CN106675599B - 用于连续制备生物炭的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于连续制备生物炭的设备及方法,涉及农林废弃物资源综合利用领域，包括空心的环形炉体，且环形炉体外侧连通设置有物料进出室；所述环形炉体与物料进出室内共同设置有物料传送轨道，且物料传送轨道的进出端平行穿过物料进出室至外；物料箱通过物料传送轨道自动进入到物料进出室内，且在物料进出室内进行预热，预热后的物料箱进入到环形炉体内进行炭化，炭化后的物料箱通过物料传送轨道自动进入到物料进出室内，此时炭化后的物料箱预热对未进行炭化的物料箱内的农林废弃物进行预热，炭化后的物料箱通过物料传送轨道运送到物料进出室外，最后取出物料箱内的生物炭。本发明可连续生产，无须熄火，生产效率高，降低了炭化能耗。

Description

用于连续制备生物炭的设备及方法

技术领域

本发明涉及农林废弃物资源综合利用领域，具体而言，涉及一种用于连续制备生物炭的设备及方法。

背景技术

生物炭是由生物质材料在完全或部分缺氧的条件下经热解炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物质，表面多孔性特征显著，具有较大的比表面积和较高的表面能。生物炭表面极性官能团较少，主要基团包括羧基、酚羟基、羰基、内酯、吡喃酮、酸酐等，构成了生物炭良好的吸附特性。

我国年产农林业废弃物约14亿吨，其中仅玉米、水稻、小麦等大宗作物的秸秆产量就达到6.5亿吨，但其中秸秆还田量占比不足20%，而被浪费的资源量超过50%。我国农作物秸秆随意弃置，每年可能形成的面源COD总量极大值约为488万吨。

从工业化角度考虑，只有对秸秆等农林废弃物进行统一的、高效地加工，才能实现其最大的利用价值。数量庞大的农林业废弃物正是生物炭的理想来源，生物炭技术正契合了高效利用秸秆资源、减少面源污染的需要。

目前，国内外以农林业废弃物为原料制备生物炭普遍采用干馏法，即在无氧或缺氧的条件下加热农林业废弃物等生物质使其产生裂解反应，从而产生生物炭、生物油和可燃气。但这些设备多采用批次生产，不能连续进行生物质的碳化，存在炭化能耗高的问题，且尾气回收利用也存在不足之处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于连续制备生物炭的设备及方法，以解决上述问题。

为实现本发明目的，采用的技术方案为：一种用于连续制备生物炭的方法，包括如下步骤：

S1、将环形炉体内通入空气，并对环形炉体开始预热；

S2、将农作物秸秆、竹木加工废弃物、树枝、树叶、果壳、果皮、酒糟、甘蔗渣、稻谷壳、棉籽壳和废弃食用菌培养基等农林废弃物，经过干燥和粉碎后，分别装入到多个物料箱内；

S3、装满农林废弃物的物料箱沿物料传送轨道自动运行至物料进出室内，且物料箱在运行的同时物料箱内的农林废弃物进行预热；

S4、预热好的物料箱进入到环形炉体内，此时物料箱内的农林废弃物进行炭化；

S5、炭化后，物料箱从环形炉体内移动到物料进出室内，且炭化后的物料箱自身余热对刚进入到物料进出室内的物料箱进行预热；

S6、炭化完成的物料箱排出物料进出室，此时打开物料箱取出生物炭。

在上述步骤4中，环形炉体内的炭化温度为400°~600°。

在上述步骤5中，炭化产生的烟气通过输送管道传输至净化器内进行净化分离。

用于连续制备生物炭的设备，包括环形炉体，环形炉体的炉体壁内设置有环形空腔，且环形炉体外设置有与环形空腔连通的物料进出室；所述环形炉体与物料进出室内共同设置有物料传送轨道，且物料传送轨道的进出端穿出物料进出室外；所述物料传送轨道上固定设置有物料箱。

进一步的，所述物料箱包括箱体和箱盖，箱盖上设置有热解气逸出孔。

进一步的，所述热解气逸出孔至少一个，箱体底部设置有卡合齿，且卡合齿卡设在物料传送轨道上；所述物料进出室外还设置有驱动物料传送轨道运行的驱动装置，且驱动装置配设有调速箱。

进一步的，所述环形炉体内和物料进出室内均设置有进气主管道，进气管道上均设置有风量调节阀；所述进气主管道上设置有多个进气分管道，且环形炉体内和物料进出室内的进气主管道进气端连接设置有鼓风机。

