專利名稱：生物質炭氣聯產系統及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種生物質的熱解系統，尤其涉及一種生物質炭氣聯產系統及其使用方法，具體適用于提高生物質炭氣的生產效率與產品質量。
背景技術：
隨著社會的高速發展，能源需求也越來越多，但傳統化石能源(煤、石油、天然氣) 儲量日益減少，且具有較大的污染，不能滿足社會發展的需要，因而迫切需要尋找新的替代能源。生物質具有分布廣、可持續供應、轉化方便等特點，十分適合我國的國情，具有較好的應用前景，生物質炭氣聯產技術就是在這一背景下開發的。中國專利公開號為CN101418M0A，
公開日為2009年4月29日的發明專利公開了一種利用生物質制造合成氣的高溫氣化工藝方法及系統，包括原料給料、炭化、木炭制粉、 將炭粉輸送到氣化爐氣化，炭化是利用外供的可燃氣體和氧氣在炭化爐內發生直接燃燒反應，反應放出的熱量直接用于提供生物質熱解所需的熱量，炭化爐的產物為熱解氣和木炭， 通過調整氧氣量，控制炭化爐溫度在400 - 6000C，按照可燃氣體與氧氣完全燃燒時可燃氣體摩爾量為1計算，可燃氣體加入摩爾量大于1小于5，調整進入炭化爐的外供可燃氣體量，控制炭化爐燒嘴火焰溫度在1800°C - 1200°C之間，木炭制粉通過木炭降溫、降壓、制粉、增壓、流化，通過控制輸送用的熱解氣和/或外供可燃氣體量，將炭粉輸送到氣化爐。雖然該發明通過可燃氣體、氧氣的混合燃燒可以提高燃燒效率，加快熱解速度，但其仍舊具有以下缺陷首先，該發明只強調對熱解階段進行控制，而對于其他階段，如干燥階段、出炭階段都沒有對應的控制工藝設計，整體工藝粗糙，不利于生產效率的提高，也不利于高質量產品的生成；其次，即使在熱解階段，該發明只強調400 - 600°C的熱解溫度、可燃氣體與氧氣的體積、炭化爐燒嘴火焰溫度這三個控制要素，而對于熱解時間、生成的生物質氣體的壓力、熱解的開始與結束都沒有對應的工藝控制，不僅增大了原料的消耗，而且降低了生物質炭氣的質量；第三，對于燒嘴，該發明只強調了火焰的溫度，即1800°C - 1200°C，而對更關鍵的燒嘴布置、燒嘴角度都沒有涉及，因而其燃燒效率較低，不僅會浪費可燃氣體，而且會降低生物質原料的熱解效果，最終影響生物質炭氣的質量；第四，該發明對于生物質炭只通過一個木炭冷卻器進行降溫，冷卻效果不夠，因而會降低生物質炭的質量。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的生產工藝較粗糙、熱解效果較差、生物質炭氣質量不高的缺陷與問題，提供一種生產工藝較精細、熱解效果較好、生物質炭氣質量較高的生物質炭氣聯產系統及其使用方法。為實現以上目的，本發明的技術解決方案是生物質炭氣聯產系統，包括平臺架、 炭化爐與一號螺旋冷卻輸送機，所述平臺架上設置有爐體，爐體包括硅酸鋁纖維層與輕質耐火磚層，輕質耐火磚層的外部設置有硅酸鋁纖維層，內部設置有與炭化爐相對應的爐腔， 炭化爐包括爐頂部、爐中部與爐底部，爐頂部設置有進料管與出氣管，進料管的另一端與給料罐相通，出氣管的另一端與儲氣柜相通，爐底部設置有出炭管，出炭管的另一端與一號螺旋冷卻輸送機相通；
所述爐體上近爐底部的部位設置有三個斜插燒嘴，每個斜插燒嘴都通過空氣管、可燃氣管與對應的鼓風機、儲氣柜相通，空氣管上設置有空氣閥，可燃氣管上設置有可燃氣閥；
所述爐腔的頂部通過排熱管與煙氣管相通，排熱管上設置有插板閥，煙氣管上位于排熱管兩旁的部位分別設置有上煙氣閥門與下煙氣閥門；
