一种基于原位重整的秸秆内加热移动床热解设备的制作方法

1.本实用新型涉及煤化工技术领域，特别是涉及一种基于原位重整的秸秆内加热移动床热解设备。


背景技术：

2.目前，热解工艺主要生成产物为生物炭、热解气和焦油，其中生物炭和热解气作为高价值能源产物，经常受到焦油的影响，导致其热值下降，虽然目前许多热解工艺的研究已经对焦油的问题进行了改进，但焦油造成的影响仍然十分严重，立式移动床热解炉主要是以实现气固相反应过程或液固相反应过程的反应器，在反应时，固体物料自上而下经过进料，干燥，烘烤，热解，出料等步骤，流体则自下而上通过固体层进行反应。立式移动床内物料运动的特点易使炉体内原料层分布不均，并导致最终炭化的不均匀；且受到炉体结构的影响，导致其内部的催化剂极易发生持续作用时间短的问题，影响反应的持续进行。
3.专利号为cn206911014u提出了一种利用颗粒半焦对热解气进行预过滤的工艺装置，该装置利用自身生成的半焦对热解气体进行重整过滤，可有效降低热解气中的颗粒物含量，便于后部工序的顺利进行。此装置虽然通过利用颗粒半焦对热解气进行预过滤，可大大降低热解气中颗粒物含量，有助于减轻后部相关工序的负担，提高工艺系统运行的可靠性。但是本专利并未包括整个热解过程，只是单纯的过滤装置，对热解整体过程中可能存在的问题解决不够充分，且受到其功能性的影响，导致装置结构复杂，成本较高。
4.专利号为cn110982555a提出一种催化热解生物质焦油的重整反应装置，其结构主要是由一个固定床和一个喷动床组成。此专利提出一种重整反应路线，在固定床内生成的流化气体经分离器由外部管路进入喷动床中，通过其中的催化剂最后由上部排出。此路线虽然提升了重整反应的效果，但并未彻底解决焦油含量超标的问题，产物在应用上仍需进一步去除焦油，且催化剂位于喷动床内难以再生，因此也可能存在连续作业性不强等问题。
5.现有立式移动床热解炉存在连续作业条件下的催化剂持续作用时间短的问题，虽然换用其他催化剂可以提高催化活性，但其有效持续时间结束后反应难以进行的问题仍未得到真正改善；且大多数情况下，通过重整后的产物仍然存在焦油含量较高的问题，焦油问题并未真正解决，与此同时大部分移动床热解炉虽具备一定的重整效果，但是重整过程整体不可控，很难保证重整的有效进行；此外，对炉内原料的搅拌性不强，易结渣等问题仍然存在。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种基于原位重整的秸秆内加热移动床热解设备，以解决上述现有技术存在的问题，能极大的降低焦油对产物的影响，提高生物炭与热解气的理化性能。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种基于原位重整的秸秆内加热移动床热解设备，包括进料斗、炉体、出炭螺旋、燃烧器和三联冷凝器，
8.所述进料斗下方设置有上料输送带，电机驱动的上料输送带的末端与所述炉体上方的进料口相对应，所述炉体的下部设置有点火口；所述炉体的底部设置有同方向旋转的搅拌机构和出料机构；所述炉体上还开设有排出管路连接的热解气上出口、热解气下出口和热解气回流口，所述热解气回流口处的流量可通过电磁阀进行调控；炉体底部开设出炭口，出炭口底部出口连接出炭螺旋，出炭螺旋下方设置生物炭输送带，生物炭输送带接入炭箱；所述排出管路的尾部通过分支管路分别连接燃烧器和三联冷凝器，三联冷凝器的末端连接尾气处理装置。
9.优选地，所述炉体的下部侧壁上开设有与鼓风机连接的空气入口。
10.优选地，所述空气入口与炉体中的布风机构相连通。
11.优选地，所述搅拌机构和出料机构的旋转方向均为顺时针。
12.优选地，所述炉体下方的出炭口数量为四个，各出炭口接有出炭三通，出炭三通的底部出口连接出炭螺旋。
13.优选地，出炭螺旋两端加装有进水网口与出水网口。
14.优选地，所述排出管路与燃烧器连接的分支管路上开设有气体采样口。
