CN101486921A - 带有柔性螺旋输送装置的生物质连续热解炭化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有柔性螺旋输送装置的生物质连续热解炭化装置，包括电机(1)、联轴器(3)、轴承(4)、柔性螺旋弹簧(6)、热解管(11)、进料口(5)、出炭口(12)及加热装置；该热解管(11)的一端设有与热解管(11)内腔体相连通的进料口(5)，另一端设有与其内腔体相连通的出炭口(12)，该热解管(11)内腔体沿轴向插装有柔性螺旋弹簧(6)，该柔性螺旋弹簧(6)一端通过第一轴承(4)及联轴器(3)与电机(1)的输出轴连接，另一端支承在第二轴承(4)上，该热解管(11)的外侧设置有对热解管(11)进行加热的加热装置。本发明易于长距离输送且结构简单。

Description

带有柔性螺旋输送装置的生物质连续热解炭化装置
技术领域
本发明属于干馏热解炭化炉，尤其涉及一种带有柔性螺旋输送装置的低密度生物质连续热解炭化装置，将这些生物质转化成炭、木醋液、可燃气等清洁能源和化工产品。
背景技术
我国每年产生大量的秸秆、稻壳、锯末、板粟壳球、笋根、中药渣等农业固体生物质。这些生物质资源特点是密度小，搜集运输困难，远未得到充分利用，大量被抛弃在田间地头甚至付之一炬，不仅浪费了大量能源资源，也严重污染了环境。
目前国内用于农业废弃物处理的干馏热解装置基本上仍沿用传统的木材炭化炉。研究开发的木材干馏热解设备主要有外热式间隙固定床和内热式移动床炭化炉两种类型。属于固定床的有传统砖窑(包括各种改进型)和外热式干馏釜。外热式间隙固定床炭化炉的特点是物料在炉(釜)内空间的位置自始至终基本保持不变，而反应温度随时间变化，原料从进入炉内后要经历升温、炭化保温、降温、出料几个阶段完成一个生产周期，属间歇(分批)式生产，特点是能耗高，产量低、产品质量主要凭经验，不容易控制。连续型号内热式移动床炭化炉主要分为立式和卧式两种类型，立式炭化炉主要是靠物料的重力作用实现连续生产的，对于低密度的生物质来说，容易在炉内存在架桥现象。卧式移动床炭化炉一般采用回转窑，回转窑内壁安装有抄板，通过回转窑的转动和抄板的拨动，实现物料连续的运动。热源在回转窑内流动，使物料得到热解炭化。这种方法缺点也是明显的。首先物料在窑内的运动难以掌握，其次设备做得很大，造价高，所以不容易推广。
立式移动床干馏炭化炉的优点是物料的连续移动仅靠重力进行，目前国内绝大多数科研单位开发的多属这种类型，但这并不适合大多数农业废弃物的干馏炭化，原因是这类生物质密度较低，在反应器内易出现＂架桥＂而发生堵塞或局部过火等问题。解决低密度生物质的炭化问题，常采用两种方法：一种是将低密度生物质通过机械加压的办法变成高密度生物质，然后利用现有的木材炭化炉进行干馏炭化，另一种是借助外力直接驱动生物质达到连续干馏炭化的目的。如隧道式干馏炭化炉，炉体是隧道式的，炭化室设置在炉体内，通过在炭化室的底部辅有轨道，炭化室可在轨道上自由向前向后移动，进出料推拉自如，可实现连续生产。缺点是结构很复杂，要实现连续运行需要的隧道很长。又如滚筒式炭化炉是通过炉体转动实现物料的连续移动的、特点是处理量大，但设备复杂，投资多。
日本专利日特开2001-131562提出了一种管式炭化炉，其炭化炉是一根横放的长直管，干馏时燃烧炉对长直管进行外加热，原料通过料斗向炭化炉供料，在炭化炉的末端有进气孔，干馏时惰性气体通过气孔进入炭化炉内，物料进入炭化炉后一边炭化一边在气力的作用下向前移动，炭化管前面部分接有冷凝装置，炭化结束后，固体炭经冷却管冷却后排出管外。优点是炭化炉结构简单，缺点是物料移动的速度不可控，容易造成炭化不均。
近年来，国内在炭化炉尤其是连续式炭化炉的开发设计方面取得了一些进展。中国发明专利(CN-1928013A)提出一种生物质深度脱水炭化连续处理工艺及其设备——一种生物质深度脱水炭化连续处理工艺及其设备。其设备包括干燥器和炭化器，干燥器采用螺旋结构，炭化器采用回转窑形式。干燥器物料出口与炭化器物料进口连为一体，干燥器夹层换热空腔和炭化器夹层换热空腔连为一体，外热源先经过炭化器换热降温后再给干燥器换热。炭化器中还设置有气态助剂喷入装置，使炭化过程中原料反应温度便于调节和控制。
