一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置及方法与流程

1.本发明属于环保技术领域，具体涉及一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置及方法。

背景技术：

2.生物质能一直是人类赖以生存的重要能源之一，在整个能源系统中占有重要的地位，具有可再生，低污染，分布广泛，资源丰富，碳中性等优点。
3.目前对生物质能的利用，包括直接用做燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。
4.城市废弃物处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等，为顺应回收能源的需求，焚烧处理日渐成为主流，在当今城市垃圾分类逐步加深，城市废弃木质类及富含有机质的干化污泥等在资源化利用的基础上，低碳化资源转化正逐步成为主流。

技术实现要素：

5.为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置及方法，能够将生物质及城市废弃物转化为热能，实现资源化利用，并起到了固碳作用。
6.为了实现以上目的，本发明提供了一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，包括依次设置的上料器、热解器、净化装置、引风机和燃烧器，所述上料器连接所述热解器的进料口，所述热解器连接有鼓风机，所述热解器具有点燃孔、集气管和放散点火装置，所述集气管通过输送管道连接至所述净化装置，所述净化装置连接所述引风机，所述引风机连接所述燃烧器，且所述引风机和所述燃烧器之间设置有第一快速切断阀，所述燃烧器具有点火气接口和点火电极，所述点火气接口处设置有第二快速切断阀，所述燃烧器还连接有燃烧鼓风机。
7.进一步地，所述上料器包括中间料仓和输送机构，所述输送机构用于将物料输送至所述中间料仓，所述中间料仓设置于所述热解器的顶部，所述进料口设置于所述热解器的顶部，所述中间料仓与所述进料口连接。
8.进一步地，所述输送机构包括皮带输送机构或垂直提升机构。
9.进一步地，所述集气管和所述放散点火装置设置于所述热解器的顶部，所述点燃孔设置于所述热解器靠近底部的位置，所述鼓风机与所述热解器的底部连接。
10.进一步地，所述热解器传动连接有驱动装置，所述驱动装置包括液压驱动机构或齿轮驱动机构。
11.进一步地，所述热解器设置有防爆装置。
12.进一步地，所述净化装置包括依次连接的第一净化器和第二净化器，所述第一净化器通过所述输送管道连接至所述集气管，所述第二净化器连接至所述引风机。
13.进一步地，所述第一净化器为挡板分离净化器，所述第二净化器为旋风分离净化器。
14.进一步地，所述燃烧器设置有火检装置。
15.本发明还提供了一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用方法，采用上述的一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，包括以下步骤：
16.1)启动上料器将物料输送至热解器中；
17.2)启动引风机，保证热解器顶部压力-90～-110pa，热解器内部处于负压状态，从点燃孔位置引燃物料，待物料引燃后开启鼓风机，同时关闭点燃孔和引风机；
18.3)待热解器顶部出现烟雾状气体时，开启放散点火装置，直至放散点火成功；
19.4)放散点火成功后，开启第一快速切断阀，投入点火电极，开启引风机、第二快速切断阀和燃烧鼓风机，通入热解器产生的可燃气体和点火气，观察点火状态直至点火成功；
20.5)关闭点火放散装置，调整引风机、鼓风机和燃烧鼓风机的频率，逐渐增加可燃气供给量，增大供能负荷。
21.与现有技术相比，本发明的装置利用上料器向热解器输送低碳生物质及城市废弃物等物料，物料在热解器内焚烧热解，热解气体并通过净化装置进行净化，通入燃烧器进行燃烧供能，将生物质及城市废弃物转化热能，作为工、农业供能设备的热源，本发明与现有主流的焚烧等处理方式相比，具有占地面积小，在生物质和城市废弃物资源化利用的同时，固碳作用的前景更为广阔，为气候友好型技术；本发明具有分布式能源的特征，适合解决城市、农村供暖及城市零碳工业园的用能需求，可推广、复制性较强；本发明以生物质及城市废弃物为原料，提升城市、农村固体废弃物的综合利用水平，为无废城市的建设提供了一种很好的解决方案；本发明系统简单，运动部件少，故障点位少，可长时间不间断运行。
22.本发明的方法是为生物质和城市废弃物创造一个还原性的高温环境，将生物质和城市废弃物还原、热解成具有可燃性的气体，完成了生物质及城市废弃物由固态到气态的物质形态转变，同时产出具有多孔结构的生物质炭，在实现了生物质及城市废弃物的资源化利用的同时，起到了固碳作用。
附图说明
23.图1是本发明的装置结构示意图；
