CN108048118B

CN108048118B - 一种林业废弃物制棒炭化供热系统

Info

Publication number: CN108048118B
Application number: CN201810110467.XA
Authority: CN
Inventors: 江秋文; 罗诗权; 徐良勇
Original assignee: Liuyang Jinren Forestry Group Co ltd
Current assignee: Liuyang Yinzhu Agriculture And Forestry Technology Co ltd
Priority date: 2018-02-05
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2038-02-05
Also published as: CN108048118A

Abstract

本发明公开了一种林业废弃物制棒炭化供热系统，包括依序由一次粉碎机构、发酵堆场、上料机构、风干机构、筛分机构和热压制棒机构组成的制棒装置。风干机构的滚筒内腔分为内外三层套叠结构并设有正、反螺旋送料肋条使木屑往返流动风干；再通过加热挤压成型木屑棒。还包括若干呈矩阵式分布的地窖式的窑体，两行窑体之间设置一条预燃导热坑道。炭化过程中的可燃气体受锅炉风机作用，依序经预燃导热坑道、总导热坑道、分流门、供热管路向锅炉供热。在造价低廉的前提下实现了较好的保温效果和气密效果；大幅减少能耗；大幅提高了炭的品质；杜绝了环境污染的同时，安全方便地实现了炭化气体的即时利用；系统规模便于灵活调整。

Description

一种林业废弃物制棒炭化供热系统

技术领域

本发明涉及一种林业废弃物的处理。

背景技术

林业废弃物如树枝、树皮、木材加工边角料、薪柴、枝桠柴、卷皮、刨花、锯屑等，这些废弃物来源于植物，主要是由C、H、O、N、S等组成，是植物光合作用的产物，具有可再生性、可持续性、资源丰富等特点。

但是，这些废弃物现有的主要处理方式是，经过机械或人工方式破碎，破碎后的木屑作为燃料直接燃烧供热，燃烧效率低下，烟气污染严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种林业废弃物的高效方便的处理利用系统，在生产高品质生物质炭的过程中得到清洁安全的气化能源，制炭周期短、耗能低，无烟气污染、生产规模灵活可控，设备投资少。本发明采用的技术方案是，一种林业废弃物制棒炭化供热系统，其特征在于，包括制棒装置、地窖式制炭组合窑及锅炉供热系统两部分：

所述制棒装置依序包括一次粉碎机构、发酵堆场、上料机构、风干机构、筛分机构和热压制棒机构：所述一次粉碎机构包括林木废弃物破碎、粉碎设备；所述发酵堆场包括供木屑自然发酵的堆积场地；所述上料机构包括上料斗和上料绞龙，发酵后的木屑送入上料斗，承接上料斗出料口的上料绞龙将木屑送入风干机构；所述风干机构包括滚筒和向滚筒内输入热风的风机，所述滚筒内腔分为内外套叠分布的内腔、中腔和外腔；外腔靠近首端的进料口连通所述上料绞龙，外腔内壁上设有正螺旋送料肋条，外腔末端连通中腔末端；中腔内壁上设有反螺旋送料肋条，中腔首端连通内腔首端；内腔内壁上设有正螺旋送料肋条，内腔末端为滚筒出料口；所述筛分机构包括多级串接的风选塔，粒度合格的木屑进入喷淋塔水幕除尘后送入中转料仓；粒度不合格的木屑进入二次粉碎机构再次粉碎后返回风选塔；热压制棒机构包括连接中转料仓的分料槽，分料槽内并列设置正向匀料绞龙和反向匀料绞龙；分料槽底部均匀分布若干落料口；模具料斗承接落料口，模具料斗底部连通筒状模腔；筒状模腔一端设有方形挤出口，筒状模腔另一端插入挤压件；挤压件外壁设有对应配合筒状模腔内壁的挤压送料螺旋，挤压件尾部连接旋转驱动电机，挤压件头部为尖锥体，尖锥体位于所述方形挤出口的中心；方形挤出口下方承接木屑棒收集传送带；筒状模腔外壁上设有电加热组件；筒状模腔上方设置锥形的集烟罩，集烟罩的锥顶连通集烟管道；