所述出氣管上近爐頂部的部位設置有出氣閥，出氣管上位于出氣閥與爐頂部之間的部位與放散管相通，放散管上設置有點火閥門，出氣管上位于出氣閥與儲氣柜之間的部位與水封器相連接；所述出炭管上設置有氮氣閥，出炭管的另一端通過一號螺旋冷卻輸送機與二號螺旋冷卻輸送機相通；
所述爐體上近爐底部的部位設置有爐底熱電偶，爐體上近爐頂部的部位設置有爐頂熱電偶，爐中部設置有爐中熱電偶。所述斜插燒嘴沿同一圓周均勻設置，且斜插燒嘴中心線與爐腔側部之間形成的燒嘴夾角為40度。所述出炭管的另一端與一號螺旋冷卻輸送機上的一號進炭口相通，一號螺旋冷卻輸送機上的一號出炭口與二號螺旋冷卻輸送機上的二號進炭口相通；所述一號螺旋冷卻輸送機上近一號進炭口、一號出炭口的部位分別設置有一號冷卻水進口、一號冷卻水出口，且在一號螺旋冷卻輸送機的中部設置有一號氮氣進口 ；所述二號螺旋冷卻輸送機上近二號進炭口、二號出炭口的部位分別設置有二號冷卻水進口、二號冷卻水出口，且在二號螺旋冷卻輸送機的中部設置有二號氮氣進口。所述一號螺旋冷卻輸送機、二號螺旋冷卻輸送機的尾端均設置有冷卻溫度計。所述出氣管上位于出氣閥與水封器之間的部位依次設置有一號測溫計和一號測壓計，出氣管上位于水封器與儲氣柜之間的部位依次設置有二號測溫計與出氣球閥。所述可燃氣管上設置有可燃氣球閥，進料管上設置有進料球閥，出炭管上設置有出炭球閥，放散管上設置有放散球閥。上述生物質炭氣聯產系統的使用方法，包括進料階段、干燥階段、熱解階段與出料階段，所述使用方法依次包括以下步驟
進料階段先通過給料罐向炭化爐中放入顆粒狀或粉末狀的生物質原料，該生物質原料的堆比重為0. 38克/立方厘米，同時由儲氣柜向可燃氣管中送入可燃氣體、由鼓風機向空氣管中送入空氣，可燃氣體與空氣的體積比為1 :3，然后點燃三個斜插燒嘴對炭化爐進行加熱，且在加熱過程中，由爐底熱電偶、爐中熱電偶、爐頂熱電偶分別對爐底部、爐中部、 爐頂部的溫度進行測量；
干燥階段當爐內溫度升至20 - 150°C時，生物質原料進入干燥階段，此時，先關閉出氣管上的出氣閥，并開啟通往放散管的放散球閥以排放水蒸氣，當爐內溫度升至250°C時， 再開啟點火閥門，并嘗試用點火閥門中溢出的生物質氣體點火，若溢出的生物質氣體能夠點燃，則關閉放散球閥，并開啟出氣閥以將生成的生物質氣體輸入儲氣柜，此時干燥過程結束，進入熱解過程，整個干燥過程持續60分鐘；
熱解階段先繼續加熱，直至爐內溫度升至400 - 600°C，然后在400 - 6000C的溫度范圍內保持整個熱解過程持續1 - 2小時，熱解過程中，一號測壓計測得的壓力為500 -4000pa ；當一號測壓計測得的壓力低于500pa時，熱解過程結束，關閉出氣球閥；
出料階段先開啟出炭球閥以輸出生物質炭，并打開氮氣閥以充入氮氣，然后在一號螺旋冷卻輸送機、二號螺旋冷卻輸送機中持續充入氮氣，并輸入冷卻水進行冷卻，直至生物質炭低于炭的燃點時，再將生物質炭從二號螺旋冷卻輸送機上的二號出炭口輸出。所述干燥階段、熱解階段中，部分輸入儲氣柜的生物質氣體通過可燃氣管輸至斜插燒嘴以供其對炭化爐進行加熱。所述干燥階段、熱解階段中，當需要排出爐腔內的熱量時，打開插板閥與下煙氣閥門，并關閉上煙氣閥門；當需要排放爐腔內的煙氣時，打開插板閥與上煙氣閥門，并關閉下煙氣閥門。與現有技術相比，本發明的有益效果為
