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申请/专利权人：华南农业大学

摘要：本发明提供了一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置及其应用。所述装置包括依次连接的物料干燥系统、进料系统、热解系统和炭箱调制系统，还包括燃烧控制系统和烟气处理系统，其中燃烧控制系统一端与炭箱调制系统相通，另一端与热解系统相连；烟气处理系统与热解系统相连。本发明所述装置在生物质热解过程中，直接将所产生的生物油和热解气作为燃料为生物质的热解过程提供热能，当生物质热解过程持续稳定进行时，不需要额外提供外部能量，生物质热解过程亦可持续进行，一方面降低了生物质热解制生物炭的能耗；另一方面，直接将产生的生物油和热解气进行燃烧处理，省去了后处理的过程，同时其燃烧后的气体还能用于干燥物料且对环境友好。

主权项：1.一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置，其特征在于，包括依次连接的物料干燥系统1、进料系统2、热解系统3和炭箱调制系统4，还包括燃烧控制系统5和烟气处理系统6，其中燃烧控制系统5一端与炭箱调制系统4相通，另一端与热解系统3相连；烟气处理系统6与热解系统3相连；还包括催化调制系统7，其一端与炭箱调制系统4相连，另一端与燃烧控制系统5相连；所述燃烧控制系统5包含有常明火装置51、燃料储存部件52、燃烧器53和控制阀A54；所述常明火装置51一端与燃料储存部件52相连，另一端通过控制阀A54与热解系统3相连；所述燃烧器53一端与催化调制系统7相连，另一端与通过控制阀A54与热解系统3相连；所述烟气处理系统6包括烟气净化装置61、空气预热装置62和烟气管道63，所述烟气管道63一端与热解系统3相连，另一端与烟气净化装置61相连；所述空气预热装置62设置在烟气管道63外周，其设有进气口用于通入空气，其出气口通过管道与燃烧控制系统5和干燥系统1相连通；所述热解系统3包括螺旋热解器31、加热炉32、电机33和温度检测器，所述加热炉32上还设有进气口A和出气口A，其中加热炉32设置于螺旋热解器31外周，进气口A与控制阀A54相连，出气口A与烟气管道63相连；所述温度检测器均匀设置于加热炉32内壁上；所述加热炉32内部还设有通水管道及进水口和出水口，加热炉内部的通水管道呈螺旋状，贴近加热炉内壁；所述炭箱调制系统4包括炭箱主体41、调质气部件42、出炭部件43和气体组分检测器44，炭箱主体41还设有进炭口45和出气口B46；其中出炭部件43和出气口B46分别设于炭箱主体41底部和顶部；所述气体组分检测器44设置在出气口B46下方。

全文数据：一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置及其应用技术领域本发明属于热解制生物炭技术领域，更具体地，涉及一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置及其应用。背景技术生物质热解技术是指将生物质原料置于绝氧或缺氧环境中加热升温到一定温度后，生物质发生热化学反应而分解形成生物炭、生物油和热解气的过程。而生物质热解制生物炭技术是以生物炭为最终产物的热解技术，而生物油和热解气作为副产物存在。该技术主要包含三个阶段：第一个阶段为生物质干燥阶段，主要为水分蒸发析出；第二个阶段为挥发分析出阶段，主要为生物质内部的纤维素、半纤维素和木质素等发生热分解发应而释放出生物油和热解气的挥发物；第三个阶段为炭化阶段，主要是热解后半焦形成富炭的残留物。生物炭由于具有较大的比表面积和丰富的孔隙率，质量较好的生物炭可作为活性炭、民用烧烤炭、可降解生物炭基材料等，具有较高的市场价值。