專利名稱：利用生物質連續干餾制備燃氣之工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用生物質連續干餾制備燃氣之工藝及裝置，尤其是適于以農作物秸稈、稻殼及林業枝杈廢料為原料的連續干餾制備燃氣的工藝，同時也包括完成該工藝所應用的裝置，屬于新能源技術領域。
背景技術：
由于石油、煤炭資源的不可再生，能源緊缺已成為人類必須面對的一大難題，因而，凡具有水利風力發電條件的區域都被充分開發利用起來，我國是農業大國，每年大量的農作物如高梁、玉米、大豆、棉花之秸稈、稻殼等，均被直接燒掉，不僅污染了環境，也白白浪費了綠色能源，為此，有以農作物秸稈為原料的氣化爐應運而生，但缺點是它們只能選擇密實型生物質作原料，對于蓬松型生物質原料使用效果不理想，而且爐型結構復雜穩定性差，尤其是它們都不能做到連續生產，無法實現大規模產業化生產，系統重新啟動耗能大，間歇式生產效率低，產生氣體熱值低，達不到國家規定人工燃氣之熱值標準。
發明內容
本發明的目的在于提供一種原料成本低、生產效率高、排放污染少的利用生物質連續干餾制備燃氣之工藝及實現該工藝之裝置。
本發明的技術方案如下一種利用生物質連續干餾制備燃氣之工藝，包括以下步驟
(1)原料的準備及送料將所用生物質原料經粉碎至＜40mm的碎塊，摻入氟石顆粒，重量為生物質原料重量的5～15％，攪拌均勻，用斗式提升機將其運到料倉，再經雙螺旋桿送料機送入干餾室內；(2)原料的氣化經預處理之生物質于干餾爐內、600℃～800℃溫度范圍內進行干餾，此時，氟石作為催化劑促使焦油充分裂解，溫度的控制通過調風裝置實現；(3)燃氣的凈化及輸送干餾室內產生的粗燃氣向上流動經爐頂燃氣出口送至燃氣凈化系統，于上升管頂部噴灑循環水，將燃氣初步冷卻到80～90℃，而后再經初冷器冷卻到30～40℃，初冷器后面所連鼓風機，將一部分燃氣送回干餾爐加熱，另一部分燃氣送達貯氣罐分配至用戶；(4)除炭回收干餾氣化過程中產生的炭從干餾室底部出口靠自重落入與之密封連接的排炭箱，設于排炭箱上段內側四周之噴咀將炭初步冷卻，中段外測水夾套及水封裝置，通過循環水使上段下來的生物質炭進一步冷卻到100℃左右，進入裝有“+”型排炭器之排炭箱下段，于調速電機驅動下進行連續排炭。
一種利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，包括原料處理并送料系統、干餾爐燃氣發生系統、燃氣凈化并輸送貯存系統、除炭回收系統。
所述的利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，其中送料系統采用雙螺旋桿送料機結構，一根與水平面呈10～20度夾角設置于料倉下部，另一根豎直接入干餾室原料入口，雙螺旋桿送料機配置調速電機，并與料位測定儀聯鎖，自動控制送料速度。
所述的利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，其中干餾爐燃氣發生系統主體由干餾室和燃燒室構成，兩個干餾室為一組，干餾室設有錐度，每個干餾室兩側各設一個燃燒室，燃燒室下段再由隔熱板隔出空氣預熱段，預熱段設有空氣入口及熱氣出口，燃燒室設有焰火入口及煙囪出口，干餾爐采用特種鋼制做而成，燃燒室采用水平火道式結構，火道隔板上下平面繞流板條均勻分布，燃燒室底部插接調風裝置，設于干餾爐頂部之燃氣出口與燃氣凈化系統、燃氣輸送貯存系統之管路連通。
所述的利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，其干餾爐也可由耐火磚砌成，此時燃燒室采用數條相互連通之直立火道。