1、由于本發明生物質炭氣聯產系統及其使用方法中的系統結構包括爐體、炭化爐、螺旋冷卻輸送機及其上設置的各種管道，如進料管、出炭管、出氣管、放散管、煙氣管、空氣管與可燃氣管，同時，在上述設備上還對應設置有各種閥門與測量儀器，這些設計不僅能夠在系統工作時獲得較多的系統即時數據，如溫度、壓力等，而且可以根據測得的數據對系統進行即時控制，如通過各種閥門對系統進行即時調整，以確保系統獲得較高的工作效率，并生成較高質量的產品；此外，本發明中的使用方法依次包括進料階段、干燥階段、熱解階段與出料階段，不僅整體流程清晰，易于操作，而且在每個階段都配套有對應的控制工藝以提高每個階段的使用效果，從而確保提高整個系統的生產效率與最終產品的質量，其生成的生物質炭的熱值可達15000 - 17000KJ，具有較好的市場前景。因此本發明不僅工藝較精細、能夠提高生產效率，而且生成的生物質炭氣的質量較高。2、由于本發明生物質炭氣聯產系統及其使用方法中在爐體上近爐底部的部位設置有三個斜插燒嘴，該三個斜插燒嘴沿同一圓周均勻設置，在給炭化爐加熱時，該種布置的三個斜插燒嘴能夠提高加熱的均勻性，從而增強熱解效果，進而提高生物質炭氣的質量，尤其當斜插燒嘴中心線與爐腔側部之間形成的燒嘴夾角為40度時，效果最好。因此本發明不僅熱解效果較好，而且生成的生物質炭氣的質量較高。3、由于本發明生物質炭氣聯產系統及其使用方法在干燥階段、熱解階段中，部分輸入儲氣柜的生物質氣體通過可燃氣管輸至斜插燒嘴以供其對炭化爐進行加熱，該設計能夠將生成的生物質氣體即時的用于炭化爐的加熱，極大的降低了生產成本，提高了生產效率。因此本發明的生產效率較高。4、本發明生物質炭氣聯產系統及其使用方法中對進料階段、干燥階段、熱解階段與出料階段都有獨特的工藝設計，如在進料階段中，可燃氣體與空氣的體積比強調為1 :3， 該設計不僅能取得較好的燃燒效率，而且不會浪費可燃氣體與空氣；在干燥階段中，以溫度為判斷依據，先排放水蒸氣，然后試點火，點火成功后才將生成的生物質氣體輸入儲氣柜， 該設計能確保獲得較高質量的生物質氣體；在熱解階段，強調熱解時間與溫度的同時，注意生成的生物質氣體的壓力，并以該壓力為依據來決定是否結束熱解過程，該設計不僅能夠確保生物質原料進行較充分的熱解反應，而且能夠獲得較高質量的生物質炭和生物質氣體；在出料階段中，本發明不僅在爐底通入氮氣以隔絕空氣，并產生氣流以加速冷卻進程， 而且設置了兩個螺旋冷卻輸送機，每個螺旋冷卻輸送機都包括氮氣冷卻與水冷卻，這些冷卻設計能夠較快的降低生物質炭的溫度，確保炭在冷卻后的溫度不足以達到炭的著火點，提高了生物質炭的產量。因此本發明不僅熱解效果較好，而且生成的生物質炭和生物質氣體的質量較高。
圖1是本發明的結構示意圖。圖2是圖1中爐腔的俯視圖。圖中平臺架1，炭化爐2，爐頂部21，爐頂熱電偶211，爐中部22，爐中熱電偶221， 爐底部23，爐底熱電偶231，爐體3，硅酸鋁纖維層31，輕質耐火磚層32，爐腔33，一號螺旋冷卻輸送機4，一號進炭口 41，一號出炭口 42，一號冷卻水進口 43，一號冷卻水出口 44，一號氮氣進口 45，二號螺旋冷卻輸送機5，二號進炭口 51，二號出炭口 52，二號冷卻水進口 53，二號冷卻水出口 54，二號氮氣進口 55，進料管6，進料球閥61，出氣管7，出氣閥71，一號測溫計72，一號測壓計73，二號測溫計74，出氣球閥75，給料罐8，斜插燒嘴9，燒嘴夾角91，儲氣柜10，出炭管11，氮氣閥111，出炭球閥112，空氣管12，空氣閥121，可燃氣管13，可燃氣閥 131，可燃氣球閥132，鼓風機14，排熱管15，插板閥151，煙氣管16，上煙氣閥門161，下煙氣閥門162，放散管17，點火閥門171，放散球閥172，水封器18。
具體實施例方式以下結合
和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。參見圖1 -圖2，生物質炭氣聯產系統，包括平臺架1、炭化爐2與一號螺旋冷卻輸送機4，所述平臺架1上設置有爐體33，爐體3包括硅酸鋁纖維層31與輕質耐火磚層32，輕質耐火磚層32的外部設置有硅酸鋁纖維層31，內部設置有與炭化爐2相對應的爐腔33，炭化爐2包括爐頂部21、爐中部22與爐底部23，爐頂部21設置有進料管6與出氣管7，進料管6的另一端與給料罐8相通，出氣管7的另一端與儲氣柜10相通，爐底部23設置有出炭管11，出炭管11的另一端與一號螺旋冷卻輸送機4相通；
