CN103521131B - 智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，包括依次排列的破碎机、板式给料机、真空旋转反应釜和智能控制真空泵，真空旋转反应釜上分别设置有测量内腔农林废弃物反应过程中压力、温度和湿度的压力传感器、温度传感器和湿度传感器，智能控制真空泵上设有与真空旋转反应釜连通的抽气管，在真空旋转反应釜一侧还设有根据压力传感器、温度传感器和湿度传感器反馈的数据控制真空旋转反应釜和智能控制真空泵工作的智能控制中心。

Description

智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统

【技术领域】

本发明涉及农林废弃物的处理设备，尤其涉及智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统。

【背景技术】

能源问题是影响社会经济发展的决定性因素之一，解决能源问题就解决了经济发展的动力问题，我国的常规能源供应紧张已严重影响了社会经济的快速发展，而且化石能源大规模的集中使用，释放出大量二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等物质，给人类的生存环境造成了危害，为此世界各国均大力加强可再生能源技术的开发研究。

农林废弃物燃料是指采用稻壳、秸轩、甘庶渣、木片、木屑、锯末、竹屑、竹丝、动物粪便等农林废弃物、固体废弃物为原料，经过粉碎后加压、增密成型的一种燃料，其有块状、球状、棒状等多种形状，其具有体积小、比重大、耐燃烧、便于储存和运输等优点。农林废弃物燃料中挥发份占绝大部分，其在加热时会产生大量甲炕等可燃性气体，可燃性气体燃烧能够产生大量热能。农林废弃物作为第四大能源资源，在可再生能源中占有重要地位，开发生物质能既可以补充常规能源的短缺，也具有重大的环境效益。

同其他农林废弃物能源技术相比较，农林废弃物颗粒燃料技术更容易实现人规模生产和使用，使用农林废弃物颗粒燃料的方便程度可与燃气、燃油等能源媲美，利用农林废弃物致密成型设备生产颗粒燃料项目符合国家产业政策，具有较好的经济效益和社会放益口。

日前农林废弃物的燃料普遍采用的农林废弃物颗粒燃料的生产工艺，包括：烘干、破碎、添加粘合剂、干燥搅拌、挤压成型等步骤，最终获得农林废弃物颗粒燃料并进行风冷干燥，现有的生产工艺使用设备较多，导致能耗较高，农林废弃物在生成农林废弃物燃料过程中的时间长、能耗大、易结焦，生产效率较低，同时还需添加具有粘附性的农林废弃物原料，并使其搅拌混合均匀，导致工艺较为繁琐，成型较为困难。

【发明内容】

本发明利用真空产生的低沸点干燥技术和自动控制装置，提供一种自动化程度高，能耗低、生产效率高，不易结焦、热值高，可以自动调压、干燥程度在线监测的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统。

为了实现本发明的发明目的，采用的技术方案是：

智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，包括依次排列的破碎机、板式给料机、真空旋转反应釜和智能控制真空泵，真空旋转反应釜上分别设置有测量内腔农林废弃物反应过程中压力、温度和湿度的压力传感器、温度传感器和湿度传感器，智能控制真空泵上设有与真空旋转反应釜连通的抽气管，在真空旋转反应釜一侧还设有根据压力传感器、温度传感器和湿度传感器反馈的数据控制真空旋转反应釜和智能控制真空泵工作的智能控制中心；所述智能控制真空泵上还连接有对排出的高温水蒸气进行冷凝处理的冷凝装置；所述冷凝装置还连接有滤筒式除尘器；真空旋转反应反应釜包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁和搅拌棱内设有导热管。

如上所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，真空旋转反应反应釜包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁的内侧上设有导热管。

如上所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，真空旋转反应反应釜包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁和搅拌棱内设有一体的用于过热水蒸汽流动的空腔。

如上所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，所述搅拌棱与釜体旋转轴轴向的夹角α取值范围为20～30°，在釜体垂直于旋转轴轴向的截面上所述搅拌棱与釜体径向方向上的夹角β取值范围为5～15°。

如上所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，所述釜体为卧式倾斜放置的桶状旋转体，在釜体前锥盖中心上设有物料交换口，物料交换口设有向釜体内加料的加料装置，加料装置上设有与物料交换口衔接的加料斗和卸料斗；所述釜体前、后端设有支撑其转动的前、后支架座；釜体下侧设有驱动釜体转动的动力装置。

