CN112126472A - 一种生物质热解气化回转炉设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质热解气化回转炉设备，包括热解气化回转炉、包覆在热解气化回转炉的外侧的换热室以及为换热室供热的燃烧室，热解气化回转炉内热解生成的生物质燃气至少一部分通至燃烧室，热解气化回转炉上设有水蒸气入口，换热室的热介质出口连接有水蒸气发生组件，用于生成水蒸气通入热解气化回转炉内。本发明的物料先经加热发生热解反应，生成燃气和炭，炭与水蒸气进行进一步气化、活化反应，生产高热值燃气，还可得到具有吸附性能的多孔炭材料。本发明具有设备结构简单，能源利用效率高，生产成本低等优点，与生物质纯热解反应相比显著提高燃气产率，比生物质空气气化燃气热值高两倍以上。

Description

一种生物质热解气化回转炉设备
技术领域
本发明涉及生物质热解气化联产炭材料的技术领域，具体涉及一种生物质热解气化回转炉设备。
背景技术
生物质是一种清洁的可再生能源。在生物质能源利用中，木块、木屑、刨花、竹块、竹屑、果壳、秸杆、生物质颗粒等生物质燃料大多采用直接燃烧，存在燃烧不完全、产生氮氧化物、一氧化碳、烟尘等大气污染物，以及资源未能得到高效利用等问题。热解是指有机物原料在隔绝空气或少量空气存在的条件下受热分解形成气体、液体及炭等物质的过程，气体产物热值通常在10000kJ/Nm3以上；气化是指生物质原料与气化剂，如空气、水蒸气或者氧气等，在一定的温度条件下，气固反应生成气体的过程，燃气热值通常在5000～6000kJ/Nm3左右；水蒸气活化是指炭与水蒸气反应，炭表面被侵蚀，而产生发达的孔隙结构，形成多孔炭吸附材料的过程。通过生物质热解、气化和活化等技术，可以将上述低品位的生物质能源转换成高品位的清洁能源生物质燃气，提高燃烧效率，同时还可以得到生物质炭或多孔炭吸附材料。
在生物质热解气化技术的应用中，主要通过热解气化反应得到炭和燃气产物。目前应用较多的生物质热解气化设备，主要有固定床气化炉、流化床气化炉和回转炉等。固定床与流化床的生物质热解气化主要以制备燃气为主，且燃气热值较低，产生的炭产物其得率低和品质差。回转炉生物质热解主要以得到普通的炭产品为主，燃气热值较高而产率较低。传统的水蒸气活化制造活性炭等多孔吸附材料，通常先将木质原料炭化，再进行水蒸气活化反应，分二步进行，需要炭化设备、活化设备等，项目建设投入资金较大，且生产工艺流程长、运行成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种生物质热解气化回转炉设备，克服了现有技术存在的问题，它将成为提升生物质燃气和炭品质，实现生物质能源化和联产炭材料高值化利用的有效途径。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种生物质热解气化回转炉设备，包括热解气化回转炉以及设置在热解气化回转炉的外侧的高温换热组件，所述高温换热组件包括包覆在热解气化回转炉外侧的换热室以及与换热室的热介质入口连接的燃烧室，所述热解气化回转炉内热解气化生成的生物质燃气至少一部分通至燃烧室，所述热解气化回转炉上设有水蒸气入口，所述换热室的热介质出口连接有水蒸气发生组件，所述水蒸气发生组件生成的水蒸气通过水蒸气入口通入热解气化回转炉内。
进一步地，所述水蒸气发生组件包括余热回收器，所述余热回收器的热介质入口与换热室的热介质出口连接，所述余热回收器的冷介质入口通入水，冷介质出口通出水蒸气，并利用管道与热解气化回转炉的水蒸气入口连接。
进一步地，所述水蒸气入口处设有使水蒸气的流向分布于热解气化回转炉(5)内底部的环形气体分布器以及管路阀门。
进一步地，所述热解气化回转炉的物料入口处连接有上料组件，所述上料组件包括料斗以及加料螺旋机，所述料斗的出口与加料螺旋机连接，所述加料螺旋机的出口与热解气化回转炉的物料入口连接。
