CN111635774B - 一种农业有机固体废物多级热解装置 - Google Patents

一种农业有机固体废物多级热解装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种农业有机固体废物多级热解装置，包括热解箱、一级热解组件、二级热解组件和热解气冷凝组件，热解箱上设有投料组件和排渣口，一级热解组件包括热解筒、匀料板、一级加热线圈和翻料器，热解筒设在热解箱内部，匀料板设在热解筒内部上端，一级加热线圈设在热解筒内部，翻料器用于对热解筒内部物料进行翻搅，二级热解组件包括加热底座和挤压辊，加热底座设在热解箱底端，加热底座内设有二级加热线圈，挤压辊通过连接架套设在驱动电机的输出轴上，热解气冷凝组件用于对热解过程中产生的有机气体进行冷凝处理；本发明结构设计合理，农业有机固废热解效率高，适宜大量推广。

Description

一种农业有机固体废物多级热解装置
技术领域
本发明涉及有机物裂解技术领域，具体涉及一种农业有机固体废物多级热解装置。
背景技术
近年来，农作物秸秆成为农村面源污染的新源头。每年夏收和秋冬之际，总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首。据有关统计，我国作为农业大国，每年可生成7亿多吨秸秆，成为“用处不大”但必须处理掉的“废弃物”。
目前国内对于农业有机固体废弃物处理的主要方式有三种：1、填埋或丢弃，该方法会产生大量的运输费用和浪费大量填埋的场地；2、直接还田，未经处理的农村有机固废直接还田难以分解成有效的肥料，且对苗木生长有阻碍作用；3、就地焚烧，就地焚烧因焚烧不完全会产生大量有害气体。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种热解效率高的农业有机固体废物多级热解装置。
本发明的技术方案为：一种农业有机固体废物多级热解装置，包括热解箱、一级热解组件、二级热解组件和热解气冷凝组件；热解箱上端设置有投料组件，热解箱下端通过支撑架固定设置在底板上，热解箱侧壁下端设置有排渣口；一级热解组件包括热解筒、匀料板、一级加热线圈和翻料器，热解筒固定套设在热解箱内部上端，热解筒底端封闭，且设置有通孔，匀料板设置在热解筒上端，且通过连接盘与热解箱的内壁固定连接，匀料板上设置有设置导料条和落料槽，落料槽与热解筒内腔上下位置对应；一级加热线圈盘旋设置在热解筒内部；翻料器包括驱动电机、刮料板和搅拌杆，驱动电机固定设置在热解箱外部底端，驱动电机由外部电源供电，驱动电机的输出轴竖直贯穿热解箱，刮料板水平设置在驱动电机的输出轴上，且位于热解筒内部底端，搅拌杆竖直设置在刮料板上；二级热解组件包括加热底座和挤压辊，加热底座固定设置在热解箱内部底端，且贯穿驱动电机的输出轴，加热底座内部设置有二级加热线圈，挤压辊通过连接架活动套设在驱动电机的输出轴上，连接架上设置有花键套，驱动电机的输出轴上设置有与花键套配合使用的花键槽；热解气冷凝组件包括冷凝箱、冷凝盘和匀气盘，冷凝箱固定设置在底板上，冷凝箱通过导管分别与热解箱的上端和下端连接，冷凝箱上设置有冷却液进口、冷却液出口和热解油出口，冷凝盘内部中空，冷凝盘固定设置在冷凝箱内部，冷却盘分别与冷却液进口和冷却液出口连接，冷凝盘上设置有导气孔，匀气盘固定设置在冷凝盘内部，匀气盘上下两端分别设置有进气管和滴油嘴，进气管贯穿导气孔后与导管连接。
进一步地，热解筒包括外筒和内筒，外筒固定套设在热解箱内部上端，通孔设置在外筒底端，内筒设置有两个，两个内筒依次套设在外筒内部，且通过连杆固定连接，两个内筒的高度相同，且均小于外筒的高度，两个内筒和外筒之间形成3个热解区，匀料板上的导料槽与热解区的位置上下对应；一级加热线圈分别盘旋设置在外筒和内筒内部，通过设置外筒和内筒，使得农业有机固废能够分别落入不同的热解区，避免农业有机固废堆积而造成热解不完全，提高农业有机固废的热解效率。
进一步地，投料组件包括投料斗和落料筒，落料筒固定设置在热解箱上端，落料筒与热解箱连接处设置有密封板，密封板由两个半圆板拼接而成，两个半圆板分别与落料筒的内壁活动铰接，落料筒两侧内壁上均设置有电动伸缩杆，两个电动伸缩杆分别通过铰接杆与两个半圆板活动铰接；投料斗固定设置在落料筒上端，投料斗内部设置有物料粉碎辊，投料斗与落料筒连接处设置有导料台，使用时，通过物理粉碎辊对农业有机固废进行粉碎处理，增加了物料热解时的比表面积，进而使得物料热解更加充分，通过设置密封板，提高了装置的气密性，避免热解过程中的热量流失，同时避免热解过程中产生的气体对环境造成污染。
