CN106010585B - 环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于炭化炉技术领域，提出的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，包括从外到内依次设置的旋转外筒、旋转中筒和旋转内筒，旋转外筒与旋转中筒开口相反，与旋转内筒开口相同，旋转外筒设置在燃烧室内，旋转内筒内部、旋转内筒与旋转中筒之间、旋转外筒与旋转中筒之间为依次相通的烘干层、预炭化层、炭化层，旋转内筒与加料仓连接，旋转外筒一端设置有出气口，另一端与集料箱连接，出气口通过集气装置与烟气回收单元连接，旋转外筒、旋转中筒和旋转内筒上均设置有导料板。本发明构思巧妙，解决了现有技术中单一炭化炉体，设计简单，热能利用率较低，燃料消耗大，生产周期长，产品质量不稳定的技术问题。

Description

环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉

技术领域

本发明属于炭化炉技术领域，涉及一种环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉。

背景技术

随着人们对生活环境的重视，传统的炭化工艺逐渐被环保型连续式炭化炉所取代。连续式炭化炉是将木屑、稻壳、花生壳、植物秸秆、树皮等含碳的木质物料(直径在150mm以下颗粒或块状)在炉内高温条件下进行干馏、无氧炭化并且炭化率高的木炭机系列设备。

连续式炭化炉采用了物料在炭化过程中，产生的一氧化碳、甲烷、氧气等可燃气体回收、净化、循环燃烧的先进技术。即解决了普通炭化炉在炭化过程中产生的浓烟对环境的污染问题，又解决了木炭机设备所需的热能问题，充分做到了自供自给，提高了设备的连续性、经济型，充分利用农林剩余物，使其变废为宝，减轻了我国林业资源供求紧张的矛盾，为绿化环境多做贡献。但一般的连续式炭化炉采用单一筒式或箱式炭化炉体，结构简单、单一，可操作性低，热能利用率较低，燃料消耗大，生产周期长，产品质量不稳定。

发明内容

本发明提出一种环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，解决了现有技术中单一炭化炉体，可操作性低，热能利用率较低，燃料消耗大，生产周期长，产品质量不稳定的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，包括从外到内依次设置的旋转外筒、旋转中筒和旋转内筒，所述旋转外筒与所述旋转中筒开口相反，与所述旋转内筒开口相同，

所述旋转外筒设置在燃烧室内，

所述旋转内筒内部、所述旋转内筒与所述旋转中筒之间、所述旋转外筒与所述旋转中筒之间为依次相通的烘干层、预炭化层、炭化层，

所述旋转内筒与加料仓连接，所述旋转外筒一端设置有出气口，另一端与集料箱连接，所述出气口通过集气装置与烟气回收单元连接，所述旋转外筒、所述旋转中筒和所述旋转内筒上均设置有导料板。

作为进一步的技术方案，所述旋转中筒个数为1～5个，所述集料箱通过送料装置与包装机连接，且其上设置有冷却装置。

作为进一步的技术方案，还包括热回流浓缩系统、防爆系统、出液口和清尘口，

所述热回流浓缩系统设置在所述集气装置的出口处，所述防爆系统设置在所述烟气回收单元的箱体顶部，所述出液口和清尘口设置在所述烟气回收单元的箱体底部，所述防爆系统包括壳体，所述壳体顶部设置有防爆孔，所述防爆孔上设置有防爆片。

作为进一步的技术方案，所述烟气回收单元还设置有出气管路，所述出气管路上设置有第一支路与第二支路，所述第一支路通过第一阀门与所述燃烧室连接，所述第二支路通过第二阀门与储气罐连接。

