生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置制造方法
【專利摘要】生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置，包括支架，支架上設(shè)有加熱爐、外保溫筒和內(nèi)耐熱筒，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒均垂直設(shè)置且具有同一中心線，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒之間形成圓筒形的熱氣空腔，內(nèi)耐熱筒內(nèi)部為密閉干餾熱解腔，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒上端設(shè)有蓋體，蓋體上設(shè)有密閉進(jìn)料器和燃?xì)獬龉?，?nèi)耐熱筒下端設(shè)有轉(zhuǎn)動式爐排，熱氣空腔內(nèi)沿垂直方向設(shè)有至少兩塊圓環(huán)形的隔板，每塊隔板下面的熱氣空腔均通過一組加熱管與該塊隔板上面的熱氣空腔連通，加熱管傾斜并沿內(nèi)耐熱筒中心線均勻布置。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：生物質(zhì)熱解溫度更加均衡；生物質(zhì)熱解速率快捷且可控；生物質(zhì)熱解過程安全可靠；生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂蹈摺⑻抠|(zhì)量好；結(jié)構(gòu)簡單，便于操作與維護(hù)。
【專利說明】生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物質(zhì)熱解【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 生物質(zhì)熱裂解(又稱熱解或裂解)，通常是指在無氧或低氧環(huán)境下，利用熱能打斷 大分子量有機(jī)物，使之轉(zhuǎn)變?yōu)楹荚訑?shù)目較少的低分子量物質(zhì)，即生物質(zhì)被加熱升溫引 起分子分解產(chǎn)生焦炭、可冷凝液體和氣體產(chǎn)物的過程，是生物質(zhì)能的一種重要利用形式。
[0003] 生物質(zhì)熱解技術(shù)是世界上生物質(zhì)能研究的前沿技術(shù)之一。該技術(shù)能以連續(xù)的工藝 和工廠化的生產(chǎn)方式將以木屑等廢棄物為主的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的易儲存、易運(yùn)輸、能 量密度高且使用方便的代用燃?xì)饣蛞后w燃料(生物油)，其不僅可以直接用于現(xiàn)有鍋爐和燃 氣透平等設(shè)備的燃燒，而且可通過進(jìn)一步改進(jìn)加工使液體燃料的品質(zhì)接近于柴油或汽油等 常規(guī)動力燃料的品質(zhì)，此外還可以從中提取具有商業(yè)價值的化工產(chǎn)品。相比于常規(guī)的化石 燃料，生物油因其所含的硫、氮等有害成分極其微小，可視為21世紀(jì)的綠色燃料。
[0004] 外加熱式熱解是生物質(zhì)熱解的合理工藝，但其現(xiàn)有熱解裝置弊端在于周邊溫度與 中心溫度梯度太大，往往是周邊溫度過高而中心溫度不夠，原料出現(xiàn)夾生的現(xiàn)象，而且是熱 解裝置體積越大越顯得突出，因此阻礙了外加熱式熱解技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用。因此，亟需解 決加熱不均衡這一技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種生物質(zhì)熱解溫度均衡、熱解利 用率高、生產(chǎn)效率高的生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置， 包括支架，所述支架上設(shè)有加熱爐、位于加熱爐上方的外保溫筒和位于外保溫筒內(nèi)部的內(nèi) 耐熱筒，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒均垂直設(shè)置且具有同一中心線，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒之間形 成圓筒形的熱氣空腔，加熱爐的熱氣出口與熱氣空腔下端連通，熱氣空腔上端連接有排氣 煙囪，內(nèi)耐熱筒內(nèi)部為密閉干饋熱解腔，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒上端設(shè)有蓋體，蓋體上連接有 均與密閉干餾熱解腔連通的密閉進(jìn)料器和燃?xì)獬龉?