进一步地，所述热解气化回转炉与入料组件之间设置有炉头进料室，所述热解气化回转炉的尾部设有炉尾出料室，所述炉头进料室上设有生物质燃气出口，所述生物质燃气出口处还设有泄压水封装置。
进一步地，所述热解气化回转炉的物料出口处连接有炭冷却器，所述炭冷却器包括炭出料通道以及包覆在炭出料通道外侧的冷却室，所述冷却室上设有冷却水入口和冷却水出口，所述炭出料通道的入口与热解气化回转炉的物料出口连接。
进一步地，所述炭出料通道的出口处设有星型出料器。
进一步地，所述热解气化回转炉的内壁上设有依其轴向均匀分布的螺旋形的导料板。
一种利用生物质原料生产生物质燃气及多孔炭方法，使用上述任一所述的生物质热解气化回转炉设备，具体步骤为：
S1：在燃烧室内燃烧燃料，加热得到的热烟气从换热室的热介质入口进入换热室内对热解气化回转炉进行加热，使热解气化回转炉内温度达到750℃以上；
S2：烟气从换热室的热介质出口通出，并通入至水蒸气发生组件，利用烟气的余热将水变为水蒸气，所得水蒸气从热解气化回转炉的水蒸气入口进入至热解气化回转炉内；
S3：将生物质原料导入热解气化回转炉，利用热解气化回转炉内热量以及水蒸气对生物质原料进行热解、气化、活化反应，形成大量的生物质燃气以及多孔炭吸附材料。
进一步地，所述S3中所生成的部分生物质燃气用作燃烧室内燃烧的燃料，剩余大量燃气可输出到其他用气设备。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
本发明的热解气化回转炉中物料先经加热发生热解反应，生成燃气和炭，炭再与送入的水蒸气进行进一步气化，同时进行活化反应，生产高热值燃气，还可得到具有吸附性能的多孔炭材料。与传统的先炭化后活化的水蒸气法生产活性炭工艺相比，本发明具有设备结构简单，能源利用效率高，生产成本低等优点。与传统的生物质纯热解和空气气化工艺相比，既可以比生物质纯热解反应显著提高燃气产率，又比生物质空气气化燃气热值高两倍以上。
热解气化回转炉中设置有螺旋形导料板，物料在回转炉内连续旋转滚动，能够保证物料在热解、气化、活化反应过程中、在回转炉内部充分翻滚，并且热燃气气流与物料逆流接触，这样增大了物料与炉壁、热燃气的接触面积，可以高效快速热解气化和活化反应，能够实现大范围调节物料在回转炉内热解、气化和活化时间，环形气体分布器使水蒸气的流向分布于底部，使水蒸气与炭充分接触和反应，并可通过管路阀门，有效调节水蒸气流量，可以实现生物质热解气化、活化的过程控制，便于调控燃气产率、燃气热值和炭材料的产品得率及其吸附性能。
燃烧室利用生物质原料热解气化、活化反应时产生的燃气作为燃料，通过回用其中少量的燃气，经燃烧器在燃烧室内燃烧为外热式热解气化回转炉提供热量，正常运行时无需输入外部燃料加热；还有剩余的大量燃气可输出到其他设备使用；换热室出口连接余热回收器，在此通过高温烟气与水的热交换，在降低排烟温度同时回收热量生产用于生物质气化、活化所需的水蒸气。
附图说明
图1为生物质热解气化回转炉设备的整体结构示意图(省略管路阀门)；
附图标记说明：1、料斗；2、加料螺旋机；3、炉头进料室；4、泄压水封装置；5、热解气化回转炉；6、换热室；7、余热回收器；8、气体分布器；9、炉尾出料室；10、燃烧器；11、燃烧室；12、炭冷却器；13、星型出料器；14、生物质燃气出口。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
