CN209039395U - 一种秸秆干燥和热裂解装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于生物质能源技术领域,具体提供了一种生物质炭化装置。本实用新型提供的秸秆干燥和热裂解装置,包括干燥***、热裂解***、相分离***、供热***和输送***。其中,干燥***和热裂解***的热源均来自供热***燃烧热裂解气所产生的高温烟气,并且,供热***中燃烧室的烟气出口还与干燥炉的内腔相连接。上述特殊结构使得利用该装置进行秸秆干燥和热裂解时,热交换效率高、热量损失少,在装置启动后,能够完全实现热源自供给。更重要的是,热解气燃烧产生的高温烟气还通入干燥炉内腔,能够降低氧气含量,营造限氧环境,还能够降低体系中水蒸气含量,利于后续热解的进行。
Description
技术领域
本实用新型属于化工装备技术领域,具体涉及一种生物质炭化装置。
背景技术
随着农业现代化和城镇化的快速发展以及农村生活水平的提高,农村地区的能源短缺利用方式落后问题日益突显。生物质能是一种清洁可再生能源,具有氮、硫含量少和CO2近零排放的优点,且农村地区资源储量丰富。最大限度地利用自有生物质资源,减少化石能源的消耗及其造成的环境污染,可有效增加农民收入、改善农村生活水平和保护农业生态环境,是新农村建设实现能源、经济、环境协调发展的重要路径。
生物质热解技术是生物质热化学转化技术中的一种,该技术是将切碎或成型后的生物质原料,在缺氧环境下加热升温引起分子内部分解,进而形成生物质炭、生物油和不可冷凝气体产物的过程。生物质炭可作为高品质能源、土壤改良剂,也可作为还原剂、肥料缓释载体和二氧化碳封存剂等,已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等领域。因其可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案,生物炭的生产和应用已引起国内外广泛关注。
目前,如何能够最大限度的减少秸秆裂解工艺能源的消耗和热量损失,进而实现生产成本的大幅度降低,是本领域技术人员研究的热点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术中秸秆裂解成本较高的缺陷,进而提供一种新型秸秆干燥和热裂解装置。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的:
一种秸秆干燥和热裂解装置,包括,
干燥***,用于对秸秆颗粒进行干燥和预热,包括干燥炉;
热裂解***,用于对干燥和预热后的秸秆颗粒进行热裂解,包括热解炉;
相分离***,包括气固分离单元,用于将热裂解产物进行气固分离,得到热裂解气和生物质炭;
供热***,包括燃烧室,具有热解气入口、助燃空气入口和烟气出口,用于燃烧热裂解气以产生高温烟气,提供干燥***和热裂解***的热源;
输送***,用于物料的输送;
所述燃烧室的烟气出口与所述干燥炉的内腔相连。
所述干燥炉为外热式旋转干燥炉,所述外热式旋转干燥炉具有内筒体、外筒体和二者所形成的夹腔,所述夹腔和内筒体均与所述燃烧室的烟气出口连接。
所述热解炉为外热式旋转热解炉,所述外热式旋转热解炉具有内筒体、外筒体和二者所形成的夹腔;所述夹腔与所述燃烧室的烟气出口连接。
所述输送***包括位于所述外热式旋转干燥炉和所述外热式旋转热解炉之间的进料仓,用于堆积经过干燥和预热后的秸秆颗粒。
所述干燥炉的夹腔烟气入口与所述热解炉的夹腔烟气出口连接,所述热解炉的夹腔烟气入口与所述燃烧炉的烟气出口连接。
还包括余热回收***,所述余热回收***包括余热锅炉,所述余热锅炉与所述干燥炉的夹腔烟气出口和所述热解炉的夹腔烟气出口相连,用于对回收烟气余热。
所述干燥炉的内腔烟气出口与所述燃烧室的助燃空气入口相连。
所述燃烧室设有热解气喷嘴,用于将热解气输送入燃烧室。
还包括洗涤***,用于洗涤热解气,所述洗涤***的气体入口和出口分别与所述气固分离单元的气体出口和所述燃烧室的烟气入口相连。
所述相分离***还包括油水分离单元,所述油水分离单元的入口与所述洗涤***的洗涤液出口相连。
