專利名稱：生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送工藝及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可再生能源領(lǐng)域中對(duì)生物質(zhì)炭化產(chǎn)物的處理技術(shù)，具體地指一種生物
質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送工藝及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，生物質(zhì)可再生能源的利用方法主要有生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電、生物質(zhì)氣化發(fā) 電、生物質(zhì)氣化合成氣制油等等。其中，在生物質(zhì)氣化發(fā)電和生物質(zhì)氣化合成氣制油方法 中，要想與煤一樣利用高溫高壓的高效氣流床氣化制取合成氣，必須先對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處 理，將其熱解成熱解氣和木炭，再送入高溫高壓氣流床內(nèi)制取合成氣產(chǎn)品。生物質(zhì)一般在高 壓炭化爐內(nèi)低溫?zé)峤鉃槟咎亢蜔峤鈿?，熱解氣從高壓炭化爐上方的出口連續(xù)排出，進(jìn)入熱 解氣輸送工序，而木炭則從高壓炭化爐下方的出口連續(xù)流出，經(jīng)冷卻處理后送入高溫高壓 氣流床進(jìn)行氣化。 然而，在生物質(zhì)氣化合成系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，木炭和熱解氣的出料和分離并 不總是連續(xù)順利的，時(shí)常有熱解氣和木炭一并從高壓炭化爐下方出口流出的現(xiàn)象發(fā)生，高 溫高壓氣流床內(nèi)的下游氣體也時(shí)常反竄進(jìn)入高壓炭化爐，這樣不可避免地影響了生物質(zhì)氣 化合成系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致其生產(chǎn)效率下降、維護(hù)維修難度加大、生產(chǎn)成本增高。如何在 生物質(zhì)低溫高壓碳化、進(jìn)而高溫高壓氣化工藝中始終維持木炭產(chǎn)物的連續(xù)順利出料，是本 領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題，但至今為止尚未見能夠有效解決該問題的工藝報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種工藝有效易行、設(shè)備簡(jiǎn)單實(shí)用、投資和維護(hù)成本低 廉、能夠確保木炭連續(xù)分離、輸送和冷卻的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送工藝及 其設(shè)備。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的指導(dǎo)思想是根據(jù)木炭的可壓縮粉碎特性，利用變節(jié)距 螺旋輸送器，迫使木炭在螺旋輸送的過程中，不斷地被擠壓破碎，形成堆積密實(shí)、顆粒與粉 末共存的狀態(tài)。這樣，變節(jié)距螺旋輸送器上、下游的氣體要想通過這一密實(shí)的木炭堆積區(qū)， 必須克服強(qiáng)大的阻力，從而對(duì)上、下游氣體產(chǎn)生密封鎖氣的效果，由此保證木炭的連續(xù)出 料。 本發(fā)明所設(shè)計(jì)的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送工藝，包括如下步驟
1)通過一路密封輸送管道將高壓炭化爐制得的疏松木炭顆粒輸入到變節(jié)距螺旋 輸送器中； 2)利用變節(jié)距螺旋輸送器對(duì)木炭顆粒實(shí)施連續(xù)擠壓、破碎和推進(jìn)，從而在變節(jié)距 螺旋輸送器的輸入端至輸出端之間逐步形成顆粒與粉末并存、具有鎖氣密封功能的密實(shí)木 炭堆積區(qū)； 3)通過另一路密封輸送管道將經(jīng)過變節(jié)距螺旋輸送器處理的密實(shí)木炭輸入到水 冷絞龍式輸送器中，使密實(shí)木炭在輸送的同時(shí)被冷卻到設(shè)定的溫度，最后從水冷絞龍式輸