中国实用新型专利(CN-200988831)提出一种生物质连续热解炉及连续热解系统，其特征在于每个热解管内装有刚性的螺旋输送绞龙，实现物料的连续输送，生物质在热解管内在连续移动的同时实现高温热解，从而生产出燃气或生物质炭。
上述几种结构虽能对物料移动进行控制，但是所使用螺旋输送装置都具有中心轴限位，使得物料的输送受到限制，而且整体设备结构也较为复杂，运行成本高。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种易于长距离输送、结构简单的带有柔性螺旋输送装置的生物质连续热解炭化装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种带有柔性螺旋输送装置的生物质连续热解炭化装置，其包括电机、联轴器、轴承、柔性螺旋弹簧、热解管、进料口、出炭口及加热装置；
该热解管的一端设有与热解管内腔体相连通的进料口，另一端设有与其内腔体相连通的出炭口，该热解管内腔体沿轴向插装有柔性螺旋弹簧，该柔性螺旋弹簧一端通过第一轴承及联轴器与电机的输出轴连接，另一端支承在第二轴承上，该热解管的外侧设置有对热解管进行加热的加热装置。
该进料口设于热解管的上表面，该出炭口设于热解管的下表面。
该加热装置包括沿轴向套装于热解管外侧的加热炉、设于加热炉一端的加热气体进口、设于加热炉另一端的加热气体出口及与加热气体进口相连通的燃烧炉，该加热炉的两端口均设有密封结构。
该加热气体进口设于加热炉的上表面，加热气体出口设于加热炉的下表面。
该加热炉位于热解管中间部分的外侧；该加热炉内还设有一位于热解管外侧的保温层；该热解管上还设有与热解管内腔相连通的热解气输出装置。
该电机输出轴还通过一减速器与联轴器连接。
该柔性螺旋弹簧与热解管之间的间隙为5～20mm。该柔性螺旋弹簧所用材料为耐500℃以上高温的不锈钢制成，该热解管由500℃以上高温的耐热不锈钢管或U型管制成。
本发明与传统有轴螺旋输送机相比，由于利用具有柔性的整体钢制柔性螺旋弹簧推送物料，不需设定固定的中心轴，因而具有以下突出优点：1)易于长距离输送，即使在跨度大，间隙小和长期高温工作环境下，输送绞龙和热解管之间也不会出现干涉现象，实现连续稳定运转；2)抗缠绕性强，无中心轴干扰，对于输送带状、易缠绕物料有特殊的优越性，输送量大。连续运行的试验表明，本发明具有结构简单、安全性好以及运行平稳、效益好等优点。
附图说明
图1为本发明带有柔性螺旋输送装置的生物质连续热解炭化装置的结构图。
具体实施方式
如图1所示，一种带有柔性螺旋输送装置的生物质连续热解炭化装置，其包括电机1、联轴器3、轴承4、柔性螺旋弹簧6、热解管11、进料口5、出炭口12及加热装置；
该热解管11一端设有与热解管11内腔体相连通的进料口5，另一端设有与其内腔体相连通的出炭口12，该热解管11内腔体沿轴向插装有柔性螺旋弹簧6，该柔性螺旋弹簧6一端通过第一轴承4及联轴器3与电机1的输出轴连接，另一端通过第二轴承4支承，该热解管11的外侧设置有对热解管11进行加热的加热装置。该进料口5设于热解管11的上表面，该出炭口12设于热解管11的下表面。该出炭口12与一炭贮藏室13相连通。
该加热装置包括沿轴向套装于热解管11外侧的加热炉7、设于加热炉7一端的加热气体进口15、设于加热炉7另一端的加热气体出口10及与加热气体进口15相连通的燃烧炉14，该加热炉7的两端口均设有密封结构。该加热气体进口15设于加热炉7的上表面，加热气体出口10设于加热炉7的下表面。
该加热炉7位于热解管11中间部分的外侧。该热解管11上还设有与热解管11内腔相连通的热解气输出装置8。本实施例中，热解气输出装置8的数量为三个，且其均穿过加热炉7并均匀分布于热解管11上。该热解气输出装置8与外界的热解气存储装置相连接。
该加热炉7内还设有一位于热解管11外侧的保温层3。
