CN108546556A - 一种生物质热解*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质热解***，包括循环加热部分、热解部分和后处理部分；所述循环加热部分包括燃烧室、空气加热室和燃料添加室；所述燃烧室包括燃烧炉、保温砖、天然气喷枪、燃烧床和送料装置等部件；所述空气加热室包括回转桶、加热室、蓄热砖、左导管、右导管、左风机、右风机、回转齿圈、回转电机和回转齿轮等部件；所述热解部分包括底座、轴承座、转轴、支撑环、热解炉、绞刀、热解腔、热空气输入端、固体输出端、热空气输出端和驱动电机等部件。将高热值垃圾燃烧产生的热量用于低热值垃圾的烘干与热解，能够有效提高热量的利用率和处理工厂的经济效益。

Description

一种生物质热解***
技术领域
本发明涉及生物质处理领域，具体涉及一种生物质热解***。
背景技术
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能则是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，它一直是人类赖以生存的重要能源之一，是仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源，在整个能源***中占有重要的地位。
生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。狭义概念：生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。
直接燃烧是一种最常用的、直接的和商业可行的从生物质中提取能量的方式。这种方式成本最低，得到能量也最为直接，但是能量利用率比较低。随着生物质能源的减少，对能源结构的多样化研究也越来越多。尤其是以前弃之不用的生活垃圾、农业垃圾等也开始逐渐进入研究范围。
但是这些垃圾的热值低，处理起来较为困难，所以也只是在小范围内进行试用。随着垃圾种类的多样化、数量的急剧增长、技术的进步和日益严苛的环保需求，这些低热值、难处理垃圾的处理成本和经济效益也有了明显的改善。处理技术向着集成化、复合化和综合化的方向发展。
发明内容
本发明旨在提供一种处理类别多样化，处理能耗低，绿色环保的生物质热解***。
本发明采用如下技术方案：
一种生物质热解***，其特征在于：包括循环加热部分、热解部分和后处理部分；
所述循环加热部分包括燃烧室、空气加热室和燃料添加室；
所述燃烧室包括燃烧炉、均布在燃烧炉内壁上的保温砖、安装在燃烧炉内的天然气喷枪、固定在燃烧炉内壁上的燃烧床和送料装置；
所述空气加热室包括回转桶、四个固定在回转桶内的加热室、堆放在加热室内的蓄热砖、固定在回转桶顶面上的左导管、固定在回转桶顶面上的右导管、与左导管自由端连接的左风机、与右导管自由端连接的右风机、固定在回转桶侧壁上的回转齿圈、安装在燃烧炉顶面上的回转电机和安装在回转电机输出轴上的回转齿轮；
所述回转齿轮与回转齿圈啮合；
所述回转桶安装在燃烧炉顶面上；
所述热解部分包括底座、对称安装在底座上的轴承座、设在轴承座上的转轴、对称固定在转轴上的支撑环、与支撑环转动连接的热解炉、固定在转轴上的绞刀、设在热解炉外壁上的热解腔、设在热解腔上的热空气输入端、设在热解炉上的固体输出端、设在热解腔上的热空气输出端和与转轴连接的驱动电机。
作为进一步的解决方案：所述燃烧床倾斜设置；所述燃烧床在燃烧炉两个相对的侧壁上交替设置。
作为进一步的解决方案：所述燃烧炉上设有排料***；所述排料***包括开在燃烧炉底面上的矩形开口、固定在矩形开口两侧的滑道、设在滑道上的挡板和与挡板连接的推动装置。