如图1所示，一种生物质热解气化回转炉设备，包括上料组件、热解气化回转炉5以及炭冷却器12，上料组件与热解气化回转炉5的物料入口连接，炭冷却器12与热解气化回转炉5的物料出口连接。热解气化回转炉5的内壁上设有依其轴向均匀分布的螺旋形的导料板，通过改变热解气化回转炉5的转动速度，进而调节物料在热解气化回转炉5内热解气化和活化反应的时间，控制热解气化回转炉5的热解、气化、活化产物的产量。热解气化回转炉5外侧设置有高温换热组件，高温换热组件包括包覆在热解气化回转炉5外侧的换热室6以及燃烧室11，换热室6上具有热介质入口以及热介质出口，燃烧室11与换热室6的热介质入口连接。具体地，换热室6的热介质入口设置在换热室6靠近热解气化回转炉5的物料出口的下部，换热室6的热介质出口设置在靠近热解气化回转炉5的物料入口的上部，形成逆流换热，提高换热的效率。热解气化回转炉5的筒体采用材质为0Cr25Ni20耐热不锈钢(310S)，既有良好的传热性能，保证热解气化回转炉5内生物质热解气化和活化的反应温度，又有耐高温特性，使热解气化回转炉5能够长期运行。
热解气化回转炉5的生物质燃气出口14通过管道同时连接至燃烧室11以及其他用气设备或储气设备，燃烧室11上的生物质燃气入口处设有燃烧器10，热解气化回转炉5上设有水蒸气入口，换热室6的热介质出口连接有水蒸气发生组件。水蒸气发生组件包括余热回收器7，余热回收器7的热介质入口与换热室6的热介质出口连接，余热回收器7的冷介质入口通入水，水通过余热回收器7与热解室的热介质出口的高温烟气进行换热，使水变成水蒸气从冷介质出口通出，并利用管道与热解气化回转炉5的水蒸气入口连接，用于为热解气化回转炉5内提供水蒸气，与换热室6相同，余热回收器7同样可采用逆流换热的形式，提高换热的效率。热解气化回转炉5上的水蒸气入口处设有使水蒸气的流向分布于热解气化回转炉5内底部的环形气体分布器8以及管路阀门，从而能有效地使水蒸气与炭充分接触和反应，同时通过管路阀门，有效调节水蒸气流量，可以实现生物质热解气化、活化的过程控制，便于调控燃气产率、燃气热值和炭材料的产品得率及其吸附性能。
上料组件包括料斗1以及加料螺旋机2，料斗1的出口与加料螺旋机2的入口连接，加料螺旋机2的出口与热解气化回转炉5的物料入口连接。物料从料斗1落入至加料螺旋机2，通过控制加料螺旋机2的转动速度，可调节热解气化回转炉5内生物质原料的进料速度，调节整体的热解、气化、活化产物的产量。热解气化回转炉5与加料螺旋机2之间还设置有炉头进料室3，热解气化回转炉5的物料出口处设有炉尾出料室9，并在两端连接处均设有动态密封件，以保证热解气化回转炉5内的密封性，生物质燃气出口14设置在炉头进料室3上，并且设有泄压水封装置4，能够在运行中发生意外爆燃时迅速泄压，充分保障***运行的安全性。
炭冷却器12包括炭出料通道以及包覆在炭出料通道外侧的冷却室，冷却室上设有冷却水入口和冷却水出口，冷却水入口设置在冷却室靠近炭出料通道的出口的下部，冷却水出口设置在冷却室靠近炭出料通道的入口的上部，形成逆流换热。炭出料通道的入口与炉尾出料室9的物料出口连接，炭出料通道的出口处设有星型出料器13，以保证出料过程回转炉***的密封。
一种利用生物质原料生产生物质燃气及多孔炭方法，使用上述的生物质热解气化回转炉设备，步骤为：
S1：在燃烧室11内燃烧燃料，加热得到的热烟气从换热室6的热介质入口进入换热室6内对热解气化回转炉5进行加热，使热解气化回转炉5内温度达到750℃以上；
S2：烟气从换热室6的热介质出口通出，并通入至水蒸气发生组件，利用余热将水变为水蒸气，所得水蒸气从热解气化回转炉5的水蒸气入口进入至热解气化回转炉5内；
S3：将生物质原料导入热解气化回转炉5，利用热解气化回转炉5内热量以及水蒸气对生物质原料进行热解、气化、活化反应，形成大量的生物质燃气以及多孔炭吸附材料。
具体地，在S2中，从换热室6的热介质出口通出的烟气，利用余热换热器与水进行热交换，变为水蒸气并利用管道通入热解气化回转炉5内。在通入热解气化回转炉5前，先经过环形气体分布器8，通过环形气体分布器8将水蒸气的流向分布于热解气化回转炉5内底部，用于生物质气化和活化反应，生产高热值燃气，以及具有吸附性能的多孔炭材料。
具体地，在S3中，热解气化回转炉5的生物质原料可通过入料组件进行导入，生物质原料从料斗1进入加料螺旋机2，由加料螺旋机2将生物质原料导入至热解气化回转炉5内。