作为进一步的技术方案，所述冷却装置为水冷系统或风冷系统。

作为进一步的技术方案，所述送料装置为螺旋式送料装置或履带式送料装置。

作为进一步的技术方案，所述防爆片为压力爆破片，所述防爆孔为压力防爆孔，所述箱体为塑性箱体。

作为进一步的技术方案，所述出液口上设置有过滤网。

作为进一步的技术方案，所述出气口与所述加料仓位于所述旋转内筒的同一端。

作为进一步的技术方案，所述导料板为螺旋导料板，所述旋转内筒与所述加料仓连接处设置有旋转密封装置。

本发明使用原理及有益效果为：

1、本发明设计的多筒(旋转外筒、旋转中筒和旋转内筒)多层(烘干层-预炭化层-炭化层)结构，巧妙的利用了多个筒体的简单组合完成了炉体内腔的分隔，并根据不同区域与燃烧室距离的差异对各区域功能进行了合理划分，充分利用了炉体内空间和能源，无需再单独设置烘干机等设备，只需单个筒式组合炉体便可完成烘干、预炭化和炭化处理，大大减少了设备的占地空间和生产成本(传统炭化炉50吨型生产线占地面积为4500平方米～5500平方米/条，生产成本为60万/条；本发明相同规格生产线占地面积为100平方米/条，生产成本为30万/条)，且外形美观，建设、安装方便，可操作性高，同时有效提高了热能利用率，降低了燃料消耗，缩短了生产加工周期，适用于竹木硝、碎木块、稻壳、生物质颗粒等一切非金属材料(粉末、颗粒)的热解炭化。

另外，旋转外筒、旋转中筒和旋转内筒工作时始终保持旋转状态，保证了不同阶段不同区域内物料受热的均匀性，进而使得其反应更加快速、一致、稳定；与导料板相配合还可替代螺旋输送装置，设计简单合理，相较于传统的螺旋输送装置送料方式也更加温和，较易保证反应过程中物料的完整性，不易对物料本身造成损伤，有效降低了产品的碎末所占比例。

2、本发明中集料箱与冷却装置连接，可将炭化好的产品在集料箱内直接冷却，避免其在高温状态下放置到空气中发生复燃或对人员造成高温灼伤。经冷却装置冷却后，物料可直接经送料装置转运至包装机进行包装，避免传统自然露天降温生产周期长、危险系数大的弊端，大大缩短了生产周期，提高了生产效率，实现了整个炭化过程的连续式自动化生产，1～2人便可完成操作，大大节省了生产过程中的劳动强度和时间。

3、本发明工作时，当烟气经集气装置送入烟气回收单元后，经热回流浓缩系统发生冷凝，烟气中的木醋液和木焦油被液化，经箱体内壁落入箱体底部，之后可根据需要通过出液口排出，进行储存再利用。另外，箱体底部还设置有清尘口，通过此口可将箱体底部的液体和杂质一起排出，进行储存再利用。同时，箱体顶部还设置有防爆系统，工作时，当大量烟气短时间内汇入烟气回收单元，超出烟气回收单元承载范围时，过大的气压将首先迫使防爆片破裂，使得烟气向防爆系统壳体外扩散，降低烟气回收单元箱体内的气压大小，同时提 醒操作人员对箱体内气体压力进行控制，降低爆炸发生的可能性，如防爆片破裂后仍不能有效改善箱体内气体压力，气压可通过防爆孔破坏防爆系统顶板，使得烟气由此直接排入空气中，避免对整个箱体造成损伤，同时防爆系统设置在箱体顶部，烟气从其中排出直接向上排入到空中，不易对人员造成伤害，这一设置有效提高了工作安全性和可靠性。

烟气回收单元的设置将物料炭化过程中所产生的烟气进行了冷凝再回收利用，使得设备整体无三废排放，大大增加了烟气副产品的附加值。同时，烟气中的木醋液和木焦油等液体被冷凝后沿箱体下流过程中，会带走箱体本身的热量，同时对其进行降温和清洗，避免箱体过热对烟气回收作业造成不必要的影响，有效保证了烟气回收单元整体运行的稳定性和安全性。

4、本发明箱体为塑性箱体，在箱体内气压过大时，箱体可向外膨胀，对箱体内气压起到了一定的减缓作用，与防爆片和防爆孔一起构成了三级防爆系统，进一步增加了设备工作时的安全性和可靠性。

5、本发明烟气回收单元还设置有出气管路，出气管路设置有第一支路与第二支路，第一支路通过第一阀门与燃烧室连接，第二支路通过第二阀门与储气罐连接，使得烟气中的木煤气经冷凝处理后，可根据需要通入燃烧室进行二次燃烧为设备提高热能，或通过第二支管输送至储气罐进行储存以备后续使用，避免了木煤气直接排入空气，造成环境污染和能源浪费。