，?nèi)耐熱筒下端設(shè)有轉(zhuǎn)動式爐排，內(nèi)耐 熱筒下端連接有位于轉(zhuǎn)動式爐排下方的集炭器，集炭器為上大下小的圓錐形結(jié)構(gòu)，集炭器 下端連接有密閉出料器，熱氣空腔內(nèi)沿垂直方向設(shè)有至少兩塊圓環(huán)形的隔板，每塊隔板下 面的熱氣空腔均通過一組加熱管與該塊隔板上面的熱氣空腔連通，加熱管傾斜并沿內(nèi)耐熱 筒中心線均勻布置。
[0007] 所述密閉進(jìn)料器設(shè)在蓋體中心處，蓋體上設(shè)有與密閉進(jìn)料器下端連通的進(jìn)料孔， 內(nèi)耐熱筒內(nèi)壁上部設(shè)有位于進(jìn)料孔正下方的的布料器，布料器呈上小下大的圓錐形結(jié)構(gòu)。
[0008] 所述外保溫筒側(cè)部設(shè)有與熱氣空腔連通的清灰孔，清灰孔外側(cè)設(shè)有密封蓋。
[0009] 所述加熱爐關(guān)于內(nèi)耐熱筒中心線對稱設(shè)有兩個，加熱爐為生物質(zhì)半氣化爐，加熱 爐俯視為半月牙形。
[0010] 所述排氣煙囪關(guān)于內(nèi)耐熱筒中心線對稱設(shè)有兩個。
[0011] 采用上述技術(shù)方案，熱分解作業(yè)進(jìn)行時，生物質(zhì)原料由密閉進(jìn)料器進(jìn)入到內(nèi)耐熱 筒內(nèi)部，原料落到布料器上，經(jīng)布料器的均勻布料落入到密閉干餾熱解腔內(nèi)部，對稱的兩個 加熱爐所提供的生物質(zhì)燃料半氣化燃燒所產(chǎn)生的熱氣流分別依次進(jìn)入各自下部外圍的熱 氣空腔進(jìn)入到加熱管，再匯入到隔板上面的熱氣空腔內(nèi)，再次經(jīng)傾斜的加熱管對原料進(jìn)行 加熱，由于在密閉干餾熱解腔內(nèi)部均勻布置了加熱管，這樣就可確保原料受熱的均勻性，熱 交換后的低溫氣體最后經(jīng)過兩根排氣煙?排到大氣中。熱氣流在加熱管和熱氣空腔之間的 上述折流過程中，為密閉干餾熱解腔中的生物質(zhì)原料的熱分解提供了水平方向的均衡溫度 和垂直方向梯度溫度。生物質(zhì)原料熱分解的溫度依不同生物質(zhì)原料析出揮發(fā)份的溫度而 定。該溫度由設(shè)在密閉干餾熱解腔內(nèi)的溫度傳感器和加熱爐來控制；其熱解的速率也依不 同的生物質(zhì)原料的熱解速度和密閉干餾熱解腔的規(guī)模而定(直觀來講，也可視密閉出料器 所出的炭的質(zhì)量而定）通過上述熱解過程，在密閉干餾熱解腔內(nèi)，生物質(zhì)析出的揮發(fā)份膨脹 并形成具有一定壓力的熱解氣通過燃?xì)獬龉芘懦?，一部分可直接供給加熱爐燃燒，實(shí)現(xiàn)了 熱氣循環(huán)利用，另一大部分可熱氣熱用，或者進(jìn)一步作為能源儲存。
[0012] 本發(fā)明中整個生物質(zhì)熱解過程是連續(xù)的，是通過轉(zhuǎn)動式爐排與密閉進(jìn)料器的進(jìn) 料、密閉出料器的出料來實(shí)現(xiàn)其連續(xù)性的。為了使密閉干餾熱解腔內(nèi)保持較高的傳熱能力， 要定期拆開筒密封蓋清除加熱管和熱氣空腔內(nèi)的積灰。
[0013] 本發(fā)明由于外加熱熱量往復(fù)穿過密閉干餾熱解腔內(nèi)部，不僅使密閉干餾熱解腔內(nèi) 生物質(zhì)的周邊與中心的受熱溫度均衡，而且還使密閉干餾熱解腔內(nèi)上、下的生物質(zhì)受熱溫 度均衡，使密閉干餾熱解腔內(nèi)維持均衡的溫度，解決了原料在熱解過程中因受熱不均而出 現(xiàn)的夾生現(xiàn)象。
[0014] 本發(fā)明技術(shù)所要求的生物質(zhì)熱解溫度較低，僅為各種生物制完全析出揮發(fā)份所需 要的溫度。
[0015] 本發(fā)明生物質(zhì)熱解的產(chǎn)物為混合熱解燃?xì)夂吞俊．a(chǎn)生的混合熱解燃?xì)庖詿釟鉄嵊?為好。
[0016] 綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1 )、生物質(zhì)熱解溫度更加均衡； (2) 、生物質(zhì)熱解速率快捷且可控； (3) 、生物質(zhì)熱解過程安全可靠； (4) 、生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂蹈?、炭質(zhì)量好； (5) 、結(jié)構(gòu)簡單，便于操作與維護(hù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中俯視半剖視圖。
