生物质均衡外加热式热解装置制造方法
【专利摘要】生物质均衡外加热式热解装置，包括支架，支架上设有加热炉、外保温筒和内耐热筒，外保温筒和内耐热筒均垂直设置且具有同一中心线，外保温筒和内耐热筒之间形成圆筒形的热气空腔，内耐热筒内部为密闭干馏热解腔，外保温筒和内耐热筒上端设有盖体，盖体上设有密闭进料器和燃气出管，内耐热筒下端设有转动式炉排，热气空腔内沿垂直方向设有至少两块圆环形的隔板，每块隔板下面的热气空腔均通过一组加热管与该块隔板上面的热气空腔连通，加热管倾斜并沿内耐热筒中心线均匀布置。本发明具有以下优点：生物质热解温度更加均衡；生物质热解速率快捷且可控；生物质热解过程安全可靠；生物质燃气热值高、炭质量好；结构简单，便于操作与维护。
【专利说明】生物质均衡外加热式热解装置
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物质热解【技术领域】，尤其涉及一种生物质均衡外加热式热解装置。
【背景技术】
[0002] 生物质热裂解(又称热解或裂解)，通常是指在无氧或低氧环境下，利用热能打断 大分子量有机物，使之转变为含碳原子数目较少的低分子量物质，即生物质被加热升温引 起分子分解产生焦炭、可冷凝液体和气体产物的过程，是生物质能的一种重要利用形式。
[0003] 生物质热解技术是世界上生物质能研究的前沿技术之一。该技术能以连续的工艺 和工厂化的生产方式将以木屑等废弃物为主的生物质转化为高品质的易储存、易运输、能 量密度高且使用方便的代用燃气或液体燃料(生物油)，其不仅可以直接用于现有锅炉和燃 气透平等设备的燃烧，而且可通过进一步改进加工使液体燃料的品质接近于柴油或汽油等 常规动力燃料的品质，此外还可以从中提取具有商业价值的化工产品。相比于常规的化石 燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分极其微小，可视为21世纪的绿色燃料。
[0004] 外加热式热解是生物质热解的合理工艺，但其现有热解装置弊端在于周边温度与 中心温度梯度太大，往往是周边温度过高而中心温度不够，原料出现夹生的现象，而且是热 解装置体积越大越显得突出，因此阻碍了外加热式热解技术在实践中的应用。因此，亟需解 决加热不均衡这一技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种生物质热解温度均衡、热解利 用率高、生产效率高的生物质均衡外加热式热解装置。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：生物质均衡外加热式热解装置， 包括支架，所述支架上设有加热炉、位于加热炉上方的外保温筒和位于外保温筒内部的内 耐热筒，外保温筒和内耐热筒均垂直设置且具有同一中心线，外保温筒和内耐热筒之间形 成圆筒形的热气空腔，加热炉的热气出口与热气空腔下端连通，热气空腔上端连接有排气 烟囱，内耐热筒内部为密闭干馈热解腔，外保温筒和内耐热筒上端设有盖体，盖体上连接有 均与密闭干馏热解腔连通的密闭进料器和燃气出管，内耐热筒下端设有转动式炉排，内耐 热筒下端连接有位于转动式炉排下方的集炭器，集炭器为上大下小的圆锥形结构，集炭器 下端连接有密闭出料器，热气空腔内沿垂直方向设有至少两块圆环形的隔板，每块隔板下 面的热气空腔均通过一组加热管与该块隔板上面的热气空腔连通，加热管倾斜并沿内耐热 筒中心线均匀布置。
[0007] 所述密闭进料器设在盖体中心处，盖体上设有与密闭进料器下端连通的进料孔， 内耐热筒内壁上部设有位于进料孔正下方的的布料器，布料器呈上小下大的圆锥形结构。
[0008] 所述外保温筒侧部设有与热气空腔连通的清灰孔，清灰孔外侧设有密封盖。
[0009] 所述加热炉关于内耐热筒中心线对称设有两个，加热炉为生物质半气化炉，加热 炉俯视为半月牙形。
[0010] 所述排气烟囱关于内耐热筒中心线对称设有两个。