作为进一步的解决方案：所述送料装置包括与燃烧炉转动连接的料筒、圆形阵列在料筒内的挡板、与料筒转动连接的排气管、固定安装在燃烧炉上的转动电机和安装在转动电机输出轴上的驱动轮；
所述驱动轮与料筒接触；
所述料筒与燃烧炉的连接处开有气孔；所述气孔上固定有钢丝网；所述钢丝网上开有下料口；
所述挡板将料筒分成多个扇形区；所述下料口的形状与扇形区的形状相同。
作为进一步的解决方案：所述燃烧炉的顶面上固定有分流板。
作为进一步的解决方案：所述排气管的自由端与热空气输入端连接。
作为进一步的解决方案：所述后处理部分包括喷淋塔和粉碎机；
所述喷淋塔的输入端与热空气输出端连接；
所述粉碎机的输入端与固体输出端连接。
作为进一步的解决方案：还包括换气阀A、换气阀B和热空气导管；
所述换气阀A和换气阀B均设有三个连接端；
所述热空气导管设有两个输入端和一个输出端；
所述换气阀A的第一个连接端与热空气导管的第一个输入端连接，第二个连接端与左风机连接，第三个连接端为开放端；
所述换气阀B的第一个连接端与热空气导管的第二个输入端连接，第二个连接端与右风机连接，第三个连接端为开放端；
所述热空气导管的输出端与热空气输入端连接。
本发明产生的积极效果如下：
本发明的处理范围宽，综合效益更高。本发明针对农业秸秆、树叶和日常生活垃圾进行处理，垃圾来源更加广泛，能够有效扩大垃圾来源，降低对垃圾种类的依赖。能够有效解决单一处理源是处理量不稳定的问题。尤其是对于处理工厂来讲，每天的固定运营成本不变，稳定的垃圾来源能够使工厂始终处于满负荷运行状态，保证每天的处理效益高于固定运营成本，提高处理工厂的造血能力，保证其能够稳定的运行下去。
本发明能够有效降低运营成本，提高能量的利用效率。农业垃圾热值较高，处理起来较为容易，主要用于燃烧供热；生活垃圾成分复杂，水分多，不能直接燃烧，需要进行烘干，特别是大部分生活垃圾的热值非常低，更适合进行热解。利用高热值农业垃圾产生的热量对低热值生活垃圾进行烘干和热解，不但解决了热量的来源问题，还有效降低了煤、电和天然气等能源的消耗，当处理过程稳定运行后，不需要外界能量输入就能够维持稳定的运行，运行成本非常低。
附图说明
图1为本发明的布局图；
图2为燃烧炉的结构示意图；
图3为回转桶的剖面图；
图4为热解部分的结构示意图；
图5为燃烧炉的剖面图；
图6为料筒的剖面图；
图7为钢丝网的俯视图；
图8为换气阀A的剖视图；
图9为换气阀A的工作示意图；
其中：11燃烧炉、12保温砖、13天然气喷枪、14燃烧床、21回转桶、22加热室、23蓄热砖、24左导管、25右导管、26左风机、27右风机、28回转齿圈、29回转电机、210回转齿轮、31底座、32轴承座、33转轴、34支撑环、35热解炉、36绞刀、37热解腔、38热空气输入端、39固体输出端、310热空气输出端、311驱动电机、41矩形开口、42滑道、43挡板、51料筒、52挡板、53排气管、54转动电机、55驱动轮、56气孔、57钢丝网、58下料口、6分流板、7喷淋塔、8粉碎机、91换气阀A、92换气阀B、93热空气导管。
具体实施方式
下面结合图1-9来对本发明进行进一步说明。
本发明采用如下技术方案：
一种生物质热解***，其特征在于：包括循环加热部分、热解部分和后处理部分；
所述循环加热部分包括燃烧室、空气加热室和燃料添加室；
所述燃烧室包括燃烧炉11、均布在燃烧炉11内壁上的保温砖12、安装在燃烧炉11内的天然气喷枪13、固定在燃烧炉11内壁上的燃烧床14和送料装置；
所述空气加热室包括回转桶21、四个固定在回转桶21内的加热室22、堆放在加热室22内的蓄热砖23、固定在回转桶21顶面上的左导管24、固定在回转桶21顶面上的右导管25、与左导管24自由端连接的左风机26、与右导管25自由端连接的右风机27、固定在回转桶21侧壁上的回转齿圈28、安装在燃烧炉11顶面上的回转电机29和安装在回转电机29输出轴上的回转齿轮210；