6、本发明出气口与加料仓位于旋转内筒的同一端，相较于将出气口设置在出料口一端，收集到的烟气含尘量更低，避免了沉渣过多对烟气回收单元中各出口造成堵塞。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中防爆系统结构示意图；

图中：1-旋转外筒，2-旋转中筒，3-旋转内筒，4-烘干层，5-预炭化层，6-炭化层，7-加料仓，8-出料口，9-出气口，10-集气装置，11-烟气回收单元，111- 箱体，12-集料箱，13-送料装置，14-冷却装置，15-包装机，16-热回流浓缩系统，17-防爆系统，171-壳体，172-防爆片，173-防爆孔，18-出液口，19-清尘口，20-出气管路，21-第一支路，22-第二支路，23-第一阀门，24-第二阀门，25-燃烧室，26-储气罐，27-导料板，28-旋转密封装置。

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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1～2所示，本发明提出的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，包括从外到内依次设置的旋转外筒1、旋转中筒2和旋转内筒3，旋转外筒1与旋转中筒2开口相反，与旋转内筒3开口相同，

旋转外筒1设置在燃烧室25内，

旋转内筒3内部、旋转内筒3与旋转中筒2之间、旋转外筒1与旋转中筒2之间为依次相通的烘干层4、预炭化层5、炭化层6，

旋转内筒3与加料仓7连接，旋转外筒1一端设置有出气口9，另一端与集料箱12连接，出气口9通过集气装置10与烟气回收单元11连接，旋转外筒1、旋转中筒2和旋转内筒3上均设置有导料板27。

本发明炉体由多个(3-5个，下面以3个为例)可旋转并从外到内依次开口相对设置的筒体(旋转外筒1、旋转中筒2和旋转内筒3)构成，将整个炉体内腔分为5层，最中间空腔(即旋转内筒3所围成区域)为烘干层4，之后依次向外为圆周设置的预炭化层5和炭化层6。其中旋转外筒1设置在燃烧室25内，由于炭化层6距离燃烧室25最近，因此其温度最高，其次为预炭化层5，而距离燃烧室25最远的烘干层4的温度则最低。

工作时，将物料通过加料仓7放入烘干层4，通过导料板27由加料仓7一端运送到出料口8一端，期间物料中所含水分在炉内高温的作用下蒸发，物料被烘干，之后经过出料口8时在重力的作用下落入预炭化层5，进行预炭化，之 后从旋转中筒2筒口落入炭化层6，进行炭化，期间炭化过程(包括烘干、预炭化和炭化三部分)中产生的烟气将在集气装置10的作用下经出气口9排出，炭化完成后，物料在导料板27的作用下将被运送至集料箱12，等待后续处理。其中，整个炭化过程中，旋转中筒2和旋转外筒1均保持旋转状态。

本发明设计的多筒(旋转外筒、旋转中筒和旋转内筒)多层(烘干层-预炭化层-炭化层)结构，巧妙的利用了多个筒体的简单组合完成了炉体内腔的分隔，并根据不同区域与燃烧室距离的差异对各区域功能进行了合理划分，充分利用了炉体内空间和能源，无需再单独设置烘干机等设备，只需单个筒式组合炉体便可完成烘干、预炭化和炭化处理，大大减少了设备的占地空间和生产成本(传统炭化炉50吨型生产线占地面积为4500平方米～5500平方米/条，生产成本为60万/条；本发明相同规格生产线占地面积为100平方米/条，生产成本为30万/条)，且外形美观，建设、安装方便，可操作性高，同时有效提高了热能利用率，降低了燃料消耗，缩短了生产加工周期，适用于竹木硝、碎木块、稻壳、生物质颗粒等一切非金属材料(粉末、颗粒)的热解炭化。

