阅读说明：本技术 以低阶煤热解半焦作为固体热载体热解生物质的方法及其装置 (Method and device for pyrolyzing biomass by using low-rank coal pyrolysis semicoke as solid heat carrier ) 是由 白太宽 许邦 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种以低阶煤热解半焦作为固体热载体热解生物质的方法及其装置,属于生物质及固体废弃物热解技术领域,具体包括低阶煤热解半焦和生物质材料,按照以下步骤进行操作,生物质材料经破碎烘干后与低阶煤热解半焦按照比例加入固体热载体热解装置内,低阶煤热解半焦、生物质材料在固体热载体热解装置内搅拌混匀并进行热解反应,生成热解气和混合半焦,混合半焦进入余热回收装置进行余热回收,热解气先经除尘器除尘后进入冷却器,热解气经冷却器分离后,分离出生物质焦油和可燃气,本发明结构简单,能够充分利用低阶煤热解半焦的余热,能耗低,降低运行成本。(The invention relates to a method and a device for pyrolyzing biomass by using low-rank coal pyrolysis semicoke as a solid heat carrier, which belong to the technical field of pyrolysis of biomass and solid wastes, and particularly comprise low-rank coal pyrolysis semicoke and a biomass material, the method comprises the following steps of crushing and drying biomass materials, adding the crushed and dried biomass materials and low-rank coal pyrolysis semicoke into a solid heat carrier pyrolysis device in proportion, stirring and uniformly mixing the low-rank coal pyrolysis semicoke and the biomass materials in the solid heat carrier pyrolysis device, carrying out pyrolysis reaction to generate pyrolysis gas and mixed semicoke, enabling the mixed semicoke to enter a waste heat recovery device for waste heat recovery, enabling the pyrolysis gas to enter a cooler after being dedusted by a deduster, and separating the pyrolysis gas by the cooler, the device has the advantages of simple structure, low energy consumption and low operation cost, and can fully utilize the waste heat of the low-rank coal pyrolysis semicoke.)

以低阶煤热解半焦作为固体热载体热解生物质的方法及其 装置

技术领域

本发明涉及一种以低阶煤热解半焦作为固体热载体热解生物质的方法及其装置，属于生物质及固体废弃物热解技术领域。

背景技术

热解技术是在无氧状态下，对固体物料进行热转化，将固体物料由低能量密度的物质转化为高能量密度的油、气和热解碳，以实现在当前双碳背景下，对生物质资源和其它固体废弃物等可再生能源的资源化、再利用、无碳化，实现高能高用、低能低用，同时降低化石能源的利用。

热解反应器作为热解装置中的核心设备，不同的热解工艺，其热解装置的结构形式也各不相同，主要有螺旋输送反应器、流化床反应器、固体床反应器、回转窑等。目前，国内采用较多的是回转窑结构，根据传热形式的不同，又有夹套式、内热式、外烟室+辐射管式、内外烟定+辐射管式等，这些反应器虽各有优缺点，但多适用于低阶煤的热解。螺旋输送式热解反应器多采用气体热载体供热方式，多采用夹套结构，造成结构设计复杂，设备制造成本增加。

公开号为CN104531227A，专利名称为一种生物质双轴螺旋热解装置，采用夹套结构，利用气体热载体供热方式，将烟气作为热解热源通入夹套，机壳中心设置两个螺旋绞龙用于物料混合与输送。气体热载体供热方式与固体热载体相比，传热效率相对低；结构采用双层夹套式，内、外层壳体与高温(700～1000℃)介质直接接触，造成高温选材难度大，设备造价高，性价比低；同时，设备壳体、中心轴等接触介质不同，温度不同，造成各部件线膨胀量不一致，结构设计复杂。

公开号CN107033932A，专利名称为一种用于处理城市废弃物的多功能连续双轴流化床裂解炉，此炉体利用热辐射原理，也采用夹套结构。炉内设置了双轴结构，但结构设计中主要发挥单轴输送功能，搅拌功能采用单轴螺旋叶片上开齿实现，不具备双轴间物料相互混合、破碎和搅拌功能。

公开号202020102272.3，专利名称为一种用于固体热载体加热的热解反应器，存在以下不足：1、采用三轴搅拌，搅拌轴上设有助解叶片等，结构过于复杂；2、中心轴通水、反应器内设保温层，导致两者工况状态下彭胀量不一致；3、前段低后段高的卧式阶梯结构，并无明显除尘作用，却把反应器结构搞的过于复杂；4、最重要的一点是，虽为固体热载体反应器，却并不指明何种固体热载体，固体热载体的温度、性质，如何回收重复利用等，因为此前的固体热载体工艺或反应器所用的固体热载体均要回收循环利用的，这是最重要的一点，如果这一点不明确，所谓的固体热载体反应器并无特大的实用性、可操作性。5、只要将生物质或固体废弃物预处理并能够进入反应器，无需考虑破碎和缠绕问题，因为生物质或固体废弃物一经热解，尤其是与固体热载体形成快速热解成碳，并不存在上述问题。

