CN102786939B - 一种农作物秸秆连续炭化炉 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供一种农作物秸秆连续炭化炉，包括炉壁、炉盖、炉底，炉盖设有进料口和轴孔；进料口处设有一插板，轴孔匹配有一空心轴，空心轴上端的周向面上设有第一进气口，空心轴下端圆周面上设有第二进气口，第一进气口匹配有进气管路，进气管路上设有气体流量控制阀；炉壁包括保温层、炉内胆和炉外胆，保温层位于炉内胆和炉外胆之间；炉内胆和炉外胆的直径尺寸自上而下均逐渐增大，保温层的厚度自上而下逐渐增厚；炉盖进料口和进气口均处于关闭状态时，炉盖、炉壁和炉底形成一密闭的空腔。本发明创造具有安全可靠、成本低、使用寿命长、出炭周期短、出炭稳定、生产效率高的优点，且能够实现自动、连续供料和出炭，值得应用与推广。

Description

一种农作物秸秆连续炭化炉

技术领域

本发明创造涉及一种炭化炉，尤其涉及一种利用农作物秸秆作为物料，在负压工作环境中的自动、连续工作的炭化炉。

背景技术

农作物秸秆如高粱秸杆、玉米秸杆、棉秸杆等来源广泛。农民将一部分秸秆作为生活燃料和牲畜饲料，但是很大一部分就会丢弃或焚烧，这样不仅造成严重的环境污染，而且会造成很大的资源浪费。

农作物秸秆是一类利用价值很高的生物质资源，目前的处理方式仍然以直接焚烧为主，不仅浪费了可贵的资源，又造成严重的大气污染。秸秆的高效炭化不仅能解决废弃秸秆直接焚烧导致的环境问题，还能将废弃秸秆转化为具有高附加值的炭产品，创造可观的经济效益。此外，利用秸秆制造烧烤或工业用炭还能够减少传统制炭行业对木材的消耗，保护森林资源。

目前，国内外所采用的炭化炉需要外部或内部单独的热源加热才能保证绝氧干馏过程的进行，热传导效率低，能耗大；且传统的炭化炉结构简陋，均采用间歇式生产方式，其制炭过程为人工供料，无法实现连续的大规模工业化生产，生产效率低；同时炭化后的固体炭由于下料不均匀，固体炭极易在出料口部位堆积，下料不顺畅，影响了排料速度，降低了生产效率。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种在负压工作环境中，能自动、连续工作的农作物秸秆炭化炉。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种农作物秸秆连续炭化炉，包括炉盖、炉壁、炉底；

所述炉盖的偏心处设有一进料口，炉盖的中心轴线处设有一轴孔；所述进料口匹配有一插板，所述插板的开、合由机械式控制或电动控制；所述轴孔匹配一空心轴，所述空心轴的中心轴线处设有空腔，所述空腔与空心轴的上端面与下端面均贯通，所述空心轴的上端面匹配有圆盘状顶盖，所述空心轴上端的圆周面上设有一个第一进气口，所述第一进气口匹配有一进气管路，所述进气管路上安装一气体流量控制阀，所述空心轴下端的圆周面上设有至少一个第二进气口，所述空心轴的中心轴线与炉体的中心轴线共轴线，所述空心轴的底端固接在炉底上；

所述炉壁包括保温层、炉内胆和炉外胆，所述保温层位于炉内胆和炉外胆之间，所述炉内胆和炉外胆的直径尺寸自上而下均逐渐增大，所述保温层的厚度自上而下逐渐增厚；所述炉壁周向设有出气口，所述出气口匹配有出气管路，所述出气管路连接有负压吸气装置；

