CN104862016B - 生物质碳化炉中的气体回用冷却系统 - Google Patents

生物质碳化炉中的气体回用冷却系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,包括:生物质碳化炉,在生物质碳化炉炉腔中设置有带喷嘴的燃烧腔室,在生物质碳化炉炉腔底部设置有对生物质碳化炉炉腔内碳化后的高温生物碳进行冷却的冷却装置,生物质碳化炉顶部的气体出口通过气体通道与气体净化冷却系统的进气口相连接,气体净化冷却系统的出气口通过输送管路分别与喷嘴的进气口及冷却装置的进气口相连接;在输送管路上还设置有风机,在风机的驱动下,从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、冷却后的气体通过输送管路被输送至喷嘴的进气口和冷却装置的进气口中。本发明的优点是:能回收利用生物质碳化炉内排出的混合气体、降低能耗,并能高效冷却高温生物碳。

Description

生物质碳化炉中的气体回用冷却系统
技术领域
[0001] 本发明涉及生物质碳化炉,尤其涉及一种生物质碳化炉中的气体回用冷却系统。
背景技术
[0002] 我国是木炭生产大国,每年木炭产量高达千万吨,随着国民经济的快速发展,木炭 的需求量也逐年上升。同时,我国还是农业生产大国,每年农作物秸秆等生物质废弃物约为 70亿吨左右,但其利用率仅为20%,而树枝、锯末、稻壳等生物质废弃物也有上亿吨被白白浪 费掉。生物质碳化技术能有效地将这些生物质废弃物转化为生物质碳化产物一一可燃气体 和生物炭即木炭,这样就能大大降低对天然木材的需求量,从而有效地保护林业资源。生物 质碳化就是利用热化学反应原理,以木屑、农作物秸秆、果壳等生物质废弃物作为生物质原 料来制备绿色可再生燃料。在碳化过程中,生物质原料中多余的水分及挥发物被脱除,生物 质原料中的纤维素、半纤维素、木质素等被部分分解,最终完成炭气联产得到生物质碳化产 物。目前常用的生物质碳化炉为手工碳化窑和半工业碳化釜,这两种生物质碳化炉在工作 过程中始终需要依靠外界提供热能来对生物质原料进行高温碳化,能耗非常高,而且在碳 化过程中产生污染气体的程度更甚于将生物质原料直接焚烧所产生污染气体的程度,严重 污染了周围的环境。
发明内容
[0003]本发明所需解决的技术问题是:提供一种能回收利用生物质碳化炉内排出的混合 气体、降低能耗,并能高效冷却高温生物碳的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统。
[0004] 为解决上述问题,本发明采用的技术方案是:所述的生物质碳化炉中的气体回用 冷却系统,包括:生物质碳化炉,在生物质碳化炉炉腔中设置有带喷嘴的燃烧腔室,在生物 质碳化炉炉腔底部设置有对生物质碳化炉炉腔内碳化后的高温生物碳进行冷却的冷却装 置,生物质碳化炉顶部的气体出口通过气体通道与气体净化冷却系统的进气口相连接,气 体净化冷却系统的出气口通过输送管路分别与喷嘴的进气口及冷却装置的进气口相连接; 在输送管路上还设置有风机,在风机的驱动下,从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、 冷却后的气体通过输送管路被输送至喷嘴的进气口和冷却装置的进气口中。
[0005]进一步地,前述的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,其中,所述的气体通道为 具有一个进气口、两个出气口的通道,生物质碳化炉顶部的气体出口与气体通道的进气口 相连接,气体通道的其中一个出气口与气体净化冷却系统的进气口相连接,气体通道的另 一个出气口通过防爆膜密封覆盖。
[0006]进一步地,前述的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,其中,所述的气体净化冷 却系统包括煤气洗涤塔和捕滴器,气体通道的出气口通过连接管路依次与煤气洗涤塔和捕 滴器相连接,捕滴器的出气口与输送管路的进气口相连接。