而质量一般的生物炭，可作为土壤改良剂改良土壤中的有机物，提高水分的释放时间，通过生物炭表面丰富的活性基团吸附土壤中的重金属或其他污染物；或者与肥料通过混合、熔融等工艺形成生物炭肥料，减缓了肥料在土壤或水中的释放程度，使得肥力能较长时间保存，而且不会对农作物的根部造成烧蚀的影响。现阶段连续热解制生物炭的技术主要得到生物炭，同时获得副产物生物油和热解气，其中通过冷凝获得生物油。一方面，在联产模式即同时收获主产物和副产物过程中，热解过程需要外加热源，通过电加热、烟气加热或者燃料燃烧加热等方式，需要的能耗较高；另一方面，由于生物油的组分较复杂，且生物油特别是重油部分粘度非常大，连续运行一段时间后会沾在冷凝设备上，不易清理，而且会沾住烟气中的灰分而堵塞冷凝设备或者管道，影响连续运行，更有甚者形成较严重的事故。此外，冷凝后的热解气其热值较低，不利于高效燃烧，而如果直接排放，则不能达到环保要求。因此，联产模式存在诸多有待于解决的问题，而仅收获单一产物生物炭时，不仅能耗高，且生物油和热解气的直接排放不符合环保要求。为减少生物油和热解气的直接排放，同时也为了节约能源，专利WO2015196841记载的农林生物质连续热解炭化方法中，将热解气作为燃料燃烧为连续热解装置供热，但是仅有热解气进行了有效利用，而生物油未得到充分的利用，且还需要进行后处理才能排放，不仅燃料未得到充分的利用，且还需要额外的处理，导致工作量和成本的上升。在目前能源越来越紧缺，且国家对能耗水平的要求越来越严格的情况下，有必要对上述生物质热解过程的能耗水平、环境友好程度进行进一步的提升。发明内容本发明要解决的技术问题是克服现有技术中生物质热解过程的能耗高、生物油和热解气后处理麻烦或直接排放污染环境的缺陷和不足，提供一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置。本发明所述装置在生物质热解过程中，直接将所产生的生物油和热解气作为燃料为生物质的热解过程提供热能，当生物质热解过程持续稳定进行时，不需要额外提供外部能量，生物质热解过程亦可持续进行，一方面降低了生物质热解制生物炭的能耗；另一方面，直接将产生的生物油和热解气进行燃烧处理，省去了后处理的过程，同时其燃烧后的气体还能用于干燥物料且对环境友好。本发明的另一目的在于提供所述装置的应用。本发明上述目的通过以下技术方案实现：一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置，包括依次连接的物料干燥系统、进料系统、热解系统和炭箱调制系统，还包括燃烧控制系统和烟气处理系统，其中燃烧控制系统一端与炭箱调制系统相通，另一端与热解系统相连；烟气处理系统与热解系统相连。本发明所述装置为生物质热解制生物炭的装置，其产物为生物炭，且当生物质在持续稳定的热解过程中，不需要额外的热源，直接将生物质热解产生的生物油和热解气作为燃料进行燃烧，为生物质的热解提供能量，一方面降低了生物质热解制生物炭的能耗；另一方面，直接将产生的生物油和热解气进行燃烧处理，省去了后处理的过程，同时其燃烧后的气体还能用于干燥物料且对环境友好。本装置通过燃烧控制系统将炭箱调制系统和热解系统连通，那么生物质热解产生的生物油和热解气进入炭箱调制系统之后，可以作为燃料进入燃烧控制系统，由燃烧控制系统控制生物油和热解气进入热解系统的量，从而达到控制热解系统的温度适于生物质进行热解。优选地，还包括催化调制系统，其一端与炭箱调制系统相连，另一端与燃烧控制系统相连。由于生物油的成分较为复杂，且含有碳原子数较多的物质，不易于燃烧，为了便于生物油完全的燃烧，充分利用能量，在炭箱调制系统中的生物油和热解气进入燃烧控制系统之前，先进入催化调制系统，经过催化剂的催化作用，使得生物油裂解为易燃烧的碳原子数较少的物质。优选地，所述催化调制系统与燃烧控制系统的距离不短于2m。