CN101220283B - 连续式生物质炭化装置 - Google Patents

Abstract

一种连续式生物质炭化装置，其关键在于：它是由带有气体流通道的炭化室、水冷式炭沉降管和水冷式螺旋出炭器组成的，炭化室是一个上口大下口小的筒体，气体流通道设在炭化室中部四周；水冷式炭沉降管上口与炭化室底部的出炭口相连接，下口与水冷式螺旋出炭器相连接，外部环包有水冷套。本发明的装置可以边投料、边炭化、边出炭，实现炭化生产连续化，使炭化生产效率大幅度提高，克服了现有其它炭化技术设备只能间断作业的技术缺陷；可大幅度提高炭化作业机械化程度，使炭化生产由过去的作坊式转变为工业化生产；秸秆不用粉碎、烘干、成型可直接投料炭化，与其它粉碎、烘干、成型、炭化的技术路线相比，可节约大量人工和电费成本。

Description

连续式生物质炭化装置

一、技术领域

本发明涉及一种生物质炭化装置，具体说是一种可以连续进行炭化生产的生物质炭化装置。

二、背景技术

农作物秸秆、林业废弃物和杂草等生物质，是一个巨大的可再生资源，生物质炭化生产是开发利用可再生能源的一条重要技术路线。但目前这方面的技术装置还均不理想，传统的土焖炭炉和在传统炭化炉基本上改进的可移动式炭化炉，炭化时间长、效率低，适用原料有限；新出现的外加热式干馏炭化炉，容积小，耗能高，使用原料也很有限；新近开发出的池式炭化炉虽然在炭化效率和适应种类上有很大提高，但也存在着不能连续投料生产和出炭难问题。以上已有炭化技术装置均存在着不能连续投料、连续出料，出炭难度大、作业环境差，不能连续进行炭化生产，只能间断作业等技术缺陷，造成炭化生产效率效低，制约着生物质炭化的产业化发展。

三、发明内容

本发明要解决的关键问题是：设计一种边进料、边炭化、边出炭，可以进行连续炭化生产的生物质炭化装置，以克服现有技术存在的问题。

本发明的连续式生物质炭化装置，主要由带有气体流通道的炭化室、水冷式炭沉降管和水冷式螺旋出炭器组成，炭化室是一个有两节组成的、上大下小的筒体结构，上面的一节是等径筒体炭化室，下面的一节是锥形筒体炭化室，气体流通道设在炭化室中部四周；水冷式炭沉降管的上口与锥形筒体炭化室底部的出炭口相连接，外部环包有水冷套；水冷式螺旋出炭器连接在水冷式炭沉降管下口上。

气体流通道由气体分布流通道和气体主流通道组成，气体分布流通道分布于等径筒体炭化室下部和锥形筒体炭化室上部四周壁上，是连通炭化室和气体主流通道的通气小孔或通气缝隙；气体主流通道设在炭化室外侧和设有气体分布流通道的部位，并环包整个气体分布流通道，且与全部气体分布流通道相连通，在气体主流通道一侧设有气体输出连接口。

水冷式炭沉降管的水冷套环包于管体外部，与管体外壁之间构成封闭空间，水冷套下部一侧设有进水管接口、上部一侧设有出水管接口。

水冷式螺旋出炭器由中空螺旋主轴、螺旋室、水冷套、传动轮、主轴进水箱和主轴出水箱组成，螺旋室一端上侧设有进炭口与水冷式炭沉降管的下口相连，另一端设有一个出炭口；水冷套环包于螺旋室外部，与螺旋室外壁形成封闭空间，在水冷套上设有进水管接口和出水管接口；中空螺旋主轴两端穿过螺旋室，一端连通主轴进水箱，另一端连通主轴出水箱；主轴进水箱上设有进水管接口，主轴出水箱上设有出水管接口；传动轮安装在中空主轴上。

炭化室上口为开放式，炭化室任意位置的横截面，可以是圆形，也可以是多边形。

为方便炭化生产时投料操作，炉体上部四周设置环形作业平台。

本发明的积极效果是：

(1)采用上口投料、下口出炭的炭化室，可以边投料、边炭化、边出炭，实现炭化生产连续化，使炭化生产效率大幅度提高，克服了现有其它炭化技术设备只能间断作业的技术缺陷；