进一步的，所述环形炉体上还开设有热解气出口，且热解气出口为多个，多个热解气出口位于环形炉体的顶面，且多个热解气出口通过输送管道共同连接设置有净化器。

进一步的，所述环形炉体的加热方式为内加热方式，且内加热方式为电加热。

进一步的，所述环形炉体上还设置有温度计，且环形炉体内设置有热电偶，热电偶与温度计连接。

本发明的有益效果是,

1.本发明可连续生产，无须熄火，生产效率高，降低了炭化能耗；生产过程中原料受热均匀、热解时间可控，制备的生物炭性质均一。

2.本发明通过物料传送轨道的前进，使物料传送轨道上的物料箱随物料传送轨道一起传动，实现生物炭的全自动生产，且不需要人工进料和出料，生产更加方便。

3.本发明通过将环形炉体内产生热解气传送至净化器内，能将热解气进行有效净化后排放到大气中，降低大气的污染，更加节能环保；同时能通过进化器将热解气中的木焦油、木醋液和燃气分离出，使分离出来的物质进行再次利用，实现能源的二次回收利用。本发明提高了资源利用率，具有经济效益好和无污染的特点。

4.本发明能采用多种加热方式，加热方式简单，热能利用率高，能有效对环形炉体内的温度进行监控，同时方便对炉体和物料进出室内进入的风量进行调节。同时通过炭化后的物料箱余热对未炭化的物料箱内的农林废弃物进行预热，提高了能源利用率。

附图说明

图1是本发明提供的用于连续制备生物炭的设备的结构图；

图2是本发明提供的用于连续制备生物炭的设备的主视图；

图3是本发明提供的用于连续制备生物炭的设备中的环形炉体截面图；

图4是本发明提供的用于连续制备生物炭的设备中的物料进出室截面图；

附图中标记及相应的零部件名称：

1、环形炉体，2、物料进出室， 3、物料传送轨道，4、物料箱，5、热解气逸出孔，6、箱盖， 7、箱体，8、卡合齿，9、进气主管道，10、风量调节阀，11、进气分管道，12、鼓风机，13、热解气出口，14、输送管道，15、净化器，16、温度计，17、热电偶，18、驱动装置，19、调速箱，20、环形空腔。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

图1所示出了本发明提供的一种用于连续制备生物炭的方法，包括如下步骤：

S1、将环形炉体内通入空气,通过鼓风机的运转，使环形炉体外的空气均匀的进入到环形炉体内和物料进出室内，保证环形炉体和物料进出室内的空气循环流动，并通过内加热的方式对环形炉体开始预热；

S2、将农作物秸秆、竹木加工废弃物、树枝、树叶、果壳、果皮、酒糟、甘蔗渣、稻谷壳、棉籽壳和废弃食用菌培养基等农林废弃物，经过干燥和粉碎后，分别装入到多个物料箱内；

S3、装满农林废弃物的物料箱沿物料传送轨道自动运行至物料进出室内，物料箱在运行的同时物料箱内的农林废弃物进行预热，因环形炉体与物料进出室连通，环形炉体在进行预热时，环形炉体内的高温会传递至物料进出室内，使物料箱在物料进出室内自动运行时物料箱内农林废弃物达到预热的效果；

S4、预热好的物料箱进入到环形炉体内，通过环形炉体内的高温，物料箱内的农林废弃物进行炭化；

S5、炭化后，物料箱从环形炉体内移动到物料进出室内，且炭化后的物料箱自身余热对刚进入到物料进出室内的物料箱进行预热，此时不仅能使未预热的物料箱内的农林废弃物进行预热，同时能有效使炭化后的物料箱内的生物炭进行冷却；

S6、炭化完成的物料箱排出物料进出室，此时打开物料箱取出生物炭。

在上述步骤4中，环形炉体内的炭化温度为400°~600°，且环形炉体内的炭化温度有限选用500°，不仅使物料箱内的农林废弃物完全炭化，同时能有效防止物料箱内的农林废弃物炭化过度。

在上述步骤5中，炭化产生的烟气通过输送管道传输至净化器内进行净化分离，通过净化后的烟气直接排送到大气中，同时将净化器在净化过程中产生的木焦油、木醋液和燃气进行回收。

图1-图4示出了一种用于连续制备生物炭的设备，包括环形炉体1，环形炉体1的炉体壁内设置有环形空腔20，且环形炉体1外侧设置有与环形空腔20连通的物料进出室2,所述物料进出室2沿环形炉体1的半径方向排布，使环形炉体1与物料进出室2共同构成“球拍”形，“球拍”的“拍面”为环形炉体，“拍柄”为物料进出室2，方便物料进入到环形炉体1内，同时方便物料传送轨道3的安装；所述环形炉体1与物料进出室2内共同设置有物料传送轨道3，且物料传送轨道3的进出端穿出物料进出室2外，物料传送轨道3的中部沿环形炉体1弯曲排布，物料传送轨道3的进出端沿物料进出室2的轴线方向平行排布。

所述物料传送轨道3上固定设置有物料箱4，物料传送轨道3为轨道台车式，即物料箱4固定在物料传送轨道3上，物料传送轨道3通过驱动装置18驱动，通过物料传送轨道3的前进，使物料传送轨道3上的物料箱4随物料传送轨道3一起传动。物料箱4用于放置农作物秸秆、竹木加工废弃物、树枝、树叶、果壳、果皮、酒糟、甘蔗渣、稻谷壳、棉籽壳和废弃食用菌培养基等粉碎后的农林废弃物；所述物料箱4包括箱盖6和箱体7，箱盖6上设置有热解气逸出孔5，热解气逸出孔5方便在炭化的过程中将物料箱4内的热解气散发至环形炉体1内，提高农林废弃物的炭化效率，使物料箱4内的农林废弃物的炭化更加彻底。

