适用于气流床气化的生物质预处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物质能源技术领域，具体地指一种适用于气流床气化的生物质预处理系统。
【背景技术】
[0002]随着煤炭、石油、天然气等化石能源储量的减少以及因化石能源的大量使用带来的环境污染问题对人类生存发展的威胁，发展可再生环保型能源愈加受到重视。生物质是一种通过光合作用形成的有机物，其具有储量巨大、分布广泛且燃烧气化后二氧化碳零排放等特点，是一种重要的可再生能源。然而，生物质的分散、高含水、高含氧和难破碎的特征限制了生物质的大规模气化利用。
[0003]目前，已有的生物质气化技术包括固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术三类，前两种因气化温度低于1000°c，产出粗煤气中含有的焦油在增加合成气净化成本的同时也对环境和设备产生污染，而气流床气化技术气化中心温度高达1200°c，能将焦油等彻底分解成气体，是最为环保的生物质气化技术。但生物质气流床气化技术的发展存在瓶颈一一如何通过一定的手段将富含纤维素的生物质粉碎制得合格的生物质粉。
[0004]现在，大多采用烘焙技术解决上述瓶颈，具体地，其是在常压惰性条件下，200-300°C温度下发生的生物质脱水和部分脱挥发份反应，烘焙后生物质因纤维结构遭到破坏大大降低了粉碎加工成本，搭配相应的制粉、风粉分离、除尘工序即可形成一套适用于气流床气化的生物质预处理系统。中国专利CN103370401A公布了一种用于木质纤维素材料烘焙的方法和系统，其特征在于生物质原料在烘焙反应器内垂直堆叠的托盘上部随盘转动并与喷入反应器的高温气体接触以实现干燥、烘焙，生物质从上层托盘的缺口处落到下部托盘上以实现上下层托盘之间物料的转移。这种生物质预处理系统在实际使用时存在以下问题:
[0005]由于喷入反应器内的气体只能通过上层托盘上的缺口进入该上层托盘以上的空间，所以气体无法均匀分布且其与生物质原料的接触时间很短，这样，气体还未充分换热就从更上层托盘上的缺口进入该更上层托盘以上的空间，从而严重降低了烘焙的效果。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了解决上述【背景技术】存在的不足，提出一种烘焙效果好的适用于气流床气化的生物质预处理系统。
[0007]为实现上述目的，本发明所设计的适用于气流床气化的生物质预处理系统，包括粗碎机、烘干机和烘焙反应器，所述粗碎机的出料口与所述烘干机的进料口相连，所述烘干机的出料口与所述烘焙反应器的进料口相连，所述烘焙反应器包括筒状结构的反应器本体、安装在所述反应器本体轴线上的转轴、安装在所述反应器本体上且与所述转轴相连的驱动组件、至少一块安装在所述反应器本体内的带扇形缺口的塔板、安装在所述转轴上且与所述塔板上表面贴合的刮料板、输出端布置在所述塔板下方的烘焙介质输入管，所述烘焙介质输入管的输入端分别贯穿伸出至所述反应器本体外，每块所述塔板的盘面上分别设有鼓泡孔，每块所述塔板与对应的所述烘焙介质输入管之间分别设有一块带扇形缺口的托盘，所述托盘上的缺口与对应的所述塔板上的缺口的大小和布置位置相配合，所述托盘上至少安装有一个与对应的所述烘焙介质输入管的输出端连通的风帽，所述风帽的出风口朝向对应的所述塔板。通过在塔板上加设鼓泡孔，并在塔板下方加设与烘焙介质输入管连通的风帽，再用托盘固定风帽，这样，从烘焙介质输入管输出的烘焙介质可通过风帽穿过鼓泡孔，直接与塔板上生物质原料接触进行热交换，而无需先通过细小的扇形缺口，再与塔板上生物质原料接触进行热交换，从而大大地提高了热交换的效率，且烘焙介质可更均匀地与生物质原料接触，进而使得烘焙效果更好；同时，由于本系统中的烘焙介质是自下而上的与生物质原料接触，而现有技术中的烘焙介质是自上而下的与生物质原料接触，所以本系统中的烘焙介质与生物质原料的接触时间更长、接触面积更大，从而进行的热交换更充分，烘焙效果更好。