3送器的物料出口送至后續(xù)處理工藝。 上述步驟1)中，疏松木炭顆粒的粒徑控制在20 80mm的范圍內(nèi)。該粒徑范圍的 木炭顆粒大小適中，易于擠壓破碎成所需的尺寸，從而更好地適應(yīng)不間斷輸送的需要。
上述步驟2)中，密實(shí)木炭在變節(jié)距螺旋輸送器輸出端的粒徑控制在30mm及以下 的范圍內(nèi)。該粒徑范圍的木炭顆粒可以在變節(jié)距螺旋輸送器的輸出端形成堆積密實(shí)阻隔 層，更有效地形成鎖氣密封效應(yīng)。 上述步驟3)中，密實(shí)木炭在水冷絞龍式輸送器出口處的溫度控制在20(TC及以下 的范圍內(nèi)。該溫度范圍的木炭適應(yīng)于后續(xù)進(jìn)行的高溫高壓氣化工藝。 上述步驟2)中，變節(jié)距螺旋輸送器的擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿的壓縮比為1. 1 1. 3，旋轉(zhuǎn)速 度為15 60r/min，以確保在變節(jié)距螺旋輸送器輸出端形成粒徑在30mm及以下的密實(shí)木炭 堆積層。 本發(fā)明專門設(shè)計(jì)的用于實(shí)現(xiàn)上述工藝的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送 設(shè)備，包括高壓炭化爐和水冷絞龍式輸送器，所述高壓炭化爐和水冷絞龍式輸送器之間設(shè) 置有變節(jié)距螺旋輸送器，所述高壓炭化爐的木炭出口通過一路密封輸送管道與變節(jié)距螺旋 輸送器的木炭輸入端相連，所述變節(jié)距螺旋輸送器的木炭輸出端通過另一路密封輸送管道 與水冷絞龍式輸送器的物料進(jìn)口相連，所述變節(jié)距螺旋輸送器的擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿的節(jié)距從其 木炭輸入端至木炭輸出端逐漸減小。 進(jìn)一步地，上述變節(jié)距螺旋輸送器的擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿的壓縮比為1. 1 1. 3。以確保
在變節(jié)距螺旋輸送器輸出端形成粒徑在30mm及以下的密實(shí)木炭堆積層。 更進(jìn)一步地，上述高壓炭化爐和變節(jié)距螺旋輸送器上均設(shè)置有保溫層，以防止內(nèi)
部熱解氣冷凝。 本發(fā)明在高壓炭化爐與水冷絞龍式輸送器之間設(shè)置變節(jié)距螺旋輸送器，利用變節(jié) 距螺旋輸送器的擠壓、破碎和推進(jìn)功能，在變節(jié)距螺旋輸送器內(nèi)形成可以有效阻止氣流通 過的密實(shí)木炭堆積區(qū)，其優(yōu)點(diǎn)在于它既能夠防止高壓炭化爐內(nèi)的熱解氣沿木炭出口一并 流出，又能夠防止水冷絞龍式輸送器以及其后續(xù)設(shè)備內(nèi)的高壓氣體反竄進(jìn)入高壓炭化爐， 從而實(shí)現(xiàn)木炭的密封鎖氣連續(xù)輸送，確保整條生產(chǎn)線上的生物質(zhì)氣化合成系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、 高效運(yùn)行。同時(shí)，其工藝簡(jiǎn)單易行、設(shè)備投資和維修費(fèi)用極低，易于對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q 代，可廣泛用于生物質(zhì)的連續(xù)高壓碳化工藝與木炭后續(xù)氣化工藝的連接，對(duì)生物質(zhì)高溫高 壓氣流床氣化工藝的高效產(chǎn)出具有重大意義。


圖1為一種生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1所示變節(jié)距螺旋輸送器中木炭產(chǎn)物受擠壓輸送的狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的設(shè)備和工藝作進(jìn)一步的詳細(xì)描述