为了能对柔性螺旋弹簧6进行更为精准的调节，该电机1输出轴还通过一减速器2与联轴器3连接。
该柔性螺旋弹簧6与热解管11之间的间隙为5～20mm。
该柔性螺旋弹簧6所用材料为耐500℃以上高温的不锈钢制成，该热解管11由500℃以上高温的耐热不锈钢管或U型管制成。
本发明的工作原理及过程如下：
启动燃烧炉14，从燃烧炉14输入到加热气体进口15的烟道气为外加热源，外加热源对不锈钢的热解炉11表面进行加热，进入加热炉7的烟道气的温度可根据需要调节。
启动电机1使热解炉11上的柔性螺旋弹簧6开始转动，待热解炉11表面达到一定温度后，将经过粉碎后的生物质颗粒，如锯末、稻壳、果壳、生活垃圾等细小生物质原料放入热解炉11的进料口5，在柔性螺旋弹簧6的作用下生物质颗粒原料沿着热解炉11轴线不断向前移动，柔性螺旋弹簧6的转速根据工艺需要由电机1和减速器2加以控制。
待热解的生物质原料在柔性螺旋弹簧6作用下沿着热解炉11的内部空间运动，随着加热炉7对热解炉11的不断加热，热解炉11的表面温度不断升高，热解炉11内物料依次经历干燥、预炭化、炭化、煅烧等阶段完成炭化过程，生物质原料在热解产生的蒸汽体通过热解气输出装置8排出热解炉11进行收集和分离。
热解结束后，炭粒通过出炭口12排出炉外，经冷却收集或进一步加工处理。
热解过程产生的所有物料都得到收集和利用，整个热解过程中基本上不排放废料。而且只要电机1不停止运行，则柔性螺旋弹簧6就也不停止工作，热解过程就不会停止，所以整个热解过程是连续的并且是可控的。本发明的热解炭化装置生产效益高，节省能源。

Claims (10)

1、一种带有柔性螺旋输送装置的生物质连续热解炭化装置，其特征在于包括电机(1)、联轴器(3)、轴承(4)、柔性螺旋弹簧(6)、热解管(11)、进料口(5)、出炭口(12)及加热装置；
该热解管(11)的一端设有与热解管(11)内腔体相连通的进料口(5)，另一端设有与其内腔体相连通的出炭口(12)，该热解管(11)内腔体沿轴向插装有柔性螺旋弹簧(6)，该柔性螺旋弹簧(6)一端通过第一轴承(4)及联轴器(3)与电机(1)的输出轴连接，另一端支承在第二轴承(4)上，该热解管(11)的外侧设置有对热解管(11)进行加热的加热装置。
2、根据权利要求1所述的生物质连续热解炭化装置，其特征在于：该进料口(5)设于热解管(11)的上表面，该出炭口(12)设于热解管(11)的下表面。
3、根据权利要求1所述的生物质连续热解炭化装置，其特征在于：该加热装置包括沿轴向套装于热解管(11)外侧的加热炉(7)、设于加热炉(7)一端的加热气体进口(15)、设于加热炉(7)另一端的加热气体出口(10)及与加热气体进口(15)相连通的燃烧炉(14)，该加热炉(7)的两端口均设有密封结构。
4、根据权利要求3所述的生物质连续热解炭化装置，其特征在于：该加热气体进口(15)设于加热炉(7)的上表面，加热气体出口(10)设于加热炉(7)的下表面。
5、根据权利要求3所述的生物质连续热解炭化装置，其特征在于：该加热炉(7)位于热解管(11)中间部分的外侧。
6、根据权利要求5所述的生物质连续热解炭化装置，其特征在于：该加热炉(7)内还设有一位于热解管(11)外侧的保温层(3)。
7、根据权利要求6所述的生物质连续热解炭化装置，其特征在于：该热解管(11)上还设有与热解管(11)内腔相连通的热解气输出装置(8)。
8、根据权利要求1所述的生物质连续热解炭化装置，其特征在于：该电机(1)输出轴还通过减速器(2)与联轴器(3)连接。
9、根据权利要求1至8任一项所述的生物质连续热解炭化装置，其特征在于：该柔性螺旋弹簧(6)与热解管(11)之间的间隙为5～20mm。
10、根据权利要求9所述的生物质连续热解炭化装置，其特征在于：该柔性螺旋弹簧(6)所用材料为耐500℃以上高温的不锈钢制成，该热解管(11)由500℃以上高温的耐热不锈钢管或U型管制成。
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