优选地，所述燃烧控制系统包含有常明火装置、燃料储存部件、燃烧器和控制阀；所述常明火装置一端与燃料储存部件相连，另一端通过控制阀与热解系统相连；所述燃烧器一端与催化调制系统相连，另一端与通过控制阀与热解系统相连。所述燃料储存部件中存储少量的燃料，用于给常明火装置提供燃料，以及为生物质热解的初始阶段提供燃料。所述控制阀用于控制热解气和生物油进入热解系统的量和速率，同时也用于控制常明火装置点燃经由控制阀进入热解系统的热解气和生物油。优选地，所述烟气处理系统包括烟气净化装置、空气预热装置和烟气管道，所述烟气管道一端与热解系统相连，另一端与烟气净化装置相连；所述空气预热装置设置在烟气管道外周，其设有进气口用于通入空气，其出气口通过管道与燃烧控制系统和干燥系统相连通。优选地，所述空气预热装置与燃烧控制系统的燃烧器连通。生物油和热解气经过燃烧后，产生大量的高温烟气，为充分利用能量，高温烟气排出热解系统后，先经过空气预热装置，经过热传递将热量传递给空气预热装置中的空气，而空气预热装置中的热空气通过燃烧控制系统进入热解系统中，为生物油和热解气提供氧气的同时也提供了一部分热量；多余的空气进入干燥系统中干燥物料。而经过热量传递后，烟气的温度下降，进入烟气净化装置后有利于进行净化处理。优选地，烟气净化装置还设有烟囱，便于排放气体。优选地，所述烟气管道还设有一端出口，通过管道与干燥系统相连通。当烟气管道与干燥系统连通时，烟气管道中的高温烟气可以作为干燥气体进入物料干燥系统中干燥物料，减少物料的含水量，降低物料在热解过程中需要的能量。优选地，所述热解系统包括螺旋热解器、加热炉、电机和温度检测器，所述加热炉还设有进气口和出气口，其中加热炉设置于螺旋热解器外周，进气口与燃烧控制系统的控制阀相连，出气口与烟气管道相连；所述温度检测器均匀设置于加热炉内壁上。炭箱调制系统中的生物油和热解气经过催化调制系统和燃烧控制系统通过进气口进入热解系统的加热炉中进行燃烧，为生物质的热解提供热能。加热炉中的温度通过温度检测器进行监控，根据其检测的温度来判断生物油和热解气通入的量，而生物油和热解气通入的量则由燃烧控制系统进行控制。所述电机用于带动螺旋热解气转动，从而带动物料在加热炉内移动，将经过热解的生物质穿送到炭箱调制系统中。优选地，所述加热炉内壁还设有通水管道及进水口和出水口；所述烟气处理系统还包括设置在烟气管道外周的水预热装置；所述水预热装置设有进水口和二通阀出水口；所述二通阀出水口的第一阀门口用于直接排水，第二阀门口与加热炉的进水口相连。所述水预热装置是以烟气为热源使水加热，出水口为二通阀，当加热炉内的温度过高时，则二通阀门口的第二阀门口开通，水预热装置内的水流经加热炉内壁的通水管道，用于降低加热炉内部的温度，同时水分在加热炉内部吸收热量，形成热水或者蒸汽，再经加热炉的出水口排出，加热炉的出水口可与其他设备相连，向其他设备提供热水或者蒸汽；当加热炉内部的温度下降后，则关闭二通阀门口或开启二通阀门口的第一阀门口，第一阀门口可与其他设备相连，用于向其他设备提供热水，充分利用烟气的热量。更优选地，加热炉内部的通水管道呈螺旋状，贴近加热炉内壁。优选地，所述温度检测器设有四个；进一步地，四个温度检测器均匀间隔的分布在加热炉上。优选地，所述燃烧器设有两个；进一步优选地，一个燃烧器位于加热炉前部区域，另一个位于加热炉中部区域。优选地，所述燃烧控制系统还设有报警器，用于防止燃烧器和常明火装置的火焰同时熄灭。当燃烧器中火焰熄灭，且同时常明火装置中的火焰也熄灭时，即触动报警器报警，可通过常明火装置点燃燃烧器中的燃料；当燃烧器或常明火装置中有明火时，则报警器不触动。优选地，所述炭箱调制系统包括炭箱主体、调质气部件、出炭部件和气体组分检测器，炭箱主体还设有进炭口和出气口；其中出炭部件和出气口分别设于炭箱主体底部和顶部；所述气体组分检测器设置在出气口下方。当生物质热解完成后，其产物有生物炭、生物油和热解气，全部产物均进入炭箱调制系统中，为了提高生物炭的品质，在炭箱主体上设置了调质气部件，用于通入一定量的空气即调质气，调节生物炭的品质，同时也可以调节生物油的品质。