炉底设有炉箅子，所述炉箅子的下端连接有滚轮，所述滚轮的下方设有导轨，所述导轨的两端分别连接在一矩形钢管框内，所述矩形钢管固接在炉壁上；所述导轨为开口朝下的角钢；所述炉箅子的运动由手动控制或电动控制；所述导轨的下方设有拨料器，所述拨料器包括拨料轮、电机，所述拨料轮上设有偶数个拨片，所述拨片相对于拨料轮的中心轴线均匀分布，所述拨料轮与电机联动；

所述进料口、第一进气口均处于关闭状态时，炉盖、炉壁和炉底形成以密闭的空腔。

进一步的，所述炉壁周向还设有测温孔，所述测温孔内匹配有温度计。

进一步的，所述顶盖的下端面设有一与空心轴空腔相匹配的凸台，圆盘的上端面还设有一把手；所述空心轴的下端设有一个导灰筒，所述导灰筒的中心轴线处设有空心腔，所述空心腔与导灰筒的上端面和下端面均相贯通，所述导灰筒与空心轴的下端面固接。

进一步的，所述拨料轮的斜上方设有一空气炮，所述空气炮内气体为压缩惰性气体。

进一步的，所述炉内胆的炉腔内还设有一物料整理装置，所述物料整理装置包括旋转套筒、提升套、炉耙、正多棱柱和传动装置；所述旋转套筒的外圆周面上设有第一键槽，所述第一键槽匹配有一键，所述旋转套筒套装在所述空心轴上；所述提升套的内圆周面设有与所述键匹配的第二键槽，所述第二键槽与提升套的上端面、下端面均相贯通，所述提升套通过键套装在旋转套筒上；所述炉耙固接在提升套的外圆周面上，耙齿的作用面为水平面；所述正多棱柱固接在提升套的外圆周面上，所述正多棱柱中心轴线平行于水平面；所述传动装置将电机和旋转套筒连接在一起，电机固接在炉盖上；所述传动装置为联轴器、变速器、链轮/链条或带轮/皮带传动装置。

进一步的，还包括一个限位开关，所述限位开关固接在炉盖上。

进一步的，所述炉盖的偏心处还设有人孔，所述人孔固接有一压盖，所述压盖与人孔间设有一密封圈。

本发明创造具有的优点和积极效果是：本发明创造具有结构简单、合理、操作方便、安全可靠、成本低、使用寿命长、耗能小、出炭稳定、炭化周期短、生产效率高的优点，可以进行连续、自动供料和出炭，实现大型工业化生产，值得应用与推广。

附图说明

图1是本发明创造的结构示意图；

图2是空心轴的结构示意图；

图3是物料整理装置的结构示意图；

图4是旋转套筒的结构示意图；

图5是图4中旋转套筒的A-A剖视图

图6是提升套的结构示意图；

图7是图6中提升套的俯视图。

图中：

1.炉外胆               2.保温层           3.炉耙

4.炉内胆               5.提升套           6.炉盖

7.压盖                 8.限位开关         9.电机

10.链轮链条传动装置    11.顶盖            12.空心轴

12-1.第一进气口        12-2.第二进气口    13.进气管路

14.旋转套筒            15.插板            16.正六棱柱

17.操作杆              18.矩形钢管        19.导轨

20.拨片                21.拨料轮          22.导灰筒

23.空气炮              24.出气口          25.负压吸气管

26.温度计              27.滚轮            28.炉箅子

具体实施方式

下面结合附图列举一具体实施例对本发明创造做进一步的阐述。

如图1所示，一种农作物秸秆连续炭化炉，包括炉盖6、炉壁、炉底。炉盖6的偏心处设有一进料口，炉盖6的中心轴线上设有一轴孔；进料口匹配有插板15，插板15的开、合由电动控制；本实施例中，炉盖6的偏心处还设有人孔，所述人孔上通过螺栓固接有一压盖7，所述压盖7与人孔间设有一密封圈。当检修炉内各零部件时，工人可以掀开压盖7，从人孔进入炭化内进行作业，非常方便，炭化炉炭化工作时，压盖7与人孔间是密封的。