圖中所示的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送設(shè)備，由高壓炭化爐1、變節(jié)距 螺旋輸送器6和水冷絞龍式輸送器10依次連接組成。高壓炭化爐1的爐體內(nèi)設(shè)置有攪拌 驅(qū)動(dòng)器4，高壓炭化爐1的爐體上方分別設(shè)置有生物質(zhì)進(jìn)口 2和熱解氣出口 3，高壓炭化爐1的爐體下方設(shè)置有木炭出口 5。變節(jié)距螺旋輸送器6的殼體內(nèi)設(shè)置有擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿8，變 節(jié)距螺旋輸送器6的殼體上方設(shè)置有木炭輸入端7，變節(jié)距螺旋輸送器6的殼體下方設(shè)置有 木炭輸出端9。水冷絞龍式輸送器10的殼體內(nèi)設(shè)置有輸送螺桿12，水冷絞龍式輸送器10 的殼體上方設(shè)置有物料進(jìn)口 11，水冷絞龍式輸送器10的殼體下方設(shè)置有物料出口 13，水冷 絞龍式輸送器10的殼體上還設(shè)置有冷卻水進(jìn)口 14和冷卻水出口 15。高壓炭化爐1的木炭 出口 5通過一路密封輸送管道16與變節(jié)距螺旋輸送器6的木炭輸入端7相連，變節(jié)距螺旋 輸送器6的木炭輸出端9通過另一路密封輸送管道17與水冷絞龍式輸送器10的物料進(jìn)口 11相連。變節(jié)距螺旋輸送器6的擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿8的節(jié)距從其木炭輸入端7至木炭輸出端9 逐漸減小，其壓縮比為1. 1 1. 3，以確保木炭形成逐漸密實(shí)的堆積區(qū)。在高壓炭化爐1和 變節(jié)距螺旋輸送器6上均設(shè)置有保溫層，以防止內(nèi)部熱解氣冷凝。
上述生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送設(shè)備的工藝過程如下
生物質(zhì)原料由生物質(zhì)進(jìn)口 2送入高壓炭化爐1內(nèi)進(jìn)行碳化，所生成的熱解氣由熱 解氣出口 3輸出，進(jìn)入熱解氣儲(chǔ)存及輸送工序；所生成的粒徑在20 80mm之間的疏松木炭 顆粒則在攪拌驅(qū)動(dòng)器4的推進(jìn)下，依次由木炭出口 5、一路密封輸送管道16、木炭輸入端7 進(jìn)入到變節(jié)距螺旋輸送器6內(nèi)。 在擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿8的擠壓、破碎作用下，疏松木炭顆粒連續(xù)地由木炭輸入端7向 木炭輸出端9運(yùn)動(dòng)，并由于擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿8的節(jié)距逐步變小，而逐漸在變節(jié)距螺旋輸送器6 內(nèi)形成密實(shí)的木炭堆積區(qū)，該堆積區(qū)木炭的顆粒與粉末并存，其粒度在幾十微米到30mm之 間，在木炭輸出端9附近最為密實(shí)，具有極好的鎖氣功能，從而將高壓炭化爐1與水冷絞龍 式輸送器10隔離開來，有效防止了竄氣現(xiàn)象的發(fā)生。 然后，被擠壓密實(shí)的木炭依次由木炭輸出端9、另一路密封輸送管道17、物料進(jìn)口 11進(jìn)入到水冷絞龍式輸送器10內(nèi)。水冷介質(zhì)從冷卻水進(jìn)口 14進(jìn)入水冷絞龍式輸送器10 的夾層內(nèi)，與木炭進(jìn)行熱交換后由冷卻水出口 15流出；木炭則在輸送螺桿12的推進(jìn)作用 下，在水冷絞龍式輸送器IO內(nèi)一邊冷卻一邊輸送，木炭被冷卻到20(TC以下，從物料出口 13 流出，進(jìn)入后續(xù)高溫高壓氣流床，完成氣化過程。 從上述實(shí)施例可知，本發(fā)明的核心是在高壓炭化爐與水冷絞龍式輸送器之間設(shè)置 變節(jié)距螺旋輸送器，在對(duì)木炭產(chǎn)物實(shí)施擠壓、破碎和推進(jìn)的過程中逐漸形成密實(shí)的木炭堆 積區(qū)，這樣一方面阻止了熱解氣隨木炭一并流出，另一方面防止了后續(xù)工藝中的高壓氣體 反竄進(jìn)入高壓炭化爐，確保了木炭的分離、輸送和冷卻工藝連貫運(yùn)行，進(jìn)而可有效提高生物 質(zhì)氣化合成系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
權(quán)利要求