当生物炭制备好之后，从出炭部件移出炭箱主体，而生物油和热解气均为气体状态，由出气口排出，进入催化调制系统进行裂解，然后通过燃烧控制系统进入热解系统的加热炉中进行燃烧。优选地，所述螺旋热解器通过进炭口伸入炭箱主体内部；气体组分检测器设置在出气口下方0.5m处；所述催化调制系统与出气口相连通；所述调质气部件设置在炭箱主体壁周上，与进炭口处于同一水平面。优选地，所述调质气部件包括控制阀和进气管；的两端分别在炭箱主体内外两侧。优选地，所述螺旋热解器伸入炭箱主体内部至炭箱主体的中心对称轴处。这一设置是为了使生物炭能更均匀地落入炭箱主体底部的中间，形成一个较均衡的形态，以便后期与调质气接触反应。优选地，所述调质气部件设有三套，其与进炭口分别均匀的设置在炭箱主体四周；所述气体组分检测器设有四个，均匀设置在出气口下方0.5m处的水平面。均匀设置在炭箱主体壁四周的调质气部件能够使得调质气更均匀地与炭箱里的生物炭接触发生反应；气体组分检测器分布有四个，是为了检测数据的正确性以及高温区域工作的可持续性，另外设置在出气口下方至少0.5m处是为了检测数据的准确性，如果太靠近出气口，气体流量不稳定，数据检测不精确。优选地，所述干燥系统包括物料仓和物料传送带。优选地，所述进料系统包括进料斗和阀门。优选地，所述物料传送带的另一端位于进料斗上方。上述装置在生物质连续热解中的应用也在本发明的保护范围内。优选地，所述催化调制系统中含有固相多孔类催化剂。优选地，所述固相多孔类催化剂为堇青石浸渍金属氧化物、ZSM分子筛或氧化铁中的一种或多种。更优选地，所述固相多孔类催化剂为堇青石浸渍金属氧化物。本发明具有以下有益效果：本发明所述装置在生物质热解过程中，直接将所产生的生物油和热解气作为燃料为生物质的热解过程提供热能，当生物质热解过程持续稳定进行时，不需要额外提供外部能量，生物质热解过程亦可持续进行，一方面降低了生物质热解制生物炭的能耗；另一方面，直接将产生的生物油和热解气进行燃烧处理，省去了后处理的过程，同时其燃烧后的气体还能用于干燥物料且对环境友好。本发明所述装置实用性强，可广泛地应用于生物质连续热解、农村分布式能源等农林废弃物热化学能源转化工艺中，应用前景广阔。附图说明图1为实施例1中所述装置结构示意图。图2为实施例1中所述装置中燃烧控制系统中的常明火装置、燃料储存部件、燃烧器、控制阀与热解炉之间的控制示意图。图3为实施例2中催化调制系统7放置不同催化剂处理的结果。具体实施方式以下结合附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。实施例1一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置，其结构示意图如图1所示，其中，1为干燥系统、11为物料仓、12为物料传送带；2为进料系统、21为进料斗、22为阀门；3为热解系统、31为螺旋热解器、32为加热炉、321为通水管道、33为电机、34为温度检测器、35为进气口、36为出气口，其中321、34～36未在图1中标明；4为炭箱调制系统、41为炭箱主体、42为调质气部件、43为出炭部件、44为气体组分检测器、45为进炭口、46为出气口；5为燃烧控制系统、51为常明火装置、52为燃料储存部件、53为燃烧器、54为控制阀、55为报警器，其中51～55未在图1中标明；6为烟气处理系统、61为烟气净化装置、62为空气预热装置、63为烟气管道、64为水预热装置、641为进水口、642为二通阀出水口；7为催化调制系统。本实施例其包括依次连接的物料干燥系统1、进料系统2、热解系统3和炭箱调制系统4，还包括燃烧控制系统5和烟气处理系统6，其中燃烧控制系统5一端与炭箱调制系统4相通，另一端与热解系统3相连；烟气处理系统6与热解系统3相连。