所述爐體3上近爐底部23的部位設置有三個斜插燒嘴9，每個斜插燒嘴9都通過空氣管12、可燃氣管13與對應的鼓風機14、儲氣柜10相通，空氣管12上設置有空氣閥121，可燃氣管13上設置有可燃氣閥131 ；
所述爐腔33的頂部通過排熱管15與煙氣管16相通，排熱管15上設置有插板閥151， 煙氣管16上位于排熱管15兩旁的部位分別設置有上煙氣閥門161與下煙氣閥門162 ；
所述出氣管7上近爐頂部21的部位設置有出氣閥71，出氣管7上位于出氣閥71與爐頂部21之間的部位與放散管17相通，放散管17上設置有點火閥門171，出氣管7上位于出氣閥71與儲氣柜10之間的部位與水封器18相連接；所述出炭管11上設置有氮氣閥111， 出炭管11的另一端通過一號螺旋冷卻輸送機4與二號螺旋冷卻輸送機5相通；
所述爐體3上近爐底部23的部位設置有爐底熱電偶231，爐體3上近爐頂部21的部位設置有爐頂熱電偶211，爐中部22設置有爐中熱電偶221。所述斜插燒嘴9沿同一圓周均勻設置，且斜插燒嘴9中心線與爐腔33側部之間形成的燒嘴夾角91為40度。所述出炭管11的另一端與一號螺旋冷卻輸送機4上的一號進炭口 41相通，一號螺旋冷卻輸送機4上的一號出炭口 42與二號螺旋冷卻輸送機5上的二號進炭口 51相通；所述一號螺旋冷卻輸送機4上近一號進炭口 41、一號出炭口 42的部位分別設置有一號冷卻水進口 43、一號冷卻水出口 44，且在一號螺旋冷卻輸送機4的中部設置有一號氮氣進口 45 ；所述二號螺旋冷卻輸送機5上近二號進炭口 51、二號出炭口 52的部位分別設置有二號冷卻水進口 53、二號冷卻水出口 54，且在二號螺旋冷卻輸送機5的中部設置有二號氮氣進 Π 55。所述一號螺旋冷卻輸送機4與二號螺旋冷卻輸送機5的尾端均設置有冷卻溫度計。所述出氣管7上位于出氣閥71與水封器18之間的部位設置有一號測溫計72和一號測壓計73，出氣管7上位于水封器18與儲氣柜10之間的部位依次設置有二號測溫計 74與出氣球閥75。所述可燃氣管13上設置有可燃氣球閥132，進料管6上設置有進料球閥61，出炭管11上設置有出炭球閥112，放散管17上設置有放散球閥172。上述生物質炭氣聯產系統的使用方法，包括進料階段、干燥階段、熱解階段與出料階段，所述使用方法依次包括以下步驟
進料階段先通過給料罐8向炭化爐2中放入顆粒狀或粉末狀的生物質原料，該生物質原料的堆比重為0. 38克/立方厘米，同時由儲氣柜10向可燃氣管13中送入可燃氣體、由鼓風機14向空氣管12中送入空氣，可燃氣體與空氣的體積比為1 :3，然后點燃三個斜插燒嘴9對炭化爐2進行加熱，且在加熱過程中，由爐底熱電偶231、爐中熱電偶221、爐頂熱電偶211分別對爐底部23、爐中部22、爐頂部21的溫度進行測量；
干燥階段當爐內溫度升至20 - 150°C時，生物質原料進入干燥階段，此時，先關閉出氣管7上的出氣閥71，并開啟通往放散管17的放散球閥172以排放水蒸氣，當爐內溫度升至250°C時，再開啟點火閥門171，并嘗試用點火閥門171中溢出的生物質氣體點火，若溢出的生物質氣體能夠點燃，則關閉放散球閥172，并開啟出氣閥71以將生成的生物質氣體輸入儲氣柜10，此時干燥過程結束，進入熱解過程，整個干燥過程持續60分鐘；