15.应用于上述的基于原位重整的秸秆内加热移动床热解设备的热解方法，包括以下四个阶段：
16.(1)点火阶段：将原料填充至进料斗，使原料通过进料斗下方开口落入至下方的上料输送带中，使用电机驱动上料输送带将原料送至炉体上方的进料口处，持续至炉体内料位达到足以进行作业为止，此时可以停止进料过程，准备进行点火，炉体内空气循环路径为：点火口—空气入口—鼓风机—点火口，通过对料位的监视来判断上料输送带的开关，保证原料充足；
17.(2)稳定燃烧阶段：当炉内温度上升至反应温度保持稳定后，此时炉内反应已经进入了稳定燃烧阶段，打开炉体底部的搅拌机构和出料机构，使其一同顺时针旋转观察炉内温度来掌控炉内反应情况，并根据是否与要助燃来调节鼓风机的开关；
18.(3)原位重整阶段：热解过程中的热解气通过炉体上的热解气上出口与热解气下出口经管路进行排出，或经由热解气回流口返回至炉中；
19.(4)产物排出阶段：
20.1)生物炭的收集：经由底部出料机构排炭，由炉体下方四个出炭口进行出炭，在出炭口接上出炭三通，底部出口连接出炭螺旋，经过降温的炭落入下方的生物炭输送带上，运入炭箱中干燥储存；
21.2)热解气的收集：经过重整的热解气通过尾部分支管路，一路热解气进入燃烧器进行燃烧处理，另一路热解气进入三联冷凝器进行多级冷凝，从而再次进行净化，净化过后的热解气经由尾气处理装置进行收集利用。
22.本实用新型相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
23.1、本实用新型采用一种炭气原位耦合重整工艺，能极大的降低焦油对产物的影响，并整体调控重整反应的进行，提高生物炭与热解气的理化性能。
24.2、本实用新型采用一种特殊的立式移动床热解反应器，该反应器能提供炭气原位耦合重整工艺所需的环境，提高反应效率且结构简单，易于工业规模推广应用。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
26.图1为基于原位重整的秸秆内加热移动床热解设备的整体结构示意图；
27.图2为炭气原位耦合重整热解工艺流程图；
28.其中，1进料斗，2上料输送带，3环状热解气上出口，4环状热解气下出口，5搅拌机构，6环状布风口，7布风机构，8点火口，9动力轴，10出料机构，11稳压排气口，12进料口，13热解气上出口，14热解气下出口，15上空气入口，16下空气入口，17热解气回流口，18鼓风机，19引风机，20气体采样口，21燃烧器，22燃烧器支架，23尾气处理装置，24三联冷凝器，25进水网口，26出炭螺旋，27出水网口，28生物炭输送带，29炭箱。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型的目的是提供一种基于原位重整的秸秆内加热移动床热解设备，以解决上述现有技术存在的问题，能极大的降低焦油对产物的影响，提高生物炭与热解气的理化性能。
31.为使本实用新型的上述目的、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实用新型作进一步详细的说明。
32.如图1
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2所示，本实施例提供一种基于原位重整的秸秆内加热移动床热解设备，包括进料斗1、炉体、出炭螺旋26、燃烧器21和三联冷凝器24；
33.具体地，进料斗1下方设置有上料输送带2，电机驱动的上料输送带2的末端与炉体上方的进料口12相对应，炉体的下部设置有点火口8；炉体的底部设置有同方向旋转的搅拌机构5和出料机构10；炉体上还开设有排出管路连接的热解气上出口13、热解气下出口14和热解气回流口17，热解气回流口17处的流量可通过电磁阀进行精确调控；炉体底部开设出炭口，出炭口底部出口连接出炭螺旋26，出炭螺旋26下方设置生物炭输送带28，生物炭输送带28接入炭箱29；排出管路的尾部通过分支管路分别连接燃烧器21和三联冷凝器24，三联冷凝器24的末端连接尾气处理装置23。
