生物质固体废料的热解气化装置的制作方法

本发明涉及热解气化技术领域，具体涉及一种生物质固体废料的热解气化装置。

背景技术：

生物质含硫、含碳量低，生物质燃料燃烧时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应，对环境的污染较小。生物质随处可见，在全球各个地区均有分布，广泛被应用于国民经济各个领域。

含有热值的固体废弃物，特别是含有高热值的工业一般固体废弃物，包括生物质制品或民用消费品的下脚料及石化等工业生产衍生废弃物或使用后失去原使用价值的废弃物，含有大量可被回收利用的热值，如果不加以利用，采用传统的填埋等方法处理时，除浪费能源外，会污染环境且占用土地等资源，在自然降解时，会释放二氧化碳及甲烷等对环境有害气体，还可能破坏臭氧层，危害严重。

基于以上特点，生物质能的研究和开发被广泛研究，已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府及科学家们的关注；固体废弃物的回收再利用，更是全球共同关注和研究的热门和前沿技术。生物质能和固体废弃物的有效利用，对节能减排、实现碳达峰、碳中和具有重要和深远的意义。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种生物质固体废料的热解气化装置，能够实现不同生物质或固体废料的全自动处理和回收利用，并能产生清洁可燃气体，从而实现废料减量化、热能回收利用和降低碳排放。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种生物质固体废料的热解气化装置，包括：密封罐体，所述密封罐体内设有燃气室和气化室；进料单元，所述进料单元设置于所述密封罐体顶部，并且所述进料单元的出料口对应所述密封罐体气化室设置；净化单元，所述净化单元设置于所述密封罐体燃气室内；点火单元，所述点火单元设置于所述密封罐体气化室一侧；搅拌单元，所述搅拌单元设置于所述密封罐体气化室的底部，所述搅拌单元用于搅拌分离所述密封罐体气化室内的生物质固体废料，以将所述密封罐体气化室内的生物质固体废料搅拌均匀并分离为可燃气体和残渣；气体排出单元，所述气体排出单元对应所述密封罐体顶部设置，并且所述气体排出单元与所述密封罐体燃气室相通；残渣排出单元，所述残渣排出单元对应所述密封罐体底部设置，并且所述残渣排出单元与所述密封罐体气化室相通。

根据本发明实施例提出的生物质固体废料的热解气化装置，该装置可连接至控制平台，并可过设置密封罐体、进料单元、净化单元、点火单元、搅拌单元、气体排出单元、残渣排出单元，其中，进料单元设置于密封罐体顶部，并且进料单元的出料口对应密封罐体气化室设置，净化单元设置于密封罐体燃气室内，点火单元设置于密封罐体气化室一侧，搅拌单元设置于密封罐体气化室的底部，搅拌单元用于搅拌分离密封罐体气化室内的生物质固体废料，以将密封罐体气化室内的生物质固体废料分离为气体和残渣，气体排出单元对应密封罐体顶部设置，并且气体排出单元与密封罐体燃气室相通，残渣排出单元对应密封罐体底部设置，并且残渣排出单元与密封罐体气化室相通，由此，能够实现不同生物质或固体废料的全自动处理和热能回收利用，并能产生清洁可燃气体，从而实现废料减量化、热能回收利用和降低碳排放。

另外，根据本发明上述实施例提出的生物质固体废料的热解气化装置还可以具有如下附加的技术特征：

所述进料单元包括：进料斗；料位计，所述料位计对应所述进料斗设置；固定进料管，所述固定进料管连通所述进料斗；升降进料管，所述升降进料管连通所述固定进料管，并且所述升降进料管的出料口对应所述密封罐体气化室设置；进料升降杆，所述进料升降杆与所述升降进料管相连，所述进料升降杆用于调整所述升降进料管的升降高度。

所述净化单元包括：净化填料，所述净化填料用于净化所述密封罐体气化室内产生的气体；填料支撑板，所述填料支撑板设置于所述密封罐体燃气室底部，所述填料支撑板用于放置所述净化填料。

所述点火单元包括：温度计，所述温度计用于实时监测所述密封罐体气化室内的温度；伸缩式点火器，所述伸缩式点火器对应所述密封罐体气化室设置。

所述搅拌单元包括：搅拌驱动电机，所述搅拌驱动电机设置于所述密封罐体外；调节式驱动连杆，所述调节式驱动连杆与所述搅拌驱动电机相连并插入所述密封罐体气化室内；搅拌杆，所述搅拌杆设置于所述密封罐体气化室内并与所述调节式驱动连杆相连，所述搅拌杆用于搅拌分离所述密封罐体气化室内的生物质固体废料。