如图2所示，本实施例中，轴孔处匹配有一空心轴12，空心轴12的底端固接在炉底上；空心轴12的中心轴线处设有空腔，空腔与空心轴12的上端面与下端面均贯通，空心轴12的上端面上设有一顶盖11，顶盖11的下端为一与空心轴12空腔相匹配的凸台，为了取放方便在顶盖11的上端面还设有一把手，空心轴12上端的圆周面上设有一第一进气口12-1，第一进气口12-1匹配有进气管路13，进气管路13上匹配有一气体流量控制阀，空心轴12下端的的圆周面上均匀地设有4个第二进气口12-2；为了将空心轴内沉积的炭灰顺利地导出，在空心轴12的下端设有一个导灰筒22，导灰筒22的中心轴线处设有空心腔，空心腔与导灰筒22的上端面和下端面均相贯通，导灰筒22与空心轴12的下端面固接。

炉壁包括保温层2、炉内胆4和炉外胆1，保温层2位于炉内胆4和炉外胆1之间，炉内胆4和炉外胆1的直径尺寸自上而下均逐渐增大，保温层2的厚度自上而下逐渐增厚；炉盖6进料口处的插板处于关闭状态时，炉盖6、炉壁和炉底形成一密闭的空腔；所述炉壁周向设有出气口，所述出气口匹配有出气管路，所述出气管路连接有一个负压吸气装置；炉壁的周向还设有测温孔，测温孔内安装有测温计。

空心轴12的设置是为了将炭化炉的农作物秸秆物料点燃，空心轴12内装填有切碎的农作物秸秆物料，将空心轴12的空腔内的物料点燃后，盖上顶盖11，将空心轴上端密封好，同时，与空心轴12上端的第一进气口12-1处进气管路13上的气体流量控制阀已经处于打开状态，即有空气不断地进入炉腔内，为农作物秸秆物料的燃烧炭化提供所需氧气，炉壁的出气口24处的负压吸气装置也处于吸气状态，即空心轴通过负压吸气装置对炭化炉的炉腔吸气，使炉腔内为负压状态，火苗就会从第二进气口12-2中冒出，将炭化炉内秸秆点燃，这种点火方式安全可靠；且本点火方式是通过燃烧部分秸秆物料来为整体炭化炉内物料提供热量，具有为炉内秸秆物料进行预热的作用，显著地减少了炉内物料炭化过程的能耗，缩短了炭化周期；当将炉内农作物秸秆物料点燃后，空心轴12的第一进气口12-1、空腔、第二进气口形成一个空气通路，能够为炉内物料炭化提供所需氧气；总之，与传统的干馏式炭化工艺相比，具有能耗低、炭化周期短的优点；导灰筒22的设置，可以定时清除空心轴12空腔内沉积的炭灰，导灰筒22的底部只有在清除炭灰时处于打开状态，其它时间均为关闭状态。

炉内胆4采用上小下大的锥形体，这样可以使农作物秸秆物料在燃烧炭化后生成的固体炭后能够自动下沉，不会因秸秆自身造成膨胀而停滞，即下料容易；保温层2的厚度为上薄下厚，保证了炭化炉从下到上温度逐渐衰减，减少了耐热材料，结构合理，降低了成本；农作物秸秆物料燃烧炭化后除了产生固体炭之外还会产生各种副产品，例如可燃性气体、气态焦油和木醋液，出气口24的设置可以使各种气体通过出气口进入气体处理装置内，对不同气体进行分离及净化处理，得到有利用价值的可燃性气体、液体焦油和木醋液；温度的设置可以实时监测炉内温度，通过调节气体流量控制阀来控制炉腔内的气体流量，进而对炉内温度进行控制，使炭化炉在合适的温度范围内炭化，有利于保护炭化炉，得到更多合格的固体炭及其它有用副产品，同时，温度的控制可以避免不必要安全事故的发生。