所述的利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，其除炭回收系統采用于干餾室底部連接一個排炭箱，該箱被分為上、中、下三段，上段內側四周設置若干噴咀，中段外測設水夾套及水封裝置，下段裝有“+”型排炭器，并配有調速電機進行連續排炭。
所述的利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，該裝置中采用兩個干餾室為一組，同樣也可擴大為三個、四個、五個......并聯成一體。
本發明的優點在于采用頂部送料，底部排炭，實現連續干餾制氣工藝流程，易于產業化和大規模制氣，生產的燃氣經凈化處理后完全滿足工業和民用燃氣質量要求，干餾室外壁燃燒室內采用多層水平火道，火道隔板上下設置繞流板條，該結構會使焰氣在至下而上曲線上升的同時，與隔板上下表面形成橫向焰氣波浪，可有效增大受熱面積，并延長了焰氣浪每一個點位在燃燒室內的停留時間，使干餾室受熱更充分、持久，干餾爐與外界密封好、安全、無污染，爐子四周采用特種材料保溫，散熱少、熱效率高，預熱段經輻射傳導之熱氣由熱氣出口接入燃燒器為燃燒器助燃，進一步提高熱效率，從送料到排炭操作均采用自動控制、勞動強度低，體現了現代化文明生產，系統正常運行后，原料升溫加熱完全采用設備自身所產燃氣提供生產熱源，余熱還可引入系統外蒸汽鍋爐作為蒸汽熱源，炭渣回收后仍可作燃料使用，實現投資少、成本低、效率高、節能環保，達到開發利用綠色無污染能源之目的，試驗結果表明燃氣組成
產品產率
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述圖1為本發明工藝之流程2為本發明所采用裝置結構之示意3為本發明所采用裝置之干餾爐結構示意4為干餾爐結構示意圖之A-A向視5為干餾爐結構示意圖之俯視中1.斗式提升機、2.料倉、3.雙螺旋桿送料機、4.干餾爐、5.燃氣出口、6.排炭箱、7.干餾室、8.原料入口、9.燃燒室、10.火道隔板、11.繞流板條、12.隔熱板、13.預熱段、14.焰火入口、15.熱氣出口、16.空氣入口、17.煙囪出口。
具體實施例方式
實施例1結合附圖1、2、3、4、5，實施本發明的具體工藝步驟如下將玉米秸稈粉碎成20～30mm的碎料，加入50％稻殼，摻入氟石顆粒，重量為生物質原料重量的8％，攪拌均勻，用斗式提升機[1]將其運到料倉[2]，再經雙螺旋桿送料機[3]經原料入口[8]送入干餾爐[4]之干餾室[7]內，本實施例采用兩個干餾室并聯成一體，燃燒室[9]溫度升至600℃之前，用固體燃料(煤)作為初始加熱介質，并保證燃燒室同一平面、即帶有繞流板條[11]之火道隔板[10]之間溫度均勻，最大溫差不大于50℃，由此可保證干餾室內原料中心溫度均衡，最大溫差亦不大于50℃，通過調風裝置實現溫度調控，干餾段水平火道溫度小于450℃前，干餾所產生氣體中水汽含量較高，可由集氣管之放散管放散，燃氣鼓風機不開啟，集氣管之燃氣導出碟閥關閉，初冷器不給水，干餾段水平火道溫度大于450℃后，開啟燃氣鼓風機，初冷器給水，干餾氣體從鼓風機后放散管放散，并每10分鐘做一次燃氣點火試驗，燃氣點火試驗成功后，停止燃氣放散，燃燒器點火，停止固體燃料爐灶的強制鼓風，轉為正常加熱，剩余燃氣由鼓風機送入貯氣罐，處于隔熱板[12]下方之預熱段[13]，其經空氣入口[16]進入的冷氣，由隔熱板輻射導熱成為熱氣并由熱氣出口[15]接入燃燒器，此時，燃燒器已經與干餾爐焰火入口[14]連通；一方面，原料