还包括助燃进气单元，所述助燃进气单元包括：布气室，所述布气室设置于所述搅拌杆下方，并且所述布气室的出气面对应所述所述搅拌杆；布气板，所述布气板设置于所述布气室的出气面；进气管，所述进气管与所述布气室相通，所述进气管用于引入外部空气。

所述气体排出单元包括：多个出气管，多个所述出气管分别与所述密封罐体燃气室相通；连接母管，所述连接母管分别与多个所述出气管一一连通；气体测试仪，所述气体测试仪对应所述连接母管相连，所述气体测试仪用于检测所述连接母管中气体的含氧量；排空管，所述排空管设置于所述连接母管的侧壁，并且所述排空管与所述连接母管相通；排空阀，所述排空阀设置于所述排空管的出气口处；出气阀，所述出气阀设置于所述连接母管的出气口处。

所述残渣排出单元包括：第一出渣驱动电机；出渣炉排，所述出渣炉排对应所述密封罐体气化室的出渣口设置，并且所述出渣炉排与所述第一出渣驱动电机相连；第二出渣驱动电机；出渣绞龙，所述出渣绞龙对应所述出渣炉排设置，并且所述出渣绞龙与所述第二出渣驱动电机相连。

还包括：第一检修孔，所述第一检修孔对应所述密封罐体燃气室设置；第二检修孔，所述第二检修孔对应所述密封罐体气化室设置；差压计，所述差压计对应所述净化单元设置，所述差压计用于监测所述净化单元上下面的压差。

附图说明

图1为本发明实施例的生物质固体废料的热解气化装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的生物质固体废料的热解气化装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例的生物质固体废料的热解气化装置的结构示意图。

如图1所示，本发明实施例的生物质固体废料的热解气化装置，包括：密封罐体10，密封罐体10内设有燃气室和气化室；进料单元20，进料单元20设置于密封罐体10顶部，并且进料单元20的出料口对应密封罐体气化室设置；净化单元30，净化单元30设置于密封罐体燃气室内；点火单元40，点火单元40设置于密封罐体气化室一侧；搅拌单元50，搅拌单元50设置于密封罐体气化室的底部，搅拌单元50用于搅拌分离密封罐体气化室内的生物质固体废料，以将密封罐体气化室内的生物质固体废料搅拌均匀并分离为可燃气体和残渣；气体排出单元60，气体排出单元60对应密封罐体顶部设置，并且气体排出单元与密封罐体燃气室相通；残渣排出单元70，残渣排出单元70对应密封罐体底部设置，并且残渣排出单元与密封罐体气化室相通。

其中，需要说明的是，密封罐体10可根据生物质固体废料的特性选用不同形状，例如，对于热解气中含有二噁英的生物质固体废料，需要对热解气进行过滤、吸附、冷却操作，因此密封罐体10可设置为上部直径小于下部直径的筒体变径结构，例如图1所示。其中，需要说明的是，本发明的密封罐体10的结构并不唯一，在本发明的其他实施例中，密封罐体10还可设置为其他类型结构，例如，还可设置为上部直径大于下部直径的筒体变径结构。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，进料单元20可包括：进料斗201；料位计202，料位计202可对应进料斗201设置；固定进料管203，固定进料管203可连通进料斗201，具体可与进料斗201的下端出料口相连；升降进料管204，升降进料管204可连通固定进料管203，具体升降进料管204可嵌套在固定进料管203，并且升降进料管204的出料口对应密封罐体气化室设置；进料升降杆205，进料升降杆205可与升降进料管204相连，进料升降杆205可用于调整升降进料管204的升降高度。此外，如图1所示，对应进料单元20还可设置自动送料设备400，自动送料设备400的出料口可设置在进料斗201上方，以向进料斗201中自动输送需要处理的生物质固体废料。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，净化单元30可包括：净化填料301，净化填料301可用于净化密封罐体气化室内产生的气体；填料支撑板302，填料支撑板302可设置于密封罐体燃气室底部，填料支撑板302可用于放置净化填料301。其中，净化填料301的组成可根据生物质固体废料的特性进行选择，例如，对于热解气中含有二噁英的生物质固体废料，净化填料301可选用复合填料，具体如图2所示，可包括吸附剂填料3011、过滤(金属拉西环)填料3012。可以理解的是，在本发明的其他实施例中，针对产生不同热解气的生物质固体废料，需要选用不用类型的净化填料，例如对应热解气中含有甲苯的生物质固体废料，净化填料301可选用活性炭。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，点火单元40可包括：温度计401，温度计401可对应密封罐体气化室设置，可用于实时监测密封罐体气化室内的温度；伸缩式点火器402，伸缩式点火器402也对应密封罐体气化室设置，具体可设置于密封罐体气化室侧面，并呈向下角度倾斜。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，搅拌单元50可包括：搅拌驱动电机501，搅拌驱动电机501可设置于密封罐体10外，具体可设置于密封罐体10底部外；调节式驱动连杆502，调节式驱动连杆502与搅拌驱动电机501相连并插入密封罐体气化室内；搅拌杆503，搅拌杆503可设置于密封罐体气化室内并与调节式驱动连杆502相连，搅拌杆503可用于搅拌分离密封罐体气化室内的生物质固体废料。通过设置搅拌单元50，能够缓慢搅拌密封罐体气化室内的生物质固体废料，从而能够避免出现料层板结等导致的生物质固体废料反应不均匀、气化热解不彻底的问题。