[0011] 采用上述技术方案，热分解作业进行时，生物质原料由密闭进料器进入到内耐热 筒内部，原料落到布料器上，经布料器的均匀布料落入到密闭干馏热解腔内部，对称的两个 加热炉所提供的生物质燃料半气化燃烧所产生的热气流分别依次进入各自下部外围的热 气空腔进入到加热管，再汇入到隔板上面的热气空腔内，再次经倾斜的加热管对原料进行 加热，由于在密闭干馏热解腔内部均匀布置了加热管，这样就可确保原料受热的均匀性，热 交换后的低温气体最后经过两根排气烟?排到大气中。热气流在加热管和热气空腔之间的 上述折流过程中，为密闭干馏热解腔中的生物质原料的热分解提供了水平方向的均衡温度 和垂直方向梯度温度。生物质原料热分解的温度依不同生物质原料析出挥发份的温度而 定。该温度由设在密闭干馏热解腔内的温度传感器和加热炉来控制；其热解的速率也依不 同的生物质原料的热解速度和密闭干馏热解腔的规模而定(直观来讲，也可视密闭出料器 所出的炭的质量而定）通过上述热解过程，在密闭干馏热解腔内，生物质析出的挥发份膨胀 并形成具有一定压力的热解气通过燃气出管排出，一部分可直接供给加热炉燃烧，实现了 热气循环利用，另一大部分可热气热用，或者进一步作为能源储存。
[0012] 本发明中整个生物质热解过程是连续的，是通过转动式炉排与密闭进料器的进 料、密闭出料器的出料来实现其连续性的。为了使密闭干馏热解腔内保持较高的传热能力， 要定期拆开筒密封盖清除加热管和热气空腔内的积灰。
[0013] 本发明由于外加热热量往复穿过密闭干馏热解腔内部，不仅使密闭干馏热解腔内 生物质的周边与中心的受热温度均衡，而且还使密闭干馏热解腔内上、下的生物质受热温 度均衡，使密闭干馏热解腔内维持均衡的温度，解决了原料在热解过程中因受热不均而出 现的夹生现象。
[0014] 本发明技术所要求的生物质热解温度较低，仅为各种生物制完全析出挥发份所需 要的温度。
[0015] 本发明生物质热解的产物为混合热解燃气和炭。产生的混合热解燃气以热气热用 为好。
[0016] 综上所述，本发明具有以下优点： (1 )、生物质热解温度更加均衡； (2) 、生物质热解速率快捷且可控； (3) 、生物质热解过程安全可靠； (4) 、生物质燃气热值高、炭质量好； (5) 、结构简单，便于操作与维护。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本发明的结构示意图； 图2是图1中俯视半剖视图。
[0018] 附图标记分别为：1 -密闭进料器；2 -排气烟囱；3 -燃气出管；4 -盖体；5 -布料 器；6-密闭干馏热解腔；7-内耐热筒；8-加热管；9-外保温筒；10-热气空腔；11-密封盖； 12-隔板；13 -转动式炉排；14-加热炉；15-集炭器；16-密闭出料器；17 -支架；18-进料 孔；19-清灰孔；20-阀门。
【具体实施方式】
[0019] 如图1和图2所示，本发明的生物质均衡外加热式热解装置，包括支架17,支架17 上设有加热炉14、位于加热炉14上方的外保温筒9和位于外保温筒9内部的内耐热筒7， 外保温筒9和内耐热筒7均垂直设置且具有同一中心线，外保温筒9和内耐热筒7之间形 成圆筒形的热气空腔10,加热炉14的热气出口与热气空腔10下端连通，热气空腔10上端 连接有排气烟囱2,内耐热筒7内部为密闭干馏热解腔6,外保温筒9和内耐热筒7上端设 有盖体4,盖体4上连接有均与密闭干馏热解腔6连通的密闭进料器1和燃气出管3,燃气 出管3上设有阀门20,内耐热筒7下端设有转动式炉排13,内耐热筒7下端连接有位于转 动式炉排13下方的集炭器15,集炭器15为上大下小的圆锥形结构，集炭器15下端连接有 密闭出料器16,热气空腔10内沿垂直方向设有至少两块圆环形的隔板12,每块隔板12下 面的热气空腔10均通过一组加热管8与该块隔板12上面的热气空腔10连通，加热管8倾 斜并沿内耐热筒7中心线均匀布置。
[0020] 密闭进料器1设在盖体4中心处，盖体4上设有与密闭进料器1下端连通的进料 孔18,内耐热筒7内壁上部设有位于进料孔18正下方的的布料器5,布料器5呈上小下大 的圆锥形结构。
[0021] 外保温筒9侧部设有与热气空腔10连通的清灰孔19,清灰孔19外侧设有密封盖 11。
[0022] 加热炉14关于内耐热筒7中心线对称设有两个，加热炉14为生物质半气化炉，力口 热炉14俯视为半月牙形。
[0023] 排气烟囱2关于内耐热筒7中心线对称设有两个。
[0024] 本发明中的密闭进料器1、密闭出料器16、加热炉14均为现有成熟技术，具体构造 不再赘述。
