CN107903917A - 一种真空高效一体化炭化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空高效一体化炭化炉，包括炉体，炉体从上至下依次包括干燥段、破碎段、挤压段、一次炭化段和真空保温段，用于依次对经过清洗处理的原料进行干燥、破碎、挤压、一次炭化和真空保温处理；其中，干燥段内设置有多个加热元件和用于将经过干燥处理的原料运输至破碎段的扳式翻转装置；破碎段内设置有破碎装置；挤压段内设置有压饼机；挤压段和一次炭化段之间设置有隔热门；一次炭化段和真空保温段内均设置有加热装置。本发明集干燥、破碎、挤压、炭化四种工艺过程于一体，简便、节能，提高了生产效率，节约了设备的占地面积，大大减少了设备投资。
Description
技术领域
本发明涉及炭化炉领域，特别是一种真空高效一体化炭化炉。
背景技术
生物质(biomass)是指利用太阳能经光合作用合成的任何有机物，包括农林牧副渔生产中产生的秸秆和生物质副产品及加工剩余物，还包括城市生活污水处理厂的污泥、养殖业禽畜粪便、餐厨垃圾等废弃物。这些废弃生物质的主要成分为碳水化合物，主要元素组成为C、H、O、N、P、K等生命元素以及少量的S、Ca、Si、Fe等微量元素，是一种可再生的资源。据不完全估算，全球年产生此类生物质废弃物达数十亿吨，多采用焚烧或填埋处置，利用率很低；仅中国的秸秆生物质，年产生量达8亿多吨，利用率不到50％，很大一部分在田间被直接焚烧，不仅浪费资源，又严重污染环境。
近年来，采用热裂解将生物质转化为主要含固定态生物质炭的技术及应用研究在国内外蓬勃发展，大量的基础研究证明：生物质炭疏松多孔，具有巨大的表面积和阳离子交换量，可以改善土壤理化性质，以及保湿和透气性，使作物增产，并能吸附土壤中的污染物，降低其生物有效性和迁移转化能力；生物质炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜能；生物质炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所，有利于对污染物的降解，但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解，对不同微生物影响不同；生物质炭还对蚯蚓等土壤有益动物有益；此外，生物质炭也能使化肥有缓释作用，提高施肥效率。
目前普遍采用真空气氛炉来制备生物质炭，为了提高炭化的效率，除真空气氛炉外，还要再额外购买干燥设备、破碎设备和挤压设备，一方面设备投资高，组装麻烦，另一方面原料在各设备之间运输需要一定的时间，影响生产效率。而且对炭化过程中产生的含尘炉气一般采用初级过滤，这样收集得到的气体为混合的可燃气体，纯度较低，只能送到燃烧炉或发电炉中作为热源，利用方式过于单一。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种集干燥、破碎、挤压、炭化四种工艺过程于一体，简便、节能，生产效率高，设备投资低的真空高效一体化炭化炉。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种真空高效一体化炭化炉，包括炉体，所述炉体从上至下依次包括干燥段、破碎段、挤压段、一次炭化段和真空保温段，用于依次对经过清洗处理的原料进行干燥、破碎、挤压、一次炭化和真空保温处理；其中，所述干燥段内设置有多个加热元件和用于将经过干燥处理的原料运输至破碎段的扳式翻转装置；所述破碎段内设置有破碎装置；所述挤压段内设置有压饼机；所述挤压段和一次炭化段之间设置有隔热门；所述一次炭化段和真空保温段内均设置有加热装置。
作为本发明的进一步改进：所述扳式翻转装置包括机座、料斗、旋转臂和旋转臂驱动装置；所述旋转臂驱动装置安装在所述机座上；所述旋转臂驱动装置与所述旋转臂连接；所述旋转臂与所述料斗连接。
作为本发明的进一步改进：所述破碎装置包括多个破碎滚轴和用于驱动破碎滚轴转动的滚轴驱动装置；所述破碎滚轴包括辊轴以及多个依次间隔连接于辊轴上的破碎齿圈。
作为本发明的进一步改进：所述隔热门包括第一隔热板、第二隔热板以及设于在第一隔热板和第二隔热板之间的柔软填充物。
作为本发明的进一步改进：还包括设置在所述炉体外的观察窗和温度控制仪。
作为本发明的进一步改进：还连通有排气净化系统，所述排气净化系统包括与所述炉体相连通的排气通道、设置在排气通道上的多个分子筛过滤器以及与分子筛过滤器相连通的气体存储箱。