另外，旋转外筒、旋转中筒和旋转内筒工作时始终保持旋转状态，保证了不同阶段不同区域内物料受热的均匀性，进而使得其反应更加快速、一致、稳定；与导料板相配合还可替代螺旋输送装置，设计简单合理，相较于传统的螺旋输送装置送料方式也更加温和，较易保证反应过程中物料的完整性，不易对物料本身造成损伤，有效降低了产品的碎末所占比例。

进一步，旋转中筒个数为1～5个，集料箱12通过送料装置13与包装机15连接，且其上设置有冷却装置14。

旋转中筒个数为1～5个，可根据需要炭化的物品特点和炭化量选择合适的规格，充分满足了不同物料的炭化要求。

集料箱12与冷却装置14连接，可将炭化好的产品在集料箱12内直接冷却，避免其在高温状态下放置到空气中发生复燃或对人员造成高温灼伤。经冷却装置14冷却后，物料可直接经送料装置13转运至包装机15进行包装，避免传统自然露天降温生产周期长、危险系数大的弊端，大大缩短了生产周期，提高了生产效率，实现了整个炭化过程的连续式自动化生产，1～2人便可完成操作，大大节省了生产过程中的劳动强度和时间。

进一步，还包括热回流浓缩系统16、防爆系统17、出液口18和清尘口19，

热回流浓缩系统16设置在集气装置10的出口处，防爆系统17设置在烟气回收单元11的箱体111顶部，出液口18和清尘口19设置在烟气回收单元11的箱体111底部，防爆系统17包括壳体171，壳体171顶部设置有防爆孔173，防爆孔173上设置有防爆片172。

工作时，当烟气经集气装置10送入烟气回收单元11后，经热回流浓缩系统16发生冷凝，烟气中的木醋液和木焦油被液化，经箱体111内壁落入箱体111底部，之后可根据需要通过出液口18排出，进行储存再利用。另外，箱体111底部还设置有清尘口19，通过此口可将箱体111底部的液体和杂质一起排出，进行储存再利用。同时，箱体111顶部还设置有防爆系统17，工作时，当大量烟气短时间内汇入烟气回收单元11，超出烟气回收单元11承载范围时，过大的气压将首先迫使防爆片172破裂，使得烟气向防爆系统17壳体171外扩散，降低烟气回收单元11箱体111内的气压大小，同时提醒操作人员对箱体111内气体压力进行控制，降低爆炸发生的可能性。如防爆片172破裂后仍不能有效改善箱体111内气体压力，气压可通过防爆孔173破坏防爆系统17顶板，使得烟气由此直接排入空气中，避免对整个箱体造成损伤。同时防爆系统17设置在箱体111顶部，烟气从其中排出直接向上排入到空中，不易对人员造成伤害，这一设置有效提高了设备的安全性和可靠性。

烟气回收单元的设置将物料炭化过程中所产生的烟气进行了冷凝再回收利用，使得设备整体无三废排放，大大增加了烟气副产品的附加值。同时，烟气中的木醋液和木焦油等液体被冷凝后沿箱体下流过程中，会带走箱体本身的热量，同时对其进行降温和清洗，避免箱体过热对烟气回收作业造成不必要的影响，有效保证了烟气回收单元整体运行的稳定性和安全性。

进一步，烟气回收单元11还设置有出气管路20，出气管路20上设置有第一支路21与第二支路22，第一支路21通过第一阀门23与燃烧室25连接，第二支路22通过第二阀门24与储气罐26连接。

烟气回收单元11还设置有出气管路20，出气管路20上设置有第一支路21与第二支路22，第一支路21通过第一阀门23与燃烧室25连接，第二支路22通过第二阀门24与储气罐26连接，使得烟气中的木煤气经冷凝处理后，可根 据需要通入燃烧室25进行二次燃烧为设备提高热能，或通过第二支管22输送至储气罐26进行储存以备后续使用，避免了木煤气直接排入空气，造成环境污染和能源浪费。这一设置实现了燃料的自给自足，同时还可有节余，进一步用于供暖等应用，有效节省了电能消耗(不足传统设备能量消耗的1/10)，设计科学合理。

