用有生物质气化、生物质液化和生物质裂解技术等。其中，生物质裂解技术是最具潜力的生物质转化技术之一，生物质通过裂解可转化为3种产物：可燃气、生物油和木炭。而生物质炭化就是以制取生物质炭为目的的一种裂解技术：生物质在极低的升温速、温度约400 ℃下长时间( 15 min~几天) 裂解, 可最大限度地得到生物质炭, 生物质炭的最高产率为35% ( 质量分数)。生物质炭化过程必须在加热的环境中达到的，而传统的炭化方法，如炭化窑，间歇炭化窑，密闭闷罐炭化法，干馏法等，加热时间长，效率低，生物质受热也不均匀，炭化质量与产量完全依赖于操作人员的经验，劳动强度大，可靠性低，炭产品生产的能耗高，污染严重，不能连续生产，且另外两种产物不能得到可靠的利用。这些都影响了炭化的产业化发展。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种水蒸汽式生物质炭化炉，采用水蒸气加热联合绞龙输送形式，可实现生物质炭、可燃气、焦油三联产，并且使热量循环利用，提高了炭化的效率和能源的利用率。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种水蒸汽式生物质炭化炉，在炉体上部的炭化室中纵向设有由电机驱动的螺旋输送机，炉体外部的进料输送带延伸至所述螺旋输送机的上部，炉体外部的生物炭传送带延伸至所述螺旋输送机的下方；

所述螺旋输送机的空心轴的上下端分别密封套接于套管中，位于套管内的空心轴上设有与轴内腔相通的蒸汽孔，空心轴下端的套管与高温蒸汽发生装置相通，空心轴上端的套管与水加热筒体内的蒸汽盘管连通。

所述炭化室下方的炉体内设有燃烧室，所述燃烧室与所述炭化室以隔板分隔；

所述燃烧室设有燃料添加口，在燃烧室内设有蒸汽包，所述蒸汽包的出口经高温蒸汽加热蛇管与空心轴下端的套管连通；蒸汽包的进口经水加热管道与所述水加热筒体的内腔相通。

所述炭化室的顶部设有副产品管道与冷却筒体的内腔相通，所述冷却筒体的顶部设有可燃气出口，底部设有焦油出口；在冷却筒体内设有冷却水盘管，所述冷却盘管的一端经冷凝器与所述水加热筒体内的蒸汽盘管连通，另一端经冷却水管道与所述水加热筒体的内腔连通。

所述燃烧室的排烟管道与所述水加热筒体的内腔相通。

在所述燃烧室的侧部经空气管道连通有空气预热器，所述空气预热器上设有鼓风机向燃烧室内供送空气，在空气预热器内腔设有烟加热蛇管，所述烟加热盘管的排烟口延伸出所述空气预热器外部，烟加热盘管的入口连通所述水加热筒体的内腔。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

（1）绞龙（螺旋输送机）轴内部通有水蒸汽与生物质原料产生热交换，并且绞龙起运送生物质的作用，不仅可以充分利用热能，而且使生物质均匀受热，炭化连续进行。

（2）副产品管道开在炭化室上方，连接炭化室和粗燃气分离室，使炭化所产生的可燃气和焦油可以被分离收集利用，使其得到固液气三联产。

（3）燃烧室所产生的烟气通入蒸汽预热室，与通入蒸汽预热室的冷却水产生热交换，加热水使其变成蒸汽。这点充分利用了燃烧产生的烟气和高温蒸汽的热能。

（4）蒸汽通过冷凝器又变为冷却水，实现了水的循环利用。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；图2为图1的A部放大图。

图中标号：1炉体，2燃料添加口，3隔板，4生物炭传送带，5进料传送带，6副产品管道，7冷却筒体，8冷却水盘管，9可燃气出口，10冷却水管道，11焦油出口，12蒸汽盘管，13烟道，14水加热筒体，15水加热管道，16蒸汽管道，17冷凝器，18鼓风机，19烟加热蛇管，20空气预热器，21空气管道，22排烟口，23排烟管道，24高温蒸汽加热蛇管，25蒸汽包，26空心轴，27螺旋输送机，28电机，29套管，30蒸汽孔，31轴承。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

实施例：参见图1、2，本实施例的水蒸汽式生物质炭化炉，在炉体1上部的炭化室中纵向设有由电机28驱动的螺旋输送机27（绞龙），设于炉体外部的进料输送带5延伸至螺旋输送机27的上部，炉体外部的生物炭传送带4延伸至螺旋输送机的下方。

螺旋输送机的空心轴26的上下端通过轴承31分别密封套接于套管29中，位于套管内的空心轴上设有与轴内腔相通的蒸汽孔30，空心轴下端的套管与高温蒸汽发生装置相通，空心轴上端的套管与水加热筒体14内的蒸汽盘管12连通。

在炭化室下方的炉体内设有燃烧室，燃烧室与炭化室之间以隔板3分隔；燃烧室设有燃料添加口2，在燃烧室内设有蒸汽包25，蒸汽包的出口经高温蒸汽加热蛇管24与空心轴下端的套管连通；蒸汽包的进口经水加热管道15与水加热筒体14的内腔相通。燃烧室的排烟管道23与水加热筒体14的内腔相通。在燃烧室的侧部经空气管道21连通有空气预热器20，空气预热器上设有鼓风机18向燃烧室内供送空气，在空气预热器内腔设有烟加热蛇管19，烟加热盘管的排烟口延伸出空气预热器外部，烟加热盘管的入口经烟道13连通水加热筒体14的内腔。