作为本发明的进一步改进：所述排气通道包括第1排气支路、第2排气支路以及第n排气支路，所述多个分子筛过滤器包括第1分子筛过滤器、第2分子筛过滤器以及第n分子筛过滤器，所述气体存储箱包括1室、2室和n室，所述第1排气支路的一端连通所述炉体，所述第1排气支路的另一端连通所述第2排气支路的一端和所述气体存储箱的1室，所述第2排气支路的另一端连通所述第n排气支路的一端和气体存储箱的2室，所述第n排气支路的另一端连通所述气体存储箱的n室。
作为本发明的进一步改进：还连通有抽真空系统，所述抽真空系统包括与所述炉体相连通的抽真空口、与抽真空口相连通的抽真空通道、设置在抽真空通道上的流量阀以及与抽真空通道相连通的抽真空机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
⑴本发明设置有多个破碎滚轴和用于驱动破碎滚轴转动的滚轴驱动装置；所述破碎滚轴包括辊轴以及多个依次间隔连接于辊轴上的破碎齿圈。破碎齿圈的这种布置方式不仅能够分散辊轴所受的力，使辊轴受力更加均匀，还增加了破碎齿圈与原料的接触面积，增大其破碎能力。
⑵本发明设置有压饼机，对经过破碎处理的原料进行挤压处理，减少原料的体积，提升炭化效率。
⑶本发明设置有排气净化系统，对真空式一体化炭化炉和炭活化炉中产生的含尘炉气进行多级分子筛过滤与分类回收，避免资源浪费及污染的同时，还可获得不同纯度的可燃气体，满足各类工业生产的要求。
⑷本发明包括干燥段、破碎段、挤压段、一次炭化段和真空保温段，集干燥、破碎、挤压、炭化四种工艺过程于一体，简便、节能，提高了生产效率，节约了设备的占地面积，大大减少了设备投资。
附图说明
图1为本发明的工作状态示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明的扳式翻转装置的结构示意图。
图4为本发明的破碎装置的结构示意图。
图5为本发明的隔热门的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明：
如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种真空高效一体化炭化炉，包括炉体1，所述炉体1从上至下依次包括干燥段11、破碎段12、挤压段13、一次炭化段14和真空保温段15，用于依次对原料进行干燥、破碎、挤压、一次炭化和真空保温处理。
所述干燥段11内设置有多个用于对原料进行干燥处理的加热元件4和用于将经过干燥处理的原料运输至破碎段12的扳式翻转装置5；所述扳式翻转装置5包括机座51、多个料斗52、多个旋转臂53和多个旋转臂驱动装置54；所述旋转臂驱动装置54安装在所述机座51上；所述旋转臂驱动装置54与所述旋转臂53连接；所述旋转臂53与所述料斗52连接。旋转臂驱动装置54驱动旋转臂53转动，旋转臂53带动料斗52翻转，使料斗52内的原料掉落至破碎段12内。
所述破碎段12内设置有用于对原料进行破碎处理的破碎装置6；所述破碎装置6包括多个破碎滚轴61和用于驱动破碎滚轴转动的滚轴驱动装置62；所述破碎滚轴61包括辊轴611以及多个依次间隔连接于辊轴上的破碎齿圈612。破碎齿圈612的这种布置方式能够分散辊轴611所受的力，使辊轴611受力更加均匀，不仅能够分散辊轴所受的力，使辊轴受力更加均匀，还增加了破碎齿圈与原料的接触面积，增大其破碎能力。
所述挤压段13内设置有压饼机7，用于对经过破碎处理的原料进行挤压处理，挤压成品的厚度在0.5-5cm，减少原料的体积，提升炭化效率。
所述挤压段13和一次炭化段14之间设置有隔热门16，用于避免一次炭化段14内的热量流失。所述隔热门16包括第一隔热板161、第二隔热板162以及设于在第一隔热板161和第二隔热板162之间的柔软填充物163。
所述一次炭化段14设置有第一加热装置81，所述真空保温段15内设置有第二加热装置82。
还包括设置在所述炉体1外的观察窗17和温度控制仪18，所述温度控制仪18用于对一次炭化段14和真空保温段15内的温度进行调节控制。
还连通有抽真空系统，用于对一次炭化段14和真空保温段15进行抽真空处理，排尽里面的氧气，充满氮气。所述抽真空系统包括与所述炉体1相连通的抽真空口、与抽真空口相连通的抽真空通道21、设置在抽真空通道21上的流量阀22以及与抽真空通道21相连通的抽真空机23。