[0025] 本发明在工作使用时，生物质原料由密闭进料器1进入到内耐热筒7内部，原料落 到布料器5上，经布料器5的均匀布料落入到密闭干馏热解腔6内部，对称的两个加热炉 14所提供的生物质燃料半气化燃烧所产生的热气流分别依次进入各自下部外围的热气空 腔10进入到加热管8,再汇入到隔板12上面的热气空腔10内，再次经倾斜的加热管8对原 料进行加热，由于在密闭干馏热解腔6内部均匀布置了加热管8,这样就可确保原料受热的 均匀性，热交换后的低温气体最后经过两根排气烟@ 2排到大气中。热气流在加热管8和 热气空腔10之间的上述折流过程中，为密闭干馏热解腔6中的生物质原料的热分解提供了 水平方向的均衡温度和垂直方向梯度温度。生物质原料热分解的温度依不同生物质原料析 出挥发份的温度而定。该温度由设在密闭干馏热解腔6内的温度传感器和加热炉14来控 制；其热解的速率也依不同的生物质原料的热解速度和密闭干馏热解腔6的规模而定(直 观来讲，也可视密闭出料器16所出的炭的质量而定)通过上述热解过程，在密闭干馏热解腔 6内，生物质析出的挥发份膨胀并形成具有一定压力的热解气通过燃气出管3排出，一部分 可直接供给加热炉14燃烧，实现了热气循环利用，另一大部分可热气热用，或者进一步作 为能源储存。
[0026] 本发明中整个生物质热解过程是连续的，是通过转动式炉排13与密闭进料器1的 进料、密闭出料器16的出料来实现其连续性的。为了使密闭干馏热解腔6内保持较高的传 热能力，要定期拆开筒密封盖20清除加热管8和热气空腔10内的积灰。
[0027] 本发明由于外加热热量往复穿过密闭干馏热解腔6内部，不仅使密闭干馏热解腔 6内生物质的周边与中心的受热温度均衡，而且还使密闭干馏热解腔6内上、下的生物质受 热温度均衡，使密闭干馏热解腔6内维持均衡的温度，解决了原料在热解过程中因受热不 均而出现的夹生现象。
[0028] 本发明技术所要求的生物质热解温度较低，仅为各种生物制完全析出挥发份所需 要的温度。
[0029] 本发明生物质热解的产物为混合热解燃气和炭。产生的混合热解燃气以热气热用 为好。
[0030] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发 明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等 同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权 利要求范围当中。
【权利要求】
1. 生物质均衡外加热式热解装置，包括支架，其特征在于：所述支架上设有加热炉、位 于加热炉上方的外保温筒和位于外保温筒内部的内耐热筒，外保温筒和内耐热筒均垂直设 置且具有同一中心线，外保温筒和内耐热筒之间形成圆筒形的热气空腔，加热炉的热气出 口与热气空腔下端连通，热气空腔上端连接有排气烟?，内耐热筒内部为密闭干馏热解腔， 外保温筒和内耐热筒上端设有盖体，盖体上连接有均与密闭干馏热解腔连通的密闭进料器 和燃气出管，内耐热筒下端设有转动式炉排，内耐热筒下端连接有位于转动式炉排下方的 集炭器，集炭器为上大下小的圆锥形结构，集炭器下端连接有密闭出料器，热气空腔内沿垂 直方向设有至少两块圆环形的隔板，每块隔板下面的热气空腔均通过一组加热管与该块隔 板上面的热气空腔连通，加热管倾斜并沿内耐热筒中心线均匀布置。
2. 根据权利要求1所述的生物质均衡外加热式热解装置，其特征在于：所述密闭进料 器设在盖体中心处，盖体上设有与密闭进料器下端连通的进料孔，内耐热筒内壁上部设有 位于进料孔正下方的的布料器，布料器呈上小下大的圆锥形结构。
3. 根据权利要求1或2所述的生物质均衡外加热式热解装置，其特征在于：所述外保 温筒侧部设有与热气空腔连通的清灰孔，清灰孔外侧设有密封盖。
4. 根据权利要求3所述的生物质均衡外加热式热解装置，其特征在于：所述加热炉关 于内耐热筒中心线对称设有两个，加热炉为生物质半气化炉，加热炉俯视为半月牙形。
5. 根据权利要求4所述的生物质均衡外加热式热解装置，其特征在于：所述排气烟囱 关于内耐热筒中心线对称设有两个。
【文档编号】C10B47/22GK104119936SQ201410357817
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】赵青玲, 杨波, 陈夫进, 申翔伟, 赵廷林 申请人:华北水利水电大学