34.本实用新型采用了炭气原位耦合重整的热解工艺，通过对热解气与生物炭的品质提升来解决现有热解设备存在的问题，具体采取的流程为：原料进入炉体后，经由干燥、烘烤、热解、重整、出料等步骤，最后得到清洁的热解气与高热值的生物炭。其中重整指的是回流的热解气经过炉内的生物炭进行脱焦，从而提升热解气与生物炭质量的过程。经由此工艺生产出的生物炭受到高温热解气的影响，其表面孔隙度与比表面积均会发生变化，而由于受到生物炭吸附作用的影响，热解气内所含的杂质得到净化，从而提高了热解气的品质。其所采取的工艺流程如图2所示。
35.结合图1图2对其工作原理进行说明，主要分为点火、稳定燃烧、原位重整、产物排出四个阶段：
36.(1)点火阶段：将原料填充至进料斗1，使原料通过进料斗下方开口落入至下方的上料输送带2中，使用电机驱动输送带将原料送至炉体上方的进料口12处，持续至炉体内料位达到足以进行作业为止，此时可以停止进料过程，准备进行点火，点火时保证炉体内外可以构成空气循环，以保证具有充足的氧气，使点火阶段顺利进行，其中，炉体内空气循环路径为：点火口8—空气入口15和空气入口16—鼓风机18—点火口8。通过对料位的监视来判断上料输送带2的开关，保证原料充足。
37.(2)稳定燃烧阶段：当炉内温度上升至反应温度保持稳定后，此时炉内反应已经进入了稳定燃烧阶段，此时打开炉体底部的搅拌机构5和出料机构10，使其一同顺时针旋转，形成双重搅拌的效果，防止炉内结渣，保证炉内热解的均匀性。期间需保持炉体内处于微负压的状态，此时观察炉内温度来掌控炉内反应情况，并根据是否与要助燃来调节鼓风机18的开关。
38.(3)原位重整阶段：热解过程中的热解气通过炉体上的热解气上出口13与热解气下出口14经管路进行排出，其中部分热解气经由热解气回流口17返回至炉中，通过炉体中的布风机构7均匀输送至炉内，经过炉体内的炭进行催化重整，去除掉其中的焦油等杂质，而后再次经由热解气出口排出，排出与回流的热解气均可通过电磁阀进行控制，以此来从整体上调控炭气原位耦合重整的过程。此时生物炭受到高温热解气的影响，理化性能发生了改变，以此改变热解产物的性能，达到提质的目的。
39.(4)产物排出阶段：经由整个热解反应后，对反应所产生的生物炭与热解气进行收集，根据不同产物的特性，采取了不同的收集方式。
40.生物炭的收集：经由底部出料机构10逆时针促进排炭，由炉体下方四个出炭口进行出炭，在出炭口接上出炭三通，底部出口连接出炭螺旋26，并在出炭螺旋26两端加装进水网口25与出水网口27，用于对刚出炉体的生物炭进行降温，随后，经过降温的炭落入下方的生物炭输送带28上，运入炭箱29中干燥储存。
41.热解气的收集：经过重整的热解气通过尾部分支管路，一部分热解气进入燃烧器21进行燃烧处理，同时在这部分管路上添加了额外的气体采样口20，方便对重整后的热解气进行收集分析，另一部分热解气进入三联冷凝器24进行多级冷凝，从而再次进行净化，净化过后的热解气经由尾气处理装置23进行收集利用。
42.本实用新型中的基于原位重整的秸秆内加热移动床热解设备及方法，作为产物生成的生物炭可以原位催化，不必频繁更换催化剂；采用炭气原位耦合重整工艺，极大的降低了焦油带来的影响；采用两个电磁阀控制排出与回流的热解气流量大小，调控了整体的重整反应进行。炉体内设有多级搅拌，可以最大程度的避免结渣现象的发生。
43.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
44.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。