專利名稱：一種多功能生物質熱轉化設備及工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于生物質熱轉化技術領域，具體涉及ー種多產品道的炭化、活化、熱解氣化、催化裂解設備及エ藝。
背景技術：
目前エ業上使用的炭化設備主要有土窯、干餾釜、立式槽式爐等，這些設備具有結構簡單，容易操作等優點，但他們在生產的同時存在ー些弊端，例如土窯占地面積大，溫度不易控制，完全靠經驗，看煙的顏色和聞煙的味道操作，而且煙氣無法處理。干餾釜產量小，間隙操作，不能連續生產，每爐質量不均一。立式槽式爐同樣存在占地面積大，不可隨著原料遷移，移動性差，勞動強度大等缺點。目前物理法生產活性炭設備主要使用內加熱式和外加熱式兩種回轉式活化爐，同 樣這兩種具有結構簡單，容易操作等優點。但他們存在的統ー缺點是產量低，反應不均勻，蒸汽管需要定期更換；筒體內側耐火材料上容易結渣，需要定期清渣，停車、開車頻繁；產品道単一，蒸汽不能均勻的與炭接觸反應，而且単位體積內炭與水蒸氣接觸時間短，大量的活化劑隨著煙氣而排入大氣中；再者外熱法需要外加熱源，沒有充分利用炭與水蒸氣在高溫下產生的可燃氣。目前生物質氣化技術的主要設備有固定床氣化爐和流化床氣化爐，在中試和工程化過程中暴露了現行氣化設備的結構、可燃氣凈化技術等諸多問題，使生物質氣化技術在推廣過程中遇到了阻礙。主要有三個問題ー是氣化設備雖多種多祥，但適應性不強，不同的氣化爐對原料的種類、原料的顆粒度、原料的含水率要求不一樣，未能真正實現工程化；ニ是可燃氣中焦油的去除是生物質氣化技術的最大瓶頸，目前可燃氣中焦油去除的通用方法是物理和機械方法相結合，通過噴淋、水浴、冷凝、分離等設備凈化可燃氣，傳統的這種方法只能將可燃氣中部分焦油去除，仍有相當一部分焦油殘余在可燃氣中，用這種方法最大問題是浪費大量的水源，容易產生大量的焦油黑水污染；三是生物質氣化過程中容易產生搭橋、燒穿、出料不連續，甚至有暴爐等現象。目前生物質焦油催化裂解設備一般是立式的，固定的，且催化劑的孔隙很容易被堵塞，造成催化劑中毒，而且一旦催化劑中毒后需要停爐換催化劑，冷卻周期長，操作繁瑣。
發明內容
本發明目的在于針對現有技術的不足，提供ー種生物質熱轉化設備及エ藝，解決上述問題。為了實現這一目的，本發明結合生物質本身特性，以及炭化、活化、氣化和催化裂解等エ藝特性，發明了一種多功能生物質熱轉化設備及エ藝，本發明所述生物質熱轉化設備由煙道管、活化劑或氣化劑進ロ、輔助活化劑或氣化劑進ロ、進料ロ、進料罩密封、強制落料抄板、齒輪、傳動及變速箱、保溫棉、托輪、筒體角度調節插銷、測溫裝置、燃燒通道、產品通道、角度調節螺桿、出料罩密封、點火ロ、防爆ロ、助燃ロ或者觀察ロ、出料密封閥、出料冷卻器構成。作為炭化使用時本發明可根據原料的密度和尺寸大小，靈活的調整設備的傾斜角和轉速，控制炭化時間，通過控制助燃ロ送入的空氣量的大小，控制炭化溫度，最重要的特征是作為炭化設備時，進料罩和出料罩采用的是雙層密封，可在100-500Pa的正壓下運行，有效的隔絕了氧氣并防止氧氣進入炭化產品通道，造成原料大量燒失和爆燃現象的發生，在運行過程中此設備產量高，連續操作性強，移動性強，可根據原料地的變化而遷移。作為活化設備使用時本發明可根據原料的密度和尺寸大小，靈活的的調整設備的傾斜角和轉速，控制活化時間，通過控制助燃ロ送入的空氣量的大小，控制活化溫度，最重要的特征是作為活化設備時，活化劑進口和輔助活化劑進ロ，與傳統設備相比較，不再需要在爐內布置管道，而是將活化劑在進料ロ將水蒸氣隨料一起加入，讓水蒸氣在進料ロ 400-500°C的溫度下，迅速膨脹，均勻的分布到每個活化產品道中，有效的避免了經常更換蒸汽管道和解決蒸汽ロ結渣問題，另外一個特征是活化產品道采用空心“田”字結構，讓原料在筒體中不斷的做拋物線運動，充分與水蒸氣接觸，使活化反應更均勻。