[0018] 附圖標(biāo)記分別為：1 -密閉進(jìn)料器；2 -排氣煙囪；3 -燃?xì)獬龉埽? -蓋體；5 -布料 器；6-密閉干餾熱解腔；7-內(nèi)耐熱筒；8-加熱管；9-外保溫筒；10-熱氣空腔；11-密封蓋； 12-隔板；13 -轉(zhuǎn)動式爐排；14-加熱爐；15-集炭器；16-密閉出料器；17 -支架；18-進(jìn)料 孔；19-清灰孔；20-閥門。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 如圖1和圖2所示，本發(fā)明的生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置，包括支架17,支架17 上設(shè)有加熱爐14、位于加熱爐14上方的外保溫筒9和位于外保溫筒9內(nèi)部的內(nèi)耐熱筒7， 外保溫筒9和內(nèi)耐熱筒7均垂直設(shè)置且具有同一中心線，外保溫筒9和內(nèi)耐熱筒7之間形 成圓筒形的熱氣空腔10,加熱爐14的熱氣出口與熱氣空腔10下端連通，熱氣空腔10上端 連接有排氣煙囪2,內(nèi)耐熱筒7內(nèi)部為密閉干餾熱解腔6,外保溫筒9和內(nèi)耐熱筒7上端設(shè) 有蓋體4,蓋體4上連接有均與密閉干餾熱解腔6連通的密閉進(jìn)料器1和燃?xì)獬龉?,燃?xì)?出管3上設(shè)有閥門20,內(nèi)耐熱筒7下端設(shè)有轉(zhuǎn)動式爐排13,內(nèi)耐熱筒7下端連接有位于轉(zhuǎn) 動式爐排13下方的集炭器15,集炭器15為上大下小的圓錐形結(jié)構(gòu)，集炭器15下端連接有 密閉出料器16,熱氣空腔10內(nèi)沿垂直方向設(shè)有至少兩塊圓環(huán)形的隔板12,每塊隔板12下 面的熱氣空腔10均通過一組加熱管8與該塊隔板12上面的熱氣空腔10連通，加熱管8傾 斜并沿內(nèi)耐熱筒7中心線均勻布置。
[0020] 密閉進(jìn)料器1設(shè)在蓋體4中心處，蓋體4上設(shè)有與密閉進(jìn)料器1下端連通的進(jìn)料 孔18,內(nèi)耐熱筒7內(nèi)壁上部設(shè)有位于進(jìn)料孔18正下方的的布料器5,布料器5呈上小下大 的圓錐形結(jié)構(gòu)。
[0021] 外保溫筒9側(cè)部設(shè)有與熱氣空腔10連通的清灰孔19,清灰孔19外側(cè)設(shè)有密封蓋 11。
[0022] 加熱爐14關(guān)于內(nèi)耐熱筒7中心線對稱設(shè)有兩個，加熱爐14為生物質(zhì)半氣化爐，力口 熱爐14俯視為半月牙形。
[0023] 排氣煙囪2關(guān)于內(nèi)耐熱筒7中心線對稱設(shè)有兩個。
[0024] 本發(fā)明中的密閉進(jìn)料器1、密閉出料器16、加熱爐14均為現(xiàn)有成熟技術(shù)，具體構(gòu)造 不再贅述。
[0025] 本發(fā)明在工作使用時，生物質(zhì)原料由密閉進(jìn)料器1進(jìn)入到內(nèi)耐熱筒7內(nèi)部，原料落 到布料器5上，經(jīng)布料器5的均勻布料落入到密閉干餾熱解腔6內(nèi)部，對稱的兩個加熱爐 14所提供的生物質(zhì)燃料半氣化燃燒所產(chǎn)生的熱氣流分別依次進(jìn)入各自下部外圍的熱氣空 腔10進(jìn)入到加熱管8,再匯入到隔板12上面的熱氣空腔10內(nèi)，再次經(jīng)傾斜的加熱管8對原 料進(jìn)行加熱，由于在密閉干餾熱解腔6內(nèi)部均勻布置了加熱管8,這樣就可確保原料受熱的 均勻性，熱交換后的低溫氣體最后經(jīng)過兩根排氣煙@ 2排到大氣中。熱氣流在加熱管8和 熱氣空腔10之間的上述折流過程中，為密閉干餾熱解腔6中的生物質(zhì)原料的熱分解提供了 水平方向的均衡溫度和垂直方向梯度溫度。生物質(zhì)原料熱分解的溫度依不同生物質(zhì)原料析 出揮發(fā)份的溫度而定。該溫度由設(shè)在密閉干餾熱解腔6內(nèi)的溫度傳感器和加熱爐14來控 制；其熱解的速率也依不同的生物質(zhì)原料的熱解速度和密閉干餾熱解腔6的規(guī)模而定(直 觀來講，也可視密閉出料器16所出的炭的質(zhì)量而定)通過上述熱解過程，在密閉干餾熱解腔 6內(nèi)，生物質(zhì)析出的揮發(fā)份膨脹并形成具有一定壓力的熱解氣通過燃?xì)獬龉?排出，一部分 可直接供給加熱爐14燃燒，實(shí)現(xiàn)了熱氣循環(huán)利用，另一大部分可熱氣熱用，或者進(jìn)一步作 為能源儲存。