如上所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，所述釜壁沿用向分割为多个加热区间，每个加热区间内导热管串联后形成的轴向盘管与釜体后端设置的旋转接头分别连通，每个加热区间内的导热管通过旋转接头与设置的输入软管相连通，每个加热区间内的导热管还通过旋转接头与设置的输出软管相连通；在釜体后侧设有向导热管供给导热油的热源部，热源部的输出端连接有分油器，热源部的输入端连接有集油器，所有输入软管与分油器并联连通，所有输出软管与集油器并联连通，所述热源部、分油器、输入软管、旋转接头、导热管、输出软管和集油器构成一个封闭的热循环回路。

如上所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，所述釜壁和搅拌棱内的空腔连通一个旋转接头，该旋转接头与输入软管相连通，在釜体后侧设有通过输入软管向釜壁和搅拌棱内的空腔供给过热水蒸汽的热源部，在釜体上还设有与釜壁和搅拌棱内的空腔连通便于空腔内冷凝水排出的疏水阀。

如上所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，所述动力装置包括电磁调速电机和减速箱，电磁调速电机与减速箱之间通过皮带轮连接，减速箱的输出轴上安装有小齿轮，对应的釜体壁用向上设有与小齿轮配合的大齿轮。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明通过真空旋转反应釜的釜体下侧设置的动力装置，可以自动控制真空旋转反应釜进出料；在整个反应过程中，真空旋转反应釜通过智能控制中心，根据压力传感器、温度传感器和湿度传感器测的釜体内腔农林废弃物的压力、温度和湿度，控制蒸汽调节阀和智能控制真空泵工作，控制釜体内的真空度，进而通过智能控制中心控制热源部构成的热循环回路，不断地对真空旋转反应釜内的农林废弃物加热除湿，通过在线监测真空旋转反应釜内农林废弃物燃料水分，农林废弃物燃料水分达10％时，真空旋转反应釜泄压，自动卸料。

另外，真空旋转反应釜的釜壁向釜体内腔伸入形成多个搅拌棱，增加了釜壁及搅拌棱与釜体内腔内层农林废弃物接触面积，使釜体内农林废弃物的受热面积增大，热能利用效率提高，同时倾斜设置的棱条还可以对农林废弃物进行搅拌，使釜体内的农林废弃物受热均匀；而釜体前锥盖中心上设有物料交换口，通过动力装置驱动釜体转动，釜体正转时通过物料交换口向釜体内添加农林废弃物，釜体反转时通过物料交换口把加工后物料向外输出，减少了釜体密封设备的使用，降低了技术成本。

【附图说明】

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是本发明中真空旋转反应釜实施例一的主视结构示意图；

图3是图2的侧视结构示意图；

图4是图2的俯视结构示意图；

图5是本发明中真空旋转反应釜实施例一的釜体剖视结构示意图；

图6是本发明中真空旋转反应釜实施例一的釜体截面结构示意图；

图7是本发明中真空旋转反应釜实施例二的釜体的截面结构示意图；

图8是本发明中真空旋转反应釜实施例二的主视结构示意图；

图9是图8的侧视结构示意图；

图10是本发明中真空旋转反应釜实施例二的釜体的截面结构示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，如图1所示，包括依次排列的破碎机a、板式给料机b、真空旋转反应釜c、自动出料装置d和智能控制真空泵e，真空旋转反应釜c上分别设置有测量内腔农林废弃物反应过程中压力、温度和湿度的压力传感器c1、温度传感器c2和湿度传感器c3，真空旋转反应釜c上设有与智能控制真空泵e连通的抽气管c4，在真空旋转反应釜c一侧还设有根据压力传感器c1、温度传感器c2和湿度传感器c3反馈的数据控制真空旋转反应釜c和智能控制真空泵e工作的智能控制中心f。

继续如图1所示，在智能控制真空泵e的排气口上还连接有冷凝装置g，冷凝装置g对真空旋转反应釜c排出的高温水蒸气进行冷凝处理，并将产生的冷凝水循环利用；冷凝装置g还连接有对排出尾气进行除尘的滤筒式除尘器h。

