CN104357091B - 稻壳零排放分解炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稻壳零排放分解炉，其特征在于它包括物料输送系统、催化剂喷洒系统、分解系统、分离系统，所述的物料输送系统位于催化剂喷洒系统上方，催化剂喷洒系统位于分解系统上方，分解系统位于分离系统上方。通过本发明创造能够得到分解物为可燃气、生物质提取液、固体稻壳炭。可燃气可用于发电；稻壳气化发电项目无废气、废水排放，无环境污染，具有节约能源、保护环境；固体稻壳炭可用于制备碳基复合粉，新型炭基复合肥可以增加土壤孔隙，保水保肥、提高肥料利用率30%，可以缓解土壤板结；吸附土壤中重金属，降低粮食作物中重金属含量40%，提高粮食品质，增加产量14%；对农业循环经济和可持续发展、保护国家粮食安全意义重大。

Description

稻壳零排放分解炉
技术领域
本发明涉及一种稻壳零排放分解炉。
背景技术
目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能源利用技术，以达到保护矿产资源，保障国家能源安全，实现二氧化碳减排，保护国家经济可持续发展的目的。生物质能源成为未来可持续能源的重要部分。预计到2016年，全球再生能源的总能耗将有40%来自生物质能源，主要通过生物质发电的产业化发展来实现。
稻壳燃气发电是我国政府重点扶持的生物质能源开发项目，它具有节约能源、保护环境、改善能源结构，使电网安全，农业受益等好处。本申请人利用稻壳气化发电技术，从2003年到现在，经过十多年的探索总结，在实际应用中获得了成功。
稻壳通过转换能够得到可燃气、生物质提取液、固体稻壳炭，各种物质的作用分别能够体现在如下三个方面。稻壳在气化炉内进行热分解气化，产生气液混合物经净化分离后得到可燃性气体。液体通过冷凝回收得到生物质提取液，可用于制备牲畜场所的消毒液、除臭剂，或用于生产促进作物生长的叶面肥或炭基复合肥原料。稻壳经过热解得到干燥的固体稻壳炭，含炭量在50%左右，富含作物生长的必需营养元素，对水和肥料有长效缓释作用，且对重金属污染、退化的土壤具有改良、修复作用。
发明内容
本发明通过设计一套能够实现对稻壳热分解，并将得到的混合成分分离，最终得到的可燃气、生物质提取液、固体稻壳炭三种状态物质。
为了实现以上技术目的，本发明采用的技术方案：一种稻壳零排放分解炉，其特征在于它包括物料输送系统、催化剂喷洒系统、分解系统、分离系统，所述的物料输送系统位于催化剂喷洒系统上方，催化剂喷洒系统位于分解系统上方，分解系统位于分离系统上方；所述的物料输送系统包括以下部件：进料斗（1）、竖向输料管（2）、竖向驱动装置（3）、竖向传动杆（4）、竖向传动叶片（5）、横向输料管（6）、横向驱动装置（8）、横向传动杆（81）、横向传动叶片（7），进料斗（1）位于竖向输料管（2）上部，竖向传动杆（4）与竖向传动叶片（5）刚性连接；竖向传动杆（4）一端安装在竖向输料管（2）末端的机架上，竖向传动杆（4）另一端连接竖向驱动装置（3）；横向传动杆（81）与横向传动叶片（7）刚性连接；横向传动杆（81）一端安装在横向输料管（6）末端的机架上，横向传动杆（81）另一端连接横向驱动装置（8），横向输料管（6）上设置有排料口（82）；所述的催化剂喷洒系统包括设置连接排料口（82）的过渡筒（11），过渡筒（11）下方连接催化剂喷头安装座（13），催化剂喷头安装座（13）上安装有催化剂喷头（14）；所述的分解系统包括连接催化剂喷头安装座（13）的热解区（15），连接热解区（15）的氧化区（16），连接氧化区（16）的还原区（17）；所述的分离系统包括气固液分离仓（22）、排气管（20）、冷却水喷头（18）、固液收集斜面（19）、固液外排管（21）、固液分离仓（23）、泵（25）、排炭管（26）；所述的气固液分离仓（22）侧面设置有排气管（20），固液收集斜面（19）与气固液分离仓（22）交界处设置有冷却水喷头（18）；固液收集斜面（19）下端设置有固液外排管（21）；位于气固液分离仓（22）下端设置有固液分离仓（23），固液分离仓（23）侧面设置有排液管（24），排液管（24）的位置高于固液外排管（21）的底端面；固液分离仓（23）底面设置有泵（25），泵（25）连接排炭管（26）。
在较佳实施情况下，所述的横向输料管（6）呈现锥形，锥顶角为7°—12°，所述的横向传动叶片（7）从左至右直径呈减小。
在较佳实施情况下，所述的过渡筒（11）上设置有定量控制装置，所述的定量控制装置包括能够阻挡物料从过渡筒（11）内下降的挡板（12）、连接挡板（12）的推杆（9）、用于驱动推杆（9）的推杆驱动装置（10）。