所述地窖式制炭组合窑及锅炉供热系统包括若干呈矩阵式分布的地窖式的窑体，两行窑体之间设置一条预燃导热坑道，各条预燃导热坑道的一端连通汇集于总导热坑道；总导热坑道通过分流门连通第一供热管路和第二供热管路，第一供热管路连通燃气锅炉炉膛，第二供热管路连通燃气锅炉的预热水箱加热器；所述窑体为耐火砖砌结构，窑体上端开口设有密封窑盖，窑体一侧的可调式进气口向窑体底部输送空气；窑体另一侧的两条旁通管连通窑体和预燃导热坑道；所述预燃导热坑道为耐火砖砌结构，炭化过程中产生的可燃气体分布在预燃导热坑道内，预燃导热坑道上端开口设有耐火砖砌的密封盖板；密封盖板上沿预燃导热坑道长度方向均匀分布若干助燃通风孔，助燃通风孔的设有孔盖；任意一个助燃通风孔都可以作为可燃气体的点燃孔；所述组合窑还包括吊篮、行车；炭棒冷却密封罩和气密水池；盛放木屑棒的吊篮由行车吊装入所述窑体，窑体内置入引燃物并点燃，盖上窑盖木屑棒在窑体内炭化成炭棒后，吊车将吊篮由窑体内吊装至气密水池内，用炭棒冷却密封罩罩住吊篮，气密水池内的水封闭罩体与池底之间的缝隙；炭化过程中的可燃气体受锅炉风机作用，依序经预燃导热坑道、总导热坑道、分流门、供热管路进入燃气锅炉炉膛或预热水加热机构。在预燃导热坑道内引燃所述可燃气体以泄压防爆。

本发明的有益效果在于：

1.地窖式构造在造价低廉的前提下实现了较好的保温效果和气密效果，保温效果好降低了能耗，气密效果好便于可燃气体的收集和烟气排放控制。

2. 矩阵式分布的地窖窑以及分布在地窖窑之间的预燃导热坑道有效提高、保持矩阵范围内的氛围温度，从而有利于窑体温度的保持或提高，大幅缩短生产周期，大幅减少能耗；同时大幅提高了炭的品质，成品炭密度1.6～1.8g/cm³，热值7800～9200大卡，燃烧时间长，无烟无味。经济价值较高。

3.烧炭烟气全面收集，杜绝了环境污染的同时，安全方便地实现了炭化气体的即时利用，装置简单，方法易行，造价低廉。同时供热切换方便，可以在两个供热区域灵活调节供气量，确保锅炉安全的同时杜绝了热能损耗，确保排放气体的环保性能。

4.尤须强调的是，设置预燃导热坑道和助燃通风孔，并在坑道内引燃所述可燃气体。这一技术措施同时起到了多重作用：1）起到泄压防爆作用，确保了锅炉设备的安全，使得可燃气体的即时利用具备了可行性；2）起到了烟气收集的管路作用；3）起到了氛围增温保温作用。

5.矩阵式组合结构使得系统规模便于灵活调整，可以根据原料供应规模、场地大小等现实条件确定窑体组合的数量，不论规模大小都能够适用且取得效益，有利用推广使用。

6. 可以大幅降低木屑棒成品的水分和灰尘等不可燃杂质；提高成品的质地均匀性，提高成品密度；同时设备工作流畅、安全可靠、故障率低。制得的木屑棒为方形中孔结构，可以直接作为生物质燃料或机制炭的基材。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