进一步地，如图1所示，本发明实施例的生物质固体废料的热解气化装置还包括：助燃进气单元80，助燃进气单元80可包括：布气室801，布气室801可设置于搅拌杆503下方，并且布气室801的出气面可对应搅拌杆503；布气板802，布气板802可设置于布气室801的出气面；进气管803，进气管803可与布气室801相通，进气管803可用于向布气室801内引入外部空气。

更具体地，如图1所示，布气室801形状可为中间高、四周低的宝塔式结构，能够使得热解气化形成的固体残渣自动掉入周边的残渣排出单元70；此外，布气板802上还可设有多个排气孔，具体可设置宝塔式布气室801的垂直圆周面上，需要说明的是，宝塔式布气室801的斜面上避免设置排气孔，并且该排气孔的孔径需要小于热解气化形成的固体残渣，由此，能够在充分提供助燃气体的同时，有效避免固体残渣进入布气室内，从而能够保证助燃进气单元的持续正常运行。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，气体排出单元60可包括：多个出气管601，多个出气管601可分别与密封罐体燃气室相通；连接母管602，连接母管602分别与多个出气管601一一连通；气体测试仪603，气体测试仪603可对应连接母管602相连，气体测试仪603可用于检测连接母管602中气体的含氧量；排空管604，排空管604可设置于连接母管602的侧壁，并且排空管604与连接母管602相通；排空阀605，排空阀605可设置于排空管604的出气口处；出气阀606，出气阀606可设置于连接母管602的出气口处。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，残渣排出单元70可包括：第一出渣驱动电机701；出渣炉排702，出渣炉排702可对应密封罐体气化室的出渣口设置，并且出渣炉排702可与第一出渣驱动电机701相连；第二出渣驱动电机703；出渣绞龙704，出渣绞龙704可对应出渣炉排702设置，并且出渣绞龙704与第二出渣驱动电机703相连。

进一步地，如图1所示，本发明实施例的生物质固体废料的热解气化装置还包括：第一检修孔90，第一检修孔90可对应密封罐体燃气室设置，具体可设置于密封罐体燃气室的侧面，并与密封罐体燃气室相通；第二检修孔100，第二检修孔100可对应密封罐体气化室设置，具体可设置于密封罐体燃气室的侧面，并与密封罐体燃气室相通；差压计200，差压计200可对应净化单元30设置，具体可设置于密封罐体燃气室的侧壁，可用于监测净化单元30上下面的压差。

通过设置差压计200监测净化单元30上下面的压差，并判断该监测压差是否大于设定压差阈值，可用于监测净化单元30是否需要更换，例如，若该监测压差大于设定压差阈值，则判断净化单元30的滤料阻力过大，需要进行替换净化单元30中净化填料301，由此，便于监测净化单元30中净化填料301的状态，并且能够及时更换失效的净化填料301。

进一步地，如图1所示，本发明实施例的生物质固体废料的热解气化装置还连接至控制平台300，具体地，料位计202、搅拌驱动电机501、排空阀605、出气阀606、第一出渣驱动电机701和第二出渣驱动电机703可分别连接至控制平台300，下面将阐述本发明实施例的生物质固体废料的热解气化装置的工作过程。