此外，也有有关低阶煤和生物质共同热解的研究，但低阶煤和生物质的热解温度区度并不相同，若两者共同热解，将导致生物质热解的产物产生二次裂解。

基于上述，为解决常规固体热载体热解工艺中的固体热载体回收循环利用问题，尤其是生物质或固体废弃物的固体热载体热解反应器及其热解工艺方法，亟需进行研究。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种结构简单，能够充分利用低阶煤热解半焦的余热，能耗低，降低运行成本的以低阶煤热解半焦作为固体热载体热解生物质的方法及其装置。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为以低阶煤热解半焦作为固体热载体热解生物质的方法，包括低阶煤热解半焦和生物质材料，按照以下步骤进行操作，所述生物质材料经破碎烘干后与低阶煤热解半焦按照比例加入固体热载体热解装置内，所述低阶煤热解半焦、生物质材料在固体热载体热解装置内搅拌混匀并进行热解反应，生成热解气和混合半焦，所述混合半焦进入余热回收装置进行余热回收，所述热解气先经除尘器除尘后进入冷却器，所述热解气经冷却器分离后，分离出生物质焦油和可燃气。

以低阶煤热解半焦作为固体热载体热解生物质的装置，包括壳体和中心轴，所述壳体的底部设置有支撑装置，所述壳体内安装有两个中心轴，每个所述中心轴的两端通过动密封装置安装在壳体上，所述中心轴的一端安装有驱动装置，所述中心轴上安装有搅拌叶片组，所述壳体的顶部设置有生物质材料进口、热解半焦进口和热解气出口，所述壳体的底部设置有混合半焦出口，所述生物质材料进口、热解半焦进口设置在壳体的的一端，所述热解气出口和混合半焦出口分别设置在壳体的的另一端。

优选的，所述搅拌叶片组主要由搅拌齿和螺旋叶片构成，所述搅拌齿和螺旋叶片分别设置在中心轴上，且所述搅拌齿与中心轴轴之间设置有偏转角，这样，搅拌齿实现对进料的混合搅拌功能外，同时能将物料往出料端推动，所述搅拌齿设置在生物质材料进口、热解半焦进口的下方，所述螺旋叶片设置在搅拌齿的前端，所述螺旋叶片一端与搅拌齿接触，另一端向混合半焦出口的一端延伸。

优选的，所述壳体的外部还设置有保温层，这样，在实现保温的同时，中心轴与反应器壳体温度一致，两者不存在膨胀不同步的情况。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果。

1、低阶煤热解后，半焦做固体热载体对生物质或固体废弃物进行热解，形成梯度热解，有效利用低阶煤热转化过程中的热量。

2、低阶煤热解半焦固体热载体一次性通过，不需要循环，节省运行成本。

3、采用双轴搅拌热解反应器，能实现对低阶煤热解半焦和生物质或固体废弃物的充分混匀。

4、低阶煤半焦做热载体，实现生物质的快速热解。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明中生物热解装置的内部结构示意图一。

图3为本发明中生物热解装置的内部结构示意图二。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，以低阶煤热解半焦作为固体热载体热解生物质的方法，包括低阶煤热解半焦和生物质材料，按照以下步骤进行操作，生物质材料经破碎烘干后与低阶煤热解半焦按照比例加入固体热载体热解装置内，低阶煤热解半焦和生物质材料在固体热载体热解装置进行热解反应，生成热解气和混合半焦，混合半焦进入余热回收装置进行余热回收，热解气先经除尘器除尘后进入冷却器，热解气经冷却器分离后，分离出生物质焦油和可燃气。

本发明中充分利用低阶煤热解半焦的余热，利用低阶煤热解半焦的余热与生物质材料混合，对生物质材料进行热解，生物质材料热解产生生物质焦油和可燃气。整个过程中不需要额外热源，并且参入的热载体一次性通过，不需要大量循环，节省运行成本。

如图2所示，以低阶煤热解半焦作为固体热载体热解生物质的装置，包括壳体1和中心轴8，壳体1的底部设置有支撑装置6，壳体1内安装有两个中心轴8，每个中心轴8的两端通过动密封装置10安装在壳体1上，中心轴8的一端安装有驱动装置5，中心轴8上安装有搅拌叶片组，壳体1的顶部设置有生物质材料进口3、热解半焦进口4和热解气出口2，壳体1的底部设置有混合半焦出口7，生物质材料进口3、热解半焦进口4设置在壳体1的的一端，热解气出口2和混合半焦出口7分别设置在壳体1的另一端。

本发明中壳体的顶盖设置为拱形空间，便于热解过程中热解气体的溢出。壳体1的外部还设置有保温层，降低热量损失。壳体的底部设置有多个支撑装置，支撑装置采用鞍式结构，一端固定支撑、基余滑动支撑，可消除反应器壳体整体热膨胀量。壳体内部安装中心轴和搅拌叶片组，驱动装置通过带动中心轴转动，搅拌叶片组转动传输物料的同时，并加快物料混合，加快热解效率。同时驱动装置通过调整中心轴的转速和转向，可以根据热解效果实时控制生物质材料与低阶煤热解半焦进入壳体内的流动速度、停留时间。生物质材料进口3、热解半焦进口4交错布置，便于提高产能和实现生物质的快速热解，同时防止生物质在反应器初始段堵料的作用。热解气出口2用于排出热解气，混合半焦出口7用于排出热解混合半焦。

其中，搅拌叶片组主要由搅拌齿11和螺旋叶片9构成，搅拌齿11和螺旋叶片9分别设置在中心轴8上，且搅拌齿11与中心轴8之间设置有偏转角，搅拌齿11设置在生物质材料进口3、热解半焦进口4的下方，螺旋叶片9设置在搅拌齿11的前端，螺旋叶片9一端与搅拌齿接触，另一端向混合半焦出口7的一端延伸。搅拌齿设置在生物质材料进口3、热解半焦进口4的下方，并设置有一定的偏转角，起到搅抖混匀作用的同时，还能使物料从进料端向出料端移动。

此外，本方法和装置还可以用于固体废弃物、垃圾等废料的热解处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明范围内。