CN103333701A - 一种烟气回用内热式生物质炭化炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气回用内热式生物质炭化炉，包括炭化炉体，还包括设置在炭化炉体内的燃烧室、与燃烧室底部连通的一次进风通道和与燃烧室底部连通填料通道，炭化炉体与燃烧室之间构成炭化室；燃烧室的顶部通过烟囱与炭化炉体外部连通，燃烧室下部设置有十字型烟气回用管道，燃烧室上部设置有十字型二次进风管道，燃烧室外壁连接有导热片。本发明操作简单，对原料适应性强且原材料价廉易得，可以实现生物质原料的就地炭化就地处理，减少运输和处理成本，对环境污染小，具有良好的应用前景。

Description

一种烟气回用内热式生物质炭化炉

技术领域

本发明涉及生物质炭化领域，具体涉及一种烟气回用内热式生物质炭化炉。适用于对农林业废弃物的就地炭化，就地利用，解决了材料收集难，运输难的问题。 

背景技术

我国的生物质资源十分丰富，每年都产生大量的农作物秸秆，由于缺乏切实可行的处理及应用技术，除了少部分用作饲料、燃料和工业燃料以外，大部分在田间直接焚烧，造成严重的环境污染。以外，还有一部分秸秆被直接丢弃，浪费了宝贝的自然资源。废弃的秸秆、稻壳等生物质原料自然腐烂会产生严重的CH₄，严重破坏着臭氧层，加剧了全球气候变化。因此，急需开发环境友好型、经济高效的基于农林业废弃物的处理装置和利用方式。 

生物质炭化技术是公认的解决气候变化问题的可行技术措施之一，具有原材料来源广泛、生产成本低、生态安全、无污染、可大面积推广等显著特点。生物质炭化后产生的生物炭应用于生态与环境领域，可以固碳减排，是一种有效的“碳汇”技术，与农、林业相结合，可解决农林废弃物污染与温室气体排放问题。生物炭施入农田，可有效改善土壤理化性质，增加作物产量，促进农业可持续发展。应用于能源领域，可成为替代煤、石油、天然气的清洁能源。生物炭进一步加工成活性炭，可用于重金属污染吸附、水质净化等。 

目前，生物质炭化主要用于烧烤和取暖等生活用途，需要把切碎的生物质原料先机械压缩成棒状或块状，然后再炭化炉中炭化。转化效率低且能源消耗严重。现在有的炭化设备比较简陋，存在生产成本高、能耗大和得炭率低等问题，切设备多为实验室装置和工业设备，无法实现移动对生物质原料的就地炭化。而且没有烟气回收利用装置，炭化过程中产生的气体直接排放到大气中，容易造成二次污染。 

  

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的问题，提供一种烟气回用内热式生物质炭化炉，能将热裂解过程中产生的可燃性气体回收利用的生物质炭制备，解决生物质炭化装置无法移动，实现就地处理，炭化效率不高，焦油烟气等二次污染严重，加量操作不便等问题。操作简单，原材料价廉易得，且可实现移动，方便对农林业废弃物的就地炭化，就地利用，解决了材料收集难，运输难的问题。具有良好的应用前景。 

    本发明的目的可通过下列技术方案实现： 

一种烟气回用内热式生物质炭化炉，包括炭化炉体，

还包括设置在炭化炉体内的燃烧室、设置在炭化炉体底部且与燃烧室底部连通的一次进风通道和一端与燃烧室连通且另一端伸出炭化炉体外的填料通道，炭化炉体与燃烧室之间构成炭化室；

燃烧室的顶部与烟囱一端连通，烟囱另一端伸出炭化炉体外部，燃烧室下部设置有烟气回用管道，燃烧室上部设置有二次进风管道，烟气回用管道通过带有阀门的烟气管与炭化室连通，二次进风管道通过带有阀门的进风管与炭化炉体外部连通；

燃烧室外壁连接有导热片。

如上所述的烟气管包括第一烟气管和第二烟气管，第一烟气管一端与炭化室连通，另一端与第二烟气管一端连通，第一烟气管上设置有带有第一阀门的出气口，第二烟气管上设置有第二阀门。 

如上所述的炭化炉体内壁设置有保温夹层，保温夹层内填充有珍珠岩。 

如上所述的一次进风通道包括一次进风口和伸入到一次进风口且设置在燃烧室下方的接灰抽屉。 

如上所述的烟气回用管道为十字型分布在燃烧室底部，烟气回用管道的侧部开设有侧孔；二次进风管道为十字型分布在燃烧室顶部，二次进风管道的底部开设有底孔。 

如上所述的炭化炉体上设置有底部支架，底部支架包括支架本体和设置在炭化炉体两侧的轴承组件，支架本体与轴承组件连接。 

如上所述的导热片包括第一导热片和第二导热片，第一导热片高度大于等于燃烧室的高度；第二导热片高度小于等于燃烧室的高度。 

如上所述的第一导热片的个数至少为一个；第二导热片的个数至少为一个，第一导热片和第二导热片均匀的间隔分布在燃烧室的外壁。 

如上所述第一导热片和第二导热片均为Q235型碳钢。 

本发明与现有技术相比具有以下有益效果： 

（1）适应范围广。本装置为可移动式，可适应广大农村地区的需要，实现生物质原料的就地处理。

（2）热效率高。由于一次通风和二次通风的相互作用，使得燃烧室内可燃部分可以燃烧完全，且由于烟气回用装置对炭化室内可燃气体的再次回收利用，实现了资源的二次利用，并且在炭化室和炉体之间采用了保温技术，减少了热量的损失。 