(2)使用水冷却降温和机械出炭工艺，通过冷却降温和螺旋搅拌挤压，达到快速息火和降温，实现出炭连续化、机械化和快速出炭，克服了现有其它炭化技术设备靠长时间自然冷却和人工出炭、作业粉尘大及易出现炭复燃的缺陷。

(3)可大幅度提高炭化作业机械化程度，使炭化生产由过去的作坊式转变为工业化生产；

(4)秸秆不用粉碎、烘干、成型，较短的秸秆如麦杆、豆杆、花生壳、稻壳、稻草可直接投料炭化，与其它粉碎、烘干、成型、炭化的技术路线相比，可节约大量人工和电费成本。

四、附图说明

图1为本发明的结构示意图。

五、具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式：

图1为本发明的实施例示意图，它主要由带有气体流通道2、3的炭化室1、4和水冷式炭沉降管6和水冷式螺旋出炭器10组成，炭化室1、4由相连的两节筒体组成，上面的一节是圆形的等径筒体炭化室1，下面的一节是圆锥形筒体炭化室4；炭化室1、4内壁采用耐温材料制成，外壁采用钢结构，在炭化室1、4外侧上部可安装作业平台，以方便布料作业。上面的圆形的等径筒体炭化室1为主炭化室和布料室，下面的圆锥形筒体炭化室4为辅助炭化室和炭沉降室；圆形的等径筒体炭化室1的上口为开放式，用于布料和空气进入；圆锥形筒体炭化室4底部的出口与水冷式炭沉降管6相连接；气体流通道2、3由气体分布流通道2和气体主流通道3组成，气体分布流通道2均匀分布于圆形的等径筒体炭化室1下部和圆锥形筒体炭化室4上部四周壁上，是连通炭化室1、4和气体主流通道3的通气小孔或通气缝隙；气体主流通道3为环状结构，安装固定在炭化室1、4外侧、设有气体分布流通道2的部位，并环包整个气体分布流通道2，且与全部气体分布流通道2相连通，以使气体在炭化室1、4的流动分布均匀，在气体主流通道3一侧设有气体输出连接口5。

水冷式炭沉降管6的管体外部设有水冷套7，水冷式炭沉降管6的上口与圆锥形筒体炭化室4的出炭口相连接、下口与水冷式螺旋出炭器10相连接；水冷套7环包于水冷式炭沉降管6的管体外部，与管体外壁之间构成封闭空间，供循环冷却水流通；水冷套7下部一侧设有进水管接口8、上部一侧设有出水管接口9。

水冷式螺旋出炭器10由中空螺旋主轴11、螺旋室12、水冷套13、传动轮14、主轴进水箱15和主轴出水箱22组成，螺旋室12一端上侧的进炭管25与水冷式炭沉降管6的下口相连，另一端下侧设有一个炭挤出口17；水冷套13环包于螺旋室12外部，与螺旋室12外壁形成封闭空间，在水冷套上设有进水管接口18和出水管接口24；中空螺旋主轴11两端穿过螺旋室12，一端连接主轴进水箱15，另一端连接主轴出水箱22；中空螺旋主轴11上的中心水道19连通主轴进水箱15和主轴出水箱22；螺旋室12两端的封盖外侧设有轴承支架20，用以固定中空螺旋主轴11，以保证水冷式螺旋出炭器10的运转稳定。主轴进水箱15上设有进水管接口16，主轴出水箱22上设有出水管接口23；传动轮14安装在中空螺旋主轴11上。

为本防止主轴进水箱15和主轴出水箱22内的水沿中空螺旋主轴11外壁向外渗漏，在中空螺旋主轴11插入箱体壁的位置上，设有密封装置21。

本发明在具体实施中，应配置引风机和炭化分解气体回收分离系统，并连接于气体输出口5上；配置循环水泵和循环水管路，连接于本发明中的各进、出水管接口上。

本发明装置的使用方法是：

(1)首次启动准备工作：先用小颗粒状炭末装入炭化室1、4，使其沉降入水冷式炭沉降管6，并落入水冷式螺旋出炭器10，启动水冷式螺旋出炭器10的电动机，待炭挤出口17有较大出炭量时停止运转，以使螺旋室12内充实炭粉，起到封闭空气作用，防止启动炭化生产时空气由下方向上进入炭化室1、4；炭末应装填至圆锥形筒体炭化室4上部接近气体分布流通道2的位置；然后向圆形的等径筒体炭化室1内装填炭化原料，边装料边压实，待装至离圆形筒体炭化室1上口50cm左右时停止装料。