熱解階段先繼續加熱，直至爐內溫度升至400 - 6000C，然后在400 - 6000C的溫度范圍內保持整個熱解過程持續1 - 2小時，熱解過程中，一號測壓計73測得的壓力為500 -4000pa ；當一號測壓計73測得的壓力低于500pa時，熱解過程結束，關閉出氣球閥75 ；
出料階段先開啟出炭球閥112以輸出生物質炭，并打開氮氣閥111以充入氮氣，然后在一號螺旋冷卻輸送機4、二號螺旋冷卻輸送機5中持續充入氮氣，并輸入冷卻水進行冷卻，直至生物質炭低于炭的燃點時，再將生物質炭從二號螺旋冷卻輸送機5上的二號出炭口 52輸出。所述干燥階段、熱解階段中，部分輸入儲氣柜10的生物質氣體通過可燃氣管13輸至斜插燒嘴9以供其對炭化爐2進行加熱。所述干燥階段、熱解階段中，當需要排出爐腔33內的熱量時，打開插板閥151與下煙氣閥門162，并關閉上煙氣閥門161 ；當需要排放爐腔33內的煙氣時，打開插板閥151與上煙氣閥門161，并關閉下煙氣閥門162。本發明的原理說明如下 進料階段
首先，強調可燃氣體與空氣的體積比為1 :3，該設計不僅能取得較好的燃燒效率，而且不會浪費可燃氣體與空氣。其次，強調設置有三個斜插燒嘴9，斜插燒嘴9沿同一圓周均勻設置，斜插燒嘴9中心線與爐腔33側部之間形成的燒嘴夾角91為40度，該設計在給炭化爐2加熱時，三個斜插燒嘴9能夠在爐底呈回旋式加熱，具有較強的加熱均勻性，能夠大幅度的提高熱解效果， 便于提高生物質炭氣的質量與產量。干燥階段
該階段以溫度為判斷依據，當爐內溫度升至20 - 150°C時，判斷生物質原料進入干燥階段，此時排放水蒸氣，然后當爐內溫度升至250°C時，再用點火閥門171中溢出的生物質氣體試點火，若能夠點燃，則將生成的生物質氣體輸入儲氣柜10，此時干燥過程結束，進入熱解過程，整個干燥過程持續60分鐘。這種設計能夠最大程度上排除水蒸氣，以避免其混入生物質氣體中，從而提高了生物質氣體的質量。熱解階段
首先，強調熱解反應的時間與溫度，即在400 - 600°C的溫度范圍內保持整個熱解過程持續1 - 2小時。針對400 - 6000C的溫度范圍，如果低于400°C，則產物以炭為主，生物質氣體過少；如果高于600°C，則產物以木醋液和木焦油為主；400 - 60(TC是均衡溫度，位于這個溫度區間，產物有生物質氣體、木醋液、木焦油與炭，生物質氣體足夠回用，且炭的產量相對較高。針對1 -2小時的反應時間，如果時間短，則反應不充分；如果時間長，則浪費燃料。其次，在熱解過程中，以一號測壓計73測得的壓力為判斷依據，當正常反應時，其測得的壓力為500 - 4000pa，而當壓力值低于500pa時，代表熱解反應即將結束，此時如果繼續加熱，生成的生物質炭氣的量也較少，浪費原料，投入產出比較低，故關閉出氣球閥75 以結束熱解階段。該設計能夠確保最佳的性價比，既能產生較多的高質量生物質炭氣，又不會浪費可燃氣體。出料階段
本發明在爐底通入氮氣的目的有兩個，一個是隔絕空氣，另一個是產生氣流以加速冷卻進程，同時，本發明還設置了兩個螺旋冷卻輸送機，每個螺旋冷卻輸送機都包括氮氣冷卻與水冷卻這兩種冷卻方式，這些冷卻設計能夠較快的降低生物質炭的溫度，確保炭在冷卻后的溫度不足以達到炭的著火點，提高了生物質炭的產量與質量。其余設計
首先，在干燥階段、熱解階段中，部分輸入儲氣柜10的生物質氣體通過可燃氣管13輸至斜插燒嘴9以供其對炭化爐2進行加熱。該設計可以降低生產成本。其次，在干燥階段、熱解階段中，當需要排出爐腔33內的熱量時，打開插板閥151 與下煙氣閥門162，并關閉上煙氣閥門161 ；當需要排放爐腔33內的煙氣時，打開插板閥 151與上煙氣閥門161，并關閉下煙氣閥門162。該設計便于對爐腔33進行即時清理與調控，以提高斜插燒嘴9對炭化爐2的加熱效果。實施例1
