CN104087325B - 一种用于生物质制炭的炭化干馏釜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于生物质制炭的炭化干馏釜，涉及生物质能源领域，包括釜体和设置于釜体顶部的釜盖，釜盖开有1～4个排气孔，每个排气孔内均设置有一根排气管，所述釜体的底部沿纵向开有1～4条第一导流通道，所述釜体的底部沿横向开有1～3条第二导流通道。本发明在使用时，生物质受热更加均匀，炭化速度较快，能够缩短生产时间，降低了生产成本。釜体能够在多次重复使用后仍然保持完好，有效控制了釜体变形，延长釜体寿命，降低了生产成本。釜体与釜盖间的密封性能较好，空气难以进入反应体系，能够得到品质较高的产物。

Description

一种用于生物质制炭的炭化干馏釜
技术领域
本发明涉及生物质能源领域，具体涉及一种用于生物质制炭的炭化干馏釜。
背景技术
我国每年的生物质产量约为10亿吨，早期的生物质主要作为生活燃料，现阶段，随着天然气和煤气的普及，大量的生物质被直接废弃或者露天焚烧，不仅浪费了宝贵的资源，还造成了环境污染，甚至在局部地区引发生态灾难。
随着矿物质能源的日益减少，生物质能源作为一种可再生的清洁能源，受到广泛关注。
现有的生物质能源利用的主要途径有二个，其一是生物质能源发电，因受制于季节性和地域性影响，成本过高，而且利用效率不高，生物质中富含的大量有用成份被燃烧或随烟气排放；其二是生物质化工，因其灵活性和强适应性而得到大力发展。其中，特别是利用生物质制炭并提取木焦油、木醋液和木煤气技术的发展，有望使生物质能源的利用效率发挥到到极致。受技术因素限制，现阶段，每消耗1吨生物质，仅能够得到0.1～0.2吨炭、50～100m3木煤气和60～120kg木醋液。
现有的利用生物质制炭的设备内部通常设置有炭化干馏釜，现有的炭化干馏釜包括采用碳钢或不锈钢制成的釜体和采用釜体同质材料制成的釜盖，釜体的横截面呈当量直径一般为800～1200mm的圆形或矩形，其深度通常为1000～1500mm，釜体厚度通常为5～10mm，釜盖的厚度通常为10～16mm。
现有的炭化干馏釜在使用时，存在以下缺陷：
(1)釜体采用碳钢或不锈钢制成，釜体用于制炭时，其内部填充满生物质，在干馏初期，釜体的外表面受到温度为850℃～1000℃的高温气流冲刷，釜体的内部温度为常温，由于内外温差过大，釜体容易变形，变形后的釜体密封性较差，难以再次使用，需要更换新的釜体才能进行生产，增加了生产成本。
(2)釜盖采用厚度为10～16mm的钢板制成，釜盖在高温下容易变形，变形后的釜盖密封性较差，空气容易进入釜体中，与生物质进行反应，则木炭成材率低下、木焦油、木醋液和木煤气难以回收，甚至发生木煤气外泄，不仅污染环境、而且会引发严重的安全事故。
(3)在高温干馏工况下，釜体的外侧壁容易与空气发生氧化反应，生产铁的氧化物；釜体的内侧壁容易被碳侵蚀、变脆，此时，釜体结构强度降低，热传导性下降，干馏釜寿命急剧缩短，生产成本升高。
(4)现有的釜体与生物质的接触面较小，由于生物质的导热性较差，釜体内壁的温度传入中心生物质需要较长的时间，导致炭化时间较长，与釜体接近区域的生物质发生过烧现象，而中心区域则炭化不完全，产品质量较差。另外，还会消耗大量的能源，使其自产的木煤气不能满足自身的需求，还得额外补充能源。炭化时间的延长也会导致损伤干馏釜。
(5)生物质炭化完成后，需要待釜体完全冷却后才能将炭取出，由于釜体与釜盖通过螺栓连接，釜体和釜盖在反应过程中均会发生不同程度的形变，导致取炭比较困难。出现密封性较差时，还需另外设置密闭空间进行强冷，导致生产成本上升，安全隐患增加。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于生物质制炭的炭化干馏釜，能够降低生产成本，生产过程比较安全，缩短炭化时间，不仅提高成品炭的品质，而且取炭比较容易。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于生物质制炭的炭化干馏釜，包括釜体和设置于其顶部的釜盖，釜盖开有1～4个排气孔，每个排气孔内均设置有一根排气管，所述釜体的底部沿纵向开有1～4条第一导流通道，所述釜体的底部沿横向开有1～3条第二导流通道。
