[发明专利]一种生物质外热法热炭联产系统及方法

权利要求书

1.一种生物质外热法热炭联产系统，包括进料系统、碳化系统、出料系统、生物质气化系统、废气焚烧系统、蒸汽发生系统和外热系统，所述进料系统的物料出口与碳化系统连接，所述碳化系统的物料出口与出料系统连接，其特征在于所述碳化系统的烟气出口与废气焚烧系统的烟气入口连接，所述废气焚烧系统的烟气出口与外热系统连接，所述生物质气化系统的燃气出口分别与废气焚烧系统和外热系统的燃气入口连接，所述外热系统的烟气出口与蒸汽发生系统连接；

所述碳化系统包括进料机构、配料机构、碳化反应器、排气管路a、排气管路b和物料收集机构，所述进料机构包括料斗和搅拌器，进料机构的下方是配料机构，所述配料机构由多组旋向相反的螺旋叶片组件构成，所述碳化反应器是多个圆筒组件，圆筒组件内部多段螺旋叶片和多片轴向叶片；

所述碳化反应器圆筒组件的螺旋叶片从进物料端至出物料端，螺旋叶片的高度和螺距依次降低；

所述生物质气化系统包括料斗、气化反应器、渣桶、旋风除尘器和空气预热器，所述料斗下部为干燥室，所述干燥室内部设置有螺旋进料器，所述螺旋进料器的出口连接气化反应器的物料进口，所述气化反应器燃气出口连接旋风除尘器燃气进口，所述气化反应器除渣口连接渣桶，所述旋风除尘器的燃气出口连接干燥室的燃气进口，所述干燥室的燃气出口连接空气预热器的燃气进口，所述空气预热器的燃气出口通连接废气焚烧系统和外热系统。

2.根据权利要求1所述的一种生物质外热法热炭联产系统，其特征在于，所述圆筒组件内部的螺旋叶片的第一螺旋叶片区域设置有多片轴向叶片，轴向叶片沿轴向均匀布置。

3.根据权利要求1所述的一种生物质外热法热炭联产系统，其特征在于所述干燥室夹腔壳体的内壁上开有多个小孔与干燥室相通。

4.根据权利要求3所述的一种生物质外热法热炭联产系统，其特征在于沿着生物质颗粒的运动方向，所述小孔的孔径和/或数量逐渐增加。

5.根据权利要求4所述的一种生物质外热法热炭联产系统，其特征在于沿着生物质颗粒的运动方向，所述小孔的孔径和/或数量逐渐增加的幅度不断增加。

6.按照权利要求1所述的一种生物质外热法热炭联产系统，其特征在于，所述外热系统包括包围碳化反应器圆筒所设置的隔热腔体，腔体内部敷设耐火材料，腔体的下部是整个系统的底座，腔体的一端设有燃气烧嘴，燃气烧嘴通过管路与空气预热器的燃气出口连接，燃气烧嘴包括自动点火器以及火焰监测器，腔体的侧面设有烟气进口与废气焚烧系统连接，腔体的顶部设有烟气出口，通过管路与蒸汽发生系统烟气进口连接。

7.一种权利要求1-6之一的生物质外热法热炭联产系统的生物质外热法热炭联产方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）储料仓的物料通过机械输送方式进入进料系统的密封料斗中暂存，经螺旋输送机构送到碳化系统进料口；

（2）碳化系统接收来自进料系统的物料，碳化系统的进料机构内设有振动器和搅拌器，避免物料的堵塞，进料机构的下方是配料机构，物料由配料机构均匀地分配到碳化反应器的两个圆筒组件中，筒内的物料在螺旋叶片的驱动下向前移动；

（3）物料在碳化反应器的圆筒组件在外热系统腔体的高温烟气气氛中被加热，圆筒内的物料在向前移动的过程中温度逐渐升高，并发生如下反应：

100～150℃，物料中的游离水挥发；

150～200℃，物料中的化合水挥发，少量的小分子挥发分析出；

200～350℃，物料中的小分子挥发分挥发；

350～450℃，物料中的大分子挥发分挥发，获得最终的活炭化产物；

物料收集机构将得到的碳化产物收集后送入出料系统；

（4）出料系统接收来自碳化系统的高温碳化物冷却后输送出系统；

（5）物料在碳化反应器中产生的挥发性气体通过排气管路a和排气管路b汇集后送入废气焚烧系统；

（6）秸秆颗粒、粉碎的椰壳、碎木片生物质物料通过机械或者人工送入生物质气化系统中，物料在反应器的高温气氛下依次发生干燥、热解、氧化、还原反应，产生可燃气体，可燃气体经过除尘冷却后，通过管路送到外热系统及废气焚烧系统中作为热源燃料；

（7）废气焚烧系统接收来自碳化系统产生的废气，来自生物质气化系统的可燃气通过烧嘴点燃在圆筒壳体中燃烧这些废，燃烧完全的高温烟气被导入外热系统；

（8）外热系统接收来自废气焚烧系统的高温烟气，加热碳化反应器圆筒组件，来自生物质气化系统的燃气作为辅助燃料，维持外热系统隔热腔体内为550～600℃的高温气氛，加热完碳化反应器的高温烟气被导入蒸汽发生系统；

（9）蒸汽发生系统接收来自外热系统550℃左右的高温烟气，烟气在换热管内与壳体内的水间接换热，将水加热到150℃左右产生蒸汽产生的蒸汽用于供热或者活化活性炭。