CN104312602B - 废木屑连续炭化炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废木屑连续炭化炉。它具有密闭的塔体，其上端盖上设有反应气出口管、氮气入口管和废木屑入口管，塔体的筒体上部沿轴向安装的多个角钢支架上分别相间固定有大、小加热盘，在塔体的筒体下部沿轴的多个角钢支架上分别相间固定有大、小冷却盘；多个加热盘的流道与烟气分配系统连接，多个加热盘和多个冷却盘上的刮料搅拌装置分别由上、下传动轴带动旋转，塔体下部锥壳的搅拌器侧面设有炭粉出口管，上、下传动轴分别连接电机，筒体沿轴向设有多个热电偶。是利用废木屑连续快速制取炭粉，同时能回收利用木煤气、木焦油和木醋液等副产品，本发明具有生产周期短、能耗低、炭化均匀、操作弹性大、适应性宽、能够连续操作等特点。

Description

废木屑连续炭化炉

技术领域

本发明涉及一种炭化炉，尤其是涉及一种废木屑连续炭化炉。

背景技术

木炭广泛应用于工业、农业、医药、家庭等领域。工业上木炭是冶炼钢铁、生产二氧化硫和活性炭等必不可少的原料；在农业领域，炭粉可用来提高地温，改良土壤，作为农药或肥料的缓释剂；木炭制备的活性炭还是医药制剂生产中常用的辅料；在民用领域木炭则主要用于烧烤、取暖等。

木炭的生产以木材、农业废弃物等为原料，这些木质原料经不完全燃烧或隔绝空气加热一定时间后生成木炭，同时还有木煤气、木焦油、木醋液等副产品生成。当前木炭的生产方法主要包括土窑烧制和炭化炉烧制两种。土窑烧炭生产周期长（长达10~15天），生产过程不易控制，不能回收炭化过程产生的可燃气体和焦油，原材料利用率低，目前这种方法已逐渐被淘汰。炭化炉制炭的方法则是将木材置于钢板制成的炉体中，采用外部加热或使木材自燃的方式炭化原料，并配有引风、排屑、温度监控等附属设备，目前的炭化炉制炭的生产流程可概括为：集运→（粉碎）→气流干燥→机械成型→炭化→（破碎筛分）。

炭化炉制炭的原材料一般来源于秸秆、木屑、树枝等农林废弃物，通过粉碎并加压成型后放入炉内炭化，避免了砍伐森林，单炉碳棒的炭化周期可缩短到8~10小时，同时还能够回收利用炭化过程中产生的木煤气和木焦油等副产品。但当前普遍采用的炭化炉制炭方法仍然存在一些问题，包括炭化室体积较大，炭化程度不均匀，炭化质量难以控制；机械成型设备耗能高，易磨损；炭化周期仍然较长；操作间歇，自动化程度低。

针对目前炭化设备存在的问题，有关技术人员进行了相关的研究，但大多未能有效解决上述几点问题，仅专利CN200320118929公布了一种流化床炭化装置，该装置以廉价的废木屑为原料，利用高温气体将木屑流化同时炭化制取炭粉，炭化均匀，省去了机械成型过程，生产周期短，操作连续。但该装置出口烟气中混有大量的燃烧后的废气，而该专利并没有给出从出口烟气中提纯木煤气的具体方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废木屑连续炭化炉，是利用废木屑连续快速炭化制取炭粉，同时回收利用木煤气、木焦油和木醋液等副产品的反应装置。

本发明采用的技术方案是：

本发明它具有密闭的塔体，在塔体的上端盖上设有反应气出口管、氮气入口管和废木屑入口管，塔体的筒体上部沿轴向安装有多个角钢支架，每个角钢支架上分别相间固定有大加热盘和小加热盘，同样，在塔体的筒体下部沿轴向安装有多个角钢支架，每个角钢支架上分别相间固定有大冷却盘和小冷却盘；多个加热盘的流道串接后与塔体外侧的烟气分配系统连接，多个加热盘上的刮料搅拌装置由上传动轴带动旋转，多个冷却盘上的刮料搅拌装置由下传动轴带动旋转，塔体的筒体表面开有多个可拆门，塔体下部锥壳上也开有可拆门，塔体下部锥壳内设有搅拌器，锥壳侧面上设有炭粉出口管，上传动轴和下传动轴分别连接电机，筒体上沿轴向设有多个热电偶，以实时监控塔体内各段温度，整个炭化炉采用腿式支座支撑。