由干餾室頂部連續向下移動，移動過程中，溫度漸升，實現干燥、干餾的制備燃氣過程，而氟石作為催化劑更是促使焦油充分裂解，最終干餾溫度為600℃～800℃，干餾爐內產生的粗燃氣向上流動，經爐頂燃氣出口[5]送至燃氣凈化系統，經貯氣罐分配輸送到用戶，另一方面，干餾過程產生的炭從干餾室底部出口靠自重落入與之密封連接的排炭箱[6]內，燃燒室內的高溫廢氣自下而上流動，不斷向干餾室供熱，廢氣溫度漸降而后從燃燒室頂部煙囪出口[17]引出、經系統外廢熱鍋爐溫度降至200～250℃后排除，再說排炭箱[6]，設于排炭箱上段內側四周噴咀將炭初步冷卻，中段外測水夾套及水封裝置，通過循環水使上段下來的生物質炭進一步冷卻到100℃左右，進入裝有“+”型排炭器之排炭箱下段，調速電機驅動下進行連續排炭。
實施例2結合附圖1、2、3、4、5，實施本發明的具體工藝步驟如下將玉米秸稈粉碎成30～40mm的碎料，加入60％稻殼，摻入氟石顆粒，重量為生物質原料重量的12％，攪拌均勻，用斗式提升機[1]將其運到料倉[2]，再經雙螺旋桿送料機[3]經原料入口[8]送入干餾爐[4]之干餾室[7]內，本實施例采用四個干餾室并聯成一體，燃燒室[9]溫度升至600℃之前，用固體燃料(煤)作為初始加熱介質，并保證燃燒室同一平面、即帶有繞流板條[11]之火道隔板[10]之間溫度均勻，最大溫差不大于50℃，由此可保證干餾室內原料中心溫度均衡，最大溫差亦不大于50℃，通過調風裝置實現溫度調控，干餾段水平火道溫度小于450℃前，干餾所產生氣體中水汽含量較高，可由集氣管之放散管放散，燃氣鼓風機不開啟，集氣管之燃氣導出碟閥關閉，初冷器不給水，干餾段水平火道溫度大于450℃后，開啟燃氣鼓風機，初冷器給水，干餾氣體從鼓風機后放散管放散，并每10分鐘做一次燃氣點火試驗，燃氣點火試驗成功后，停止燃氣放散，燃燒器點火，停止固體燃料爐灶的強制鼓風，轉為正常加熱，剩余燃氣由鼓風機送入貯氣罐，處于隔熱板[12]下方之預熱段[13]，其經空氣入口[16]進入的冷氣，由隔熱板輻射導熱成為熱氣并由熱氣出口[15]接入燃燒器，此時，燃燒器已經與干餾爐焰火入口[14]連通，一方面，原料由干餾室頂部連續向下移動，移動過程中，溫度漸升，實現干燥、干餾的制備燃氣過程，而氟石作為催化劑更是促使焦油充分裂解，最終干餾溫度為600℃～800℃，干餾爐內產生的粗燃氣向上流動，經爐頂燃氣出口[5]送至燃氣凈化系統，經貯氣罐分配輸送到用戶，另一方面，干餾過程產生的炭從干餾室底部出口靠自重落入與之密封連接的排炭箱[6]內，燃燒室內的高溫廢氣自下而上流動，不斷向干餾室供熱，廢氣溫度漸降而后從燃燒室頂部煙囪出口[17]引出，經系統外廢熱鍋爐溫度降至200～250℃后排除，再說排炭箱[6]，設于排炭箱上段內側四周噴咀將炭初步冷卻，中段外測水夾套及水封裝置，通過循環水使上段下來的生物質炭進一步冷卻到100℃左右，進入裝有“+”型排炭器之排炭箱下段，調速電機驅動下進行連續排炭。
權利要求
1.一種利用生物質連續干餾制備燃氣之工藝，其特征在于包括以下步驟(1)原料的準備及送料將所用生物質原料經粉碎至＜40mm的碎塊，摻入氟石顆粒，重量為生物質原料重量的5～15％，攪拌均勻，用斗式提升機將其運到料倉，再經雙螺旋桿送料機送入干餾室內；(2)原料的氣化經預處理之生物質于干餾爐內、600℃～800℃溫度范圍內進行干餾，此時，氟石作為催化劑促使焦油充分裂解，溫度的控制通過調風裝置實現；(3)燃氣的凈化及輸送干餾室內產生的粗燃氣向上流動經爐頂燃氣出口送至燃氣凈化系統，于上升管頂部噴灑循環水，將燃氣初步冷卻到80～90℃，而后再經初冷器冷卻到30～40℃，初冷器后面所連鼓風機將一部分燃氣送回干餾爐加熱，另一部分燃氣送達貯氣罐分配至用戶；(4)除炭回收干餾氣化過程中產生的炭從干餾室底部出口靠自重落入與之密封連接的排炭箱，設于排炭箱上段內側四周之噴咀將炭初步冷卻，中段外測水夾套及水封裝置，通過循環水使上段下來的生物質炭進一步冷卻到100℃左右，進入裝有“+”型排炭器之排炭箱下段，于調速電機驅動下進行連續排炭。