如图1所示，本实施例中，炉底包括炉箅子28，炉箅子28的下端连接有滚轮27，滚轮27的下方设有导轨19，导轨19的两端连接在炭化炉的炉壁上，炉箅子28的一侧连接有一操作杆17，操纵杆12通过电机来控制炉箅子28的晃动；导轨19为开口朝下的角钢，导轨19的两端通过矩形钢管18连接在炭化炉炉壁上，矩形钢管18固接在炭化炉炉壁上。

滚轮27的设置可以使炉箅27子在导轨19上滚动，由于滚动摩擦力明显比滑动摩擦力小很多，省时省力；导轨19为开口朝下的角钢，角钢的外直角棱为工作面，由线接触变为点接触，摩擦阻力进一步减小，同时角钢的两个直角面成了斜面，这样在斜面上的炭灰容易滑落，使炭灰不容易沉积，从而保证了炉箅子28的晃动频率，进一步保证了出炭周期和出炭量；矩形钢管18固接在炉壁上，而导轨19的两端穿过矩形钢管18的方框搭接在矩形钢管上，当炉内温度升高时，导轨19就会在矩形钢管18框内自由伸缩，而对炭化炉的炉壁没有任何破坏力，不会对炭化炉的使用寿命产生影响，间接地降低了生产成本；本实施例中，炉箅子28的晃动是通过电动控制的，这样实现了自动控制，节省了人力。

本实施例中，导轨19的下方设有拨料器，拨料器包括拨料轮21、电机，拨料轮21上设有偶数个拨片20，拨片20相对于拨料轮21的中心轴线均匀分布，拨料轮21由电机驱动；拨料轮21的斜上方设有一空气炮23，空气炮23内气体为氮气。

拨料器的设置可以使炭灰顺利地拨出炭化炉炉腔，由于拨料轮21中成对的拨片20与炭化炉炉壁间的间隙很小，本实施例的间隙设为6mm，当拨料轮21停止旋转时，炭灰自动垂落，将拨片20与炉壁间的间隙封闭，形成一种自然封闭状态，阻止空气进入炭化炉炉腔内，进一步保证炭化炉炉腔内的负压状态；当拨料轮21旋转时，通过对调节电机的转速来控制拨料轮21的旋转速度，进而控制拨料轮21的出炭量；由于空气炮23内充满了压缩的氮气，空气炮开启后可以瞬时产生一定的气动冲击力，故空气炮23的设置可以将沉积在拨料轮21与炭化炉炉壁间的大量炭灰瞬时清除，使下料更加顺利，进一步保证了炭化炉的出炭量。

如图1、图3所示，本实施例中，在炉内胆4内还设有一物料整理装置，物料整理装置包括旋转套筒14、提升套5、炉耙3、正六棱柱16和链轮/链条传动装置10；旋转套筒14的外圆周面上设有第一键槽，第一键槽匹配有一平键，旋转套筒14套装在空心轴12上；提升套5的内圆周面设有与平键匹配的第二键槽，第二键槽与提升套5的上端面、下端面均相贯通，提升套5通过键连接套装在旋转套筒14上；炉耙3固接在提升套5的外圆周面上，耙齿的作用面为水平面；正六棱柱16也固接在提升套5的外圆周面上，正六棱柱16中心轴线平行于水平面；链轮链条传动装置10将电机9和旋转套筒14连接在一起，电机固接在炉盖6上；本实施例中，在炉盖6上还设有一个限位开关8，限位开关8感应到提升套4时，此时，说明炉内物料已满，就会给进料装置停止给料的指令，进料口处的插板15将自动关闭，反之，进料口处插板15将自动打开继续供料，实现自动、连续供料。