所述回转齿轮210与回转齿圈28啮合；
所述回转桶21安装在燃烧炉11顶面上；
所述热解部分包括底座31、对称安装在底座31上的轴承座32、设在轴承座32上的转轴33、对称固定在转轴33上的支撑环34、与支撑环34转动连接的热解炉35、固定在转轴33上的绞刀36、设在热解炉35外壁上的热解腔37、设在热解腔37上的热空气输入端38、设在热解炉35上的固体输出端39、设在热解腔37上的热空气输出端310和与转轴33连接的驱动电机311。
作为进一步的解决方案：所述燃烧床14倾斜设置；所述燃烧床14在燃烧炉11两个相对的侧壁上交替设置。
作为进一步的解决方案：所述燃烧炉11上设有排料***；所述排料***包括开在燃烧炉11底面上的矩形开口41、固定在矩形开口41两侧的滑道42、设在滑道42上的挡板43和与挡板43连接的推动装置。
作为进一步的解决方案：所述送料装置包括与燃烧炉11转动连接的料筒51、圆形阵列在料筒51内的挡板52、与料筒51转动连接的排气管53、固定安装在燃烧炉11上的转动电机54和安装在转动电机54输出轴上的驱动轮55；
所述驱动轮55与料筒51接触；
所述料筒51与燃烧炉11的连接处开有气孔56；所述气孔56上固定有钢丝网57；所述钢丝网57上开有下料口58；
所述挡板52将料筒51分成多个扇形区；所述下料口58的形状与扇形区的形状相同。
作为进一步的解决方案：所述燃烧炉11的顶面上固定有分流板6。
作为进一步的解决方案：所述排气管53的自由端与热空气输入端37连接。
作为进一步的解决方案：所述后处理部分包括喷淋塔7和粉碎机8；
所述喷淋塔7的输入端与热空气输出端39连接；
所述粉碎机8的输入端与固体输出端38连接。
作为进一步的解决方案：还包括换气阀A91、换气阀B92和热空气导管93；
所述换气阀A91和换气阀B92均设有三个连接端；
所述热空气导管93设有两个输入端和一个输出端；
所述换气阀A91的第一个连接端与热空气导管93的第一个输入端连接，第二个连接端与左风机26连接，第三个连接端为开放端；
所述换气阀B92的第一个连接端与热空气导管93的第二个输入端连接，第二个连接端与右风机27连接，第三个连接端为开放端；
所述热空气导管93的输出端与热空气输入端37连接。
下面结合具体的处理过程来对本发明进行进一步说明。
本发明的处理源有农业垃圾和生活垃圾两大部分，农业垃圾包括秸秆、麦壳和棒芯等能够燃烧，热值相对较高的物质；生活垃圾包括水果皮、食物和树叶等能够燃烧的物质。
首先对送料装置的结构和运行过程进行介绍。送料装置由料筒51、挡板52、排气管53、转动电机54、驱动轮55、气孔56、钢丝网57和下料口58等部件组成。挡板52将料筒51分割成多个扇形区，扇形区独立设置。钢丝网57的作用是在阻挡扇形区里的农业垃圾掉落到燃烧炉11的同时能够将燃烧炉11内的热空气导入到扇形区内，对其内部的农业垃圾进行预加热。钢丝网57上的下料口58形状与扇形区的形状相同，在转动电机54通过驱动轮55带动料筒51转动时，使每一个扇形区内的农业垃圾顺序掉落到燃烧炉11内。排气管53的直径与料筒51相同，但是在二者的接合处预留出一个装填孔，能够在料筒51转动的过程中随时补充。工作现场也可以根据需要制作一个与装填孔相配的端盖，装料时拿开，装填完成后将其放回到装填孔上。
初次装填时，料筒51的转动速度快，需要将每一个扇形区装满，运行稳定后，料筒51匀速缓慢转动，此时，位于装填孔处的是空扇形区，只需要装填该处即可。扇形区按照顺序排列，位于装填孔处的扇形区位于序列的第一位，位于下料口58处的扇形区位于末位，这样农业垃圾的预热时间更长，能够有效提高进入燃烧炉11内农业垃圾的温度，避免燃烧炉11内温度波动频繁。因为农业垃圾的热值还是偏低，因此需要保证燃烧炉11内温度的稳定性，避免熄火。