本发明采用的真空旋转反应釜c一共有三种结构形式，如下：

实施例一

如图2至图6所示，真空旋转反应釜c的釜体1包括保温层1a和釜壁1b，保温层1a处于釜体1的外壁，釜壁1b位于釜体1的内侧并向釜体内腔伸入形成多个均匀设置用于增加与釜体内腔内层物料接触面积及使于搅拌农林废弃物的搅拌棱6，搅拌棱6呈多段错落分布，搅拌棱高度为釜体半径的1/3，所有搅拌棱6的设置方向一致且与釜体旋转轴的轴向呈一定夹角排布，其中，搅拌棱6与釜体1旋转轴轴向的夹角α取值范围为20～30°，在釜体1垂直于旋转轴轴向的截面上所述搅拌棱6与釜体1径向方向上的夹角β取值范围为5～15°。

继续如图2至图6所示，釜体1前后设有支撑其转动的前、后支架座(2、3)，前支架座2上设有两个滚轮20，对应的釜体1壁上设有与所有滚轮20配合的滚道21，釜体1下侧设有驱动釜体转动的动力装置4；釜体1为卧式倾斜放置的桶状旋转体，在釜体1前锥盖中心上设有一个便于向釜体1内添加农林废弃物和加工后物料输出的物料交换口5，釜体1正转时通过物料交换口5向釜体1内添加物料，釜体1反转时釜体1通过物料交换口5把加工后物料向外输出。

继续如图1至图5所示，在釜壁Ib及搅拌棱6内沿釜体1轴向均匀排布有多根用于对釜体内腔的农林废弃物进行加热的导热管7，所述釜体1内的釜壁Ib沿用向分割为多个加热区间，每个加热区间内导热管7串联后形成的轴向盘管与釜体1后端设置的旋转接头8分别连通，每个加热区间内的导热管7还设有通过旋转接头8分别与导热介质输入的输入软管9相连通，每个加热区间内的导热管7还设有通过旋转接头8分别与导热介质输出的输出软管10相连通；在釜体1后侧还设有向导热管7供给高温导热介质的热源部(图中未示)，该实施例中热源部的导热介质为导热油，热源部的输出端连接有分油器11，热源部的输入端连接有集油器12，所有输入软管9与分油器11并联连通，所有输出软管10与集油器12并联连通，所述热源部、分油器11、输入软管10、旋转接头8、导热管7、输出软管10和集油器12构成一个封闭对釜体内农林废弃物加热的热循环回路。

继续如图2至图6所示，动力装置4包括电磁调速电机40和减速箱41，电磁调速电机40与减速箱41之间通过皮带轮42连接，减速箱41的输出轴上安装有小齿轮43，对应的釜体壁用向上设有与小齿轮41配合的大齿轮44。其中，在釜体1上还设有压力表13；釜体1的物料交换口5处还设有向釜体内腔添加农林废弃物或微生物的加料装置14。

实施例二

与实施例一不同之处在于导热管的设置，如图7所示，釜体1的釜壁1b向釜体1内腔伸入形成多个均匀设置用于增加与釜体内腔内层农林废弃物接触面积及便于搅拌农林废弃物的搅拌棱6，搅拌棱高度为釜体半径的1/3，釜壁1b及搅拌棱6外侧沿釜体1轴向均匀排布有多根直接与釜体1内腔的农林废弃物接触加热的导热管7，且釜体1内的导热管7沿用向分割为多个加热区间，每个加热区间内导热管7串联后形成的轴向盘管与釜体1后端设置的旋转接头8分别连通，与实施例一中的图6所示结构相比，实施例二中的导热管7工作时与釜体1内的农林废弃物直接接触，加热效果更好，其他结构布置与实施例一相同，在此不做过多赘述。

实施例三

与实施例一不同之处在于，如图8至图10所示，釜壁1b和搅拌棱6内设有一体的用于过热水蒸汽流动的空腔X，釜壁1b和搅拌棱6内的空腔X连通一个旋转接头8a，该旋转接头8a与输入软管10a相连通，在釜体后侧设有通过输入软管10a向釜壁1b和搅拌棱6内的空腔X供给过热水蒸汽的热源部，该实施例中热源部(图中未示)的导热介质为过热蒸汽，在釜体上还设有与釜壁1b和搅拌棱6内的空腔X连通使于空腔内冷凝水排出的疏水阀15。