一種生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送工藝，包括如下步驟1)通過一路密封輸送管道將高壓炭化爐制得的疏松木炭顆粒輸入到變節(jié)距螺旋輸送器中；2)利用變節(jié)距螺旋輸送器對(duì)木炭顆粒實(shí)施連續(xù)擠壓、破碎和推進(jìn)，從而在變節(jié)距螺旋輸送器的輸入端至輸出端之間逐步形成顆粒與粉末并存、具有鎖氣密封功能的密實(shí)木炭堆積區(qū)；3)通過另一路密封輸送管道將經(jīng)過變節(jié)距螺旋輸送器處理的密實(shí)木炭輸入到水冷絞龍式輸送器中，使密實(shí)木炭在輸送的同時(shí)被冷卻到設(shè)定的溫度，最后從水冷絞龍式輸送器的物料出口送至后續(xù)處理工藝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送工藝，其特征在于所說的步驟1)中，疏松木炭顆粒的粒徑控制在20 80mm的范圍內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送工藝，其特征在于所說的步驟2)中，密實(shí)木炭在變節(jié)距螺旋輸送器輸出端的粒徑控制在30mm及以下的范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送工藝，其特征在于所說的步驟3)中，密實(shí)木炭在水冷絞龍式輸送器出口處的溫度控制在20(TC及以下的范圍內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送工藝，其特征在于所說的步驟2)中，變節(jié)距螺旋輸送器的擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿的壓縮比為1. 1 1. 3，旋轉(zhuǎn)速度為15 60r/min。
6. —種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述工藝的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送設(shè)備，包括高壓炭化爐(1)和水冷絞龍式輸送器(IO)，其特征在于所述高壓炭化爐(1)和水冷絞龍式輸送器(10)之間設(shè)置有變節(jié)距螺旋輸送器(6)，所述高壓炭化爐(1)的木炭出口(5)通過一路密封輸送管道(16)與變節(jié)距螺旋輸送器(6)的木炭輸入端(7)相連，所述變節(jié)距螺旋輸送器(6)的木炭輸出端(9)通過另一路密封輸送管道(17)與水冷絞龍式輸送器(10)的物料進(jìn)口 (11)相連，所述變節(jié)距螺旋輸送器(6)的擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿(8)的節(jié)距從其木炭輸入端(7)至木炭輸出端(9)逐漸減小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送設(shè)備，其特征在于所述變節(jié)距螺旋輸送器(6)的擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿(8)的壓縮比為1. 1 1. 3。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送設(shè)備，其特征在于所述高壓炭化爐(1)和變節(jié)距螺旋輸送器(6)上均設(shè)置有保溫層。
全文摘要
一種生物質(zhì)高壓炭化爐木炭產(chǎn)物的鎖氣輸送工藝及其設(shè)備。該工藝根據(jù)木炭的可壓縮粉碎特性，利用變節(jié)距螺旋輸送器，迫使木炭在螺旋輸送的過程中，不斷地被擠壓、破碎，形成堆積密實(shí)、顆粒與粉末共存的狀態(tài)，從而對(duì)變節(jié)距螺旋輸送器上、下游氣體產(chǎn)生密封鎖氣的效果，保證木炭的連續(xù)出料。其設(shè)備包括高壓炭化爐、變節(jié)距螺旋輸送器和水冷絞龍式輸送器，高壓炭化爐的木炭出口通過一路密封輸送管道與變節(jié)距螺旋輸送器的木炭輸入端相連，變節(jié)距螺旋輸送器的木炭輸出端通過另一路密封輸送管道與水冷絞龍式輸送器的物料進(jìn)口相連，變節(jié)距螺旋輸送器的擠壓驅(qū)動(dòng)螺桿的節(jié)距從其木炭輸入端至木炭輸出端逐漸減小，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、投資和維護(hù)成本低廉的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B65G33/24GK101693842SQ20091027241
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
發(fā)明者張世榮, 曹民俠, 楊占春, 談寧剛, 趙鋒, 鄭聲華, 陳安合 申請(qǐng)人:武漢凱迪科技發(fā)展研究院有限公司;