所述干燥***和所述热裂解***设有温控装置,用于调节供应所述干燥炉和所述热解炉的烟气量。
还包括烟气处理***,用于将所述干燥***和所述热裂解***输出的烟气净化。
还包括生物质炭粉碎和冷却***。
还包括炭基肥制备***,用于将生物质炭与肥料原料混合制备炭基肥。
所述炭基肥制备***中热源来自所述余热回收***。
制备炭基肥所用的复合肥原料包括无机化肥、微量元素和粘结剂等,其中,无机化肥包括尿素、磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸钾中的一种或几种;制得的炭基肥中生物质炭(干基)占复合肥总原料的10~20wt%。
本实用新型的技术方案具有以下有益效果:
1.本实用新型提供的秸秆干燥和热裂解装置,包括干燥***、热裂解***、相分离***、供热***和输送***。其中,干燥***和热裂解***的热源均来自供热***燃烧热裂解气所产生的高温烟气,并且,供热***中燃烧室的烟气出口还与干燥炉的内腔相连接。上述特殊结构使得利用该装置进行秸秆干燥和热裂解时,热交换效率高、热量损失少,在装置启动后,能够完全实现热源自供给。更重要的是,热解气燃烧产生的高温烟气还通入干燥炉的内腔,能够将秸秆颗粒周围的空气置换为高温烟气,降低氧气含量,营造限氧环境,更有利于保障生物质炭品质,还能够将秸秆颗粒干燥所产生的水蒸气及时带走,降低体系中水蒸气含量,利于后续热解的进行。
本实用新型提供的秸秆干燥和热裂解装置,实现了设备撬装化、模块化、生产连续化和控制自动化。利用其所进行的秸秆干燥和热裂解工艺,流程短、好控制且成本低廉,秸秆原料在密闭的***中加工,不产生三废。
2.本实用新型提供的秸秆干燥和热裂解装置,利用其所进行的秸秆干燥和热裂解处理,能够将所有粉尘、热解气和热解副产物(木醋液和木焦油)均回收利用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式中的技术方案,下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种实施方式提供的秸秆干燥和热裂解装置示意图;
图2为本实用新型一种实施方式提供的秸秆干燥和热裂解装置中的干燥***和热裂解***示意图;
上述附图中的附图标记说明如下:
1-秸秆粉碎、造粒或压块处理***;2-上料***;3-干燥炉;31-干燥炉的夹腔烟气入口;32-干燥炉的夹腔烟气出口;33-干燥炉的内腔烟气入口; 34-干燥炉的内腔烟气出口;304-进料仓;4-热解炉;41-热解炉的夹腔烟气入口;42-热解炉的夹腔烟气出口;5-气固分离;6-除尘器;7-生物质炭粉碎和冷却***;8-燃烧室;9-洗涤塔;10-油水分离单元;11-缓冲罐;12-除雾器;13-余热锅炉;14-烟气处理***。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。此外,下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实施例提供了一种秸秆干燥和热裂解装置,该装置包括,
干燥***,包括干燥炉3,秸秆颗粒在干燥炉3中进行干燥和预热;
热裂解***,用于对干燥和预热后的秸秆颗粒进行热裂解,包括热解炉4;
相分离***,包括气固分离单元,用于将热裂解产物进行气固分离,得到热裂解气和生物质炭;
供热***,包括燃烧室8,具有热解气入口、助燃空气入口和烟气出口,用于燃烧热裂解气以产生高温烟气,提供干燥***和热裂解***的热源;
输送***,用于物料的输送;
所述燃烧室的烟气出口与所述干燥炉的内腔相连。
干燥***的秸秆颗粒出口与热裂解***的秸秆颗粒入口相连接,秸秆颗粒通过物料输送***传送。热裂解***的热解产物出口与气固分离单元相连,本实施例中,气固分离单元选用沉降塔,当然也可以为或其它气固分离设备,或者包括旋风分离器等除尘设备。