本实施例的装置为生物质热解制生物炭的装置，其产物为生物炭，且当生物质在持续稳定的热解过程中，不需要额外的热源，直接将生物质热解产生的生物油和热解气作为燃料进行燃烧，为生物质的热解提供能量，一方面降低了生物质热解制生物炭的能耗；另一方面，直接将产生的生物油和热解气进行燃烧处理，省去了后处理的过程，同时其燃烧后的气体还能用于干燥物料且对环境友好。本实施例的装置通过燃烧控制系统5将炭箱调制系统4和热解系统3连通，那么生物质热解产生的生物油和热解气进入炭箱调制系统4之后，可以作为燃料进入燃烧控制系统5，由燃烧控制系统5控制生物油和热解气进入热解系统3的量，从而达到控制热解系统3的温度适于生物质进行热解。为了便于生物油易于燃烧，装置还设有催化调制系统7，其一端与炭箱调制系统4相连，另一端与燃烧控制系统5相连。由于生物油的成分较为复杂，且含有碳原子数较多的物质，不易于燃烧，为了便于生物油完全的燃烧，充分利用能量，在炭箱调制系统4中的生物油和热解气进入燃烧控制系统5之前，先进入催化调制系统7，经过催化剂的催化作用，使得生物油裂解为易燃烧的碳原子数较少的物质。出于安全的考虑，催化调制系统7与燃烧控制系统5的距离不短于2m。燃烧控制系统5包含有常明火装置51、燃料储存部件52、燃烧器53和控制阀54；其中常明火装置51一端与燃料储存部件52相连，另一端通过控制阀54与热解系统3相连；所述燃烧器53一端与催化调制系统7相连，另一端与通过控制阀54与热解系统3相连。所述燃料储存部件52中存储少量的燃料，用于给常明火装置51提供燃料，以及为生物质热解的初始阶段提供燃料。所述控制阀54用于控制热解气和生物油进入热解系统3的量和速率，同时也用于控制常明火装置51点燃经由控制阀54进入热解系统3的热解气和生物油。其中，烟气处理系统6包括烟气净化装置61、空气预热装置62和烟气管道63，烟气管道63一端与热解系统3相连，另一端与烟气净化装置61相连；空气预热装置62设置在烟气管道63外周，其设有进气口用于通入空气，其出气口通过管道与燃烧控制系统5和干燥系统1相连通。空气预热装置62与燃烧控制系统5的燃烧器53连通。生物油和热解气经过燃烧后，产生大量的高温烟气，为充分利用能量，高温烟气排出热解系统3后，先经过空气预热装置62，经过热传递将热量传递给空气预热装置62中的空气，而空气预热装置62中的热空气通过燃烧控制系统5进入热解系统3中，为生物油和热解气提供氧气的同时也提供了一部分热量；多余的空气进入干燥系统1中干燥物料。而经过热量传递后，烟气的温度下降，进入烟气净化装置61后有利于进行净化处理。烟气净化装置61还设有烟囱65，便于排放气体。烟气管道63还设有一端出口，通过管道与干燥系统1相连通。当烟气管道63与干燥系统1连通时，烟气管道63中的高温烟气可以作为干燥气体进入物料干燥系统1中干燥物料，减少物料的含水量，降低物料在热解过程中需要的能量。热解系统3包括螺旋热解器31、加热炉32、电机33和温度检测器34，加热炉32还设有进气口35和出气口36，其中加热炉32设置于螺旋热解器31外周，进气口35与控制阀54相连，出气口36与烟气管道63相连；温度检测器34均匀设置于加热炉32内壁上。炭箱调制系统4中的生物油和热解气经过催化调制系统7和燃烧控制系统5通过进气口35进入热解系统3的加热炉32中进行燃烧，为生物质的热解提供热能。加热炉32中的温度通过温度检测器34进行监控，根据其检测的温度来判断生物油和热解气通入的量，而生物油和热解气通入的量则由燃烧控制系统5进行控制。电机33用于带动螺旋热解器31转动，从而带动物料在加热炉32内移动，将经过热解的生物质穿送到炭箱调制系统4中。加热炉32内壁还设有通水管道321及进水口和出水口；烟气处理系统6还包括设置在烟气管道63外周的水预热装置64；水预热装置64设有进水口641和二通阀出水口642；二通阀出水口的第一阀门口用于直接排水，第二阀门口与加热炉的进水口相连。