一种生物质纯氧自热-热解系统

1.本发明属于生物质热解技术领域，尤其涉及一种生物质的纯氧自热-热解系统。


背景技术：

2.现有的热解炉一般采用普通空气和氧气混合形成纯氧来为热解提供热量以实现自热。然而，空气中氮气含量在78%以上，因此只要通入空气便意味着通入氮气。热解气中加入氮气便会降低热解气的品质，使其热值降低，且用于分离时所需能耗较大，而空气中的氮气是作为载气通入还会带走部分热量，引入热解系统后还会造成氮化物污染，对环境和设备损害也相当严重。因此，需提供一种既能保证热解系统能够自热运行，又能保证热解气中无效含量少的热解工艺。
3.专利cn 212504714 u中公开了一种煤的富氧热解装置，该装置通过加入部分氧气后，助燃气体中氮含量由78%降低到了30%～45%，大大降低了富氧煤气中的无效成分，使热解炉中产生的煤气的品质得到了提升，但仍含有30%～45%的氮含量。
4.有鉴于此，有必要对现有技术中生物质的富氧自热-热解工艺予以改进，以提高生物质热解过程中热解气的热值。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有技术中生物质的富氧自热-热解工艺中热解气有效成分低的问题，提供了一种生物质的纯氧自热-热解系统。
6.实现本发明的技术方案如下：一种生物质的纯氧自热-热解系统，包括解炉热解系统，热解油冷凝系统，热解气回流系统，纯氧输送系统；（1）所述热解炉热解系统用于生物质进行热解，炉内分为干燥区，热解区和燃烧区，原料从螺旋进料器运输至热解炉顶端进料仓，经过干燥区干燥，后进入热解区进行热解，热解得到的挥发分分别从两处挥发分输出端流出，经过冷凝塔冷凝后得到热解气，热解气由热解炉下端的热解气输入口作为载气流入，之后携带挥发分流出，以此循环使系统持续运行。氧气从伞形喷头均匀喷出与燃烧区热解炭发生氧化反应释放热量供热解区热解，底端设有闸阀，阶段性排出灰渣至灰仓。
7.（2）所述纯氧输送系统通过氧气输送管路延伸至热解炉内，氧气通过伞形喷头均匀流入热解炉燃烧区发生氧化反应释放热量。
8.（3）所述热解油冷凝系统由挥发分输出端接入经过冷凝塔后冷凝得到热解油。
9.（4）所述热解气回流系统是冷凝完之后得到热解气经过热解气回流管路，之后通入热解炉的热解气输入端，作为热解载气携带挥发分流出，再次经过冷凝系统后得到热解气，以此循环使用。
10.更进一步的，所述纯氧输送系统包括空气分离器，氧气储存罐，氮气储存罐，调节阀，气泵和若干伞形喷头，所述空气分离器将氧气从空气中分离出来，所述氧气储存罐用于
储存氧气，所述氮气储存罐用于储存分离完氧气后的剩余气体，可进一步利用，所述气泵用于将氧气储存罐储存的氧气输送至若干伞形喷头，所述伞形喷头用于将氧气均匀喷入燃烧区。
11.更进一步的，所述空气分离器分离出的氧气直接通入热解炉燃烧区，所述氧气浓度为100 vol.%。
12.更进一步的，所述热解气回流系统包括三通，切断阀，气泵，调节阀和单向阀，所述三通与切断阀用于热解气流量较大后收集热解气，所述气泵用于调节热解气回流速率，所述调节阀用于控制热解气流量，所述单向阀用于防止热解气逆流。
13.更进一步的，所述热解油冷凝系统，包括冷凝塔，所述冷凝塔用于冷凝和收集热解油。
14.更进一步的，所述伞形喷头为伞形，表面设有若干小孔，氧气通过伞形喷头表面小孔均匀喷入热解炉燃烧区。
15.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种生物质的纯氧自热-热解系统，通过在生物质的热解系统基础上增加纯氧输送系统，向热解炉内通入一定量氧气，相比与原有技术中的热解技术，通入的纯氧之后，热解气中氮含量由30-78vol.%降低至0vol.%，大大降低了热解气中的无效成分，使热解炉中产生的热解气品质得到了提升，同时减少了氮化物排放对环境造成的污染。
16.本发明的一种生物质的纯氧自热-热解系统，由于氧气与热解炭反应提供热解所需热量，因此为保证燃烧区热解炭均匀释放热量，通过设置若干伞形喷头，使氧气均匀喷入燃烧区与热解炭发生氧化反应。
17.本发明的一种生物质的纯氧自热-热解系统，在热解炉底端设置有闸阀可定期排出灰渣，避免灰渣累积过多而堵塞伞形喷头。