气固分离单元的气相出口与燃烧室相连,如图1所示,作为一种优选的实施方式,还包括一个洗涤***,该洗涤***包括洗涤塔9,气相出口通过三通分别与燃烧室和洗涤塔9相连,洗涤塔的气相出口与除雾器相连,除雾器的气相出口与缓冲罐相连,缓冲罐的气相出口与燃烧室相连。该洗涤塔9可选用喷淋塔,同时,相分离***还设置一个油水分离***,洗涤塔的液体出口与油水分离***的入口相连。装置工作时,由气固分离单元输出的热解气进入洗涤塔,洗涤得到的洗涤液送入油水分离***,经油水分离得到木醋液和木焦油,而经过洗涤的热解气再送入燃烧室进行燃烧,得到的高温烟气用于秸秆颗粒的干燥和热解。
在装置工作时,可根据实际需求选择,气固分离后的全部热解气进入燃烧室燃烧,或者,气固分离后的全部热解气进入洗涤塔洗涤后,先后经过除雾器和缓冲罐,再进入燃烧室或送去储存。从而可以灵活控制木焦油和木醋液的产量。
作为一种优选的实施方式,干燥炉3选用外热式旋转干燥炉,其具有内、外两个筒体,内筒体围绕构成干燥炉内腔,内筒体和外筒体之间形成夹腔,外筒体上设置有干燥炉的夹腔烟气入口31和夹腔烟气出口32,该入口与燃烧室的烟气出口相连,以实现烟气对干燥炉的供热,该出口与余热锅炉相连;内筒体上设置有干燥炉的内腔烟气入口33和内腔烟气出口34,该入口和燃烧室的烟气出口相连,该出口与余热锅炉相连。
作为一种优选的实施方式,热解炉4选用外热式旋转炉,其具有内、外两个筒体,内筒体围成的空间为热解炉内腔,内筒体和外筒体共同构成一个夹腔,该夹腔通过设置在外筒体上的夹腔烟气入口41与燃烧室的烟气出口相连。该外筒体上还设置有一个夹腔烟气出口42,与余热锅炉13相连,余热锅炉13与一气体净化***相连。
干燥炉的夹腔烟气入口31也可不直接与燃烧室的烟气出口相连,而是与热解炉的夹腔烟气出口42相连。这样,燃烧室出来的高温烟气在热解炉中进行热量释放后再进入干燥炉的夹腔和内腔,进行对秸秆颗粒的干燥和预热并置换秸秆颗粒周围的空气气氛为烟气气氛。
装置在工作时,由输送***将秸秆颗粒送至干燥炉中,在高温烟气环境下干燥和预热,接着,预热和干燥后的秸秆颗粒被输送至热解炉中,以高温烟气为外热式热源,发生限氧条件下的高温热裂解,产生的热裂解产物(热裂解气和生物质炭)由热解炉输出后送入沉降塔,分离得到的热解气送至燃烧室中燃烧,产生高温烟气,根据生产设计和工业需求,可将全部或部分高温烟气输送入热解炉和干燥炉的夹腔中充当热源。在具体操作时,既可以将高温烟气分别通入干燥炉和热解炉的夹腔中,也可以使高温烟气先进入热解炉的夹腔,而后由热解炉的夹腔烟气出口输送至干燥炉的内腔和夹腔。
显然,干燥炉并不限于上述结构,只要能够实现烟气作为热源的同时还与干燥炉内腔的物料接触并置换空气即可。热解炉也并不限于上述结构,只要具有良好保温和密闭性并使得烟气能够作为裂解外热热源使用即可。
作为一种优选的实施方式,在干燥炉和热解炉之间还设置一个进料仓 304,该进料仓可采用图2的方式,干燥炉的出口与进料仓的入口相连,进料仓底部设置的出口与热解炉的进料口通过一个螺旋输送相连。在工作时,由干燥炉输出的预热和干燥后的秸秆颗粒落入进料仓304,秸秆颗粒在该进料仓中密集堆积,这样,就能够将热解炉中气氛和干燥炉中气氛隔开。当然,进料仓也可以采用其它方式设置,只要能够达到秸秆颗粒的密集堆积以将干燥炉和热解炉中的气氛隔开的效果即可。
对比例
本对比例提供的秸秆干燥和热裂解装置,其大体结构均与本实用新型实施方式所提供相同,不同之处在于,该装置采用传统的干燥设备作为干燥炉,该炉内腔并不与燃烧室的烟气出口相连,而是开放式结构。
与对比例提供的装置相比,采用本实用新型实施方式提供的装置进行秸秆颗粒的干燥和热裂解时,至少能够节省10%的能源成本,并且,由于本实用新型的干燥炉内腔与燃烧室高温烟气出口相连,高温烟气在通过干燥炉内腔时,将秸秆颗粒周围的空气置换,并将水蒸气带走,能够提前营造限氧环境,这样,在裂解炉中就无需在进行制造负压再补充惰性气体的操作。不仅节省了工业制氮装置(一般需要几十万元),还能够充分利用高温烟气的热能,提高热交换效率,减少热量损失。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
Claims (15)
1.一种秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,包括,
干燥***,用于对秸秆颗粒进行干燥和预热,包括干燥炉(3);
热裂解***,用于对干燥和预热后的秸秆颗粒进行热裂解,包括热解炉(4);