[0008]在上述方案中，所述塔板与对应的所述托盘之间位于所述扇形缺口边缘的位置设有密封板，所述密封板、对应的所述托盘、对应的所述塔板和所述反应器本体共同围成吹风室。通过加设的密封板与托盘、塔板和反应器本体共同围成吹风室，这样，更有利于烘焙介质顺利地穿过鼓泡孔，加速了烘焙介质的流动，从而进一步地提高了热交换的效率，提高了烘焙效果；同时，围成的吹风室限制了烘焙介质的流动范围，这样烘焙介质不会流经扇形缺口，从而使得烘焙介质的上行不会干扰生物质原料的下落，进而提高了生物质原料的处理效率。
[0009]在上述方案中，所述密封板为折弯角度与所述扇形缺口相配合的折弯板或由两块平板焊接而成的拼装板。
[0010]在上述方案中，所述密封板上端与对应的所述塔板的扇形缺口的两半径边缘密封固定连接，所述密封板下端与对应的所述托盘的扇形缺口的两半径边缘密封固定连接，所述塔板的外边缘与所述反应器本体的内壁密封连接，所述托盘的外边缘与所述反应器本体的内壁密封连接。
[0011]在上述方案中，所述鼓泡孔均匀布满在所述塔板的盘面上。通过将鼓泡孔均匀布满在塔板的盘面上，这样能尽可能地增大烘焙介质与生物质原料的接触面积，使热交换更充分，从而进一步地提高了烘焙效果。
[0012]在上述方案中，所述鼓泡孔的直径小于生物质原料的粒径。通过将鼓泡孔的直径设计成小于生物质原料的粒径，以避免生物质原料直接从鼓泡孔内漏出。
[0013]在上述方案中，所述风帽沿圆周方向均匀布置在所述托盘上。通过将风帽均布在托盘上，这样能使烘焙介质与生物质原料均匀接触，使热交换更充分均匀，再进一步地提高了烘焙效果。
[0014]在上述方案中，所述托盘为盘面向下的锥形结构。通过将托盘设计成锥形结构，这样能避免生物质灰停留在托盘上而不掉落到下层。
[0015]在上述方案中，所述托盘的外边缘沿圆周方向均匀设有落灰口。通过在托盘的外边缘加设落灰口，这样可通过空气炮吹扫的方式将生物质灰从落灰口处排出，最终从烘焙反应器的出料口。
[0016]在上述方案中，所述转轴上对应每个所述塔板上表面的位置分别安装有至少一块用于将生物质原料摊平的拨料板。通过加设的拨料板可将塔板上的生物质原料摊平，从而增大了生物质原料与烘焙介质的接触面积，使热交换更充分，再进一步地提高了烘焙效果。
[0017]在上述方案中，所述拨料板与对应的所述塔板上表面之间的间隙为2?5cm。
[0018]在上述方案中，同一所述塔板上对应的所述拨料板和所述刮料板错位布置。
[0019]在上述方案中，所述拨料板和所述刮料板的外边缘均与所述反应器本体的内表面贴合。通过将拨料板和刮料板的外边缘设计成均与反应器本体的内表面贴合，这样能避免生物质原料残留在塔板上，影响烘焙效果。
[0020]在上述方案中，所述反应器本体外对应所述烘焙介质输入管的输入端的位置设有可通入生物质气流床产生的合成气换热后得到的惰性热气体的烘焙介质主管道，所有所述烘焙介质输入管的输入端均与所述烘焙介质主管道连通。通过加设可通入生物质气流床产生的合成气换热后得到的惰性热气体的烘焙介质主管道，这样能充分利用能源，避免能源的浪费，节能环保。
[0021]在上述方案中，所述烘干机下部设有可通入生物质气流床产生的合成气换热后得到的惰性热气体的干燥介质入口，所述烘干机上部设有干燥介质出口。通过将生物质气流床产生的合成气换热后得到的惰性热气体通入干燥介质入口，这样能充分利用能源，避免能源的浪费，节能环保。
[0022]在上述方案中，本系统还包括细碎机、粗粉分离器、细粉捕集器、储料仓和气力输送风机，所述细碎机的进料口与所述烘焙反应器的出料口连通，所述细碎机的出料口与所述粗粉分离器的进料口连通，所述粗粉分离器的粗料出料口又与所述细碎机的进料口连通，所述粗粉分离器的细料出料口与所述细粉捕集器的进料口连通，所述细粉捕集器的出料口与所述储料仓连通，所述细粉捕集器的出风口与所述气力输送风机的进风口连通，所述气力输送风机的出风口与所述细碎机的出料口上的管道连通。通过加设细碎机、粗