18.本发明的一种生物质的纯氧自热-热解系统，在热解炉中设置两处挥发分输出端，包括干燥区挥发分输出端和热解区挥发分输出端，更利于挥发分快速冷凝。
19.本发明的一种生物质的纯氧自热-热解系统，将空气分离器分离出的氮气储存至氮气储存罐，可进一步利用。
附图说明
20.图1为本发明一种生物质纯氧自热-热解系统的结构示意图。
21.图中：1-空气分离器，2-氧气储存罐，3-氮气储存罐，4-调节阀，5-气泵，6-螺旋进料器，7-进料仓，8-干燥区挥发分输出端，9-热解区挥发分输出端，10-多孔挡板，11-热解气输入端，12-伞形喷头，13-闸阀，14-灰仓，15-冷凝塔，16-三通，17-切断阀，18-气泵，19-调节阀，20-单向阀。
具体实施方式
22.下面结合附图所示的各种实施方式对本发明进行详细说明，但当应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所作的功能方法，或者结构的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
23.在本实施的描述中，需要理解的是，术语，“上”、“下”“顶”“底”等指示方位或位置
关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本发明创造和简化描述，，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
24.术语“相连”、“连接”、“接入”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
25.如图1所示，一种生物质的纯氧自热-热解系统，包括解炉热解系统，热解油冷凝系统，热解气回流系统，纯氧输送系统；所述热解炉热解系统用于生物质进行热解，炉内分为干燥区，热解区和燃烧区，原料从螺旋进料器运输至热解炉顶端进料仓，经过干燥区干燥，后进入热解区进行热解，热解得到的挥发分分别从两处挥发分输出端流出，经过冷凝塔冷凝后得到热解气，热解气由热解炉下端的热解气输入口作为载气流入，之后携带挥发分流出，以此循环使系统持续运行。氧气从伞形喷头均匀喷出与燃烧区热解炭发生氧化反应释放热量供热解区热解，底端设有闸阀，阶段性排出灰渣至灰仓。
26.所述纯氧输送系统通过氧气输送管路延伸至热解炉内，氧气通过伞形喷头均匀流入热解炉燃烧区发生氧化反应释放热量。
27.所述热解油冷凝系统由挥发分输出端接入经过冷凝塔后冷凝得到热解油。
28.所述热解气回流系统是冷凝完之后得到热解气经过热解气回流管路，之后通入热解炉的热解气输入端，作为热解载气携带挥发分流出，再次经过冷凝系统后得到热解气，以此循环使用。
29.更进一步的，所述纯氧输送系统包括空气分离器，氧气储存罐，氮气储存罐，调节阀，气泵和若干伞形喷头，所述空气分离器将氧气从空气中分离出来，所述氧气储存罐用于储存氧气，所述氮气储存罐用于储存分离完氧气后的剩余气体，可进一步利用，所述气泵用于将氧气储存罐储存的氧气输送至若干伞形喷头，所述伞形喷头用于将氧气均匀喷入燃烧区。
30.更进一步的，所述空气分离器分离出的氧气直接通入热解炉燃烧区，所述氧气浓度为100 vol.%。
31.更进一步的，所述热解气回流系统包括三通，切断阀，气泵，调节阀和单向阀，所述三通与切断阀用于热解气流量较大后收集热解气，所述气泵用于调节热解气回流速率，所述调节阀用于控制热解气流量，所述单向阀用于防止热解气逆流。
32.更进一步的，所述热解油冷凝系统，包括冷凝塔，所述冷凝塔用于冷凝和收集热解油。
33.更进一步的，所述伞形喷头为伞形，表面设有若干小孔，氧气通过伞形喷头表面小孔均匀喷入热解炉燃烧区。
34.本发明的操作流程如下：螺旋进料器6把生物质原料送入进料仓7，原料通过进料仓7进入热解炉内，然后原料在热解区热解得到挥发分，挥发分一部分通过热解区挥发分输出端9输出，另一部分通过干燥区挥发分输出端8输出，输出的挥发分经过冷凝塔15冷凝后得到热解油，冷凝完之后输