从热解气化回转炉5中热解生成的部分生物质燃气从炉头进料室3的生物质燃气出口14通出，通过管道将部分的生物质燃气通入燃烧室11内，用于作为燃烧的燃料，从而无需采用额外的燃料进行燃烧产热，整体设备在正常运行时无需输入外部燃料加热，还有剩余的大量燃气可输出到其他设备使用。生成的多孔炭可通过炭冷却器12进行冷却，最终从星型出料器13排出。
以木片热解气化生产燃气及炭吸附材料为例，木片原料长度×宽度×厚度约65mm×35mm×10mm，含水率12％左右。在装置启动初期，热解气化回转炉5的加热主要利用燃烧室11点燃预先备好的燃料进行供热，首先通过燃料的燃烧，将热解气化回转炉5内温度逐渐升至850℃；然后将木片通过加进螺旋机送入外热式回转炉内，物料在热解气化回转炉5内导料板推动下被翻腾，并向炉尾出料室9移动，在隔绝空气的条件下被加热，发生热解反应而生成炭和生物质燃气，炭继续沿筒体运动，与送入的水蒸气反应，水蒸气比例为2:1，在热解气化回转炉5内发生气化和活化反应，生成更多的燃气与多孔炭吸附材料，产生的燃气少部分回送入燃烧室11作为回转炉的外加热能源，还剩余大量的燃气可用于其他用途，产出的生物质燃气热值10800kJ/Nm3，炭吸附材料的亚甲基蓝吸附值11mL/g，碘吸附值950mg/g；最后产生的多孔炭通过炭冷却器12进行冷却，从星型出料器13排出。
当热解气化稳定地产生生物质燃气后，燃烧室11内的燃料切换为使用热解气化回转炉5内产生的生物质燃气燃烧，设备进入正常运行，生物质燃气与助燃空气经燃烧器10进入燃烧室11进行充分完全燃烧，燃烧后产生的高温烟气进入换热室6与热解气化回转炉5进行加热，从换热室6的热介质出口出来的烟气进入余热回收器7，与水通过热交换生产水蒸气用于生物质气化和活化反应，炉头进料室3连接泄压水封，用于***发生意外爆燃时及时泄压，避免对设备和操作人员的危害。
本发明的热解气化回转炉5中物料先经加热发生热解反应，生成燃气和炭，炭再与送入的水蒸气进行进一步气化，同时进行活化反应，生产高热值燃气，还可得到具有多孔吸附性能的炭材料。与传统的先炭化后活化的水蒸气法生产活性炭工艺相比，本发明具有设备结构简单，能源利用效率高，生产成本低等优点。与传统的生物质纯热解和空气气化工艺相比，既可以比生物质纯热解反应显著提高燃气产率，又比生物质空气气化燃气热值高两倍以上。
热解气化回转炉5中设置有螺旋形导料板，物料在热解气化回转炉5内连续旋转滚动，能够保证物料在热解气化过程中、在热解气化回转炉5内部充分翻滚，并且热燃气气流与物料逆流接触，这样增大了物料与炉壁、热燃气的接触面积，实现高效快速热解气化和活化反应，可以实现大范围调节物料在回转炉内热解气化时间，环形气体分布器8使水蒸气的流向分布于底部，使水蒸气与炭充分接触和反应，并可通过管路阀门，有效调节水蒸气流量，可以实现生物质热解气化、活化的过程控制，便于调控燃气产率、燃气热值和炭材料的产品得率及其吸附性能。
燃烧室11利用生物质原料热解气化、活化反应时产生的燃气作为燃料，通过回用其中少量的燃气，经燃烧器10在燃烧室11内燃烧为热解气化回转炉5提供热量，正常运行时无需输入外部燃料加热；还有剩余的大量燃气可输出到其他设备使用；换热室6出口连接余热回收器7，在此通过高温烟气与水的热交换，在降低排烟温度同时回收热量生产用于生物质气化、活化所需的水蒸气。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物质热解气化回转炉设备，其特征在于：包括热解气化回转炉(5)以及设置在热解气化回转炉(5)的外侧的高温换热组件，所述高温换热组件包括包覆在热解气化回转炉(5)外侧的换热室(6)以及与换热室(6)的热介质入口连接的燃烧室(11)，所述热解气化回转炉(5)内热解气化生成的生物质燃气至少一部分通至燃烧室(11)，所述热解气化回转炉(5)上设有水蒸气入口，所述换热室(6)的热介质出口连接有水蒸气发生组件，所述水蒸气发生组件生成的水蒸气通过水蒸气入口通入热解气化回转炉(5)内。