在较佳实施情况下，所述催化剂喷头（14）的最外层喷射线（141）与过渡筒（11）的内壁最低点（111）相交。
在较佳实施情况下，所述热解区（15）、氧化区（16）、还原区（17）热源提供比为4:8:7。
在较佳实施情况下，所述的固液分离仓（23）设置有炭基收集斜面（231），炭基收集斜面（231）连接有炭基收集槽（232），炭基收集槽（232）连接泵（25）。
在较佳实施情况下，所述的炭基收集斜面（231）上通过支撑架固定安装有一个流速缓冲板（27）。
本发明的有益效果：通过本发明创造能够得到分解物为可燃气、生物质提取液、固体稻壳炭。可燃气可用于发电，按照5000KW稻壳发电设备年利用稻壳约60000t/a，每年可代替标煤12000t/a，减排二氧化硫280t/a，减排氮氧化物80t/a，减排二氧化碳31000t/a；稻壳气化发电项目无废气、废水排放，无环境污染，具有节约能源、保护环境；能有效缓解我国当前的能源需求，改善能源结构，提高国家的能源安全。固体稻壳炭可用于制备碳基复合粉，新型炭基复合肥可以增加土壤孔隙，保水保肥、提高肥料利用率30%，可以缓解土壤板结；吸附土壤中重金属，降低粮食作物中重金属含量40%，提高粮食品质，增加产量14%；对农业循环经济和可持续发展、保护国家粮食安全意义重大。
附图说明
图1为本发明的装配结构示意图。
图2为横向输料管在一种较佳实施情况下的结构示意图。
图3为催化剂喷头在一种较佳实施情况下的安装示意图。
图4为固液分离仓形状示意图。
图5为安装有流速缓冲板的固液分离仓形状示意图。
图6为本发明专利的工作原理示意图。
具体实施方式
如图1-6所示，本发明专利的装配连接关系如下：它包括物料输送系统、催化剂喷洒系统、分解系统、分离系统，所述的物料输送系统位于催化剂喷洒系统上方，催化剂喷洒系统位于分解系统上方，分解系统位于分离系统上方；所述的物料输送系统包括以下部件：进料斗1、竖向输料管2、竖向驱动装置3、竖向传动杆4、竖向传动叶片5、横向输料管6、横向驱动装置8、横向传动杆81、横向传动叶片7，进料斗1位于竖向输料管2上部，竖向传动杆4与竖向传动叶片5刚性连接；竖向传动杆4一端安装在竖向输料管2末端的机架上，竖向传动杆4另一端连接竖向驱动装置3；横向传动杆81与横向传动叶片7刚性连接；横向传动杆81一端安装在横向输料管6末端的机架上，横向传动杆81另一端连接横向驱动装置8，横向输料管6上设置有排料口82；所述的催化剂喷洒系统包括设置连接排料口82的过渡筒11，过渡筒11下方连接催化剂喷头安装座13，催化剂喷头安装座13上安装有催化剂喷头14；所述的过渡筒11上设置有定量控制装置，所述的定量控制装置包括能够阻挡物料从过渡筒11内下降的挡板12、连接挡板12的推杆9、用于驱动推杆9的推杆驱动装置10；通过设置定量控制装置不仅能够有效的控制反应物的进出速度，还能有效的防止反应过程中得到的可燃性气体从物料输送系统中漏掉；所述的分解系统包括连接催化剂喷头安装座13的热解区15，连接热解区15的氧化区16，连接氧化区16的还原区17；所述的分离系统包括气固液分离仓22、排气管20、冷却水喷头18、固液收集斜面19、固液外排管21、固液分离仓23、泵25、排炭管26；所述的气固液分离仓22侧面设置有排气管20，固液收集斜面19与气固液分离仓22交界处设置有冷却水喷头18；固液收集斜面19下端设置有固液外排管21；位于气固液分离仓22下端设置有固液分离仓23，固液分离仓23侧面设置有排液管24，排液管24的位置高于固液外排管21的底端面；固液分离仓23底面设置有泵25，所述的固液分离仓23设置有炭基收集斜面231，炭基收集斜面231连接有炭基收集槽232，炭基收集槽232连接泵25，泵25连接排炭管26。
结合附图6具体描述本发明的工作原理如下：首先将稻壳送入物料输送系统。通过物料输送系统将谷壳推入过渡筒11，此时催化剂喷头14向谷壳喷洒反应催化剂。谷壳进入热解区：400℃左右，原料在缺氧的条件下裂解产生大量可燃气(CO，H2，CH4等)、固体稻壳炭、生物质提取液。谷壳原料进入氧化区：800℃左右，发生的化学反应为：C+O2→CO2，2C+O2→2CO，在氧化区还能够得到固体稻壳炭。还原区：700℃左右，发生的化学原反应为：C+H2O=CO+H2，CO+H2O=CO2+H2，C+CO2=2CO，C+2H2=CH4，CO2+H2=2CO+H2O。所述的过渡筒11上设置有定量控制装置，所述的定量控制装置包括能够阻挡物料从过渡筒11内下降的挡板12、连接挡板12的推杆9、用于驱动推杆9的推杆驱动装置10。定量控制装置能够对分解系统上端进行封闭，排液管24的位置高于固液外排管21的底端面，从而气固液分离仓22内部的气体只能通过排气管20往外排出。固液分离仓23中，由于固体稻壳炭的密度大于生物质提取液，生物质提取液溶解在水中，从排液管24排出，固体稻壳炭聚集在炭基收集槽232内，固体稻壳炭通过泵25沿排炭管26排出。