燃烧炉11需要的空气通过空气加热室注入。空气加热室有两个连接端，二者交替承担空气输入端与尾气输出端的作用。左风机26和右风机27内的电机转向改变，保证该功能的实现。加热室22的顶面与加热室22主体转动连接，在回转电机29通过回转齿轮210和回转齿圈28带动加热室22转动的过程中，加热室22顶面不动。
燃烧炉11的顶面上开有两个空气通孔，作空气输入和尾气输出使用。分流板6垂直安装在这两个空气通孔之间，避免空气与尾气距离过近导致气流紊乱。以为二者距离比较近时，抽尾气时非常容易将输入的空气抽出，造成燃烧炉11温度下降和供氧不足。
当左导管24承担尾气输出端的作用时，高温尾气将与左导管24连接的加热室22内的蓄热砖23加热，尾气温度降低；此时右导管25承担空气输入端的作用，与右导管25连接的热室22内的蓄热砖23将输入燃烧炉11内的低温空气加热，能够有效避免燃烧炉11内的温度波动。
回转桶21转动时，加热室22也随之转动。通过上面的描述可以知道，加热室22也交替承担着加热空气和蓄热的作用。四个加热室22能够有效降低蓄热砖23的冷热交替频率，提高其使用寿命。当本发明的处理量增加时，加热室22的数量也需要随之增加，以便降低蓄热砖23的更换频率。
农业垃圾掉落到燃烧炉11内的燃烧床14上。倾斜的燃烧床14交替布置在燃烧炉11两个相对的内壁上，农业垃圾在倾斜的燃烧床14上滑动，顺序经过每一个燃烧床14，能够增加其在燃烧炉11内的停留时间，尤其是移动和掉落过程中能够实现和空气的充分接触，燃烧更加充分，避免了堆积燃烧时底部熄火的现象。天然气喷枪13作为启动热源和温度低时的热量补充源，保温砖12能够有效隔绝热量丢失，起到良好的保温效果。
生活垃圾直接倒入到热解炉35内。热解炉35上的装填口可以采用快开法兰后，打开方便，密封性好。装填完成后，驱动电机311动作，通过转轴33和支撑环34带动绞刀36转动。绞刀36转动时对生活垃圾进行粉碎，同时进行翻动，使之能够充分干燥和热解。
燃烧炉11产生的高温尾气和对农业垃圾预热后的热空气通过换气阀A91、换气阀B92、热空气导管93和热空气输入端38注入到热解腔37内，高温尾气和热空气的热量通过热解炉35传递给生活垃圾，此时热解炉35处于封闭状态，生活垃圾在无氧环境下进行热解。
热解完成后的生活垃圾通过固体输出端39输出，运送到粉碎机8处进行二次粉碎，处理完成后的生活垃圾可以进行发酵做成有机肥或者回填到土地内。同时需要在热解炉35和喷淋塔7之间增加一根连接管，因为在热解过程中会产生大量气态污染，需要对其进行处理。
热解腔37内的高温尾气和热空气单向流动，从热空气输出端310流出后通过热空气导管93同样导入到喷淋塔7内进行处理。
换气阀A91和换气阀B92的作用是保证燃烧炉11的正产工作。具体过程为：换气阀A91内设有带气道的可转动阀芯，换气阀A91作为进气阀使用时，阀芯将与外部空气接通的连接端和与左风机26连接的连接端接通，空气进入燃烧炉11；当换气阀A91作为排气阀使用时，阀芯将与热空气导管93连接的连接端和与左风机26连接的连接端接通，燃烧炉11尾气通过热空气导管93导入喷淋塔7。换气阀B92和换气阀A91的结构相同，工作过程相反，此处不再赘述。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种生物质热解***，其特征在于：包括循环加热部分、热解部分和后处理部分；
所述循环加热部分包括燃烧室、空气加热室和燃料添加室；