所述大加热盘和小加热盘均为空心圆盘，空心圆盘内设有螺旋形流道，大加热盘中心开有大孔，其内孔与上传动轴形成环向间隙，小加热盘中心开有小孔，其内孔与上传动轴为间隙配合，其外圆与塔体的筒体内壁形成环向间隙；

同样，所述大冷却盘和小冷却盘均为空心盘，空心圆盘设有螺旋形流道，大冷却盘中心开有大孔，其内孔与下传动轴形成环向间隙，小冷却盘中心开有小孔，其内孔与下传动轴为间隙配合，其外圆与塔体的筒体内壁形成环向间隙；所述所有的大加热盘和大冷却盘上表面均相对水平面向内倾斜5°角，所述所有的小加热盘和小冷却盘上表面均相对水平面向外倾斜5°角。

所述大加热盘和小加热盘上的刮料搅拌装置，均通过各自耙杆连接在上传动轴上，耙杆上装有与大加热盘盘面或小加热盘盘面倾角相匹配且安装角度可调的耙叶；所述大冷却盘和小冷却盘上的刮料搅拌装置，均通过各自耙杆连接在下传动轴上，耙杆上装有与大冷却盘盘面或小冷却盘盘面倾角相匹配且安装角度可调的耙叶。

所述多个可拆门均由外盖和焊接在筒体或锥壳上的基板组成，通过螺栓压紧外盖和基板之间的垫片。

所述烟气分配系统，由进气总管、管箱和出气总管组成，进气总管和出气总管分别与管箱相连，管箱固定于筒体上并与加热盘内螺旋形流道串联连通。

所述搅拌器具有与锥壳母线平行的两个片状结构的桨叶，搅拌器装在下传动轴上。

本发明具有的有益效果是：

（1）生产周期短：木屑在刮料搅拌装置的推动下自上向下依次通过上部加热盘和下部冷却盘并最终经下端锥壳上的炭粉出口管排出，由于木屑比表面积大，其在塔内与高温空心圆盘接触后快速炭化，生产周期短。

（2）能耗低：木屑炭化后产生大量的木煤气可直接通入燃烧室燃烧，故只需要在开车之初消耗燃料油，且加热盘出口烟气仍具有相当高的温度，排出后还可作为余热锅炉的热源，有效的提高了系统热能的利用率。

（3）炭化均匀，产品质量好：疏松细小的木屑在炉内受到刮料搅拌装置的搅动而均匀受热，炭化均匀。

（4）操作弹性大，适应性宽：可通过调节刮料搅拌装置的转速以及耙叶的安装角度和数量来控制木屑在加热盘上的停留时间，通过烟气温度和流量来控制反应温度，使得设备可以适应一定范围内物性的改变和加料速度的变化，也适用于使用其他原料（如稻壳、粉碎的秸秆、甘蔗渣等）生产炭粉。

（5）连续化操作：本装置操作过程中木屑可连续进入和排出炭化炉，还可通过改变刮料搅拌装置转速、耙叶安装角度等控制木屑的运动速度。相对于间歇反应，连续化操作能减少中间环节，简化操作，提高效率，更适合大规模生产。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的后视图。