所述热解气逸出孔5至少一个，多个热解气逸出孔5均匀的分布在箱盖6上，使物料箱4内的热解气快速的排出，箱体7底部设置有卡合齿8，且卡合齿8卡设在物料传送轨道3上，能有效避免物料箱4在移动过程中脱离物料传送轨道3，使物料箱4的移动更加平稳；所述物料进出室2外还设置有驱动物料传送轨道运行的驱动装置18，且驱动装置18配设有调速箱19，调速箱19可以对驱动装置18的转速进行调控，从而有效调控物料传送轨道3的运行速度，从而控制物料箱4的移动速度，进而起到控制物料箱4内农林废弃物的热解时间和调节生物炭单位时间产量的作用。

所述环形炉体1内和物料进出室2内均设置有进气主管道9，进气管道9上均设置有风量调节阀10；所述进气主管道9上设置有多个进气分管道11，多个进气分管道11沿着进气主管道9的轴线方向均匀间隔排布，使空气能均匀的进入到环形炉体1和物料进出室2内，风量调节阀10能调节空气进入到环形炉体1和物料进出室2内的速度和容量，使环形炉体1内部分缺氧或完全缺氧，且环形炉体1内和物料进出室2内的进气主管道9进气端连接设置有鼓风机12，通过鼓风机12的作用使空气进入到环形炉体1和物料进出室2的空气流动更快。

所述环形炉体1上还开设有热解气出口13，且热解气出口13为多个，多个热解气出口13均位于环形炉体1的顶面，多个热解气出口13位于环形炉体1的顶面，多个热解气出口13沿环形炉体1周向均匀排布，使相邻两个热解气出口13之间的间距相等，且多个热解气出口13通过输送管道14共同连接设置有净化器15。

所述环形炉体1的加热方式还可以为内加热方式，且内加热方式为电加热，电加热的采用电炉丝、硅碳棒或硅钼棒作为发热元件，且电热元件安装在环形炉体1的内底面上。所述环形炉体1的加热方式还可以为外加热方式，且外加热方式为火焰加热，且火焰加热的原料可以为煤粉、重油或气体，且火焰位于环形炉体的下方。

所述环形炉体1上还设置有温度计16，且环形炉体1内设置有热电偶17，热电偶17与温度计16连接，通过温度计16能快速的了解环形炉体1内的温度，方便物料箱4内农林废弃物的炭化。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)

1.用于连续制备生物炭的方法，其特征在于,包括如下步骤：

S1、将环形炉体内通入空气，并对环形炉体开始预热；

S2、将农林废弃物经过干燥和粉碎后分别装入到多个物料箱内；所述农林废弃物为农作物秸秆、竹木加工废弃物、树枝、树叶、果壳、果皮、酒糟、甘蔗渣、稻谷壳、棉籽壳和废弃食用菌培养基；

S3、装满农林废弃物的物料箱沿物料传送轨道自动运行至物料进出室内，且物料箱在运行的同时物料箱内的农林废弃物进行预热；

S4、预热好的物料箱进入到环形炉体内，此时物料箱内的农林废弃物进行炭化，环形炉体内的炭化温度为400°~600°；

S5、炭化后，物料箱从环形炉体内移动到物料进出室内，且炭化后的物料箱自身余热对刚进入到物料进出室内的物料箱进行预热；

S6、炭化完成的物料箱排出物料进出室，此时打开物料箱取出生物炭。

2.根据权利要求1所述的用于连续制备生物炭的方法，其特征在于，在上述步骤S5中，炭化产生的烟气通过输送管道传输至净化器内进行净化分离。

3.采用权利要求1或2所述的用于连续制备生物炭的方法的设备，包括环形炉体，环形炉体的炉体壁内设置有环形空腔，且环形炉体外设置有与环形空腔连通的物料进出室；所述环形炉体与物料进出室内共同设置有物料传送轨道，且物料传送轨道的进出端穿出物料进出室外；所述物料传送轨道上固定设置有物料箱；物料箱包括箱体和箱盖，箱盖上设置有热解气逸出孔；所述热解气逸出孔至少一个，箱体底部设置有卡合齿，且卡合齿卡设在物料传送轨道上；所述物料进出室外还设置有驱动物料传送轨道运行的驱动装置，且驱动装置配设有调速箱。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述环形炉体内和物料进出室内均设置有进气主管道，进气主管道上均设置有风量调节阀；所述进气主管道上设置有多个进气分管道，且环形炉体内和物料进出室内的进气主管道进气端连接设置有鼓风机。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述环形炉体上还开设有热解气出口，且热解气出口为多个，多个热解气出口位于环形炉体的顶面，且多个热解气出口通过输送管道共同连接设置有净化器。

6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述环形炉体的加热方式为内加热方式，且内加热方式为电加热。

7.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述环形炉体上还设置有温度计，且环形炉体内设置有热电偶，热电偶与温度计连接。