24.其中，1是上料器，11是中间料仓，2是热解器，21是鼓风机，22是进料口， 23是点燃孔，24是集气管，25是防爆装置，26是放散点火装置，3是驱动装置， 4是第一净化器，5是第二净化器，6是输送管道，7是引风机，8是燃烧器，81 是点火气接口、82是点火电极、83是第一快速切断阀、84是第二快速切断阀， 85是燃烧鼓风机，86是火检装置。
具体实施方式
25.下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明作进一步地解释说明，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
26.本发明提供了一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，涉及到的生物
质包含但不限于农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便等；城市废弃物包含但不限于城市废弃包装，园林废弃物等木质类垃圾，以及市政及富含有机质的工业干化污泥等。
27.具体参见图1，装置包括依次设置的上料器1、热解器2、净化装置、引风机 7和燃烧器8，具体地，上料器1连接热解器2的进料口22，热解器2连接有鼓风机21，热解器2具有点燃孔23、集气管24和放散点火装置26，集气管24通过输送管道6连接至净化装置，净化装置连接引风机7，引风机7连接燃烧器8，且引风机7和燃烧器8之间设置有第一快速切断阀83，燃烧器8具有点火气接口 81和点火电极82，点火气接口81处设置有第二快速切断阀84，燃烧器8还连接有燃烧鼓风机85。
28.本发明的装置利用上料器1向热解器2输送低碳生物质及城市废弃物等物料，物料在热解器2内焚烧热解，热解气体并通过净化装置进行净化，通入燃烧器8 进行燃烧供能，将生物质及城市废弃物转化热能，作为工、农业供能设备的热源，
29.具体地，上料器1包括中间料仓11和输送机构，输送机构用于将物料输送至中间料仓11，中间料仓11设置于热解器2的顶部，进料口22设置于热解器2的顶部，中间料仓11与进料口22连接。
30.优选地，输送机构包括皮带输送机构或垂直提升机构，垂直提升机构可以是提升斗等方式，利用输送机构方便了物料输送至热解器2的顶部的中间料仓11，提高工作效率。
31.具体地，集气管24和放散点火装置26设置于热解器2的顶部，点燃孔23 设置于热解器2靠近底部的位置，鼓风机21与热解器2的底部连接。
32.具体地，热解器2传动连接有驱动装置3，驱动装置3包括液压驱动机构或齿轮驱动机构，液压驱动机构包括棘轮、液压站等。齿轮传动机构包含传动齿轮、减速机、推力轴承、电机等。驱动装置3为热解器2的正常工作提供动力。
33.优选地，热解器2设置有防爆装置25，防爆装置25和放散点火装置26均为热解器2的安全保障装置，保证热解器2安全可靠运行。
34.具体地，净化装置包括依次连接的第一净化器4和第二净化器5，第一净化器4通过输送管道6连接至集气管24，第二净化器5连接至引风机7。优选地，第一净化器4为挡板分离净化器，第二净化器5为旋风分离净化器。
35.优选地，燃烧器8设置有火检装置86，利用火检装置86能够监测燃烧器8 内的燃烧状态，保证燃烧器8安全可靠运行。
36.本发明还提供了一种采用上述的装置的低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用方法，具体包括以下步骤：
37.1)启动上料器1将物料输送至热解器2中；输送机构将生物质和城市废弃物等物料由地面堆场提升至中间料仓11，物料经中间料仓11经进料口22进入热解器2；
38.2)启动引风机7，引风机7低频率运行，保证热解器2顶部压力-90～-110pa 左右，即保证热解器2顶部压力-100pa左右，并保证热解器2内部处于微负压状态，从点燃孔23位置引燃物料，待物料引燃后开启鼓风机21，低频运行，同时关闭点燃孔23和引风机7；
39.3)待热解器2顶部出现烟雾状气体时，开启放散点火装置26，直至放散点火成功；
40.4)放散点火成功后，开启第一快速切断阀83，投入点火电极82，开启引风机7、第二快速切断阀84和燃烧鼓风机85，引风机7和燃烧鼓风机85低频运行，通入热解器2产生的可
燃气体和点火气，观察点火状态直至点火成功；
41.5)关闭点火放散装置26，调整引风机7、鼓风机21和燃烧鼓风机85的频率，逐渐增加可燃气供给量，增大供能负荷。
42.本发明的优点是：
43.1)本发明与现有主流的焚烧等处理方式相比，具有占地面积小，在生物质和城市废弃物资源化利用的同时，固碳作用的前景更为广阔，为气候友好型技术；
44.2)本发明具有分布式能源的特征，适合解决城市、农村供暖及城市零碳工业园的用能需求，可推广、复制性较强；
45.3)本发明以生物质及城市废弃物为原料，提升城市、农村固体废弃物的综合利用水平，为无废城市的建设提供了一种很好的解决方案；
46.4)本发明系统简单，运动部件少，故障点位少，可长时间不间断运行。
47.本发明为生物质和城市废弃物创造一个还原性的高温环境，将生物质和城市废弃物还原、热解成具有可燃性的气体，完成了生物质及城市废弃物由固态到气态的物质形态转变，将生物质及城市废弃物转化热能，作为工、农业供能设备的热源；同时产出具有多孔结构的生物质炭，在实现了生物质及城市废弃物的资源化利用的同时，起到了固碳作用。