图3是可拆门局部密封结构示意图。

图中：1、炭粉出口管，2、搅拌器，3、冷却盘，4、加热盘，5、热电偶，6、刮料搅拌装置，6.1、耙叶，6.2、耙杆，7、反应气出口管，8、氮气入口管，9、废木屑入口管，10、可拆门，10.1、外盖，10.2、基板，11、塔体，11.1、上端盖，11.2、筒体，11.3、锥壳，12、上传动轴，13、角钢支架，14、下传动轴，15、腿式支座，16、烟气分配系统，16.1、进气总管，16.2、管箱，16.3、出气总管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明它具有密闭的塔体11，在塔体11的上端盖11.1上设有反应气出口管7、氮气入口管8和废木屑入口管9，塔体11的筒体11.2上部沿轴向安装有多个角钢支架13，每个角钢支架上分别相间固定有大加热盘4和小加热盘4，同样，在塔体11的筒体11.2下部沿轴向安装有多个角钢支架13，每个角钢支架上分别相间固定有大冷却盘3和小冷却盘3；多个加热盘4的流道串接后与塔体11外侧的烟气分配系统16连接，多个加热盘4上的刮料搅拌装置6由上传动轴12带动旋转，多个冷却盘3上的刮料搅拌装置6由下传动轴14带动旋转，塔体11的筒体11.2表面开有多个可拆门10，塔体11下部锥壳11.3上也开有可拆门10，塔体11下部锥壳11.3内设有搅拌器2，锥壳11.3侧面上设有炭粉出口管1，上传动轴12和下传动轴14分别连接电机(图中未画出)，筒体11.2上沿轴向设有多个热电偶5，以实时监控塔体11内各段温度，整个炭化炉采用腿式支座15支撑。

大加热盘4和小加热盘4均为空心圆盘，空心圆盘内设有螺旋形流道，大加热盘中心开有大孔，其内孔与上传动轴12形成环向间隙，小加热盘中心开有小孔，其内孔与上传动轴12为间隙配合，其外圆与塔体11的筒体11.2内壁形成环向间隙；同样，大冷却盘3和小冷却盘3也均为空心盘，空心圆盘内设有螺旋形流道，大冷却盘中心开有大孔，其内孔与下传动轴14形成环向间隙，小冷却盘中心开有小孔，其内孔与下传动轴14为间隙配合，其外圆与塔体11的筒体11.2内壁形成环向间隙；所有的大加热盘和大冷却盘上表面均相对水平面向内倾斜5°角，所有的小加热盘和小冷却盘上表面均相对水平面向外倾斜5°角。

大加热盘和小加热盘上的刮料搅拌装置，均通过各自耙杆6.2连接在上传动轴12上，耙杆6.2上装有与大加热盘盘面或小加热盘盘面倾角相匹配且安装角度可调的耙叶6.1；同样，大冷却盘3和小冷却盘3上的刮料搅拌装置，均通过各自耙杆6.2连接在下传动轴14上，耙杆6.2上装有与大冷却盘盘面或小冷却盘盘面倾角相匹配且安装角度可调的耙叶6.1。

如图3所示，多个可拆门10均由外盖10.1和焊接在筒体11.2或锥壳11.3上的基板10.2组成，通过螺栓压紧外盖10.1和基板10.2之间装有的垫片实现密封。

如图2所示，烟气分配系统16，由进气总管16.1、管箱16.2和出气总管16.3组成，进气总管16.1和出气总管16.3分别与管箱16.2相连，管箱16.2固定于筒体11.2上并与加热盘4内螺旋形流道连通。

如图1所示，搅拌器2具有与锥壳母线平行的两个片状结构的桨叶，搅拌器2装在下传动轴14上。

本发明的工作原理如下：

炭化炉工作时，木屑从上部废木屑入口管9连续进入，首先落在第一块大加热盘的外边缘上，在刮料搅拌装置6的翻炒和推动下，木屑在大加热盘表面沿螺旋线轨迹由外向内运动，最后经大加热盘内孔落到下层小加热盘的内侧表面上，在小加热盘表面上由小加热盘上的刮料搅拌装置6推动由内向外沿螺旋形轨迹运动，再经小加热盘外端掉到下一块大加热盘表面，如此往复依次通过所有的加热盘4和冷却盘3，最终在搅拌器的推动下经下部炭粉出口管1排出。

加热盘4内通有高温烟气，木屑在加热盘4上连续的吸热炭化，炭化过程产生的气体经上部反应气出口管7由引风机引出，反应气引出后经冷凝器冷凝后获得液态的木焦油、木醋液和不可凝的木煤气，木煤气又可作为燃料通入燃烧室燃烧。炭化后产生的炭粉经炭粉出口管1排出，获得的炭粉可直接应用于生产实际，也可加入粘接剂经挤压机成型后获得成型炭。炭化过程中木屑受到耙叶6.1的翻炒使其均匀炭化，同时可通过调节上传动轴12的转速来控制木屑炭化时间和通过调节烟气流量来控制传热量以获得最佳的产物。为提高传热效率，高温烟气和木屑之间采用逆流的方式传热，即烟道气由下部加热盘进入，从上部加热盘排出，而木屑从塔体11上端进入，由下端排出。筒体11.2上沿轴向排有多个热电偶以实时监控塔体11内各段温度。