水预热装置64是以烟气为热源使水加热，出水口为二通阀，当加热炉32内的温度过高时，则二通阀门口642的第二阀门口开通，水预热装置64内的水流经加热炉32内壁的通水管道321，用于降低加热炉32内部的温度，同时水分在加热炉32内部吸收热量，形成热水或者蒸汽，再经加热炉32的出水口排出，加热炉32的出水口可与其他设备相连，向其他设备提供热水或者蒸汽；当加热炉32内部的温度下降后，则关闭二通阀门口642或开启二通阀门口的第一阀门口，第一阀门口可与其他设备相连，用于向其他设备提供热水，充分利用烟气的热量。为了更均匀的降低加热炉32内部的温度，加热炉32内部的通水管道321呈螺旋状，贴近加热炉32内壁。温度检测器34设有四个，且四个温度检测器34均匀间隔的分布在加热炉32上。燃烧器53设有两个，其中一个燃烧器53位于加热炉32前部区域，另一个位于加热炉32中部区域。燃烧控制系统5还设有报警器55。当燃烧器53中火焰熄灭，且同时常明火装置51中的火焰也熄灭时，即触动报警器报警，可通过常明火装置51点燃燃烧器53中的燃料；当燃烧器53或常明火装置51中有明火时，则报警器不触动。其中常明火装置51、燃料储存部件52、燃烧器53、控制阀54、报警器55与加热炉32的连接和或控制关系示意图如图2所示。炭箱调制系统4包括炭箱主体41、调质气部件42、出炭部件43和气体组分检测器44，炭箱主体41还设有进炭口45和出气口46；其中出炭部件43和出气口46分别设于炭箱主体41底部和顶部；气体组分检测器44设置在出气口46下方。当生物质热解完成后，其产物有生物炭、生物油和热解气，全部产物均进入炭箱调制系统4中，为了提高生物炭的品质，在炭箱主体41上设置了调质气部件42，用于通入一定量的空气即调质气，调节生物炭的品质，同时也可以调节生物油的品质。当生物炭制备好之后，从出炭部件43移出炭箱主体41，而生物油和热解气均为气体状态，由出气口46排出，进入催化调制系统7进行裂解，然后通过燃烧控制系统5进入热解系统3的加热炉32中进行燃烧。螺旋热解器31通过进炭口45伸入炭箱主体41内部；气体组分检测器44设置在出气口46下方0.5m处；催化调制系统7与出气口46相连通；调质气部件42设置在炭箱主体41壁周上，与进炭口45处于同一水平面。调质气部件42包括控制阀421和进气管422；进气管422深入炭箱主体41内部。螺旋热解器31伸入炭箱主体41内部至炭箱主体41的中心对称轴处。调质气部件42设有三套，其与进炭口45分别均匀的设置在炭箱主体41四周；气体组分检测器44设有4个，均匀设置在出气口46下方0.5m处的水平面。干燥系统1包括物料仓11和物料传送带12。进料系统2包括进料斗21和阀门22。其中，物料传送带12将物料传送进料斗21中。本实施例装置生物质热解的过程为：物料进入干燥系统1中进行干燥，然后经由物料传送带12送入进料斗21中，然后由阀门22控制物料进入热解系统3中的速度，当物料进入热解系统3后，电机33的运作带动螺旋热解器31进行转动，从而带动物料进行运动，在装置运行之处，由燃料控制系统5中燃烧控制阀控制燃料进入加热炉32中燃烧提供热量供生物质进行热解，当生物质热解后，生成的生物炭、生物油和热解气进入炭箱调制系统4中，炭箱调制系统4中通过调质气部件42通入空气即调质气调节生物炭和生物油的品质，制备的生物炭经由出炭部件43移出炭箱主体41，而生物油和热解气则经过出气口46进入催化调制系统7中进行裂解，然后再进入燃烧控制系统5中，以生物油裂解的产物和热解气为燃料燃烧，为接下来的生物质的热解提供能量，从而实现自供热效果，不需要额外的热源。而燃料燃烧产生的高温烟气可经过热传递将热量传递给空气或者水，然后加热的空气进入燃烧控制系统5中提供氧气和热量，同时还可以进入干燥系统1中干燥物料；高温烟气还可以直接通入干燥系统1中干燥物料，减少物料的含水量，降低物料热解需要的能耗。