在上述技术方案的基础上，所述釜体的顶部设置有若干压紧装置，每个压紧装置均包括压紧本体、手轮和压块，压紧本体穿过釜盖后，通过压块手轮连接。
在上述技术方案的基础上，所述釜体的内部水平设置有用于与釜盖配合使用的挡板，挡板与釜体顶部之间的距离为80～250mm；所述釜盖的下表面设置有耐火隔热层。
在上述技术方案的基础上，所述釜体与釜盖连接之处设置有采用石棉制成的密封垫。
在上述技术方案的基础上，所述釜体的横截面呈矩形，其长度为1000～3200mm、宽度为500～1500mm，釜体的高度为800～2300mm。
在上述技术方案的基础上，所述第一导流通道呈拱形，其宽度为200～600m、高度为450～1350mm；所述第二导流通道呈拱形，其宽度为200～500mm、高度为300～800mm。
在上述技术方案的基础上，所述釜体的外壁水平环绕有2～5圈第一加强圈，所述第一导流通道的内部水平设置有1～5根第二加强筋，所述第二导流通道的内部水平设置有1～4根第三加强筋。
在上述技术方案的基础上，所述第一加强圈、第二加强筋、第三加强筋均采用耐高温材料制成。
在上述技术方案的基础上，所述1～4条第一导流通道中，相邻的两个第一导流通道之间的中心距为600～1500mm，所述1～3条第二导流通道中，相邻的两个第二导流通道的中心之间距离为300～600mm。
在上述技术方案的基础上，所述釜体、挡板均采用耐高温材料制成，釜盖采用耐热铸铁制成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明实施例的用于生物质制炭的炭化干馏釜包括设置于釜体底部的1～4条第一导流通道和1～3条第二导流通道，第一导流通道和第二导流通道能够增加釜体与生物质接触的面积，生物质受热更加均匀，相邻的两个第一导流通道之间的中心距为600～1500mm，能够加快相邻的第一导流通道之间的生物质的炭化速度，缩短生产时间，节约能源，延长干馏釜寿命，降低了生产成本。
(2)本发明实施例中的釜体、挡板均采用耐高温材料制成，釜体在高温气氛下具有较强的抗氧化性，抗渗碳、氮化性能，具有较高的高温热导性，且高温线性膨胀系数低。釜体能够在多次重复使用后仍然保持完好，有效控制了釜体变形，延长釜体寿命，降低了生产成本。
(3)本发明的釜盖采用耐热铸铁制成，釜盖的下表面设置有采用耐火材料制成的耐火隔热层，釜体与釜盖连接之处设置有采用石棉制成的密封垫，釜体的顶部设置有若干压紧装置。釜体与釜盖间的密封性能较好，空气难以进入反应体系，能够得到品质较高的产物。
(4)本发明的釜盖与每个压紧装置对应之处均设置有连接孔，连接孔的顶部依次设置有压块和手轮，手轮通过压块与压紧装置连接，制炭完成以后，工作人员能够通过调整手轮，打开釜盖，与现有技术中取下连接螺栓相比，装料和取炭均比较容易。
附图说明
图1为发明中用于生物质制炭的炭化干馏釜的结构示意图；
图2为图1的左视图。
图中：1-釜盖，2-排气管，3-耐火隔热层，4-第一加强圈，5-釜体，6-第一导流通道，7-第二加强筋，8-第二导流通道，9-第三加强筋。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种用于生物质制炭的炭化干馏釜，包括釜体5和设置于釜体5顶部的釜盖1，釜体5的内部水平设置有与釜盖1配合使用的挡板，挡板与釜体5顶部之间的距离为80～250mm，釜体5与釜盖1连接之处设置有采用石棉制成的密封垫，釜体5的顶部设置有若干压紧装置，每个压紧装置均包括压紧本体、手轮和压块，压紧本体穿过釜盖1后，通过压块手轮连接。釜盖1上开有1～4个排气孔，每个排气孔内均设置有一根排气管2。
釜体5、挡板均采用耐高温材料(优选型号为12Cr16Ni35的耐热钢板)制成，厚度为20～45mm(最优为28mm)；釜盖1采用耐热铸铁(优选为耐热球墨铸铁QTRSi4Mo)制成，厚度为20～55mm(最优为35mm)；釜盖1的下表面设置有采用耐火材料(优选型号为CF-120-220的耐火陶瓷纤维选毡)制成的厚度为50～200mm(最优为150mm)的耐火隔热层3。