出热解气，热解气过量则通过三通16到切断阀17收集，剩余热解气经过气泵18，调节阀19和单向阀20输送到热解气输入端11，之后作为载气携带挥发分继续从热解区挥发分输出端9和干燥区挥发分输出端8输出，以此达到循环。纯氧输送系统则是，由空气分离器1将氧气分离出来输送至氧气储存罐2，剩余气体输送至氮气储存罐3，氧气储存罐3输出氧气的通过调节阀4到气泵5，然后通过气泵5输送至若干伞形喷头12，最终氧气通过伞形喷头均匀喷入燃烧区。燃烧区热解炭与氧气反应释放热量供热解区热解，反应完灰渣通过多孔挡板10掉至炉底，阶段性通过闸阀13排至灰仓14。
35.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，并不用于限定本发明；本领域的相关技术人员应当理解，在不脱离本发明设计精神的前提下，对本发明的各种修改和改进，均包含在本发明权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种生物质的纯氧自热-热解系统，其特征在于，包括热解炉热解系统，热解油冷凝系统，热解气回流系统，纯氧输送系统；所述热解炉热解系统，其特征在于，炉内分为干燥区，热解区和燃烧区，顶端设有进料仓与螺旋进料器相连，上端设有两处挥发分输出端，下方设有热解气输入端，燃烧区底端设有多孔挡板，氧气通过若干伞形喷头均匀通入燃烧区，底端设有闸阀，阶段性排出灰渣至灰仓；所述热解油冷凝系统，其特征在于，从挥发分输出端接入，经过冷凝塔后与热解气回流系统相连；所述热解气回流系统，其特征在于，连接在冷凝塔后，最终接入热解炉的热解气输入端；所述纯氧输送系统，其特征在于，空气分离器与氧气输送管路连接，终端接入若干伞形喷头将氧气均匀通入热解炉燃烧区。2.根据权利要求1所述一种生物质的纯氧自热-热解系统，其特征在于，所述热解炉热解系统两处挥发分输出端包括干燥区挥发分输出端和热解区挥发分输出端，所述干燥区挥发分输出端用于流向干燥区挥发分的输出，所述热解区挥发分输出端用于热解区挥发分的输出。3.根据权利要求1所述一种生物质的纯氧自热-热解系统，其特征在于，所述纯氧输送系统包括空气分离器，氧气储存罐，氮气储存罐，调节阀，气泵和若干伞形喷头，所述空气分离器将氧气从空气中分离出来，所述氧气储存罐用于储存氧气，所述氮气储存罐用于储存分离完氧气后的剩余气体，所述气泵将氧气储存罐储存的氧气输送至若干伞形喷头，所述伞形喷头将氧气均匀喷入热解炉燃烧区。4.根据权利要求1所述一种生物质的纯氧自热-热解系统，其特征在于，所述热解油冷凝系统包括冷凝塔，所述冷凝塔用于冷凝热解油，且与热解气回流管路相连。5.根据权利要求1所述一种生物质的纯氧自热-热解系统，其特征在于，所述热解气回流系统包括三通，切断阀，气泵，调节阀，和单向阀，所述三通与切断阀连接用于热解气流量较大后收集热解气，所述气泵将热解气输送至热解气输入端。6.根据权利要求3所述纯氧输送系统，其特征在于，所述空气分离器分离出的氧气直接通入热解炉燃烧区，所述氧气浓度为100 vol.%。7.根据权利要求3所述纯氧输送系统，其特征在于，所述伞形喷头为伞形，表面设有若干小孔，氧气通过伞形喷头表面小孔均匀喷入热解炉燃烧区。

技术总结
本发明用于生物质热解技术领域，尤其涉及一种生物质纯氧自热-热解系统，包括热解炉热解系统，热解油冷凝系统，热解气回流系统，纯氧输送系统，所述热解炉系统用于生物质进行热解；热解炉为顶端为进料口，上端设有两处挥发分输出端，下方设有热解气输入端，底端设有闸阀阶段性排出灰渣。氧气通过伞形喷头均匀通入燃烧区与热解炭发生氧化反应释放热量。热解油冷凝系统与挥发分输出端连接，用于热解油冷凝收集，热解油冷凝系统出口与热解气回流系统相连，最终与热解气输入端相连接以达到循环利用的目的。纯氧输送系统则通过给热解炉燃烧区供应氧气以实现自热。本发明实现了生物质自热热解，节省了能耗，同时热解气余热回收利用，节省载气并大幅提高热解气有效成分。载气并大幅提高热解气有效成分。载气并大幅提高热解气有效成分。


技术研发人员：李建 付文 代正华 亚力昆江
受保护的技术使用者：新疆大学
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/7/27