（3）采用本装置制备的生物质炭得率高，且可以进一步加工成生物质炭肥，用于还田和调节土壤PH值。 

（4）设置了烟气回用装置，将炭化室内产生的高温可燃气体通入燃烧室内再次燃烧，实现资源二次利用的同时最大限度的减少了对环境的排放污染。 

附图说明

图1是本发明的总体结构正视示意图。 

图2是本发明的总体结构侧视示意图。 

图3是烟气回用管道的结构示意图。 

图4是烟气管布置示意图。 

图中，1-炭化炉体；2-燃烧室；3-炭化室；4-填料通道；5-一次进风通道；6-二次进风管道；7-烟气回用管道；8-第一导热片；9-第二导热片；10-炉盖；11-烟囱；12-底部支架；13-保温夹层；14-进风管；15-烟气管；16-第一阀门；17-第二阀门；1501-第一烟气管；1502-第二烟气管。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。 

如图1~图2所示， 一次进风通道5包括一次进风口、风门和接灰室，一次进风口与接灰室相连，整个做成一个抽屉的形状，通过控制接灰抽屉的开度大小，来控制一次进风量的大小，在炭化过程结束以后，拉出抽屉，将燃烧以后的灰烬倒出。 

填料通道4由填料口和填料口门组成，填料口为方形结构，如图1所示，在炭化过程中，通过填料口往燃烧室内添加少量生物质来为炭化室内的生物质燃料炭化提供热量。 

导热片可以由4块第一导热片8和4块第二导热片9组成，导热片均采用Q235型碳钢制作而成，导热片焊接在燃烧室2的外壁上，均匀分布在燃烧室2的四周，由于烟囱的抽力作用，炭化室3底部温度往往比上部温度更低，通过添加4块第二导热片9来实现将燃烧室2内的热量更好的导向炭化室3底部，实现炭化室3内热量的均匀分布，使炭化过程均匀同步进行。 

烟囱11位于燃烧室2的上方，通过转接的方式从炭化室3侧面出去。通过烟囱11的抽力作用，实现燃烧室内生物质原料的充分燃烧。 

炭化室3是由燃烧室外壁和保温层内壁围成的圆筒形结构，在炭化过程开始时，通过打开炉盖10往炭化室3内加入生物质原料，盖上炉盖10使炭化室3在炭化过程处于无氧状态进行炭化。保温夹层13为一夹层，通过往里添加珍珠岩的方式进行保温。 

进风管14采用圆管结构，通过炭化炉体1底部将空气送入二次进风管道6中，二次进风管道6采用十字型管道布置，通过底部朝下开若干小孔的方式将二次进风均与送入燃烧室2中。二次进风管道6位于燃烧室2的上部，主要作用是将空气从二次进风管道6上若干小孔引出，与未燃尽的可燃气体混合，实现二次燃烧。 

如图2所示，在刚开始炭化过程中打开烟气管15上面的第一阀门16将产生的水蒸气排入到空气中，到干燥过程结束以后，关闭第一阀门16，打开第二阀门17，将炭化过程中产生的可燃性气体通入烟气回用管道7再次燃烧，烟气回用管道7位于炉栅的上方，炉栅设置于燃烧室的底部，烟气回用管道7采用十字型管道布置，通过烟气回用管道7侧部开孔的方式将炭化室内产生的可燃性气体送入燃烧室 内再次燃烧。 

炭化炉体1设置有底部支架12，底部支架12包括支架本体和设置在炭化炉体1两侧的轴承组件，支架本体与轴承组件连接。底部支架14采用翻转型结构，在炭化过程中通过卡销的定位作用将炭化炉固定，当炭化过程结束以后，通过翻转将炭化形成的生物质炭倒出。 