2.根据权利要求1所述的生物质热解气化回转炉设备，其特征在于：所述水蒸气发生组件包括余热回收器(7)，所述余热回收器(7)的热介质入口与换热室(6)的热介质出口连接，所述余热回收器(7)的冷介质入口通入水，冷介质出口通出水蒸气，并利用管道与热解气化回转炉(5)的水蒸气入口连接。
3.根据权利要求1所述的生物质热解气化回转炉设备，其特征在于：所述水蒸气入口处设有使水蒸气的流向分布于热解气化回转炉(5)内底部的环形气体分布器(8)以及管路阀门。
4.根据权利要求1所述的生物质热解气化回转炉设备，其特征在于：所述热解气化回转炉(5)的物料入口处连接有上料组件，所述上料组件包括料斗(1)以及加料螺旋机(2)，所述料斗(1)的出口与加料螺旋机(2)连接，所述加料螺旋机(2)的出口与热解气化回转炉(5)的物料入口连接。
5.根据权利要求4所述的生物质热解气化回转炉设备，其特征在于：所述热解气化回转炉(5)与入料组件之间设置有炉头进料室(3)，所述热解气化回转炉(5)的尾部设有炉尾出料室(9)，所述炉头进料室(3)上设有生物质燃气出口(14)，所述生物质燃气出口(14)处还设有泄压水封装置(4)。
6.根据权利要求1所述的生物质热解气化回转炉设备，其特征在于：所述热解气化回转炉(5)的物料出口处连接有炭冷却器(12)，所述炭冷却器(12)包括炭出料通道以及包覆在炭出料通道外侧的冷却室，所述冷却室上设有冷却水入口和冷却水出口，所述炭出料通道的入口与热解气化回转炉(5)的物料出口连接。
7.根据权利要求6所述的生物质热解气化回转炉设备，其特征在于：所述炭出料通道的出口处设有星型出料器(13)。
8.根据权利要求1所述的生物质热解气化回转炉设备，其特征在于：所述热解气化回转炉(5)的内壁上设有依其轴向均匀分布的螺旋形的导料板。
9.一种利用生物质原料生产生物质燃气及多孔炭方法，使用上述权利要求1-8任一所述的生物质热解气化回转炉设备，其特征在于：具体步骤为：
S1：在燃烧室(11)内燃烧燃料，加热得到的热烟气从换热室(6)的热介质入口进入换热室(6)内对热解气化回转炉(5)进行加热，使热解气化回转炉(5)内温度达到750℃以上；
S2：烟气从换热室(6)的热介质出口通出，并通入至水蒸气发生组件，利用烟气的余热将水变为水蒸气，所得水蒸气从热解气化回转炉(5)的水蒸气入口进入至热解气化回转炉(5)内；
S3：将生物质原料导入热解气化回转炉(5)，利用热解气化回转炉(5)内热量以及水蒸气对生物质原料进行热解、气化、活化反应，形成大量的生物质燃气以及多孔炭吸附材料。
10.根据权利要求9所述的利用生物质原料生产生物质燃气及多孔炭方法，其特征在于：所述S3中所生成的部分生物质燃气用作燃烧室(11)内燃烧的燃料，剩余大量燃气可输出到其他用气设备。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113046103A (zh) * 2021-03-17 2021-06-29 湖南耕农富硒农业科技股份有限公司 一种生物质燃料的加工设备及加工方法
WO2022156454A1 (zh) * 2021-01-21 2022-07-28 东南大学 一种污泥耦合生物质热解气化装置与方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001158885A (ja) * 1999-09-20 2001-06-12 Japan Science & Technology Corp 有形燃料のガス化装置及びガス化方法