釜体5的横截面呈矩形，其长度为1000～3200mm(最优为2200mm)、宽度为500～1500mm(最优为1000mm)，釜体5的高度为800～2300mm(最优为1200mm)。釜体5的外壁水平环绕有2～5圈第一加强圈4。
釜体5的底部沿纵向开有1～4条第一导流通道6，沿横向开有1～3条第二导流通道8。每条第一导流通道6的内部水平设置有1～5根(最优3根)第二加强筋7，每条第二导流通道8的内部水平设置有1～4根(最优2根)第三加强筋9。每两条相邻的第一导流通道6的中心之间的距离为600～1500mm，每两条相邻的第二导流通道8的中心之间的距离为300～600mm。
每条第一导流通道6均呈拱形，其宽度为200～600mm，高度为450～1350mm；参见图2所示，每条第二导流通道8均呈拱形，其宽度为200～500mm，高度为300～800mm。
第一加强圈4、第二加强筋7、第三加强筋9均采用耐高温材料(优选型号为12Cr16Ni35的耐热钢冷弯角钢∠50×50×4.0)制成。
本发明实施例的釜体5底部设置有第一导流通道6和第二导流通道8，第一导流通道6和第二导流通道8能够增加釜体5与生物质接触的面积，有利于高温烟气流通，生物质受热更加均匀，相邻的第一导流通道6之间的距离为600～1500mm，能够加快相邻的第一导流通道6之间的生物质的炭化速度。
采用本发明实施例的干馏釜进行生物质制炭时，每消耗1吨生物质，能够得到0.2～0.35吨木炭、250～300m3的木煤气、30～50kg木焦油和150～250kg木醋液。其中，木炭的品质可以达到工业原还剂的质量要求。参见表1所示，与现有生产工艺相比，采用本发明实施例的干馏釜制成的木炭的品质较高。
表1 本发明实施例与现有炭的品质对比表
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种用于生物质制炭的炭化干馏釜，包括釜体(5)和设置于其顶部的釜盖(1)，釜盖(1)开有1～4个排气孔，每个排气孔内均设置有一根排气管(2)，其特征在于：所述釜体(5)的底部沿纵向开有1～4条第一导流通道(6)，所述釜体(5)的底部沿横向开有1～3条第二导流通道(8)；釜体(5)采用型号为12Cr16Ni35的耐热钢板制成，釜盖(1)采用耐热铸铁制成；所述釜体(5)的外壁水平环绕有2～5圈第一加强圈(4)，所述第一导流通道(6)的内部水平设置有1～5根第二加强筋(7)，所述第二导流通道(8)的内部水平设置有1～4根第三加强筋(9)；所述第一加强圈(4)、第二加强筋(7)、第三加强筋(9)均采用耐高温材料制成。
2.如权利要求1所述的用于生物质制炭的炭化干馏釜，其特征在于：所述釜体(5)的顶部设置有若干压紧装置，每个压紧装置均包括压紧本体、手轮和压块，压紧本体穿过釜盖(1)后，通过压块手轮连接。
3.如权利要求1所述的用于生物质制炭的炭化干馏釜，其特征在于：所述釜体(5)的内部水平设置有用于与釜盖(1)配合使用的挡板，挡板与釜体(5)顶部之间的距离为80～250mm；所述釜盖(1)的下表面设置有耐火隔热层(3)。
4.如权利要求1所述的用于生物质制炭的炭化干馏釜，其特征在于：所述釜体(5)与釜盖(1)连接之处设置有采用石棉制成的密封垫。
5.如权利要求1所述的用于生物质制炭的炭化干馏釜，其特征在于：所述釜体(5)的横截面呈矩形，其长度为1000～3200mm、宽度为500～1500mm，釜体(5)的高度为800～2300mm。
6.如权利要求1所述的用于生物质制炭的炭化干馏釜，其特征在于：所述第一导流通道(6)呈拱形，其宽度为200～600m、高度为450～1350mm；所述第二导流通道(8)呈拱形，其宽度为200～500mm、高度为300～800mm。
7.如权利要求3所述的用于生物质制炭的炭化干馏釜，其特征在于：所述挡板采用耐高温材料制成。
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