附图说明

图1为系统整体构成原理结构示意图；

图2为制棒装置的风干机构的结构示意图；

图3为制棒装置的热压制棒机构的结构示意图；

图4为窑体剖面原理结构示意图（左侧窑体201空置，右侧窑体201内放置了吊篮218）；

图5为炭棒冷却密封罩和气密水池原理结构示意图。

具体实施方式

参见附图，反映本发明的一种具体结构，所述林业废弃物制棒炭化供热系统包括制棒装置、地窖式制炭组合窑及锅炉供热系统两部分。

制棒装置依序包括一次粉碎机构101、发酵堆场102、上料机构103、风干机构、筛分机构和热压制棒机构：

所述一次粉碎机构101包括将林木废弃物加工成18目木屑的破碎、粉碎设备；市场上的木屑粉碎机都可适用。所述发酵堆场102包括供木屑自然发酵的堆积场地，发酵周期为七天。所述上料机构103包括上料斗和上料绞龙，发酵后的木屑送入上料斗，承接上料斗出料口的上料绞龙将木屑送入风干机构。

所述风干机构包括十二米长的滚筒和向滚筒内输入热风的风机133，所述滚筒内腔分为内外套叠分布的内腔125、中腔124和外腔104；外腔104靠近首端的进料口131连通所述上料绞龙，外腔104内壁上设有正螺旋送料肋条126，外腔104末端通过外漏料口129连通中腔124的末端；中腔124内壁上设有反螺旋送料肋条127，中腔124首端通过内漏料口130连通内腔125首端；内腔125内壁上设有正螺旋送料肋条128，内腔124的末端为滚筒出料口132。滚筒在电机和齿轮传动机构的作用下转动，转动过程中，进料口131送入的木屑在正、反螺旋送料肋条的作用下，依序在外腔104、中腔124和内腔125中往返流动，最后由滚筒出料口132送出。流动过程中由热风风干至含水率4～8%。多腔内外套叠往返流动的滚筒有利于缩短设备长度，减少能耗。

所述筛分机构包括六级串接的风选塔105，经风选塔105筛选后粒度合格的木屑进入喷淋塔106水幕除尘后送入中转料仓108；粒度不合格的木屑进入二次粉碎机构107再次粉碎后返回风选塔105。

热压制棒机构包括连接中转料仓108的分料槽111，分料槽111内并列设置正向匀料绞龙110和反向匀料绞龙109，使得木屑在整个分料槽111内均衡满布。分料槽111底部均匀分布六个落料口114。落料口114下方对应设置六个棒体成型模具。模具料斗117承接落料口114，模具料斗117底部连通筒状模腔112。筒状模腔112一端设有方形挤出口123，筒状模腔112另一端插入挤压件119；挤压件119外壁设有对应配合筒状模腔内壁的挤压送料螺旋120，挤压件119尾部连接旋转驱动电机118，挤压件119头部为尖锥体122，尖锥体122位于所述方形挤出口123的中心以形成木屑棒的中孔；方形挤出口123下方承接木屑棒收集传送带113；筒状模腔外壁上设有加热线圈构成的电加热组件121，加热温度260℃；筒状模腔上方设置锥形的集烟罩115，集烟罩115的锥顶连通集烟管道116。木屑由模具料斗117进入筒状模腔112，热压作用下由方形挤出口123挤出为方形中孔棱柱结构的木屑棒，由收集传送带113收集送入下一工序作为下一步制炭的基材。

地窖式制炭组合窑及锅炉供热系统与制棒装置比邻设置，系统包括十六个呈4行×4列矩阵式分布的窑体201，窑体201为开设在地面200之下的地窖式结构。各窑体之间的间距为40～50厘米。两行窑体201之间设置一条预燃导热坑道205，两条预燃导热坑道205的一端连通汇集于总导热坑道206，总导热坑道206通过分流门208连通第一供热管路210和第二供热管路209，第一供热管210连通燃气锅炉212的炉膛，第二供热管209连通燃气锅炉212的预热水箱211的加热器。炭化过程中的可燃气体受锅炉炉膛风机作用，依序经预燃导热坑道、总导热坑道、分流门、第一供热管进入燃气锅炉炉膛。烧炭烟气全面收集，杜绝了环境污染的同时，安全方便地实现了炭化气体的即时利用。