进一步，冷却装置14为水冷系统或风冷系统。

进一步，送料装置13为螺旋式送料装置或履带式送料装置。

进一步，防爆片172为压力爆破片，防爆孔173为压力防爆孔，箱体111为塑性箱体。

箱体111为塑性箱体，在箱体111内气压过大时，箱体111可向外膨胀，对箱体111内气压起到了一定的减缓作用，与防爆片172和防爆孔173一起构成了三级防爆系统，进一步增加了设备工作时的安全性和可靠性。

进一步，出液口18上设置有过滤网。

出液口18上设置有过滤网，确保了从出液口18流出的液体清洁无杂质，便于根据需要对其做后续处理或使用。

进一步，出气口9与加料仓7位于旋转内筒3的同一端。

出气口9与加料仓7位于旋转内筒3的同一端，相较于将出气口9设置在出料口8一端，收集到的烟气含尘量更低，避免了沉渣过多对烟气回收单元11中各出口造成堵塞。

进一步，导料板27为螺旋导料板，旋转内筒3与加料仓7连接处设置有旋转密封装置28。

导料板27为螺旋导料板，符合设备旋转送料的输送特点，更便于物料的输送，设计科学合理。

旋转内筒3与加料仓7连接处设置有旋转密封装置28，确保了其连接处的密封性，保证了炉内的保温效率，同时使得反应所产生的烟气不会从连接处跑出，设计简单合理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，其特征在于，包括从外到内依次设置的旋转外筒(1)、旋转中筒(2)和旋转内筒(3)，所述旋转外筒(1)与所述旋转中筒(2)开口相反，与所述旋转内筒(3)开口相同，

所述旋转外筒(1)设置在燃烧室(25)内，

所述旋转内筒(3)内部、所述旋转内筒(3)与所述旋转中筒(2)之间、所述旋转外筒(1)与所述旋转中筒(2)之间为依次相通的烘干层(4)、预炭化层(5)、炭化层(6)，

所述旋转内筒(3)与加料仓(7)连接，所述旋转外筒(1)一端设置有出气口(9)，另一端与集料箱(12)连接，所述出气口(9)通过集气装置(10)与烟气回收单元(11)连接，所述旋转外筒(1)、所述旋转中筒(2)和所述旋转内筒(3)上均设置有导料板(27)。

2.根据权利要求1所述的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，其特征在于，所述旋转中筒(2)个数为1～5个，所述集料箱(12)通过送料装置(13)与包装机(15)连接，且其上设置有冷却装置(14)。

3.根据权利要求1所述的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，其特征在于，还包括热回流浓缩系统(16)、防爆系统(17)、出液口(18)和清尘口(19)，

所述热回流浓缩系统(16)设置在所述集气装置(10)的出口处，所述防爆系统(17)设置在所述烟气回收单元(11)的箱体(111)顶部，所述出液口(18)和清尘口(19)设置在所述烟气回收单元(11)的箱体(111)底部，所述防爆系统(17)包括壳体(171)，所述壳体(171)顶部设置有防爆孔(173)，所述防爆孔(173)上设置有防爆片(172)。

4.根据权利要求1所述的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，其特征在于，所述烟气回收单元(11)还设置有出气管路(20)，所述出气管路(20)上设置有第一支路(21)与第二支路(22)，所述第一支路(21)通过第一阀门(23)与所述燃烧室(25)连接，所述第二支路(22)通过第二阀门(24)与储气罐(26)连接。

5.根据权利要求2所述的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，其特征在于，所述冷却装置(14)为水冷系统或风冷系统。

6.根据权利要求2所述的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，其特征在于，所述送料装置(13)为螺旋式送料装置或履带式送料装置。

7.根据权利要求3所述的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，其特征在于，所述防爆片(172)为压力爆破片，所述防爆孔(173)为压力防爆孔，所述箱体(111)为塑性箱体。

8.根据权利要求3所述的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，其特征在于，所述出液口(18)上设置有过滤网。

9.根据权利要求1所述的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，其特征在于，所述出气口(9)与所述加料仓(7)位于所述旋转内筒(3)的同一端。

10.根据权利要求1所述的环保型旋转式多层干馏烘干炭化一体炉，其特征在于，所述导料板(27)为螺旋导料板，所述旋转内筒(3)与所述加料仓(7)连接处设置有旋转密封装置(28)。