生物质原料在炭化炉内主要经历预热干燥阶段、热裂解阶段、固体分解阶段和燃烧阶段。引炉时，将一次进风通道的一次进风口全开，在燃烧室内加入需要燃烧的生物质原料（如农林业生产过程产生的秸秆、剪枝以后的树枝、锯末、刨花等）适量，打开炉盖10，从炭化炉体1顶部将需要炭化的生物质原料（如农林业生产过程产生的秸秆、剪枝以后的树枝、锯末、刨花等）加入炭化室3内，加满以后，将炉盖10密封压紧，从填料通道4的加料口处引燃燃烧室2内的适量生物质燃料，通过牺牲这部分生物质原料来炭化在炭化室3内的生物质原料，刚开始炭化过程中，将第一阀门16打开，使刚开始炭化过程中产生的水蒸气直接排入空气中，随着炭化过程的继续进行，当炭化室内温度上升到均匀200℃时，物料基本干燥完毕以后，此时关闭第一阀门16，打开第二阀门17，使炭化室3内产生的可燃性气体送入燃烧室2内再次燃烧，即炭化开始之后热分解产生的可燃气体便用作进行炭化的能源。在整个燃烧室内燃料燃烧过程中，观察烟囱9有无明显黑烟，如果有黑烟，此时加大一次进风通道的一次进风口的开度，增加空气的进入量。如果没有，将一次进风口置于半封闭状态，使燃烧室内原料和经烟气回用装置送入的可燃性气体处于半缺氧状态燃烧，通过二次进风管道对空气的补充，实现生物质原料和可燃气体的充分燃烧，减少富燃现象，在节省资源的同时实现资源效率的最大化利用。整个炭化过程中，燃烧阶段2h左右，保温在12h左右即可，相对于传统的炭化工艺炭化时间减少了一半以上。在炭化过程结束以后，通过底部支架的翻转将炭化形成的生物质炭倒出。 

本发明的烟气回用内热式生物质炭化炉使用效果好，能实现生物质原料的98%以上的炭化，其原料适应性好，操作方便，烟尘排放量少，避免了生物质原料直接燃烧对环境的污染，且可实现就地炭化，炭化部分原料干基炭化产率可达到40%以上。 

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 

Claims (9)

1.一种烟气回用内热式生物质炭化炉，包括炭化炉体（1），其特征在于：

还包括设置在炭化炉体（1）内的燃烧室（2）、设置在炭化炉体（1）底部且与燃烧室（2）底部连通的一次进风通道（5）和一端与燃烧室（2）连通且另一端伸出炭化炉体（1）外的填料通道（4），炭化炉体（1）与燃烧室（2）之间构成炭化室（3）；

燃烧室（2）的顶部与烟囱（11）一端连通，烟囱（11）另一端伸出炭化炉体（1）外部，燃烧室（2）下部设置有烟气回用管道（7），燃烧室（2）上部设置有二次进风管道（6），烟气回用管道（7）通过带有阀门的烟气管（15）与炭化室（3）连通，二次进风管道（6）通过带有阀门的进风管（14）与炭化炉体（1）外部连通；

燃烧室（2）外壁连接有导热片。

2.根据权利要求1所述的一种烟气回用内热式生物质炭化炉，其特征在于，所述的烟气管（15）包括第一烟气管（1501）和第二烟气管（1502），第一烟气管（1501）一端与炭化室（3）连通，另一端与第二烟气管（1502）一端连通，第一烟气管（1501）上设置有带有第一阀门（16）的出气口，第二烟气管（1502）上设置有第二阀门（17）。

3.根据权利要求1所述的一种烟气回用内热式生物质炭化炉，其特征在于，所述的炭化炉体（1）内壁设置有保温夹层（13），保温夹层（13）内填充有珍珠岩。

4.根据权利要求1所述的一种烟气回用内热式生物质炭化炉，其特征在于，所述的一次进风通道（5）包括一次进风口和伸入到一次进风口且设置在燃烧室（2）下方的接灰抽屉。

5.根据权利要求1所述的一种烟气回用内热式生物质炭化炉，其特征在于，所述的烟气回用管道（7）为十字型分布在燃烧室（2）底部，烟气回用管道（7）的侧部开设有侧孔；二次进风管道（6）为十字型分布在燃烧室（2）顶部，二次进风管道（6）的底部开设有底孔。

6.根据权利要求1所述的一种烟气回用内热式生物质炭化炉，其特征在于，所述的炭化炉体（1）上设置有底部支架（12），底部支架（12）包括支架本体和设置在炭化炉体（1）两侧的轴承组件，支架本体与轴承组件连接。

7.根据权利要求1~6任意所述的一种烟气回用内热式生物质炭化炉，其特征在于，所述的导热片包括第一导热片（8）和第二导热片（9），第一导热片（8）高度大于等于燃烧室（2）的高度；第二导热片（9）高度小于等于燃烧室（2）的高度。

8.根据权利要求7所述的一种烟气回用内热式生物质炭化炉，其特征在于，所述的第一导热片（8）的个数至少为一个；第二导热片（9）的个数至少为一个，第一导热片（8）和第二导热片（9）均匀的间隔分布在燃烧室（2）的外壁。

9.根据权利要求8所述的一种烟气回用内热式生物质炭化炉，其特征在于，所述第一导热片（8）和第二导热片（9）均为Q235型碳钢。

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