电机9通过链轮链条传动装置10带动旋转套筒14转动，而旋转套筒14的转动进一步带动提升套5的转动，此时提升套5上的炉耙3和正六棱柱16也随之转动；炉耙3的设置可以对炭化炉炉内的秸秆物料进行整理，整理后的物料更加平整均匀，同时，正六棱柱16就会对整理后的秸秆物料进行压实，正六棱柱16可根据其所受压力状况绕其中心旋转，旋转后的正六棱柱16能够对农作物秸秆物料进行振动压实的作用，使农作物秸秆物料在最合适的密实状态下进行燃烧炭化；提升套5通过一平键与旋转套筒14连接，平键与键槽间的配合起到了导向作用，这种设置，可以根据炭化炉内物料的高度使提升套5自动上下移动；当物料上升到一定高度，即到达限位开关8的感应区域时，限位块关8就会发出停止物料进给的指令，这样就实现了农作物秸秆等物料的自动连续式进给，节省了人力、物力，提高了生产效率。

本实施例的工作原理：首先通过由电动控制的送料提升机将切碎的农作物秸秆由进料口送入炉腔内，空心轴12的空腔内也填充有农作物秸秆物料；同时，空心轴12上第一进气口12-1处的气体流量控制阀已经处于打开状态，与炉壁出气口相连接的负压吸气装置处于吸气状态；然后开始点火，将空心轴12空腔内的农作物秸秆物料点燃后，再将顶盖11放在空心轴12的顶端盖好并密封；此时，火苗就会从空心轴的第二进气口12-2中冒出，将炭化炉内的农作物秸秆物料点燃；炭化炉内农作物秸秆物料点燃后，炭化反应开始，此时，第一进气口12-1处的气体流量控制阀仍然处于打开状态，调整气体流量控制阀到预定的气体流量刻度，使炉内温度保持在正常工作范围内，气体则由第一进气口12-1进入空心轴12空腔内，空心轴12空腔内的气体再由第二进气口12-2进入炉腔内，出气口24处的负压吸气装置也处于吸气状态，如此实现了炉内负压炭化；随着炉内农作物秸秆物料的不断炭化，炉内秸秆物料就会减少，炉内物料高度降低，当降低到一定程度，超出了限位开关8的感应区时，进料口的插板15就会接到打开进料口的指令，进料继续，反之，当秸秆物料随着物料的不断增加，炉内物料高度也在不断增高，当物料高度增高到限位开关8的感应区时，进料口处的插板15就会接到关闭进料口的指令，停止进料，这样如此循环工作，实现了自动、连续供料；农作物秸秆炭化后主要生成固体炭，其次，生成有利用价值的可燃性气体、气态焦油和木醋液等，通过炉箅子28的晃动使固体炭落入炉底的空腔内，其中炉箅子28的晃动是由电动控制实现的，然后通过拨料器进一步将固体炭拨入带有冷却水套的密封螺旋输送器中，例如双绞龙，当固体炭降到设定温度，即可出炭，拨料器由电机驱动控制，同样实现了自动、连续出炭；农作物秸秆燃烧后产生的副产品通过负压吸气装置吸入到相应的气体处理装置内，进行净化处理，冷却后分离生成可燃气体、液态焦油和液态木醋液体。

综上所述，本发明创造通过物料整理装置够对炭化炉炉内的物料进行均匀性整理，并具有对物料振实的作用，同时，限位开关8与物流整理装置配合作用实现了炭化炉的自动、连续供料；用开口朝下的角钢作为导轨19及拨料器的设置可以使出炭顺畅，有效地保证了出炭周期和出炭量，且实现了自动、连续出炭；利用空心轴12、负压吸气装置来实现物料的点火，点火方式安全可靠，能耗低；矩形钢管18的设置，使整体炭化炉在工作过程中安全、可靠，保证了炭化炉的使用寿命；由此可知本发明创造具有结构简单合理、操作方便、安全可靠、成本低、能耗低、炭化周期短、使用寿命长、出炭稳定、生产效率高的优点，并且能够实现自动、连续的供料、炭化和出炭，适合大型工业化生产，值得应用与推广。