(2)点火启动：先用火种将圆形的等径筒体炭化室1内的表层原料全部引燃着，然后启动引风机，快速向圆形的等径筒体炭化室1投入原料并压实，待表面不出火不冒烟后开始匀速上料，这时正式进入限氧热解炭化阶段。炭化开始后，炭化产生的混合气体由炭化室1、4通过气体分布流通道2进入气体主流通道3，最后通过引风机将炭化气体经气体输出口5输入气体回收分离系统。

(3)待下部料层全部充分完成炭化后，启动水冷式螺旋出炭器10的电动机开始出炭，随着向外挤出炭，炭化室1、4内的炭会依靠重力缓慢下降，落入水冷式炭沉降管6，上部炭化层和原料层也会随之缓慢下降，在圆形的等径筒体炭化室1内基本完成炭化的炭落入下面的圆锥筒形炭化室4后，会依靠自身携带的高温在沉降过程继续进行炭化，并最终完成充分炭化，最后落入水冷式炭沉降管6。

(4)当水冷式炭沉降管6的管体温度升高时，表明新产生的炭进入水冷式炭沉降管6，开始启动循环水泵，通过循环水管路向水冷式炭沉降管6和水冷式螺旋出炭器10供应冷却水，新产生的高温炭从圆锥筒形炭化室4下部落入水冷式炭沉降管6进行一次冷却降温，然后进入水冷式螺旋出炭器10在缓慢向前推进过程进行二次降温，螺旋向前推进过程也是对炭的一个挤压、搅拌过程，可以加快炭的熄火和降温，最终从炭挤出17排出的炭，可以达到包装和库存安全要求。

(5)按前述操作要求保持匀速上料和出炭，即进入连续炭化生产状态。

(6)停炉操作：先停止投料，继续引风，待料层表面全部完成炭化后停止引风，然后向炭化室1、4内上部炭层喷适量水熄火，在炭出完后停止水冷式螺旋出炭器10的运转和循环水泵运转，至此完成停炉操作。

Claims (2)

1.一种连续式生物质炭化装置，其特征在于：它由带有气体流通道的炭化室(1、4)、水冷式炭沉降管(6)和水冷式螺旋出炭器(10)组成，炭化室(1、4)是一个由两节组成的、上大下小的筒体结构，上面的一节是等径筒体炭化室(1)，下面的一节是锥形筒体炭化室(4)，等径筒体炭化室(1)上口为开放式；气体流通道设在炭化室(1、4)的中部四周；水冷式炭沉降管(6)的上口与锥形筒体炭化室(4)底部的出炭口相连接，外部环包有水冷套(7)；水冷式螺旋出炭器连接在水冷式炭沉降管(6)下口上；其中气体流通道是由气体分布流通道(2)和气体主流通道(3)组成的，气体分布流通道(2)均匀分布于等径筒体炭化室(1)下部和锥形筒体炭化室(4)上部的四周壁上，是连通炭化室(1、4)和气体主流通道(3)的通气小孔或通气缝隙；气体主流通道(3)设在炭化室(1、4)外侧、设有气体分布流通道(2)的部位，并环包整个气体分布流通道(2)，且与全部气体分布流通道(2)相连通，在气体主流通道(3)一侧设有气体输出连接口(5)；水冷式螺旋出炭器(10)是由中空螺旋主轴(11)、螺旋室(12)、水冷套(13)、传动轮(14)、主轴进水箱(15)和主轴出水箱(22)组成的，螺旋室(12)一端上侧的进炭管(25)与水冷式炭沉降管(6)的下口相连，另一端下侧设有一个炭挤出口(17)，水冷套(13)环包于螺旋室(12)外部；带有中心水道(19)的中空螺旋主轴(11)两端穿过螺旋室(12)，一端连通主轴进水箱(15)，另一端连通主轴出水箱(22)。

2.根据权利要求1所述的连续式生物质炭化装置，其特征在于：炭化室(1、4)的任意横截面是圆形或多边形。