相分离***,包括气固分离单元,用于将热裂解产物进行气固分离,得到热裂解气和生物质炭;
供热***,包括燃烧室(8),具有热解气入口、助燃空气入口和烟气出口,用于燃烧热裂解气以产生高温烟气,提供干燥***和热裂解***的热源;
输送***,用于物料的输送;
所述燃烧室的烟气出口与所述干燥炉的内腔相连。
2.根据权利要求1所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,
所述干燥炉为外热式旋转干燥炉,所述外热式旋转干燥炉具有内筒体、外筒体和二者所形成的夹腔,所述夹腔和内筒体均与所述燃烧室的烟气出口连接。
3.根据权利要求1或2所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,
所述热解炉为外热式旋转热解炉,所述外热式旋转热解炉具有内筒体、外筒体和二者所形成的夹腔;所述夹腔与所述燃烧室的烟气出口连接。
4.根据权利要求3所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,所述输送***包括位于所述外热式旋转干燥炉和所述外热式旋转热解炉之间的进料仓(304),用于堆积经过干燥和预热后的秸秆颗粒。
5.根据权利要求1所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,所述干燥炉的夹腔烟气入口(31)与所述热解炉的夹腔烟气出口(42)连接,所述热解炉的夹腔烟气入口(41)与所述燃烧室(8)的烟气出口连接。
6.根据权利要求1所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,还包括余热回收***,所述余热回收***包括余热锅炉(13),所述余热锅炉分别与所述干燥炉的夹腔烟气出口(32)和所述热解炉的夹腔烟气出口(42)相连,用于回收烟气余热。
7.根据权利要求1所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,所述干燥炉的内腔烟气出口(34)与所述燃烧室(8)的助燃空气入口相连。
8.根据权利要求1所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,所述燃烧室设有热解气喷嘴,用于将热解气输送入燃烧室(8)。
9.根据权利要求1所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,还包括洗涤***,用于洗涤热解气,所述洗涤***的气体入口和出口分别与所述气固分离单元的气体出口和所述燃烧室(8)的烟气入口相连。
10.根据权利要求9所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,所述相分离***还包括油水分离单元(10),所述油水分离单元(10)的入口与所述洗涤***的洗涤液出口相连。
11.根据权利要求1所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,所述干燥***和所述热裂解***设有温控装置,用于调节供应所述干燥炉和所述热解炉的烟气量。
12.根据权利要求1所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,还包括烟气处理***(14),用于将所述干燥***和所述热裂解***输出的烟气净化。
13.根据权利要求1所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,还包括生物质炭粉碎和冷却***(7)。
14.根据权利要求1所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,还包括炭基肥制备***,用于将生物质炭与肥料原料混合制备炭基肥。
15.根据权利要求14所述的秸秆干燥和热裂解装置,其特征在于,所述炭基肥制备***中热源来自所述余热回收***。
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