[0007]进一步地,前述的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,其中,所述的冷却装置包 括位于生物质碳化炉炉腔底部的冷却室,生物质碳化炉炉腔内碳化后的高温生物碳从冷却 主项部科U进八〇却至仕/令却室的进料口处设置有活动炉栅,从冷却室的进料口 进入的局温生物碳能堆积在活动炉栅上,并通过活动炉栅上的间隙掉落至冷却室内;在冷 却室底部设置有与冷却室底部的出料口相连通的卸料斗,卸料斗出口与卸灰阀相连接;在 卸料斗侧壁上设置有与冷却室相通的通孔,通孔与输送管路相雜,从气体净化冷却系统 的出气口输出的净化、冷却后的部分可燃气体通过通孔进入冷却室内。 _8]进-频,腿的生物麵化炉巾的气体關冷却絲,其巾,彳奸卸綱出口处 设黯雾倾头装^雾倾头装雛对从贼嶋出的生物碰行二次降温。 _9]进-步地,㈣的生物麵化炉中的气体刚冷却纖,其中,在冷却室下方设置 有密封腔室,密封腔室将卸料斗密封于密封腔室内,卸料斗上的通孔与密封腔室相通,卸料 斗出口从密5腔室底部伸出密封腔室外,在密封腔室侧壁设置有与密封腔室相通的接头, 接头与输送管路相连接,从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、冷却后的部分可燃气 体通过接头、密封腔室及卸料斗上的通孔后进入冷却室内。
[0010]进一步地,前述的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,其中,所述卸料斗上的通 孔由若干小孔构成,各小孔均匀分布于卸料斗侧壁下段。
[0011]进一^地,前述的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,其中,所述的活动炉栅的 结构为:包括若干间^设置的耐高温的搅拌棒,各耐高温的搅拌棒两端分别通过轴承座支 撑于冷却室中,各耐高温的搅拌棒分别由一个驱动电机驱动,在各驱动电机的驱动下各耐 筒温的揽摔棒沿相冋方向以相同转速转动。
[0012]本发明的有益效果是:(1)能回收利用生物质碳化炉内排出的混合气体作为可燃 能源,为生物质碳化炉炉腔内的物料提供热能,这样物料碳化所需的热能则不需要由外界 提供,能耗低,碳化过程中的能量利用率高;而且基本不污染周围环境;(2)能回收利用生物 质碳化炉内排出的混合气体作为冷却高温生物碳的冷却气体,通过控制各耐高温的搅拌棒 的转速,可以很好地掌控物料在活动炉栅上的滞留时间以及向下掉入冷却室的速度,同时 设置于卸料斗下段侧壁上的小孔能保证进入冷却室内的冷却气体均匀分布于冷却室内,这 样就能使落入冷却室内的物料冷却更加均匀、充分,避免出现从卸灰阀卸出的生物碳与空 气接触而氧化的现象,冷却效果非常好。
附图说明
[0013]图1是本发明所述的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统的结构示意图。
[00M]图2是图1中冷却装置的结构示意图。
[0015]图3是图2中左视方向的结构示意图。
[0016]图4是图3中C-C方向的剖视图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图及优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。
[0018]如图1所示,本发明所述的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,包括:生物质碳 化炉1,在生物质碳化炉炉腔中设置有带喷嘴16的燃烧腔室,在生物质碳化炉炉腔底部设置 有对生物质碳化炉炉腔内碳化后的高温生物碳进行冷却的冷却装置,生物质碳化炉丨顶部 的气体出口通过气体通道8与气体净化冷却系统的进气口相连接,气体净化冷却系统的出 气口通过输送管路9分别与喷嘴16的进气口及冷却装置的进气口相连接;本实施例中所述 的气体通道8为具有一个进气口、两个出气口的通道,生物质碳化炉1顶部的气体出口与气 体通道8的进气口相连接,气体通道8的其中一个出气口与气体净化冷却系统的进气口相连 接,气体通道8的另一个出气口通过防爆膜80密封覆盖。本实施例中,所述的气体净化冷却 系统包括煤气洗涤塔和捕滴器72,气体通道8的其中一个出气口通过第一连接管路81与 煤气洗涤塔71相连接,煤气洗涤塔n通过第二连接管路82与捕滴器72相连接,捕滴器72的 出气口通过输送管路9分别与喷嘴16的进气口及冷却装置的进气口相连接。