所述窑体201为耐火砖砌结构，窑体规格为：长×宽×深=1.3米×1.3米×1.4米。窑体201上端开口设有密封窑盖214，窑体201一侧的进气口204向窑体201底部输送空气，进气口204的进气门213可调节进气量。窑体201的另一侧的两条旁通管连通窑体201和预燃导热坑道205；两条旁通管上下设置，上旁通管202的开口与窑体201上端口间距为10厘米，下旁通管216的开口靠近窑体201的底面。

所述预燃导热坑道205为耐火砖砌结构，坑道规格为：宽×深=0.5米×1.4米；炭化过程中产生的可燃气体分布在预燃导热坑道205内，预燃导热坑道205上端开口设有耐火砖砌的密封盖板215；密封盖板215上沿坑道205长度方向均匀分布三个助燃通风孔203，各个助燃通风孔203之间的间距为3米，助燃通风孔203的设有孔盖；任意一个助燃通风孔203都可以作为可燃气体的点燃孔，以在预燃导热坑道205内引燃所述可燃气体以泄压防爆。

所述组合窑还包括吊篮218、行车（图中未显示）；炭棒冷却密封罩217和气密水池207。制棒装置收集传送带113收集的木屑棒装在吊篮218内，吊篮218由行车吊装入所述窑体201，窑体201内置入引燃物并点燃，盖上窑盖214木屑棒在窑体内炭化成炭棒后，吊车将吊篮218由窑体201内吊装至气密水池207内，用炭棒冷却密封罩217罩住吊篮218，气密水池内207的水219封闭罩体与池底之间的缝隙以彻底隔绝罩体内外。冷却完成后即得成品炭。上述过程中，在窑体201内，木屑棒炭化成炭棒的耗时情况为：首次使用的冷窑需要24小时，连续作业中（吊走上一窑的炭棒后，即时加入新的木屑棒继续工作）的热窑仅需12小时。

上述的实现方式仅是为了清楚的说明本发明的技术方案，而不能理解为对本发明做出任何限制。本发明在本技术领域具有公知的多种替代或者变形，在不脱离本发明实质意义的前提下，均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种林业废弃物制棒炭化供热系统，其特征在于，包括制棒装置、地窖式制炭组合窑及锅炉供热系统两部分：

所述地窖式制炭组合窑及锅炉供热系统包括若干呈矩阵式分布的地窖式的窑体，两行窑体之间设置一条预燃导热坑道，各条预燃导热坑道的一端连通汇集于总导热坑道；总导热坑道通过分流门连通第一供热管路和第二供热管路，第一供热管路连通燃气锅炉炉膛，第二供热管路连通燃气锅炉的预热水箱加热器；所述窑体为耐火砖砌结构，窑体上端开口设有密封窑盖，窑体一侧的可调式进气口向窑体底部输送空气；窑体另一侧的两条旁通管连通窑体和预燃导热坑道；所述预燃导热坑道为耐火砖砌结构，炭化过程中产生的可燃气体分布在预燃导热坑道内，预燃导热坑道上端开口设有耐火砖砌的密封盖板；密封盖板上沿预燃导热坑道长度方向均匀分布若干助燃通风孔，助燃通风孔的设有孔盖；任意一个助燃通风孔都可以作为可燃气体的点燃孔；所述组合窑还包括吊篮、行车；炭棒冷却密封罩和气密水池；盛放木屑棒的吊篮由行车吊装入所述窑体，窑体内置入引燃物并点燃，盖上窑盖木屑棒在窑体内炭化成炭棒后，吊车将吊篮由窑体内吊装至气密水池内，用炭棒冷却密封罩罩住吊篮，气密水池内的水封闭罩体与池底之间的缝隙；炭化过程中的可燃气体受锅炉风机作用，依序经预燃导热坑道、总导热坑道、分流门、供热管路进入燃气锅炉炉膛或预热水加热机构；在预燃导热坑道内引燃所述可燃气体以泄压防爆。