2.一種利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，其特征在于它包括原料處理并送料系統、干餾爐燃氣發生系統、燃氣凈化并輸送貯存系統、除炭回收系統。
3.如權利要求2所述的利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，其特征在于送料系統采用雙螺旋桿送料機[3]之結構，一根與水平面呈10～20度夾角設置于料[2]之下部，另一根豎直接入干餾室[7]之原料入口[8]，雙螺旋桿送料機配置調速電機，并與料位測定儀聯鎖，自動控制送料速度。
4.如權利要求2所述的利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，其特征在于干餾爐[4]燃氣發生系統主體由干餾室[7]和燃燒室[9]構成，兩個干餾室為一組，干餾室設有錐度，每個干餾室兩側各設一個燃燒室，燃燒室下段再由隔熱板[12]隔出空氣預熱段[13]，預熱段設有空氣入口[16]及熱氣出口[15]，燃燒室設有焰火入口[14]及煙囪出口[17]，干餾爐采用特種鋼制做而成，燃燒室采用水平火道式結構，火道隔板[10]之上下平面繞流板條[11]均勻分布，燃燒室底部插接調風裝置，設于干餾爐頂部之燃氣出口[5]與燃氣凈化系統、燃氣輸送貯存系統之管路連通。
5.如權利要求4所述的利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，特征在于其干餾爐[4]也可由耐火磚砌成，此時燃燒室[9]采用數條相互連通之直立火道。
6.如權利要求2所述的利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，其特在于其除炭回收系統采用于干餾室[7]之底部連接一個排炭箱[6]，該箱被分為上、中、下三段，上段內側四周設置若干噴咀，中段外測設水夾套及水封裝置，下段裝有“+”型排炭器，并配有調速電機進行連續排炭。
7.如權利要求4所述的利用生物質連續干餾制備燃氣之裝置，所述的采用干餾爐兩個為一組，其特征在于該干餾爐[4]同樣也可擴大為三個、四個、五個……并聯成一體。
全文摘要
本發明為一種利用生物質連續干餾制備燃氣之工藝及裝置，包括原料的準備及送料、原料的氣化、燃氣的凈化及輸送、除炭回收工藝；還包括完成該工藝所需裝置原料處理并送料系統、干餾爐燃氣發生系統、燃氣凈化并輸送貯存系統、除炭回收系統，該發明從送料到排炭操作均采用自動控制、勞動強度低，體現了現代化文明生產，系統正常運行后，原料升溫加熱完全采用設備自身所產燃氣提供生產熱源，余熱還可引入系統外蒸汽鍋爐作為蒸汽熱源，炭渣回收后仍可作燃料使用，實現投資少、成本低、效率高、節能環保，達到開發利用綠色無污染能源之目的。
文檔編號C10B53/02GK1928012SQ20061001716
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月7日 優先權日2006年9月7日
發明者王士元, 郭繼平 申請人:王士元, 郭繼平