经过热传递的烟气进入烟气净化装置61后即可进行排放，排放的气体达到环保要求。综上，本实施例所述装置不仅能够自供热，而且生物质热解的能耗低，能量利用充分，省去了生物油后处理的过程，还对环境友好。实施例2采用实施例1中的装置进行试验，以15％含水率的油茶壳为生物质原料，测试其经过热解系统3热解后，产生的热解气和生物油经过催化调制系统7前后的变化，以及催化调制系统7中放置不同催化剂时，对于热解气和生物油的影响。其中设置3个处理组，每个处理组催化调制系统7中分别放置堇青石浸渍金属氧化物、ZSM分子筛或氧化铁，以催化调制系统7中不放任何催化剂为空白对照，比较3个处理组和空白对照组通过催化调制系统7后，得到的热解挥发物中不同碳原子数量物质含量的变化情况。具体的操作过程如下：S1.将15％含水率的油茶壳由输送装置送入系统1中进行干燥；然后经由物料传送带12传送至进料斗21中，然后由阀门22控制物料进入热解系统3中的速度，控制生物质物料的处理量为120kgh；S2.当物料进入热解系统3后，电机33的运作带动螺旋热解器31进行转动，从而带动物料进行运动，由燃烧器53燃烧提供热量，保证加热炉内温度维持在500℃左右，加热炉内部的温度可经由燃烧器53和水预热装置64进行调节；整个整个热解过程连续进行12小时。在热解过程中，在初始热解过程，完全由燃料储存部件52为燃烧器53提供燃料提供热量；当炭箱调制系统中出现热解气和生物油时，则生物质热解需要的部分热量由热解气和生物油经过催化调制系统后燃烧提供热量。测试结果如图3所示。从图3中可知，3个处理组中，生物油和热解气经过含有催化剂的催化调制系统7调制之后，热解挥发物中碳原子数量在21-42的产物明显减少，碳原子数在9-20的挥发物的含量也明显降低，而碳原子数量在2-8的挥发物的含量明显增多，即3个处理组中的生物油和热解气经过催化调制系统7调制之后，更容易燃烧。3个处理组经过催化调制系统7调制之后的热解挥发物经过燃烧后，产生的污染物的排放情况如表1所示。表13个处理组和空白对照组得到的热解挥发物燃烧后污染物排放情况从表1中可知，3个处理组经过催化调制系统7调制之后的热解挥发物经过燃烧后，产生的污染物的含量明显低于空白对照组，其中CO、NO、NOX、SO2和H2的含量明显下降，尤其是处理组1，可见经过催化调制系统7中催化剂调制之后的热解挥发物不仅更容易燃烧，且燃烧后，产生的污染物含量更低，更有利于环境的保护。对比例1以专利WO2015196841A1中的装置和方法进行试验，除了采用的设备不同于实施例2之外，具体的操作过程与实施例2相同，以15％含水率的油茶壳为实验对象，螺旋热解器的转数保证生物质处理量为120kgh，通过调整燃料等控制热解器内的温度为500℃，整个实验连续进行12小时。在启动过程中均消耗相同量的燃料以保证整个热解装置的运行，在连续运行过程中，该专利需要消耗28kgh的柴油，而实施例1的装置在连续运行过程中没有消耗辅助燃料，全部的能量由热解挥发物的燃烧提供。反应结束后生物炭的产量均约30％，生物炭的品质基本一致。燃烧后的烟气成分中，与专利WO2015196841A1相比，经实施例1装置热解的产物中，CO含量降低43％，H2含量降低47％，NOX含量降低57％，SOX含量降低55％。而且采用专利WO2015196841A1装置反应后会有生物油生成，易附着在冷凝器以及管道等壁面形成黏性的附着层，需要进行相应的清洗才能继续后续的运行，而实施例1装置的应用过程中，生物油和热解气均经催化调质系统调质后，作为燃料进入燃烧系统燃烧干净，无需进行清洗即可连续运行。由此可见，与专利WO2015196841A1相比，本发明专利在运行过程中节省了大量的燃料，烟气排放更清洁，无需清洗即可连续运行，而且生物炭产量和品质基本一致。最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

