[发明专利]一种自维持式生物质热解干馏装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及热解干馏技术及能源环保技术领域，具体涉及一种自维持式生物质热解干馏装置及方法。

背景技术

随着经济的发展，人们在生产和劳动中不可避免的制造了大量的农林废弃物，如木屑、树叶、农作物秸秆等，如果放任不管势必会造成资源的极大浪费，同时也会对环境带来负担。生物质热解是指将生物质（一般指农林废弃物）在隔绝空气的条件下加热到一定的温度，使生物质热解成木炭、热解油和热解气的过程。生物质热解作为一种高效化、高值化处理农林废弃物的有效方式，最初的目的是将废弃的生物质资源更好地利用并转化为有用物质。目前对于热解产物中木炭以及热解油中木醋液的应用研究十分广泛，其中，木炭可用作生物质颗粒燃料、改良活性炭等；同时，木醋液对促进农作物生长及抑菌杀菌方面效果显著。然而，尽管热解气中含有大量的一氧化碳（CO）、氢气（H₂）、甲烷（CH₄）和不饱和碳氢化合物（C_nH_m）等可燃组分，且具有热值高、绿色环保无污染等优点，是一种极具前景的生物质燃气，但目前对热解气的应用研究仍较少。一方面，由于不同原料热解过程中产生的热解气成分复杂，分离提纯困难，利用范围不广泛；另一方面，对于小型的间歇式热解干馏装置，产生的热解气总量相对较少，利用率不高。

目前，大多数的热解干馏装置的热源主要来自电能或者燃料燃烧所获得的热量，这一方面加剧目前能源紧张的局势，另一方面煤炭等燃料的燃烧对环境造成一定的污染。因此，充分利用生物质热解的热解气作为热源燃料，来缓解现有不可再生能源或高品质能源的消耗以及对开发利用一些潜在绿色低碳的新能源具有积极意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自维持式生物质热解干馏装置及方法，该装置具有结构简单、可操作性强及进出料方便快捷等优点，同时对热解过程中产生的固体炭、热解油以及热解气分别独立收集，通过将热解气导入气体燃烧室燃烧为热解干馏过程提供热源，实现了热解气的高效化利用。

本发明的技术方案：

一种自维持式生物质热解干馏装置，包括进料装置、热解筒、加热装置、气液分离装置和出料装置；

所述进料装置包括进料斗、进料筒和旋转进料阀，所述进料筒的上端安装在进料斗的底部，下端安装在热解筒的顶部，所述旋转进料阀安装在进料筒的中间；

所述热解筒顶端连接进料筒、第一管道和N₂排出管道；

所述加热装置包括气体燃烧室和气体燃烧器，所述气体燃烧室围绕在热解筒周围，且外壁设有防火层，所述气体燃烧器安装在气体燃烧室的右下方，同时，在气体燃烧室顶部上安装热电偶；

所述气液分离装置包括冷凝装置、液体收集装置和热解气收集装置，所述冷凝装置由冷凝器、冷水进口管和热水出口管组成，所述液体收集装置包括排油孔和热解油收集装置，所述排油孔位于冷凝器的下方，所述热解油收集装置位于排油孔下方，且在底部设有热解油出料管和第三阀门；

所述热解气收集装置包括热解挥发产物进口、热解气出口和储气罐，所述热解挥发产物进口位于气液分离装置的上端，另一端通过第一三通阀门、热解挥发产物管道与热解筒上端的热解挥发产物出口连接，其中，所述热解挥发产物管道由第一管道和第二管道组成，所述热解气出口位于气液分离装置的左上端，所述储气罐的上端与热解气出口通过第二三通阀门、第三管道和第四管道连接，且第二三通阀门的另一管道接可燃气进口和第二阀门，下端通过第五关管道和第四阀门与气体燃烧器连接；

所述出料装置包括旋转卸料阀、出料斗、固体收集装置和出料口，所述旋转卸料阀位于热解筒的下端，所述出料斗上下端分别连接热解筒和固体收集装置，且固体收集装置底部设有固体出料口，方便出料。

所述热解筒的内径小于气体燃烧室的内径，作为优选，内径差取1~3 cm；

所述热解筒的筒高大于气体燃烧室的筒高，且在筒顶对齐，作为优选，筒底差取5~8 cm；

所述储气罐中的气体通过第五管道和第四阀门经气体燃烧器进入气体燃烧室，当热解装置产生的热解气不足以维持热解装置的正常运行时，应将第二三通阀门连接第四管道与可燃气进口，开启第二阀门，通过补充适量的可燃气来维持系统正常运行；

进一步，所有阀门及管口连接处均密封；

作为优选，所述热解筒、气体燃烧室、气液分离装置和一系列管道，均采用不锈钢板。

一种利用所述自维持式生物质热解干馏装置的生物质热解干馏方法：