作為氣化設備使用時本發明可根據原料的密度和尺寸大小，靈活的的調整設備的傾斜角和轉速，達到控制物料在高溫區的停留時間，通過控制助燃ロ送入的空氣量的大小，調節焦油裂解區的溫度，最重要的特征是作為氣化設備時，原料的適應性廣，不需要考慮原料的形狀和尺寸，粉末狀、顆粒狀、塊狀均可 以適應，另外一個特征是燃燒通道，作為高溫裂解區，在水蒸氣和炭同時存在并且在高溫的情況下，可將焦油裂解成小分子氣體，解決了可燃氣中焦油問題。由于此設備在不斷的轉動，與固定床和流化床在結構上有較大的差異，有效解決了搭橋和進出料不連續問題。作為生物質焦油催化裂解設備使用時，本發明可以根據催化效果，不斷的補充新的催化劑，并將出來的中毒催化劑進行復活，重新導入裂解爐內，裂解爐多通道的設計，保證了催化劑和生物質焦油的接觸面積，有效的提高了裂解率。本發明與現有技術相比具有以下幾點優勢
I.本發明ー種多功能生物質熱轉化設備及エ藝，在設備結構上具有新穎性，エ藝上具有先進性。2.本發明作為炭化爐使用時具有(I)產量高，連續性強，扇形產品通道受熱面積大，炭化均勻，采用輻射熱炭化，炭化得率高；(2)密封裝置可保證設備在動靜密封的情況下在100-500Pa的正壓下運行。(3)設備在運行中可通過調整傾斜角可調，改變反應時間，在不需要停車的情況下根據客戶的要求隨時跟換產品品種。3.本發明作為活化爐使用時，與傳統活化設備相比，(I)活化爐筒體內部不需要布置蒸汽管道，以爐頭500°C的高溫將飽和蒸氣變成過熱蒸氣，并與轉動的筒體相結合，均勻的分布到每個產品通道內，均勻的反應；(2)將活化爐內部分成了多個產品通道，使原料炭不斷地做拋物線運動，充分的與活化劑接觸反應，活化劑反應程度大，反應率高；(3)爐體上設置了活化劑進ロ和輔助活化劑進ロ，混合活化劑有利于提高產品的品質。4.本發明作為氣化爐使用吋，(I)原料適應性廣，小到粉狀，大到塊狀均可氣化；
(2)原料隨著筒體在不斷的翻滾，氣化均勻，不存在搭橋現象；(3)巧妙的利用炭、蒸汽、高溫，形成焦油高溫裂解區，有效的將焦油裂解成小分子化合物。5.本發明作為催化裂解使用吋，(I)可以連續注入催化劑，連續排出活性不高的催化劑，井隨時更換中毒催化劑；(2)多通道設計増大了焦油和催化劑的接觸面積；(3)轉動的裂解爐帶動催化劑不斷翻滾，提高了接觸機率和催化裂解率。
6.本發明エ藝上的優勢是(I)利用炭化、活化、氣化自身產生的可燃性氣體進行供熱，不需要外加熱源，而且都是利用輻射熱控制反應溫度，所有原料不與明火接觸，大大提高了產品得率。(2)煙氣走的是臥式“U”型回路，很好的利用了熱源，而且降低了排煙溫度。(3)反應時間可通過筒體傾斜角度和轉速任意調節，反應溫度通過控制燃燒通道內燃氣的燃燒量控制。
圖I本發明簡圖。(I)煙道管、(2)活(氣)化劑進ロ、(3)輔助活(氣)化劑進ロ、(4)進料ロ、(5)進料罩密封、(6 )強制落料抄板、(7 )齒輪、(8 )傳動及變速箱、(9 )保溫棉、(10 )托輪、(11)筒體角度調節插銷、(12)測溫裝置、(13)燃燒通道、(14)產品通道、(15)角度調節螺桿、(16)出料罩密封、(17)點火ロ、(18)防爆ロ、(19)助燃ロ(觀察ロ)、(20)出料密封閥、(21)出料冷卻器
圖2側視圖 圖3內部結構圖 圖4扇形產品道 圖5空心“田”產品道
具體實施例方式實施例I :