CN101693848A (zh) * 2009-10-19 2010-04-14 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 内热式连续制备生物质热解气化煤气的方法及用的回转炉
CN202203950U (zh) * 2011-07-25 2012-04-25 北京华顺达环保有限公司 一种有机固体废物热解气化装置
WO2014026904A1 (de) * 2012-08-16 2014-02-20 Khd Humboldt Wedag Gmbh Anlage zur herstellung von zementklinker mit einer brennvorrichtung für schwierige brennstoffe
CN107022364A (zh) * 2017-05-10 2017-08-08 河南省科学院能源研究所有限公司 生物质热解气化发电联产活性炭工艺及关键设备
CN107033973A (zh) * 2017-05-26 2017-08-11 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 一种内外热一体生物质回转热解气化设备及应用
CN109628157A (zh) * 2018-12-11 2019-04-16 华中科技大学 一种连续式生物质热解气化装置及方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001158885A (ja) * 1999-09-20 2001-06-12 Japan Science & Technology Corp 有形燃料のガス化装置及びガス化方法
CN101693848A (zh) * 2009-10-19 2010-04-14 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 内热式连续制备生物质热解气化煤气的方法及用的回转炉
CN202203950U (zh) * 2011-07-25 2012-04-25 北京华顺达环保有限公司 一种有机固体废物热解气化装置
WO2014026904A1 (de) * 2012-08-16 2014-02-20 Khd Humboldt Wedag Gmbh Anlage zur herstellung von zementklinker mit einer brennvorrichtung für schwierige brennstoffe
CN107022364A (zh) * 2017-05-10 2017-08-08 河南省科学院能源研究所有限公司 生物质热解气化发电联产活性炭工艺及关键设备
CN107033973A (zh) * 2017-05-26 2017-08-11 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 一种内外热一体生物质回转热解气化设备及应用
CN109628157A (zh) * 2018-12-11 2019-04-16 华中科技大学 一种连续式生物质热解气化装置及方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022156454A1 (zh) * 2021-01-21 2022-07-28 东南大学 一种污泥耦合生物质热解气化装置与方法
CN113046103A (zh) * 2021-03-17 2021-06-29 湖南耕农富硒农业科技股份有限公司 一种生物质燃料的加工设备及加工方法
CN113046103B (zh) * 2021-03-17 2021-09-14 湖南耕农富硒农业科技股份有限公司 一种生物质燃料的加工设备及加工方法

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