[发明专利]一种多功能生物质热转化设备及工艺

说明书

技术领域

本发明属于生物质热转化技术领域，具体涉及一种多产品道的炭化、活化、热解气化、催化裂解设备及工艺。

背景技术

目前工业上使用的炭化设备主要有土窑、干馏釜、立式槽式炉等，这些设备具有结构简单，容易操作等优点，但他们在生产的同时存在一些弊端，例如土窑占地面积大，温度不易控制，完全靠经验，看烟的颜色和闻烟的味道操作，而且烟气无法处理。干馏釜产量小，间隙操作，不能连续生产，每炉质量不均一。立式槽式炉同样存在占地面积大，不可随着原料迁移，移动性差，劳动强度大等缺点。

目前物理法生产活性炭设备主要使用内加热式和外加热式两种回转式活化炉，同样这两种具有结构简单，容易操作等优点。但他们存在的统一缺点是产量低，反应不均匀，蒸汽管需要定期更换；筒体内侧耐火材料上容易结渣，需要定期清渣，停车、开车频繁；产品道单一，蒸汽不能均匀的与炭接触反应，而且单位体积内炭与水蒸气接触时间短，大量的活化剂随着烟气而排入大气中；再者外热法需要外加热源，没有充分利用炭与水蒸气在高温下产生的可燃气。

目前生物质气化技术的主要设备有固定床气化炉和流化床气化炉，在中试和工程化过程中暴露了现行气化设备的结构、可燃气净化技术等诸多问题，使生物质气化技术在推广过程中遇到了阻碍。主要有三个问题：一是气化设备虽多种多样，但适应性不强，不同的气化炉对原料的种类、原料的颗粒度、原料的含水率要求不一样，未能真正实现工程化；二是可燃气中焦油的去除是生物质气化技术的最大瓶颈，目前可燃气中焦油去除的通用方法是物理和机械方法相结合，通过喷淋、水浴、冷凝、分离等设备净化可燃气，传统的这种方法只能将可燃气中部分焦油去除，仍有相当一部分焦油残余在可燃气中，用这种方法最大问题是浪费大量的水源，容易产生大量的焦油黑水污染；三是生物质气化过程中容易产生搭桥、烧穿、出料不连续，甚至有暴炉等现象。

目前生物质焦油催化裂解设备一般是立式的，固定的，且催化剂的孔隙很容易被堵塞，造成催化剂中毒，而且一旦催化剂中毒后需要停炉换催化剂，冷却周期长，操作繁琐。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物质热转化设备及工艺，解决上述问题。

为了实现这一目的，本发明结合生物质本身特性，以及炭化、活化、气化和催化裂解等工艺特性，发明了一种多功能生物质热转化设备及工艺，本发明所述生物质热转化设备由烟道管、活化剂或气化剂进口、辅助活化剂或气化剂进口、进料口、进料罩密封、强制落料抄板、齿轮、传动及变速箱、保温棉、托轮、筒体角度调节插销、测温装置、燃烧通道、产品通道、角度调节螺杆、出料罩密封、点火口、防爆口、助燃口或者观察口、出料密封阀、出料冷却器构成。作为炭化使用时本发明可根据原料的密度和尺寸大小，灵活的调整设备的倾斜角和转速，控制炭化时间，通过控制助燃口送入的空气量的大小，控制炭化温度，最重要的特征是作为炭化设备时，进料罩和出料罩采用的是双层密封，可在100-500Pa的正压下运行，有效的隔绝了氧气并防止氧气进入炭化产品通道，造成原料大量烧失和爆燃现象的发生，在运行过程中此设备产量高，连续操作性强，移动性强，可根据原料地的变化而迁移。作为活化设备使用时本发明可根据原料的密度和尺寸大小，灵活的的调整设备的倾斜角和转速，控制活化时间，通过控制助燃口送入的空气量的大小，控制活化温度，最重要的特征是作为活化设备时，活化剂进口和辅助活化剂进口，与传统设备相比较，不再需要在炉内布置管道，而是将活化剂在进料口将水蒸气随料一起加入，让水蒸气在进料口400-500℃的温度下，迅速膨胀，均匀的分布到每个活化产品道中，有效的避免了经常更换蒸汽管道和解决蒸汽口结渣问题，另外一个特征是活化产品道采用空心“田”字结构，让原料在筒体中不断的做抛物线运动，充分与水蒸气接触，使活化反应更均匀。作为气化设备使用时本发明可根据原料的密度和尺寸大小，灵活的的调整设备的倾斜角和转速，达到控制物料在高温区的停留时间，通过控制助燃口送入的空气量的大小，调节焦油裂解区的温度，最重要的特征是作为气化设备时，原料的适应性广，不需要考虑原料的形状和尺寸，粉末状、颗粒状、块状均可以适应，另外一个特征是燃烧通道，作为高温裂解区，在水蒸气和炭同时存在并且在高温的情况下，可将焦油裂解成小分子气体，解决了可燃气中焦油问题。由于此设备在不断的转动，与固定床和流化床在结构上有较大的差异，有效解决了搭桥和进出料不连续问题。作为生物质焦油催化裂解设备使用时，本发明可以根据催化效果，不断的补充新的催化剂，并将出来的中毒催化剂进行复活，重新导入裂解炉内，裂解炉多通道的设计，保证了催化剂和生物质焦油的接触面积，有效的提高了裂解率。