该智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统使用时，农林废弃物经破碎机a处理后，按比例加入助燃添加剂，通过板式给料机b传送，由加料装置14的加料斗140通过物料交换口5加入正转的真空旋转反应釜c中，通过智能控制真空泵e对釜体1内抽真空后，智能控制中心f控制热源部组成的热循环回路对釜体1内农林废弃物加热，并控制动力装置4调节釜体1转速，水蒸气从智能控制真空泵e排出后进入冷凝装置9进行冷凝处理，并将产生的冷凝水循环利用；剩余气体通过冷凝装置9后，经滤筒式除尘器h除尘，达标后排放。农林废弃物处理过程中，热源部与釜体1内的导热管7组成的热循环回路，根据压力传感器c1、温度传感器c2和湿度传感器c3实时反馈的数据，通过智能控制中心f在线监控真空旋转反应釜c和智能控制真空泵e工作压力和除湿温度，恒定控制釜体1内的湿度，达到智能烘干控制的效果。当湿度传感器c3检测农林废弃物燃料水分达到10％时，釜体1泄压，泄压完成后，通过动力装置4自动控制釜体1反转，加工后的农林废弃物从物料交换口5自动倒出，从加料装置14上的卸料斗141排出，即可得到固废环保的燃料。

以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围；凡依本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，其特征在于：

包括依次排列的破碎机、板式给料机、真空旋转反应釜和智能控制真空泵，真空旋转反应釜上分别设置有测量内腔农林废弃物反应过程中压力、温度和湿度的压力传感器、温度传感器和湿度传感器，智能控制真空泵上设有与真空旋转反应釜连通的抽气管，在真空旋转反应釜一侧还设有根据压力传感器、温度传感器和湿度传感器反馈的数据控制真空旋转反应釜和智能控制真空泵工作的智能控制中心；所述智能控制真空泵上还连接有对排出的高温水蒸气进行冷凝处理的冷凝装置；所述冷凝装置还连接有滤筒式除尘器；真空旋转反应釜包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁和搅拌棱内设有导热管。

2.根据权利要求1所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，其特征在于，真空旋转反应釜包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁的内侧上设有导热管。

3.根据权利要求1所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，其特征在于，真空旋转反应釜包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁和搅拌棱内设有一体的用于过热水蒸汽流动的空腔。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，其特征在于：

所述搅拌棱与釜体旋转轴轴向的夹角α取值范围为20～30°，在釜体垂直于旋 转轴轴向的截面上所述搅拌棱与釜体径向方向上的夹角β取值范围为5～15°。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，其特征在于：

所述釜体为卧式倾斜放置的桶状旋转体，在釜体前锥盖中心上设有物料交换口，物料交换口设有向釜体内加料的加料装置，加料装置上设有与物料交换口衔接的加料斗和卸料斗；

所述釜体前、后端设有支撑其转动的前、后支架座；

釜体下侧设有驱动釜体转动的动力装置。

6.根据权利要求1或2所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，其特征在于：

所述釜壁沿周向分割为多个加热区间，每个加热区间内导热管串联后形成的轴向盘管与釜体后端设置的旋转接头分别连通，每个加热区间内的导热管通过旋转接头与设置的输入软管相连通，每个加热区间内的导热管还通过旋转接头与设置的输出软管相连通；

在釜体后侧设有向导热管供给导热油的热源部，热源部的输出端连接有分油器，热源部的输入端连接有集油器，所有输入软管与分油器并联连通，所有输出软管与集油器并联连通，所述热源部、分油器、输入软管、旋转接头、导热管、输出软管和集油器构成一个封闭的热循环回路。

7.根据权利要求3所述的智能化农林废弃物制备农林废弃物衍生燃料的设备系统，其特征在于：所述釜壁和搅拌棱内的空腔连通一个旋转接头，该旋转接头与输入软管相连通，在釜体后侧设有通过输入软管向釜壁和搅拌棱内的空腔供给过热水蒸汽的热源部，在釜体上还设有与釜壁和搅拌棱内的空腔连通便于空腔内冷凝水排出的疏水阀。