[0026] 本發(fā)明中整個生物質(zhì)熱解過程是連續(xù)的，是通過轉(zhuǎn)動式爐排13與密閉進(jìn)料器1的 進(jìn)料、密閉出料器16的出料來實(shí)現(xiàn)其連續(xù)性的。為了使密閉干餾熱解腔6內(nèi)保持較高的傳 熱能力，要定期拆開筒密封蓋20清除加熱管8和熱氣空腔10內(nèi)的積灰。
[0027] 本發(fā)明由于外加熱熱量往復(fù)穿過密閉干餾熱解腔6內(nèi)部，不僅使密閉干餾熱解腔 6內(nèi)生物質(zhì)的周邊與中心的受熱溫度均衡，而且還使密閉干餾熱解腔6內(nèi)上、下的生物質(zhì)受 熱溫度均衡，使密閉干餾熱解腔6內(nèi)維持均衡的溫度，解決了原料在熱解過程中因受熱不 均而出現(xiàn)的夾生現(xiàn)象。
[0028] 本發(fā)明技術(shù)所要求的生物質(zhì)熱解溫度較低，僅為各種生物制完全析出揮發(fā)份所需 要的溫度。
[0029] 本發(fā)明生物質(zhì)熱解的產(chǎn)物為混合熱解燃?xì)夂吞?。產(chǎn)生的混合熱解燃?xì)庖詿釟鉄嵊?為好。
[0030] 以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā) 明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等 同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán) 利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置，包括支架，其特征在于：所述支架上設(shè)有加熱爐、位 于加熱爐上方的外保溫筒和位于外保溫筒內(nèi)部的內(nèi)耐熱筒，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒均垂直設(shè) 置且具有同一中心線，外保溫筒和內(nèi)耐熱筒之間形成圓筒形的熱氣空腔，加熱爐的熱氣出 口與熱氣空腔下端連通，熱氣空腔上端連接有排氣煙?，內(nèi)耐熱筒內(nèi)部為密閉干餾熱解腔， 外保溫筒和內(nèi)耐熱筒上端設(shè)有蓋體，蓋體上連接有均與密閉干餾熱解腔連通的密閉進(jìn)料器 和燃?xì)獬龉?，?nèi)耐熱筒下端設(shè)有轉(zhuǎn)動式爐排，內(nèi)耐熱筒下端連接有位于轉(zhuǎn)動式爐排下方的 集炭器，集炭器為上大下小的圓錐形結(jié)構(gòu)，集炭器下端連接有密閉出料器，熱氣空腔內(nèi)沿垂 直方向設(shè)有至少兩塊圓環(huán)形的隔板，每塊隔板下面的熱氣空腔均通過一組加熱管與該塊隔 板上面的熱氣空腔連通，加熱管傾斜并沿內(nèi)耐熱筒中心線均勻布置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置，其特征在于：所述密閉進(jìn)料 器設(shè)在蓋體中心處，蓋體上設(shè)有與密閉進(jìn)料器下端連通的進(jìn)料孔，內(nèi)耐熱筒內(nèi)壁上部設(shè)有 位于進(jìn)料孔正下方的的布料器，布料器呈上小下大的圓錐形結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置，其特征在于：所述外保 溫筒側(cè)部設(shè)有與熱氣空腔連通的清灰孔，清灰孔外側(cè)設(shè)有密封蓋。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置，其特征在于：所述加熱爐關(guān) 于內(nèi)耐熱筒中心線對稱設(shè)有兩個，加熱爐為生物質(zhì)半氣化爐，加熱爐俯視為半月牙形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)均衡外加熱式熱解裝置，其特征在于：所述排氣煙囪 關(guān)于內(nèi)耐熱筒中心線對稱設(shè)有兩個。
【文檔編號】C10B47/22GK104119936SQ201410357817
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】趙青玲, 楊波, 陳夫進(jìn), 申翔偉, 趙廷林 申請人:華北水利水電大學(xué)