所述燃烧室包括燃烧炉(11)、均布在燃烧炉(11)内壁上的保温砖(12)、安装在燃烧炉(11)内的天然气喷枪(13)、固定在燃烧炉(11)内壁上的燃烧床(14)和送料装置；
所述空气加热室包括回转桶(21)、四个固定在回转桶(21)内的加热室(22)、堆放在加热室(22)内的蓄热砖(23)、固定在回转桶(21)顶面上的左导管(24)、固定在回转桶(21)顶面上的右导管(25)、与左导管(24)自由端连接的左风机(26)、与右导管(25)自由端连接的右风机(27)、固定在回转桶(21)侧壁上的回转齿圈(28)、安装在燃烧炉(11)顶面上的回转电机(29)和安装在回转电机(29)输出轴上的回转齿轮(210)；
所述回转齿轮(210)与回转齿圈(28)啮合；
所述回转桶(21)安装在燃烧炉(11)顶面上；
所述热解部分包括底座(31)、对称安装在底座(31)上的轴承座(32)、设在轴承座(32)上的转轴(33)、对称固定在转轴(33)上的支撑环(34)、与支撑环(34)转动连接的热解炉(35)、固定在转轴(33)上的绞刀(36)、设在热解炉(35)外壁上的热解腔(37)、设在热解腔(37)上的热空气输入端(38)、设在热解炉(35)上的固体输出端(39)、设在热解腔(37)上的热空气输出端(310)和与转轴(33)连接的驱动电机(311)。
2.根据权利要求1所述的一种生物质热解***，其特征在于：所述燃烧床(14)倾斜设置；所述燃烧床(14)在燃烧炉(11)两个相对的侧壁上交替设置。
3.根据权利要求1所述的一种生物质热解***，其特征在于：所述燃烧炉(11)上设有排料***；所述排料***包括开在燃烧炉(11)底面上的矩形开口(41)、固定在矩形开口(41)两侧的滑道(42)、设在滑道(42)上的挡板(43)和与挡板(43)连接的推动装置。
4.根据权利要求1所述的一种生物质热解***，其特征在于：所述送料装置包括与燃烧炉(11)转动连接的料筒(51)、圆形阵列在料筒(51)内的挡板(52)、与料筒(51)转动连接的排气管(53)、固定安装在燃烧炉(11)上的转动电机(54)和安装在转动电机(54)输出轴上的驱动轮(55)；
所述驱动轮(55)与料筒(51)接触；
所述料筒(51)与燃烧炉(11)的连接处开有气孔(56)；所述气孔(56)上固定有钢丝网(57)；所述钢丝网(57)上开有下料口(58)；
所述挡板(52)将料筒(51)分成多个扇形区；所述下料口(58)的形状与扇形区的形状相同。
5.根据权利要求1所述的一种生物质热解***，其特征在于：所述燃烧炉(11)的顶面上固定有分流板(6)。
6.根据权利要求4所述的一种生物质热解***，其特征在于：所述排气管(53)的自由端与热空气输入端(38)连接。
7.根据权利要求1所述的一种生物质热解***，其特征在于：所述后处理部分包括喷淋塔(7)和粉碎机(8)；
所述喷淋塔(7)的输入端与热空气输出端(310)连接；
所述粉碎机(8)的输入端与固体输出端(39)连接。
8.根据权利要求1所述的一种生物质热解***，其特征在于：还包括换气阀A(91)、换气阀B(92)和热空气导管(93)；
所述换气阀A(91)和换气阀B(92)均设有三个连接端；
所述热空气导管(93)设有两个输入端和一个输出端；
所述换气阀A(91)的第一个连接端与热空气导管(93)的第一个输入端连接，第二个连接端与左风机(26)连接，第三个连接端为开放端；
所述换气阀B(92)的第一个连接端与热空气导管(93)的第二个输入端连接，第二个连接端与右风机(27)连接，第三个连接端为开放端；
所述热空气导管(93)的输出端与热空气输入端(37)连接。
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