在炭化室的顶部设有副产品管道6与冷却筒体7的内腔相通，冷却筒体7的顶部设有可燃气出口9，底部设有焦油出口；在冷却筒体内设有冷却水盘管8，冷却盘管的一端经冷凝器17、蒸汽管道16与水加热筒体内的蒸汽盘管12连通，另一端与经冷却水管道10水加热筒体14的内腔连通。

炭化室的工作过程如下：生物质原料由进料传送带5送入至螺旋输送机27（绞龙）上，电机28带动绞龙转动，则生物质原料沿着绞龙的叶片向下运动，期间经过空心轴26内的高温蒸汽加热炭化，最终生物质炭由生物炭传送带4送出。这样可以使生物质受热均匀并且实现生物炭的连续生产。

冷却筒体7（粗燃气分离室）的工作过程如下：炭化过程中产生的粗燃气经过副产品管道6进入冷却筒体7进行冷却分离，可燃气由可燃气出口9排出后收集，焦油由焦油出口11排出后收集。这样可以充分利用其他两种副产物。

水-蒸汽循环***的工作过程如下，冷却水经过冷却水盘管8冷却粗燃气使其分离，而后冷却水经过冷却水管道10进入水加热筒体，在其内被烟气和蒸汽盘管12加热，而后进入水加热管道15，进一步和蒸汽管道16发生热交换，变为蒸汽，之后蒸汽进入蒸汽包25和高温蒸汽加热蛇管24进行加热变为400-500℃的高温蒸汽，高温蒸汽通入套管29后又通过蒸汽孔30进入空心轴内通过空心轴以炭化生物质，后又通过空心轴上端同样的蒸汽孔和套管进入蒸汽盘管12和蒸汽管道16与冷却水发生热交换，之后进入冷凝器冷凝变为冷却水，从而使其循环利用。这样使冷却水，蒸汽的热量得到充分利用，并且得到水的循环利用。

燃烧室的工作过程如下：燃料由燃料添加口2加入燃烧加热蒸汽包25，产生的烟气由排烟管道23排入水加热筒体14加热冷却水。这样充分利用了烟气中所含的热量。

空气预热器的工作过程如下：烟气通过烟道13通入烟加热蛇管19中，空气由鼓风机18通入空气预热器20中，空气被加热蛇管19加热后通过空气管道21通入燃烧室中，烟气则由排烟口22排出。

本发明使用水蒸气加热联合绞龙输送形式，可以使生物质受热均匀且连续生产，并且达到生物炭，可燃气，焦油三联产的效果。除此以外，水-蒸汽循环管路的设计使水得以循环利用，并且充分利用热能，提高了炭化的效率。

Claims

1.一种水蒸汽式生物质炭化炉，其特征在于：

在炉体（1）上部的炭化室中纵向设有由电机（28）驱动的螺旋输送机（27），炉体外部的进料输送带（5）延伸至所述螺旋输送机（27）的上部，炉体外部的生物炭传送带（4）延伸至所述螺旋输送机的下方；

所述螺旋输送机的空心轴（26）的上下端分别密封套接于套管（29）中，位于套管内的空心轴上设有与轴内腔相通的蒸汽孔（30），空心轴下端的套管与高温蒸汽发生装置相通，空心轴上端的套管与水加热筒体（14）内的蒸汽盘管（12）连通。

2.根据权利要求1所述的一种水蒸汽式生物质炭化炉，其特征在于，所述炭化室下方的炉体内设有燃烧室，所述燃烧室与所述炭化室以隔板（3）分隔；

所述燃烧室设有燃料添加口（2），在燃烧室内设有蒸汽包（25），所述蒸汽包的出口经高温蒸汽加热蛇管（24）与空心轴下端的套管连通；蒸汽包的进口经水加热管道（15）与所述水加热筒体（14）的内腔相通。

3.根据权利要求1所述的一种水蒸汽式生物质炭化炉，其特征在于，所述炭化室的顶部设有副产品管道（6）与冷却筒体（7）的内腔相通，所述冷却筒体（7）的顶部设有可燃气出口（9），底部设有焦油出口；在冷却筒体内设有冷却水盘管（8），所述冷却盘管的一端经冷凝器（17）与所述水加热筒体内的蒸汽盘管（12）连通，另一端经冷却水管道（10）与所述水加热筒体（14）的内腔连通。

4.根据权利要求1所述的一种水蒸汽式生物质炭化炉，其特征在于，所述燃烧室的排烟管道（23）与所述水加热筒体（14）的内腔相通。

5.根据权利要求1所述的一种水蒸汽式生物质炭化炉，其特征在于，在所述燃烧室的侧部经空气管道（21）连通有空气预热器（20），所述空气预热器上设有鼓风机（18）向燃烧室内供送空气，在空气预热器内腔设有烟加热蛇管（19），所述烟加热盘管的排烟口延伸出所述空气预热器外部，烟加热盘管的入口连通所述水加热筒体（14）的内腔。