为安装、检修和调试方便，筒体上装有可拆门10。木屑炭化后的炭粉为疏松物料，经下级冷却后还有少量木焦油和木醋液的冷凝，故锥壳11.3内易积料而阻塞炭粉出口管1。在锥壳11.3内装有搅拌器2，可有效防止积料的产生。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种废木屑连续炭化炉，其特征在于：它具有密闭的塔体（11），在塔体（11）的上端盖（11.1）上设有反应气出口管（7）、氮气入口管（8）和废木屑入口管（9），塔体（11）的筒体（11.2）上部沿轴向安装有多个角钢支架（13），每个角钢支架上分别相间固定有大加热盘和小加热盘，同样，在塔体（11）的筒体（11.2）下部沿轴向安装有多个角钢支架，每个角钢支架上分别相间固定有大冷却盘和小冷却盘；多个加热盘（4）的流道串接后与塔体（11）外侧的烟气分配系统（16）连接，多个加热盘（4）上的刮料搅拌装置由上传动轴（12）带动旋转，多个冷却盘（3）上的刮料搅拌装置由下传动轴（14）带动旋转，塔体（11）的筒体（11.2）表面开有多个可拆门（10），塔体（11）下部锥壳（11.3）上也开有可拆门（10），塔体（11）下部锥壳（11.3）内设有搅拌器（2），锥壳（11.3）侧面上设有炭粉出口管（1），上传动轴（12）和下传动轴（14）分别连接电机，筒体（11.2）上沿轴向设有多个热电偶（5），以实时监控塔体（11）内各段温度，整个炭化炉采用腿式支座（15）支撑；

所述烟气分配系统（16），由进气总管（16.1）、管箱（16.2）和出气总管（16.3）组成，进气总管（16.1）和出气总管（16.3）分别与管箱（16.2）相连，管箱（16.2）固定于筒体（11.2）上并与加热盘（4）内螺旋形流道连通。

2.根据权利要求1所述的一种废木屑连续炭化炉，其特征在于：所述大加热盘和小加热盘均为空心圆盘，空心圆盘内设有螺旋形流道，大加热盘中心开有大孔，其内孔与上传动轴（12）形成环向间隙，小加热盘中心开有小孔，其内孔与上传动轴（12）为间隙配合，其外圆与塔体（11）的筒体（11.2）内壁形成环向间隙；所述大冷却盘和小冷却盘均为空心盘，空心圆盘内设有螺旋形流道，大冷却盘中心开有大孔，其内孔与下传动轴（14）形成环向间隙，小冷却盘中心开有小孔，其内孔与下传动轴（14）为间隙配合，其外圆与塔体（11）的筒体（11.2）内壁形成环向间隙；所述所有的大加热盘和大冷却盘上表面均相对水平面向内倾斜5°角，所述所有的小加热盘和小冷却盘上表面均相对水平面向外倾斜5°角。

3.根据权利要求1所述的一种废木屑连续炭化炉，其特征在于：所述大加热盘和小加热盘上的刮料搅拌装置，均通过各自耙杆连接在上传动轴（12）上，耙杆上装有与大加热盘盘面或小加热盘盘面倾角相匹配且安装角度可调的耙叶；所述大冷却盘和小冷却盘上的刮料搅拌装置，均通过各自耙杆连接在下传动轴（14）上，耙杆上装有与大冷却盘盘面或小冷却盘盘面倾角相匹配且安装角度可调的耙叶。

4.根据权利要求1所述的一种废木屑连续炭化炉，其特征在于：所述多个可拆门（10）均由外盖（10.1）和焊接在筒体（11.2）或锥壳（11.3）上的基板（10.2）组成，通过螺栓压紧外盖（10.1）和基板（10.2）之间的垫片。

5.根据权利要求1所述的一种废木屑连续炭化炉，其特征在于：所述搅拌器（2）具有与锥壳母线平行的两个片状结构的桨叶，搅拌器（2）装在下传动轴（14）上。