CN102936505B - 实验室用生物炭炭化炉 - Google Patents

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Abstract

一种实验室用生物炭炭化炉，包括加料罐，加热钢管，电阻丝，温度传感器，外壳和盖子，其特征是加料罐为上端开口而底部密闭的空心钢桶结构，加热钢管为上端开口下端封闭的圆柱形结构，加料罐插入加热钢管中，在加热钢管外设置加热层，加热层为缠绕的带绝缘瓷珠的加热电阻丝；加热层外包覆隔热保温层；在加热层与隔热保温层之间设置温度传感器；盖子上设有出气通道，盖子与外壳之间设置固定开关。本发明的优点是制取过程可靠、安全，制取效率高，成本低，节省能源，能满足实验室对生物炭研究的要求。

Description

实验室用生物炭炭化炉
技术领域
本发明涉及一种实验室用炭化炉，特别是一种应用于在实验室将农林废弃物制成生物炭的炭化炉。
背景技术
生物炭制取过程中大约1/3原料变为生物炭，1/3变为可用于发电的物质，另1/3则形成原油。因此生物炭也使得我们能够一次性解决三个重大危机：气候变化危机，能源危机，以及食品和水资源危机。生物炭的研究成为了众多学者的目标，但是实验室里制取生物炭还没有一个性价比高的装置，有些实验室是去购买一些生产商的炭化设备，但是购买价格比较高，一套小型实验室炭化装置在6000元以上，由于其生产的规格限制，一些设计不能够满足实验室对炭化过程的研究需要，例如，市场上的炭化装置大多最高温度是500℃，这个温度对于制造生物炭是足够的，但是对于研究工作则形成了束缚，同时不能实施一些数据采集点，从而影响了研究工作的进一步开展，如果花昂贵的钱去买更高端的设备，显然大大提高费用支出。
发明内容
本发明的目的是提供一种实验室用生物炭炭化炉，制取过程可靠、安全，制取效率高，成本低，节省能源，能满足实验室对生物炭研究的要求。
本发明提供的技术方案如下：包括加料罐，加热钢管，电阻丝，温度传感器，外壳和盖子，其特征是：加料罐为上端开口而底部密闭的空心钢桶结构，加热钢管为上端开口下端封闭的圆桶形结构，加料罐插入加热钢管中，在加热钢管外设置加热层，加热层为缠绕的带绝缘瓷珠的加热电阻丝；加热层外包覆隔热保温层；在加热层与隔热保温层之间设置温度传感器；盖子上设有出气通道，盖子与外壳之间设置固定开关。
上述的盖子上设有温度传感器插入口，温度传感器插入口为螺丝口。
上述外壳侧面沿轴向切割成两半，两半的切割处一侧通过合叶将其铰接在一起，另一侧安装外壳锁。
上述的固定开关设置固定筒体，筒体内设置固定杆套管和弹簧，在筒体上活动穿装固定杆，固定杆的外端焊接固定顶片和固定圈，固定顶片的两侧铰接连杆，施力手柄内端通过旋转点铰接在筒体上，同时，施力手柄的中部与连杆铰接；在固定杆上固定连接压缩弹簧和防止固定杆脱出筒体的卡片；另外设置穿装在固定圈上的固定棒。
本发明的优点是：1、在实验室里能快速高效率制取适量生物炭，加料罐是一个独立的可以自由取出和放入的空心圆柱钢桶结构，通过与其相对应的盖子将其盖上。当农林废弃物经过高温、高压加工后，可以与加料罐一起脱离制造炉，能减少生物炭冷却的时间，同时避免刚加工好的生物炭与空气直接接触而产生反应。2、在加热层与隔热保温层之间设置温度传感器，可以外接温度控制器来控制加热温度。3、设有温度传感器插入口，并设计为螺丝口，在不需要测量的情况下可以装上密封螺丝，保证了加料罐内的密闭性。方便实时测量加料层内的温度变化，同时，温度传感器插入口可以适用为其它测量元件的插入口。4、降低成本，适应需求。5、最高温度可以达到800℃，能很好满足在高温炭化条件下的研究需求。
附图说明  
图1是本发明结构的剖视图（加盖）。
图2是本发明结构的剖视图（去盖）。
图3是加料罐和加热钢管外端伸出外壳示意图（侧视图）。
图4是本发明结构的正视图。
图5是图4的左侧视图。
图6是图4的右侧视图。
图7是加料罐盖子的内侧正视图。
图8是固定开关的结构示意图。
附图中零部件序号：传感器接线柱1，导线接线柱2，左接线盒3，电阻丝4，温度传感器5，外壳6，右接线盒7，盖子8，传感器插入口9，固定棒10，出气通道11，固定圈12，固定开关13，外壳切割处14，外壳锁15，固定螺丝16，支架17，隔热保温层18，加热钢管19，加料罐20，固定杆21，施力手柄22，外凹槽23，内凹槽24，旋转点25，弹簧26，筒体27，顶片28，连杆29，卡片30，固定杆套管31。
具体实施方式
见图1—8，本发明结构主要由三层构成：里层是加料罐，中间层是加热层，外层是隔热保温层。具体结构如下：加料罐20为空心钢桶结构，其底部是密闭焊接，上端开口；加热层包括一个不锈钢加热钢管19，加热钢管19是一个上端开口下端封闭的圆桶形钢管，在加热钢管19外缠绕带绝缘瓷珠的加热电阻丝4；其中小瓷珠紧密排列套在镍铬合金电阻丝上，小瓷珠的作用是将电阻丝和加热层钢管进行绝缘，加热电阻丝4两端分别连接左、右接线盒3、4进行固定。将加料罐20插入在加热钢管19中，这样不仅能够使加料罐20内的温度更加稳定，同时还提高了提取制备好生物炭的效率；加热钢管19的正下方固定两根螺丝16，其作用是将加热钢管19与外壳6固定。
隔热保温层18由耐高温硅酸铝纤维毯制成，耐高温毯将加热层包覆3-5层，能减少加热层温度的散失。在最外部设置不锈钢外壳6，外壳6一端设有底面，另一端为开口。其下端有四根固定支架17对其进行固定。为方便取放和维修加热层，将外壳做成可以打开的“箱子”，即将外壳侧面按轴向切割处14切成两半，两半的切割处一侧通过合叶将其铰接在一起，另一侧安装外壳锁15。在外壳的一个底面上设置传感器接线柱1和导线接线柱2。传感器接线柱1内连接温度传感器5，温度传感器5安装在加热层与隔热保温层之间，温度传感器为K型热电偶；导线接线柱2内连接左、右接线盒3、7。
见图3， 加热钢管19与加料罐20高度一致，但长于外壳6，因此两者的开口端伸出外壳开口端；开口处配有与之相对应的盖子8，见图7。盖子是用310不锈钢制成的圆形部件，盖子8上开有传感器插入口9和出气通道11。传感器插入口设计成螺丝口，当传感器不需要插入炉体内时可以将其用螺丝拧上，这样可以加强炉体内的密闭性。出气通道11为半径1.5cm的金属软管，其作用是将农林废弃物炭化时所产生的气体和液体排出加料罐。盖子8内侧上设有外凹槽23、内凹槽24，内凹槽24与加料罐相吻合，外凹槽23与加热钢管相吻合，其作用是保证炉体内的密闭性。当盖子8盖到加料口上的时候可以通过安装在外壳上两侧的固定开关13和固定棒10将盖子加固。当然也可以采用现有的锁固件固定盖子。采用实施例中的固定开关13结构如下：见图8，在外壳6上焊接固定筒体27，筒体27两端封闭，筒体27内设置固定杆套管31和弹簧26，在筒体27上活动穿装固定杆21，固定杆21的外端焊接固定顶片28和固定圈12，固定顶片28的两侧铰接连杆29，施力手柄22内端通过旋转点25铰接在筒体27上，同时，施力手柄22的中部与连杆29铰接；在固定杆21上固定连接卡片30，卡片30起到压缩弹簧26和防止固定杆21脱出筒体27的作用。当要固定盖子8时，将固定棒10穿过两边的固定圈12，用手将两个施力手柄22向下压，固定杆21会伸入固定杆套管31，当两个施力手柄22与筒体27平行时，即完成了锁紧固定。当要放松的时候，将施力手柄22向上提起，克服死点，完成逆运动，抽出固定棒10，即可打开盖子8。

