[发明专利]一种生物质干燥碳化系统及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物能源技术领域的装置，具体涉及一种生物质干燥碳化系统。

背景技术

生物质能源是一种可再生能源，含硫、氮等污染物少，热化学转化不会造成额外的二氧化碳排放。与煤炭、石油等化石燃料相比，生物质水分含量高，灰分含量少，能量密度低，资源分散且具有季节性特点。

由于生物质水分含量高，直接气化的焦油含量高，影响气化气在化工合成和在燃气轮机或内燃机中燃烧发电。通过碳化预处理可以除去大部分水分，而且由于脱羧基等反应，使得固体焦中氧元素含量降低，而低的O/C比有利于生物质焦的燃烧或气化反应。

中国专利文献号CN1673317A，公开日2005-9-28，记载了一种“生物质的碳化和气化以及发电装置”，该装置包括碳化器、气化器和发电机组，碳化器由多个独立的碳化室组成，且轮流工作，碳化室采用高温烟气间接加热的方式，其作用是生产碳化材料。该装置对生物质的碳化温度高达600℃，持续时间30~60min，由于此过程能量需求大，必须具有高温热源比如燃气轮机排放尾气才能达到比较高的经济性。然而，对于秸秆类生物质如果碳化温度太高，时间过长，导致过多的挥发分释放，得到的固体焦比率非常低，按专利CN1673317A记载，以杉木片为例经过500~600℃碳化后固体焦得率约为13%。因此碳化过程能量保有率非常低。

发明内容

本发明的目的是针对上述碳化过程生物质高温热解所需能量大、固体焦得率低等问题，提出采用生物质自身燃烧产生的高温烟气供碳化过程所需的能量，实际碳化温度控制在200~300℃，以获得尽可能高的固体焦得率。并且改进碳化炉结构，确保碳化过程的气态产物、液态产物和固体产物有效分离。

本发明的技术原理

通过对碳化炉结构进行了改进，由送料绞龙传送生物质原料，此过程中持续碳化即热解。在送料绞龙的正下方加设孔板，在孔板的正下方从原料入口到碳化炉出口设有倾斜15°的斜槽，以利于液体产物的收集。生物质原料从原料仓落入碳化炉内，在送料绞龙的带动下逐渐向落焦管道移动，移动过程中来自小燃烧室的高温烟气对生物质进行加热碳化。碳化产生的液态产物即液体焦油和水分通过孔板流入斜槽内，然后汇集至收集管路进行收集，碳化产生的低热值热解气体以及小燃烧室通入碳化炉的高温烟气在与生物质原料换热后变成的低温烟气均依次经由收集管路上设有的旁路管道和风机送入小燃烧室回收利用，碳化产生的固体焦从碳化炉出口的落焦管道落入固体焦仓。

生物质原料经过粉碎后，小部分落入小燃烧室燃烧产生高温烟气，大部分通过原料输送机构送入原料仓，再落入碳化炉。小燃烧室内高温烟气经过烟气引出管进入碳化炉以直接加热的方式维持碳化炉中的生物质碳化所需的温度即200~300℃。

本发明的技术方案

一种生物质干燥碳化系统，包括原料粉碎机构、原料输送机构、原料仓、风机、小燃烧室、碳化炉、烟气除尘落灰斗和固体焦仓；

所述的原料粉碎机构为电动铡草机；

所述的小燃烧室设有空气入口、生物质原料入口I、底部的出渣口和烟气出口，在小燃烧室的空气入口处设有点火装置；

所述的风机的出口与小燃烧室的空气入口相连，用以将外界的空气送入小燃烧室内；

小燃烧室底部的出渣口连有出渣管，用以排出小燃烧室内生物质燃烧产生的灰渣和平衡小燃烧室烟气压力；

所述的原料仓的上部设有原料仓入口，下部设有原料仓出口；

所述的原料输送机构包括斜向上的输送皮带和垂直向下的落下管，所述的斜向上的输送皮带的一端与原料粉碎机构相连，用以接受原料粉碎机构粉碎好的生物质原料，另一端与原料仓入口相连，所述的垂直向下的落下管的一端设置在斜向上的输送皮带的中间，另一端与小燃烧室顶部的生物质原料入口I相接;

所述的碳化炉设有生物质原料入口II、高温烟气入口,内部中间设有水平布置的送料绞龙，送料绞龙的一端通过绞龙轴承I与碳化炉的高温烟气入口相连，送料绞龙的另一端通过固定在碳化炉上的绞龙轴承II后与位于碳化炉外部的送料绞龙的传动电机相连，送料绞龙的正下方设有水平布置的孔板，对应送料绞龙的末端的孔板位置处设有碳化炉出口，碳化炉出口直接通过落焦管道与固体焦仓连接；

所述的孔板的开孔孔径优选为3mm、开孔率优选为60%；