生物質炭氣聯產系統，包括平臺架1、炭化爐2與一號螺旋冷卻輸送機4，平臺架1上設置有爐體33，爐體3包括硅酸鋁纖維層31與輕質耐火磚層32，輕質耐火磚層32的外部設置有硅酸鋁纖維層31，內部設置有與炭化爐2相對應的爐腔33，炭化爐2包括爐頂部21、爐中部22與爐底部23 ；所述爐體3上近爐底部23的部位設置有三個斜插燒嘴9，斜插燒嘴9沿同一圓周均勻設置，斜插燒嘴9中心線與爐腔33側部之間形成的燒嘴夾角91為40度，且每個斜插燒嘴9 都通過空氣管12、可燃氣管13與對應的鼓風機14、儲氣柜10相通，空氣管12上設置有空氣閥121，可燃氣管13上設置有可燃氣閥131與可燃氣球閥132 ；
所述爐腔33的頂部通過排熱管15與煙氣管16相通，排熱管15上設置有插板閥151， 煙氣管16上位于排熱管15兩旁的部位分別設置有上煙氣閥門161與下煙氣閥門162 ；
所述爐頂部21設置有進料管6與出氣管7，進料管6的另一端通過進料球閥61與給料罐8相通，出氣管7的另一端與儲氣柜10相通，爐底部23設置有出炭管11，出炭管11的另一端依次通過氮氣閥111、出炭球閥112、一號螺旋冷卻輸送機4與二號螺旋冷卻輸送機 5相通，一號螺旋冷卻輸送機4、二號螺旋冷卻輸送機5上都設置有氮氣進口、冷卻水進出口與冷卻溫度計，出氣管7上近爐頂部21的部位設置有出氣閥71，出氣管7上位于出氣閥71 與爐頂部21之間的部位與放散管17相通，放散管17上設置有點火閥門171與放散球閥 172，出氣管7上位于出氣閥71與儲氣柜10之間的部位依次設置有一號測溫計72、一號測壓計73、水封器18、二號測溫計74與出氣球閥75 ；
所述爐體3上近爐底部23的部位設置有爐底熱電偶231，爐體3上近爐頂部21的部位設置有爐頂熱電偶211，爐中部22設置有爐中熱電偶221。
上述生物質炭氣聯產系統的使用方法，該使用方法依次包括以下步驟
進料階段先通過給料罐8向炭化爐2中放入顆粒狀或粉末狀的生物質原料，該生物質原料的堆比重為0. 38克/立方厘米，同時由儲氣柜10向可燃氣管13中送入可燃氣體、由鼓風機14向空氣管12中送入空氣，可燃氣體與空氣的體積比為1 :3，然后點燃三個斜插燒嘴9對炭化爐2進行加熱，且在加熱過程中，由爐底熱電偶231、爐中熱電偶221、爐頂熱電偶211分別對爐底部23、爐中部22、爐頂部21的溫度進行測量；
干燥階段當爐內溫度升至20 - 150°C時，生物質原料進入干燥階段，此時，先關閉出氣管7上的出氣閥71，并開啟通往放散管17的放散球閥172以排放水蒸氣，當爐內溫度升至250°C時，再開啟點火閥門171，并嘗試用點火閥門171中溢出的生物質氣體點火，若溢出的生物質氣體能夠點燃，則關閉放散球閥172，并開啟出氣閥71以將生成的生物質氣體輸入儲氣柜10，此時干燥過程結束，進入熱解過程，整個干燥過程持續60分鐘；
熱解階段先繼續加熱，直至爐內溫度升至400 - 6000C，然后在400 - 6000C的溫度范圍內保持整個熱解過程持續1 - 2小時，熱解過程中，一號測壓計73測得的壓力為500 -4000pa ；當一號測壓計73測得的壓力低于500pa時，熱解過程結束，關閉出氣球閥75 ；所述干燥階段、熱解階段中，部分輸入儲氣柜10的生物質氣體通過可燃氣管13輸至斜插燒嘴9 以供其對炭化爐2進行加熱；所述干燥階段、熱解階段中，當需要排出爐腔33內的熱量時， 打開插板閥151與下煙氣閥門162，并關閉上煙氣閥門161 ；當需要排放爐腔33內的煙氣時，打開插板閥151與上煙氣閥門161，并關閉下煙氣閥門162 ；