进料阶段：可通过料位计202实时监测进料斗201中的料位高度，若该料位高度大于设定最大高度阈值，则停止向进料斗201中进料；若该料位高度小于设定最大高度阈值，则开始向进料斗201中进料。

铺料阶段：可通过进料升降杆205的升降改变升降进料管204的出料口高度，实现密封罐体气化室内料层高度的调节，并可通过进料升降杆205的旋转运动对进料搅拌，防止气化料在固定进料管205、升降进料管204堵塞导致下料不畅，直至进料斗201中的料位高度处于最大高度阈值时铺料完成，从而可形成升降进料管204的出料口为最高点、周围低的圆锥面状的料层。

点火阶段：可通过温度计401监测密封罐体气化室内的温度t，若温度t为环境常温，则控制伸缩式点火器402启动点火，并开启进气管803向布气室801内引入外部空气；若温度t大于设定温度阈值，则关闭点火并退出伸缩式点火器402。并控制进料升降杆205提升，以逐步提升升降进料管204，从而逐步提升密封罐体气化室内料层的高度，直至升降进料管204达到设定位置。其中，需要说明的是，在整个点火阶段出气阀606处于关闭状态、排空阀605处于开启状态。

热解阶段：保持进气管803开启以向布气室801内引入外部空气，并启动搅拌驱动电机501以通过调节式驱动连杆502带动搅拌杆503动作，来搅拌分离密封罐体气化室内的生物质固体废料，以对生物质固体废料进行热解气化，同时，还可通过气体测试仪603检测连接母管602中气体的含氧量o2，若该管内含氧量o2与环境含氧量相同，则控制出气阀606处于关闭状态和排空阀605处于开启状态；若该管内含氧量o2低于设定含氧量阈值，则关闭排空阀605，并开启出气阀606，以向外输出净化后的热解气体(例如可燃气)。

出渣阶段：可通过温度计401监测密封罐体气化室内的温度t，若温度t小于设定温度阈值，则表示密封罐体气化室内底部料层已经热解气化完成，可启动第一出渣驱动电机701，带动出渣炉排702(例如旋转式出渣炉排)运行，出渣至出渣绞龙704，并启动第二出渣驱动电机703以带动出渣绞龙704运行，从而向外排渣，直至温度计401监测密封罐体气化室内的温度t大于设定温度阈值，此时，可停止第二出渣驱动电机703和第一出渣驱动电机701。

由此，可完成生物质固体废料的进料、热解、出渣全过程，不断重复循环，即可实现生物质固体废料的热解气化连续生产。

其中，需要说明的是，在出渣同时，密封罐体气化室内料层高度下降，可通过进料单元20补充进料，直至密封罐体气化室内料层高度达到最大高度阈值，具体进料过程参照上述进料阶段，这里不再进行重复赘述；此外，密封罐体气化室内料层高度可根据实际热解效率进行调整，并且调节式驱动连杆502的高度也可根据实际热解效率进行调整，并不唯一。

停机阶段：停止进料，并可逐步降低升降进料管204，其他运行过程继续工作，直至温度计401监测密封罐体气化室内的温度t小于设定温度阈值、或气体测试仪603检测连接母管602中气体的含氧量o2大于设定含氧量阈值，停止装置整体运行，并关闭出气阀606，开启排空阀605。

其中，上述进料、铺料、点火、热解、出渣、停机阶段可通过控制平台300全自动运行，从而能够实现生物质固体废料的自动化热解气化。

根据本发明实施例提出的生物质固体废料的热解气化装置，该装置可连接至控制平台，并可过设置密封罐体、进料单元、净化单元、点火单元、搅拌单元、气体排出单元、残渣排出单元，其中，进料单元设置于密封罐体顶部，并且进料单元的出料口对应密封罐体气化室设置，净化单元设置于密封罐体燃气室内，点火单元设置于密封罐体气化室一侧，搅拌单元设置于密封罐体气化室的底部，搅拌单元用于搅拌分离密封罐体气化室内的生物质固体废料，以将密封罐体气化室内的生物质固体废料分离为气体和残渣，气体排出单元对应密封罐体顶部设置，并且气体排出单元与密封罐体燃气室相通，残渣排出单元对应密封罐体底部设置，并且残渣排出单元与密封罐体气化室相通，由此，能够实现不同生物质或固体废料的全自动处理和热能回收利用，并能产生清洁可燃气体，从而实现废料减量化回收利用和降低碳排放。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。