如图2所示，在较佳实施情况下，所述的横向输料管6呈现锥形，锥顶角为7°—12°，所述的横向传动叶片7从左至右直径呈减小。谷壳在推进过程中，由于角度的减小，谷壳的能够塞得更加紧实，有效的防止反应过程中得到的可燃性气体从物料输送系统中漏掉。
如图3所示，在较佳实施情况下，所述催化剂喷头14的最外层喷射线141与过渡筒11的内壁最低点111相交，能够使得催化剂喷洒的更加均匀。
如图1所示，在较佳实施情况下，所述热解区15、氧化区16、还原区17热源提供比为4:8:7。更加符合稻壳的分解效果。
如图5所示，在较佳实施情况下，所述的炭基收集斜面231上通过支撑架固定安装有一个流速缓冲板27。通过设置有流速缓冲板27降低固液外排管21对炭基收集斜面231内固体稻壳炭的冲击，有利于固体稻壳炭的积累。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种稻壳零排放分解炉，其特征在于它包括物料输送系统、催化剂喷洒系统、分解系统、分离系统，所述的物料输送系统位于催化剂喷洒系统上方，催化剂喷洒系统位于分解系统上方，分解系统位于分离系统上方；所述的物料输送系统包括以下部件：进料斗（1）、竖向输料管（2）、竖向驱动装置（3）、竖向传动杆（4）、竖向传动叶片（5）、横向输料管（6）、横向驱动装置（8）、横向传动杆（81）、横向传动叶片（7），进料斗（1）位于竖向输料管（2）上部，竖向传动杆（4）与竖向传动叶片（5）刚性连接；竖向传动杆（4）一端安装在竖向输料管（2）末端的机架上，竖向传动杆（4）另一端连接竖向驱动装置（3）；横向传动杆（81）与横向传动叶片（7）刚性连接；横向传动杆（81）一端安装在横向输料管（6）末端的机架上，横向传动杆（81）另一端连接横向驱动装置（8），横向输料管（6）上设置有排料口（82）；所述的催化剂喷洒系统包括设置连接排料口（82）的过渡筒（11），过渡筒（11）下方连接催化剂喷头安装座（13），催化剂喷头安装座（13）上安装有催化剂喷头（14）；所述的分解系统包括连接催化剂喷头安装座（13）的热解区（15），连接热解区（15）的氧化区（16），连接氧化区（16）的还原区（17）；所述的分离系统包括气固液分离仓（22）、排气管（20）、冷却水喷头（18）、固液收集斜面（19）、固液外排管（21）、固液分离仓（23）、泵（25）、排炭管（26）；所述的气固液分离仓（22）侧面设置有排气管（20），固液收集斜面（19）与气固液分离仓（22）交界处设置有冷却水喷头（18）；固液收集斜面（19）下端设置有固液外排管（21）；位于气固液分离仓（22）下端设置有固液分离仓（23），固液分离仓（23）侧面设置有排液管（24），排液管（24）的位置高于固液外排管（21）的底端面；固液分离仓（23）底面设置有泵（25），泵（25）连接排炭管（26）。
2.根据权利要求1所述的一种稻壳零排放分解炉，其特征在于所述的横向输料管（6）呈现锥形，锥顶角为7°—12°，所述的横向传动叶片（7）从左至右直径呈减小。
3.根据权利要求1所述的一种稻壳零排放分解炉，其特征在于所述的过渡筒（11）上设置有定量控制装置，所述的定量控制装置包括能够阻挡物料从过渡筒（11）内下降的挡板（12）、连接挡板（12）的推杆（9）、用于驱动推杆（9）的推杆驱动装置（10）。
4.根据权利要求1所述的一种稻壳零排放分解炉，其特征在于所述催化剂喷头（14）的最外层喷射线（141）与过渡筒（11）的内壁最低点（111）相交。
5.根据权利要求1所述的一种稻壳零排放分解炉，其特征在于所述热解区（15）、氧化区（16）、还原区（17）热源提供比为4:8:7。
6.根据权利要求1所述的一种稻壳零排放分解炉，其特征在于所述的固液分离仓（23）设置有炭基收集斜面（231），炭基收集斜面（231）连接有炭基收集槽（232），炭基收集槽（232）连接泵（25）。
7.根据权利要求6所述的一种稻壳零排放分解炉，其特征在于所述的炭基收集斜面（231）上通过支撑架固定安装有一个流速缓冲板（27）。
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