还连通有排气净化系统，用于对一次炭化段14和真空保温段15中产生的含尘炉气进行多级过滤净化与分类回收。所述排气净化系统包括与所述炉体1相连通的排气通道31、设置在排气通道31上的多个分子筛过滤器32以及与排气通道31相连通的气体存储箱33。所述排气通道31包括第1排气支路、第2排气支路以及第n排气支路，所述多个分子筛过滤器32包括第1分子筛过滤器、第2分子筛过滤器以及第n分子筛过滤器，所述气体存储箱33包括1室、2室和n室，所述第1排气支路的一端连通所述炉体1，所述第1排气支路的另一端连通所述第2排气支路的一端和所述气体存储箱33的1室，所述第2排气支路的另一端连通所述第n排气支路的一端和气体存储箱33的2室，所述第n排气支路的另一端连通所述气体存储箱33的n室。炭化过程中产生的含尘炉气通过排气通道31，通过多个分子筛过滤器32分别过滤，得到不同纯度的可燃气体，分类存储在气体存储箱33内。
本发明的工艺流程：S1在干燥段11，原料置于扳式翻转装置5的料斗52内，加热元件4对原料进行干燥处理，脱除其中的水分，旋转臂驱动装置54驱动旋转臂53转动，旋转臂53带动料斗52翻转，使料斗52内的原料掉落至破碎段12内；S2在破碎段12，滚轴驱动装置62带动辊轴611转动，辊轴上的破碎齿圈612对原料进行破碎处理；S3在挤压段13，压饼机7将经过破碎处理的原料挤压成饼，减少原料的体积；S4在一次炭化段14，在第一加热装置81的作用下，原料逐渐升温至一定温度，脱除其中的剩余水分，并开始发生炭化反应；S5在真空保温段15，在第二加热装置82的作用下，原料保持在该温度一定时间，继续炭化反应，脱除挥发份，最终形成具有一定的孔隙的生物质炭。在S4和S5期间，抽真空系统对一次炭化段14和真空保温段15进行抽真空处理，排尽里面的氧气，充满氮气，使氮气一直保持流动，抽真空通道21上的流量阀22调节氮气流动的流速。排气净化系统对一次炭化段14和真空保温段15中产生的含尘炉气进行多级分子筛过滤净化，并将收集到的不同纯度的可燃气体分类存储在气体存储箱33内。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。
Claims (8)
1.一种真空高效一体化炭化炉，其特征在于：包括炉体，所述炉体从上至下依次包括干燥段、破碎段、挤压段、一次炭化段和真空保温段，用于依次对经过清洗处理的原料进行干燥、破碎、挤压、一次炭化和真空保温处理；其中，所述干燥段内设置有多个加热元件和用于将经过干燥处理的原料运输至破碎段的扳式翻转装置；所述破碎段内设置有破碎装置；所述挤压段内设置有压饼机；所述挤压段和一次炭化段之间设置有隔热门；所述一次炭化段和真空保温段内均设置有加热装置。
2.根据权利要求1所述的一种真空高效一体化炭化炉，其特征在于：所述扳式翻转装置包括机座、料斗、旋转臂和旋转臂驱动装置；所述旋转臂驱动装置安装在所述机座上；所述旋转臂驱动装置与所述旋转臂连接；所述旋转臂与所述料斗连接。
3.根据权利要求1所述的一种真空高效一体化炭化炉，其特征在于：所述破碎装置包括多个破碎滚轴和用于驱动破碎滚轴转动的滚轴驱动装置；所述破碎滚轴包括辊轴以及多个依次间隔连接于辊轴上的破碎齿圈。
4.根据权利要1所述的一种真空高效一体化炭化炉，其特征在于：所述隔热门包括第一隔热板、第二隔热板以及设于在第一隔热板和第二隔热板之间的柔软填充物。
5.根据权利要求1所述的一种真空高效一体化炭化炉，其特征在于：还包括设置在所述炉体外的观察窗和温度控制仪。
6.根据权利要求1所述的一种真空高效一体化炭化炉，其特征在于：还连通有排气净化系统，所述排气净化系统包括与所述炉体相连通的排气通道、设置在排气通道上的多个分子筛过滤器以及与分子筛过滤器相连通的气体存储箱。
7.根据权利要求6所述的一种真空高效一体化炭化炉，其特征在于：所述排气通道包括第1排气支路、第2排气支路以及第n排气支路，所述多个分子筛过滤器包括第1分子筛过滤器、第2分子筛过滤器以及第n分子筛过滤器，所述气体存储箱包括1室、2室和n室，所述第1排气支路的一端连通所述炉体，所述第1排气支路的另一端连通所述第2排气支路的一端和所述气体存储箱的1室，所述第2排气支路的另一端连通所述第n排气支路的一端和气体存储箱的2室，所述第n排气支路的另一端连通所述气体存储箱的n室。
8.根据权利要求1所述的一种真空高效一体化炭化炉，其特征在于：还连通有抽真空系统，所述抽真空系统包括与所述炉体相连通的抽真空口、与抽真空口相连通的抽真空通道、设置在抽真空通道上的流量阀以及与抽真空通道相连通的抽真空机。
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