作為炭化設備時，首先根據原料的性質，預先通過(15)角度調節螺桿和(8)傳動及變速箱，初調設備的傾斜角度和轉速，然后用液化氣在(13)燃燒通道內燃燒，將整個筒體的溫度加熱到400°C，再用自動上料機構將原料送入(4)進料ロ，開啟煙囪閥，通過煙囪閥調節煙氣流量，待原料在熱解時產生可燃氣體時，撤出液化氣點火設備，調節(19)助燃ロ的給氧量控制炭化溫度在500-650°C之間，待設備有產品產出吋，根據產品的固定碳含量和產率，再繼續微調(19)助燃ロ的給氧量、(15)角度調節螺桿和(8)傳動及變速箱，控制炭化溫度和時間，直至達到這種原料的最佳生產エ藝為止。實施例2:
作為活化設備時，首先根據原料的密度和大小，預先通過(15)角度調節螺桿和(8)傳動及變速箱，初調設備的傾斜角度和轉速，然后用液化氣在(13)燃燒通道內燃燒，將整個筒體的溫度加熱到600°C，再用自動上料機構將原料送入(4)進料ロ，開啟煙囪閥，通過煙囪閥調節煙氣流量，筒體的溫度達到800°C時撤出液化氣點火設備，慢慢打開(2)活化劑進ロ，通入少量的活化劑，待產生可燃氣體后，調節(19)助燃ロ的給氧量控制活化溫度在850-950V之間，待設備有產品產出吋，根據產品的吸附值和脫色值，再繼續微調(2)活化劑進ロ、( 19)助燃ロ的給氧量、(15)角度調節螺桿和(8)傳動及變速箱，控制活化劑量、活化溫度和時間，直至達到這種原料的最佳生產エ藝為止，生產特殊產品時，可以通過(3)輔助活化劑進ロ，來改變產品的性能。實施例3:
作為氣化設備時，首先根據原料的特性，預先通過(15)角度調節螺桿和(8)傳動及變速箱，初調設備的傾斜角度和轉速，然后用液化氣在(13)燃燒通道內燃燒，將整個筒體的溫度加熱到500で，再用自動上料機構將原料送入(4 )進料ロ，慢慢打開(2 )氣化劑進ロ，通入少量的氣化劑，開啟煙囪閥，通過煙囪閥調節煙氣流量，筒體的溫度達到650°C時撤出液化氣點火設備，待產生可燃氣體后，調節(19)助燃ロ的給氧量控制活化溫度在900-950°C之間，待設備有產品產出時，根據產品的焦油含量和氣體發熱量，再繼續微調(2)氣化劑進ロ的氣化劑的量、(19)助燃ロ的給氧量、(15)角度調節螺桿和(8)傳動及變速箱，控制氣化劑量、氣化溫度和時間，直至達到這種原料的最佳生產エ藝為止，生產特殊產品時，可以通過
(3)輔助氣化劑進ロ，來改變產品的性能。實施例4:
作為催化裂解設備時，首先向裂解爐中注入1/8體積的催化劑，預先通過(15)角度調節螺桿和(8)傳動及變速箱，初調設備的傾斜角度和轉速，然后用エ業液化氣作為熱源在 (13)燃燒通道內燃燒,將整個筒體的溫度加熱到850-1000°C，用耐腐耐溫風機將氣體形式的焦油由(2)活(氣)化劑進ロ送入裂解爐，此時轉動裂解爐控制轉速為O. 5-2r/min,并從
(4)進料ロ不斷地注入少量催化劑，并把從(21)出料器冷卻器出來的催化劑通過化學和物理方法進行復活后，重新由(4)進料ロ注入催化裂解爐，根據出口氣體中焦油的含量，調節催化裂解溫度，調節風機流量控制催化裂解時間，直至得到合格的產品。
權利要求
1.一種多功能生物質熱轉化設備，其特征是由煙道管、活化劑或氣化劑進口、輔助活化劑或氣化劑進口、進料口、進料罩密封、強制落料抄板、齒輪、傳動及變速箱、保溫棉、托輪、筒體角度調節插銷、測溫裝置、燃燒通道、產品通道、角度調節螺桿、出料罩密封、點火口、防爆口、助燃口或者觀察口、出料密封閥、出料冷卻器構成。