48.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，其特征在于，包括依次设置的上料器(1)、热解器(2)、净化装置、引风机(7)和燃烧器(8)，所述上料器(1)连接所述热解器(2)的进料口(22)，所述热解器(2)连接有鼓风机(21)，所述热解器(2)具有点燃孔(23)、集气管(24)和放散点火装置(26)，所述集气管(24)通过输送管道(6)连接至所述净化装置，所述净化装置连接所述引风机(7)，所述引风机(7)连接所述燃烧器(8)，且所述引风机(7)和所述燃烧器(8)之间设置有第一快速切断阀(83)，所述燃烧器(8)具有点火气接口(81)和点火电极(82)，所述点火气接口(81)处设置有第二快速切断阀(84)，所述燃烧器(8)还连接有燃烧鼓风机(85)。2.根据权利要求1所述的一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，其特征在于，所述上料器(1)包括中间料仓(11)和输送机构，所述输送机构用于将物料输送至所述中间料仓(11)，所述中间料仓(11)设置于所述热解器(2)的顶部，所述进料口(22)设置于所述热解器(2)的顶部，所述中间料仓(11)与所述进料口(22)连接。3.根据权利要求2所述的一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，其特征在于，所述输送机构包括皮带输送机构或垂直提升机构。4.根据权利要求1所述的一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，其特征在于，所述集气管(24)和所述放散点火装置(26)设置于所述热解器(2)的顶部，所述点燃孔(23)设置于所述热解器(2)靠近底部的位置，所述鼓风机(21)与所述热解器(2)的底部连接。5.根据权利要求1所述的一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，其特征在于，所述热解器(2)传动连接有驱动装置(3)，所述驱动装置(3)包括液压驱动机构或齿轮驱动机构。6.根据权利要求1所述的一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，其特征在于，所述热解器(2)设置有防爆装置(25)。7.根据权利要求1所述的一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，其特征在于，所述净化装置包括依次连接的第一净化器(4)和第二净化器(5)，所述第一净化器(4)通过所述输送管道(6)连接至所述集气管(24)，所述第二净化器(5)连接至所述引风机(7)。8.根据权利要求7所述的一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，其特征在于，所述第一净化器(4)为挡板分离净化器，所述第二净化器(5)为旋风分离净化器。9.根据权利要求1所述的一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，其特征在于，所述燃烧器(8)设置有火检装置(86)。10.一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用方法，其特征在于，采用权利要求1至9中任意一项所述的一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置，包括以下步骤：1)启动上料器(1)将物料输送至热解器(2)中；2)启动引风机(7)，保证热解器(2)顶部压力-90～-110pa，热解器(2)内部处于负压状态，从点燃孔(23)位置引燃物料，待物料引燃后开启鼓风机(21)，同时关闭点燃孔(23)和引风机(7)；3)待热解器(2)顶部出现烟雾状气体时，开启放散点火装置(26)，直至放散点火成功；4)放散点火成功后，开启第一快速切断阀(83)，投入点火电极(82)，开启引风机(7)、第二快速切断阀(84)和燃烧鼓风机(85)，通入热解器(2)产生的可燃气体和点火气，观察点火
状态直至点火成功；5)关闭点火放散装置(26)，调整引风机(7)、鼓风机(21)和燃烧鼓风机(85)的频率，逐渐增加可燃气供给量，增大供能负荷。

技术总结

本发明公开了一种低碳生物质及城市废弃物的能源转化利用装置及方法，能够将生物质及城市废弃物转化为热能，实现资源化利用，并起到了固碳作用，装置包括依次设置的上料器、热解器、净化装置、引风机和燃烧器，上料器连接热解器的进料口，热解器连接有鼓风机，热解器具有点燃孔、集气管和放散点火装置，集气管通过输送管道连接至净化装置，净化装置连接引风机，引风机连接燃烧器，且引风机和燃烧器之间设置有第一快速切断阀，燃烧器具有点火气接口和点火电极，点火气接口处设置有第二快速切断阀，燃烧器还连接有燃烧鼓风机。燃烧器还连接有燃烧鼓风机。燃烧器还连接有燃烧鼓风机。