在输送管路9上 还设置有风机3,在风机3的驱动下,从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、冷却后的气 体通过输送管路3被输送至喷嘴16的进气口和冷却装置的进气口中;输送至喷嘴16的进气 口中的气体能在燃烧腔室内燃烧,为生物质碳化炉炉腔内的物料提供热能;输送至冷却装 置的进气口中的气体能对冷却装置内的高温生物碳进行冷却处理。所述的煤气洗涤塔71是 一种气体净化处理设备,用于对从生物质碳化炉炉腔内输出的混合气体进行除焦、除尘和 冷却操作;所述的捕滴器72是分离气体中所含水雾成分的一种设备,用于去除从煤气洗涤 塔71输出的洁净的可燃气体中的水分,煤气洗涤塔71和捕滴器72属于成熟的技术,两者都 可以直接从市场上购买到。在实际使用过程中,在输送管路9上设置有第一气体输出端91、 第二气体输出端92和第三气体输出端93,第一气体输出端91与喷嘴16的进气口相连通,第 二气体输出端92与冷却装置的进气口相连通,第三气体输出端93与气体收集罐1〇相连接。 [0019]如图2和图3所示,本实施例中所述的冷却装置包括位于生物质碳化炉炉腔底部的 冷却室11,生物质碳化炉炉腔内碳化后的高温生物碳从冷却室^顶部的进料口 12进入冷却 室11内,在冷却室11的进料口 12处设置有活动炉栅5,从冷却室1〖的进料口丨2进入的高温生 物碳能堆积在活动炉栅5上,并通过活动炉栅5上的间隙掉落至冷却室丨丨内;如图4所示,本 实施例中所述的活动炉栅5的结构为:包括若干间隔设置的耐高温的搅拌棒53,各耐高温的 搅拌棒53两端分别通过轴承座51支撑于冷却室i丨中,各耐高温的搅拌棒53分别由一个驱动 电机52驱动,在各驱动电机52的驱动下各耐高温的搅拌棒53沿相同方向以相同转速转动。 在实际使用过程中,搅拌棒53的数量可根据生物质原料的体积大小而定,当各搅拌棒53沿 相同方向以相同转速转动时,生物质原料能从各搅拌棒53之间的间隙顺畅、均匀掉落;本实 施例以间隔设置有三根搅拌棒53为例进行说明。在冷却室n底部设置有与冷却室底部丨丄的 出料口 I3相连通的卸料斗2,卸料斗出口与卸灰阀22相连接;在卸料斗2侧壁上设置有与冷 却室11相通的通孔,通孔与输送管路9相连接,从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、 冷却后的部分可燃气体通过通孔进入冷却室丨丨内。本实施例中,如图2和图3所示,位于卸灰 阀出口处设置有雾化喷头装置6,雾化喷头装置6能对从卸灰阀22卸出的生物碳进行二次降 温j吏从卸灰阀22卸出的生物碳的温度降至10(rC以下,避免出现从卸灰阀22卸出的生物碳 与全1接触而燃烧现象,冷却效果更好。本实施例中,在冷却室11下方设置有密封腔室4,密 腔^4将_枓2慰忏密避室纳,靖料让_孔与密雛室4麵,痛斗出口从 密封腔室4底部伸出密封腔室4外,在密封腔室4侧壁设置有与密封腔室4相通的接头41,接 头41与输送管路9的第二气体输出端g2相连接,从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、 t去:^分可燃气体通过接头41、密封腔室4及卸料斗2上的通孔后进入冷却室n内,对 削皿^物碳行降温处理。本实翻中,所述卸料斗2上的通孔由若干小孔21构成,各小孔 21均匀分軒喃斗麵下段,进人密撤室4内的可燃气健够从各小孔21进入冷却室 11内并向上流动而与下落的生物碳逆向直接换热,各小孔21的设置使冷却后的可燃气体能 够更加均匀的进入到冷却室11内,从而使冷却室11内的高温生物炭冷却均匀、充分。
[0020]工作时,位于生物质碳化炉炉腔内的物料高温碳化产生的可燃气体与燃烧腔室产 生的高温烟气通过气体通道8进入气体净化冷却系统进行除焦、除尘、冷却、分离水分后得 到冷却的洁净的可燃气体,冷的可燃气体一部分通过第一气体输出端91、喷嘴16被输送至 燃烧腔室内燃烧产生高温烟气,冷的可燃气体一部分通过第二气体输出端92、接头41、卸料 斗2上的小孔21从冷却室11底部进入,然后与冷却室11内的高温生物碳逆向直接换热后形 成热气流,热气流向上流动从活动炉栅的间隙进入生物质碳化炉炉腔内,进入生物质碳化 炉炉腔中的热气流与高温烟气为物料碳化提供热能,物料高温碳化产生的可燃气体、高温 烟气及热气流形成混合气体,混合气体向上流动后从炉腔顶部的气体通道8进入气体净化 冷却系统中,经净化、冷却处理得到冷却的洁净的可燃气体,该可燃气体又能为生物质碳化 炉1提供碳化所需的热能及冷却所需的冷气流了。