2.根據權利要求I所述一種多功能生物質熱轉化設備，其特征是作為炭化設備使用時，產品道為扇形，產品道個數是3-6個，將原料從進料口送入，通過強制落料抄板送入產品道，原料依靠自身重力、筒體的旋轉力和離心力做拋物線運動，并均勻的翻滾，充分反應，直至進入出料口，根據原料的尺寸、密度、形狀的不同，通過調節筒體角度調節插銷和角度調節螺桿，將筒體傾斜角控制在3-8度之間，轉速控制在4-6r/min，進料罩和出料罩密封均采用雙層或多層密封，主要是徑向彈性密封和軸向壓緊密封，并保持筒體內100-500Pa的正壓，炭化溫度控制在400-600°C。
3.根據權利要求I所述一種多功能生物質熱轉化設備，其特征是作為活化設備使用時，產品道為空心“田”字形，產品道個數是8-16個，將原料從進料口送入，通過強制落料抄板送入產品道，原料依靠自身重力、筒體的旋轉力和離心力做拋物線運動，并均勻的翻滾，充分反應，直至進入出料口，根據原料的尺寸、密度、形狀的不同，通過調節筒體角度調節插銷和角度調節螺桿，將筒體傾斜角控制在1-3度之間，轉速控制在O. 5-3r/min，進料罩和出料罩密封均采用魚鱗片密封結構，并保持筒體內微負壓，活化溫度控制在850-1000°C。
4.根據權利要求I所述一種多功能生物質熱轉化設備，其特征是作為熱解氣化設備使用時，產品道為扇形，產品道個數是6-8個，將原料從進料口送入，通過強制落料抄板送入產品道，原料依靠自身重力、筒體的旋轉力和離心力做拋物線運動，并均勻的翻滾，充分反應，直至進入出料口，根據原料的尺寸、密度、形狀的不同，通過調節筒體角度調節插銷和角度調節螺桿，將筒體傾斜角控制在2-4度之間，轉速控制在2-4r/min，進料罩和出料罩密封均采用雙層或多層密封結構，并保持筒體內微負壓，熱解氣化溫度控制在800-900°C。
5.根據權利要求I所述一種多功能生物質熱轉化設備，其特征是作為催化裂解設備使用時，產品道為扇形或者空心“田”字形，產品道個數8-12個，將原料從進料口送入，通過強制落料抄板送入產品道，原料依靠自身重力、筒體的旋轉力和離心力做拋物線運動，并均勻的翻滾，充分反應，直至進入出料口，根據原料的尺寸、密度、形狀的不同，通過調節筒體角度調節插銷和角度調節螺桿，將筒體傾斜角控制在O. 5-1度之間，轉速控制在O. 5-2r/min，進料罩和出料罩密封均采用雙層或多層密封結構，并保持筒體內微負壓，熱解氣化溫度控制在950-1000°C。
6.根據權利要求I所述一種多功能生物質熱轉化設備，其特征是物料在筒體內走單程，而煙氣在筒體內走雙程臥式“U”型回路，進料與進氣在筒體的同一側，出料和排煙分別在筒體的兩側，根據客戶對產量的要求，設備的設計尺寸范圍是長度為10-20米，筒體的直徑為O. 8-2. 2米，燃燒筒直徑為O. 5-1. 2米。
全文摘要
本發明屬于生物質熱轉化技術領域，具體涉及一種多產品道的炭化、活化、熱解氣化、催化裂解設備及工藝。它包括煙道管、活(氣)化劑進口、輔助活(氣)化劑進口、進料口、進料罩密封、落料強制抄板、齒輪、傳動及變速箱、保溫棉、托輪、筒體角度調節插銷、測溫裝置、燃燒通道、產品通道、角度調節螺桿、出料罩密封、點火口、防爆口、助燃口(觀察口)、出料密封閥、出料冷卻器。本發明可以通過改變傾斜角度、轉速以及密封方式而同時兼備炭化、活化、熱解氣化和催化裂解等功能。將傳統直燃法改為輻射熱法，從工藝方面解決了生物質熱轉化過程中得率低、燒失嚴重、反應不均勻、產量小、消耗大、溫度難控等問題。
文檔編號C10B47/00GK102839003SQ20121035863
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者秦恒飛, 項東升, 周月, 胡志杰, 高成 申請人:秦恒飛