出料階段先開啟出炭球閥112以輸出生物質炭，并打開氮氣閥111以充入氮氣，然后在一號螺旋冷卻輸送機4、二號螺旋冷卻輸送機5中持續充入氮氣，并輸入冷卻水進行冷卻，直至生物質炭低于炭的燃點時，再將生物質炭從二號螺旋冷卻輸送機5上的二號出炭口 52輸出。
權利要求
1.生物質炭氣聯產系統，包括平臺架(1)、炭化爐(2)與一號螺旋冷卻輸送機(4)，所述平臺架(1)上設置有爐體(3)，爐體(3)包括硅酸鋁纖維層(31)與輕質耐火磚層(32)，輕質耐火磚層(32)的外部設置有硅酸鋁纖維層(31)，內部設置有與炭化爐(2)相對應的爐腔 (33)，炭化爐(2)包括爐頂部(21)、爐中部(22)與爐底部(23)，爐頂部(21)設置有進料管 (6)與出氣管(7)，進料管(6)的另一端與給料罐(8)相通，出氣管(7)的另一端與儲氣柜 (10)相通，爐底部(23)設置有出炭管(11)，出炭管(11)的另一端與一號螺旋冷卻輸送機 (4)相通，其特征在于所述爐體(3 )上近爐底部(23 )的部位設置有三個斜插燒嘴(9 )，每個斜插燒嘴(9 )都通過空氣管(12)、可燃氣管(13)與對應的鼓風機(14)、儲氣柜(10)相通，空氣管(12)上設置有空氣閥(121 )，可燃氣管(13)上設置有可燃氣閥(131)；所述爐腔(33)的頂部通過排熱管(15)與煙氣管(16)相通，排熱管(15)上設置有插板閥(151 )，煙氣管(16)上位于排熱管(15)兩旁的部位分別設置有上煙氣閥門(161)與下煙氣閥門(162)；所述出氣管(7)上近爐頂部(21)的部位設置有出氣閥(71)，出氣管(7)上位于出氣閥 (71)與爐頂部(21)之間的部位與放散管(17)相通，放散管(17)上設置有點火閥門(171)， 出氣管(7)上位于出氣閥(71)與儲氣柜(10)之間的部位與水封器(18)相連接；所述出炭管(11)上設置有氮氣閥(111)，出炭管(11)的另一端通過一號螺旋冷卻輸送機(4)與二號螺旋冷卻輸送機(5)相通；所述爐體(3)上近爐底部(23)的部位設置有爐底熱電偶(231)，爐體(3)上近爐頂部 (21)的部位設置有爐頂熱電偶(211)，爐中部(22)的內部設置有爐中熱電偶(221)。
2.根據權利要求1所述的生物質炭氣聯產系統，其特征在于所述斜插燒嘴(9)沿同一圓周均勻設置，且斜插燒嘴(9)中心線與爐腔(33)側部之間形成的燒嘴夾角(91)為40度。
3.根據權利要求1所述的生物質炭氣聯產系統，其特征在于所述出炭管(11)的另一端與一號螺旋冷卻輸送機(4)上的一號進炭口(41)相通，一號螺旋冷卻輸送機(4)上的一號出炭口(42)與二號螺旋冷卻輸送機(5)上的二號進炭口(51)相通；所述一號螺旋冷卻輸送機(4)上近一號進炭口(41)、一號出炭口(42)的部位分別設置有一號冷卻水進口(43)、 一號冷卻水出口(44)，且在一號螺旋冷卻輸送機(4)的中部設置有一號氮氣進口(45)；所述二號螺旋冷卻輸送機(5)上近二號進炭口(51)、二號出炭口(52)的部位分別設置有二號冷卻水進口(53)、二號冷卻水出口(54)，且在二號螺旋冷卻輸送機(5)的中部設置有二號氮氣進口(55)。
4.根據權利要求3所述的生物質炭氣聯產系統，其特征在于所述一號螺旋冷卻輸送機(4 )、二號螺旋冷卻輸送機(5 )的尾端均設置有冷卻溫度計。
5.根據權利要求1所述的生物質炭氣聯產系統，其特征在于所述出氣管(7)上位于出氣閥(71)與水封器(18)之間的部位依次設置有一號測溫計(72)和一號測壓計(73)，出氣管(7)上位于水封器(18)與儲氣柜(10)之間的部位依次設置有二號測溫計(74)與出氣球閥(75)。