Claims (3)

1.一种实验室用生物炭炭化炉，包括加料罐，加热钢管，电阻丝，温度传感器，外壳和盖子，其特征是：加料罐为上端开口而底部密闭的空心钢桶结构，加热钢管为上端开口下端封闭的圆桶形结构，加料罐插入加热钢管中，在加热钢管外设置加热层，加热层为缠绕的带绝缘瓷珠的加热电阻丝；加热层外包覆隔热保温层；在加热层与隔热保温层之间设置温度传感器；盖子上设有出气通道，盖子内侧上设有外凹槽、内凹槽，内凹槽与加料罐相吻合，外凹槽与加热钢管相吻合；盖子与外壳之间设置固定开关，固定开关设置固定筒体，筒体内设置固定杆套管和弹簧，在筒体上活动穿装固定杆，固定杆的外端焊接固定顶片和固定圈，固定顶片的两侧铰接连杆，施力手柄内端通过旋转点铰接在筒体上，同时，施力手柄的中部与连杆铰接；在固定杆上固定连接压缩弹簧和防止固定杆脱出筒体的卡片。
2.根据权利要求1所述的实验室用生物炭炭化炉，其特征是：盖子上设有温度传感器插入口，温度传感器插入口为螺丝口。
3.根据权利要求1所述的实验室用生物炭炭化炉，其特征是：外壳侧面沿轴向切割成两半，两半的切割处一侧通过合叶将其铰接在一起，另一侧安装外壳锁。
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