以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种农作物秸秆连续炭化炉，包括炉盖、炉壁、炉底，其特征在于：

所述炉盖的偏心处设有一进料口，炉盖的中心轴线处设有一轴孔；所述进料口匹配有一插板，所述插板的开、合由机械式控制或电动控制；所述轴孔匹配一空心轴，所述空心轴的中心轴线处设有空腔，所述空腔与空心轴的上端面与下端面均贯通，所述空心轴的上端面匹配有圆盘状顶盖，所述空心轴上端的圆周面上设有一个第一进气口，所述第一进气口匹配有一进气管路，所述进气管路上安装一气体流量控制阀，所述空心轴下端的圆周面上设有至少一个第二进气口，所述空心轴的中心轴线与炉体的中心轴线共轴线，所述空心轴的底端固接在炉底上；

所述炉壁包括保温层、炉内胆和炉外胆，所述保温层位于炉内胆和炉外胆之间，所述炉内胆和炉外胆的直径尺寸自上而下均逐渐增大，所述保温层的厚度自上而下逐渐增厚；所述炉壁周向设有出气口，所述出气口匹配有出气管路，所述出气管路连接有负压吸气装置；

炉底设有炉箅子，所述炉箅子的下端连接有滚轮，所述滚轮的下方设有导轨，所述导轨的两端分别连接在一矩形钢管框内，所述矩形钢管固接在炉壁上；所述导轨为开口朝下的角钢；所述炉箅子的运动由手动控制或电动控制；所述导轨的下方设有拨料器，所述拨料器包括拨料轮、电机，所述拨料轮上设有偶数个拨片，所述拨片相对于拨料轮的中心轴线均匀分布，所述拨料轮与电机联动；

所述进料口、第一进气口均处于关闭状态时，炉盖、炉壁和炉底形成一密闭的空腔。

2.根据权利要求1所述的农作物秸秆连续炭化炉，其特征在于：所述炉壁周向还设有测温孔，所述测温孔内匹配有温度计。

3.根据权利要求1所述的农作物秸秆连续炭化炉，其特征在于：所述顶盖的下端面设有一与空心轴空腔相匹配的凸台，圆盘的上端面还设有一把手；所述空心轴的下端设有一个导灰筒，所述导灰筒的中心轴线处设有空心腔，所述空心腔与导灰筒的上端面和下端面均相贯通，所述导灰筒与空心轴的下端面固接。

4.根据权利要求1所述的农作物秸秆连续炭化炉，其特征在于：所述拨料轮的斜上方设有一空气炮，所述空气炮内气体为压缩惰性气体。

5.根据权利要求1所述的农作物秸秆连续炭化炉，其特征在于：所述炉内胆的炉腔内还设有一物料整理装置，所述物料整理装置包括旋转套筒、提升套、炉耙、正多棱柱和传动装置；所述旋转套筒的外圆周面上设有第一键槽，所述第一键槽匹配有一键，所述旋转套筒套装在所述空心轴上；所述提升套的内圆周面设有与所述键匹配的第二键槽，所述第二键槽与提升套的上端面、下端面均相贯通，所述提升套通过键套装在旋转套筒上；所述炉耙固接在提升套的外圆周面上，耙齿的作用面为水平面；所述正多棱柱固接在提升套的外圆周面上，所述正多棱柱中心轴线平行于水平面；所述传动装置将电机和旋转套筒连接在一起，电机固接在炉盖上；所述传动装置为联轴器、变速器、链轮/链条或带轮/皮带传动装置。

6.根据权利要求1所述的农作物秸秆连续炭化炉，其特征在于：还包括一个限位开关，所述限位开关固接在炉盖上。

7.根据权利要求1所述的农作物秸秆连续炭化炉，其特征在于：所述炉盖的偏心处还设有人孔，所述人孔上固接有一压盖，所述压盖与人孔间设有一密封圈。

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