6.根據權利要求1所述的生物質炭氣聯產系統，其特征在于所述可燃氣管(13)上設置有可燃氣球閥(132)，進料管(6)上設置有進料球閥(61)，出炭管(11)上設置有出炭球閥 (112 )，放散管(17 )上設置有放散球閥(172 )。
7.上述權利要求1- 6中任意一項所述的生物質炭氣聯產系統的使用方法，包括進料階段、干燥階段、熱解階段與出料階段，其特征在于所述使用方法依次包括以下步驟進料階段先通過給料罐(8)向炭化爐(2)中放入顆粒狀或粉末狀的生物質原料，該生物質原料的堆比重為0. 38克/立方厘米，同時由儲氣柜(10)向可燃氣管(13)中送入可燃氣體、由鼓風機(14)向空氣管(12)中送入空氣，可燃氣體與空氣的體積比為1 :3，然后點燃三個斜插燒嘴(9)對炭化爐(2)進行加熱，且在加熱過程中，由爐底熱電偶(231)、爐中熱電偶(221)、爐頂熱電偶(211)分別對爐底部(23)、爐中部(22)、爐頂部(21)的溫度進行測量；干燥階段當爐內溫度升至20 - 150°C時，生物質原料進入干燥階段，此時，先關閉出氣管(7)上的出氣閥(71)，并開啟通往放散管(17)的放散球閥(172)以排放水蒸氣，當爐內溫度升至250°C時，再開啟點火閥門(171)，并嘗試用點火閥門(171)中溢出的生物質氣體點火，若溢出的生物質氣體能夠點燃，則關閉放散球閥(172)，并開啟出氣閥(71)以將生成的生物質氣體輸入儲氣柜(10)，此時干燥過程結束，進入熱解過程，整個干燥過程持續60 分鐘；熱解階段先繼續加熱，直至爐內溫度升至400 - 6000C，然后在400 - 6000C的溫度范圍內保持整個熱解過程持續1 - 2小時，熱解過程中，一號測壓計(73)測得的壓力為500 -4000pa;當一號測壓計(73)測得的壓力低于500pa時，熱解過程結束，關閉出氣球閥(75);出料階段先開啟出炭球閥(112)以輸出生物質炭，并打開氮氣閥(111)以充入氮氣， 然后在一號螺旋冷卻輸送機(4)、二號螺旋冷卻輸送機(5)中持續充入氮氣，并輸入冷卻水進行冷卻，直至生物質炭低于炭的燃點時，再將生物質炭從二號螺旋冷卻輸送機(5)上的二號出炭口(52)輸出。
8.根據權利要求7所述的生物質炭氣聯產系統的使用方法，其特征在于所述干燥階段、熱解階段中，部分輸入儲氣柜(10)的生物質氣體通過可燃氣管(13)輸至斜插燒嘴(9) 以供其對炭化爐(2)進行加熱。
9.根據權利要求7所述的生物質炭氣聯產系統的使用方法，其特征在于所述干燥階段、熱解階段中，當需要排出爐腔(33)內的熱量時，打開插板閥(151)與下煙氣閥門(162)， 并關閉上煙氣閥門(161);當需要排放爐腔(33)內的煙氣時，打開插板閥(151)與上煙氣閥門(161)，并關閉下煙氣閥門(162)。
全文摘要
生物質炭氣聯產系統，包括平臺架、爐體、爐腔、炭化爐與兩個螺旋冷卻輸送機，并在其上設置有進料管、出炭管、出氣管、放散管、三個斜插燒嘴、排熱管、煙氣管、熱電偶與各種閥門，使用時，先在進料階段添加原料并加熱，當爐內溫度升至20–150℃時，進入干燥階段，然后依次進行排放水蒸氣、試點火，點火成功即可輸送生物質氣體進入儲氣柜，此時進入熱解階段，該階段需維持爐內溫度在400–600℃的范圍內持續1–2小時，并確保壓力為500–4000Pa，當壓力低于500Pa時，熱解過程結束，此時便可關閉出氣球閥，并冷卻出炭。本設計不僅工藝較精細、能夠提高生產效率，而且熱解效果較好、生成的生物質炭氣的質量較高。
文檔編號C10B53/02GK102229805SQ20111014839
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者何濤, 姚軍, 熊建 申請人:武漢天穎環境工程有限公司