权利要求：1.一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置，其特征在于，包括依次连接的物料干燥系统1、进料系统2、热解系统3和炭箱调制系统4，还包括燃烧控制系统5和烟气处理系统6，其中燃烧控制系统5一端与炭箱调制系统4相通，另一端与热解系统3相连；烟气处理系统6与热解系统3相连。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，还包括催化调制系统7，其一端与炭箱调制系统4相连，另一端与燃烧控制系统5相连。3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，所述燃烧控制系统5包含有常明火装置51、燃料储存部件52、燃烧器53和控制阀54；所述常明火装置51一端与燃料储存部件52相连，另一端通过控制阀54与热解系统3相连；所述燃烧器53一端与催化调制系统7相连，另一端与通过控制阀54与热解系统3相连。4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述烟气处理系统6包括烟气净化装置61、空气预热装置62和烟气管道63，所述烟气管道63一端与热解系统3相连，另一端与烟气净化装置61相连；所述空气预热装置62设置在烟气管道63外周，其设有进气口用于通入空气，其出气口通过管道与燃烧控制系统5和干燥系统1相连通。5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述热解系统3包括螺旋热解器31、加热炉32、电机33和温度检测器34，所述加热炉32上还设有进气口35和出气口36，其中加热炉32设置于螺旋热解器31外周，进气口35与控制阀54相连，出气口36与烟气管道63相连；所述温度检测器34均匀设置于加热炉32内壁上。6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述炭箱调制系统4包括炭箱主体41、调质气部件42、出炭部件43和气体组分检测器44，炭箱主体41还设有进炭口45和出气口46；其中出炭部件43和出气口46分别设于炭箱主体41底部和顶部；所述气体组分检测器44设置在出气口46下方。7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，所述燃烧控制系统5还设有报警系统55，用于防止燃烧器53和常明火装置51的火焰同时熄灭；所述加热炉32内部还设有通水管道321及进水口和出水口；所述烟气处理系统6还包括设置在烟气管道63外周的水预热装置64；所述水预热装置64设有进水口641和二通阀出水口642所述二通阀出水口642的一个阀口与所述加热炉32的进水口连通；所述烟气管道63还设有一端出口，通过管道与干燥系统1相连通。8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述螺旋热解器31通过进炭口45伸入炭箱主体41内部；气体组分检测器44设置在出气口46下方0.5m处；所述催化调制系统7与出气口46相连通；所述调质气部件42设置在炭箱主体41壁周上，与进炭口45处于同一水平面；所述调质气部件42包括控制阀421和进气管422；所述进气管422的两端分别在炭箱主体41内外两侧；所述螺旋热解器31伸入炭箱主体41内部至炭箱主体41的中心对称轴处。9.权利要求1～8任一项所述装置在生物质连续热解中的应用。10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述催化调制系统中含有固相多孔类催化剂。

百度查询： 华南农业大学 一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置及其应用