[0021]本发明的优点是:(1)能回收利用生物质碳化炉内排出的混合气体作为可燃能 源,为生物质碳化炉炉腔内的物料提供热能,这样物料碳化所需的热能则不需要由外界提 供,能耗低,碳化过程中的能量利用率高;而且基本不污染周围环境;(2)能回收利用生物质 碳化炉内排出的混合气体作为冷却高温生物碳的冷却气体,通过控制各耐高温的搅拌棒53 的转速,可以很好地掌控物料在活动炉栅5上的滞留时间以及向下掉入冷却室丨i的速度,同 时设置于卸料斗2下段侧壁上的小孔21能保证进入冷却室丨丨内的冷却气体均匀分布于冷却 室11内,这样就能使洛入冷却室11内的物料冷却更加均匀、充分,避免出现从卸灰阀22卸出 的生物碳与空气接触而氧化的现象,冷却效果非常好。

Claims (4)

1.生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,包括:生物质碳化炉,其特征在于:在生物质 碳化炉炉腔中设置有带喷嘴的燃烧腔室,在生物质碳化炉炉腔底部设置有对生物质碳化炉 炉腔内碳化后的高温生物碳进行冷却的冷却装置,生物质碳化炉顶部的气体出口通过气体 通道与气体净化冷却系统的进气口相连接,气体净化冷却系统的出气口通过输送管路分别 与喷嘴的进气口及冷却装置的进气口相连接;在输送管路上还设置有风机,在风机的驱动 下,从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、冷却后的可燃气体通过输送管路被输送至 喷嘴的进气口和冷却装置的进气口中;所述的冷却装置包括位于生物质碳化炉炉腔底部的 冷却室,生物质碳化炉炉腔内碳化后的高温生物碳从冷却室顶部的进料口进入冷却室内, 在冷却室的进料口处设置有活动炉栅,从冷却室的进料口进入的高温生物碳能堆积在活动 炉栅上,并通过活动炉栅上的间隙掉落至冷却室内;在冷却室底部设置有与冷却室底部的 出料口相连通的卸料斗,卸料斗出口与卸灰阀相连接;位于卸灰阀出口处设置有雾化喷头 装置,雾化喷头装置能对从卸灰阀卸出的生物碳进行二次降温;在卸料斗侧壁上设置有与 冷却室相通的通孔,通孔与输送管路相连接,从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、冷 却后的部分可燃气体通过通孔进入冷却室内;在冷却室下方设置有密封腔室,密封腔室将 卸料斗密封于密封腔室内,卸料斗上的通孔与密封腔室相通,所述卸料斗上的通孔由若干 小孔构成,各小孔均匀分布于卸料斗侧壁下段;卸料斗出口从密封腔室底部伸出密封腔室 夕卜,在密封腔室侧壁设置有与密封腔室相通的接头,接头与输送管路相连接,从气体净化冷 却系统的出气口输出的净化、冷却后的部分可燃气体通过接头、密封腔室及卸料斗上的通 孔后进入冷却室内。
2.按照权利要求1所述的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,其特征在于:所述的气 体通道为具有一个进气口、两个出气口的通道,生物质碳化炉顶部的气体出口与气体通道 的进气口相连接,气体通道的其中一个出气口与气体净化冷却系统的进气口相连接,气体 通道的另一个出气口通过防爆膜密封覆盖。
3.按照权利要求1或2所述的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,其特征在于:所述 的气体净化冷却系统包括煤气洗涤塔和捕滴器,气体通道的出气口通过连接管路依次与煤 气洗漆塔和捕滴器相连接,捕滴器的出气口与输送管路的进气口相连接。
4.按照权利要求1所述的生物质碳化炉中的气体回用冷却系统,其特征在于:所述的活 动炉栅的结构为:包括若干间隔设置的耐高温的搅拌棒,各耐高温的搅拌棒两端分别通过 轴承座支撑于冷却室中,各耐高温的搅拌棒分别由一个驱动电机驱动,在各驱动电机的驱 动下各耐高温的搅拌棒沿相同方向以相同转速转动。
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