进一步地，驱动电机的输出轴套设有压缩弹簧，压缩弹簧的上端与热解筒底部抵接，下端与连接架抵接，通过设置压缩弹簧，使得挤压辊与加热底座的接触更加紧密，提高一级热解后的物料的研磨效果。
进一步地，挤压辊上设置有研磨凸起，一级热解后的物料通过外筒上的通孔落在加热底座上，通过挤压辊上的研磨凸起，使得物料颗粒更加细小，提高二次热解效率。
进一步地，冷凝盘设置有2-4个，2-4个冷凝盘之间相互导通，匀气盘的数量与冷凝盘的数量对应一致，通过设置2-4个冷凝盘，大大增加了有机热解气体在冷凝盘上的行走路径，提高了冷凝效率，进而提高了有机热解气的产量。
本发明的工作原理为：使用时，将农业有机固废通过投料斗加入，通过投料斗内部的物料粉碎辊将物料粉碎，粉碎后的物料通过落料筒进入热解箱中，当热解箱中进料量达到设定值时，通过外部电源启动电动伸缩杆，带动两个半圆状密封板扣合，实现落料筒与热解箱之间落料通道的密封；通过外部电源启动一级加热线圈、驱动电机和二级加热线圈启动，通过一级加热线圈对落入热解区内部的物料进行加热至850℃，同时通过驱动电机带动刮料板和搅拌杆转动，一级热解后的固体物料通过外筒201底部的通孔落入加热底座上，通过二级加热线圈将物料加热至1000℃，热解过程中，通过驱动电机带动挤压辊不断对加热底座上的物料挤压研磨；二级热解后的不融固体物料通过排渣口排出，一级热解和二级热解产生的热解气通过导管进入冷凝箱中，通过冷凝盘冷却后的热解气通过匀气盘下端的滴油嘴进入冷凝箱底部收集，其他不凝气体通过冷凝箱底部的热解油出口排出，分离后收集。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构设计合理，通过一级热解组件和二级热解组件，对农业有机固废进行二次热解，大大提高了农业有机固废的热解效率，使得农业有机固废中的有机物彻底释放出来，实现了有机固废的二次回收利用；本发明通过在热解筒内部设置3个热解区，大大提高了一级加热线圈对物料的热传导效率，通过设置翻搅器对热解过程中的物料不断搅拌，使得物料热解更加均匀，避免物料焦化粘结在装置内壁上而影响装置的热解效率；本发明热解过程中，热解箱处于封闭状态，减少了热量的流失，降低了热解成本，同时避免了热解过程中产生的有害气体对工作人员造成伤害，以及对环境造成污染，提高了装置的安全性和实用性。
可降低热解成本等积极效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的匀料板的结构示意图；
图3是本发明的热解筒的结构示意图；
图4是本发明的搅拌杆在热解筒内的分布图；
图5是本发明的挤压辊与热解箱的连接示意图；
图6是本发明的冷凝盘的结构示意图；
其中，1-热解箱、10-支撑架、11-底板、12-排渣口、2-一级热解组件、20-热解筒、200-通孔、201-外筒、202-内筒、203-连杆、204-热解区、21-匀料板、210-连接盘、211-导料条、212-落料槽、22-一级加热线圈、23-翻料器、230-驱动电机、231-刮料板、232-搅拌杆、3-二级热解组件、30-加热底座、300-二级加热线圈、31-挤压辊、32-连接架、320-花键套、321-压缩弹簧、4-热解气冷凝组件、40-冷凝箱、400-冷却液进口、401-冷却液出口、402-热解油出口、41-冷凝盘、410-导气孔、42-匀气盘、420-进气管、421-滴油嘴、43-导管、5-投料组件、50-投料斗、500-物料粉碎辊、501-导料台、51-落料筒、510-密封板、511-电动伸缩杆、512-铰接杆。
具体实施方式
实施例：如图1所示的一种农业有机固体废物多级热解装置，包括热解箱1、一级热解组件2、二级热解组件3和热解气冷凝组件4；热解箱1上端设置有投料组件5，热解箱1下端通过支撑架10固定设置在底板11上，热解箱1侧壁下端设置有排渣口12；
如图1、2、3、4所示，一级热解组件2包括热解筒20、匀料板21、一级加热线圈22和翻料器23，热解筒20包括外筒201和内筒202，外筒201固定套设在热解箱1内部上端，外筒201底部封闭，且设置有通孔200，内筒202设置有两个，两个内筒202依次套设在外筒201内部，且通过连杆203固定连接，两个内筒202的高度相同，且均比外筒201的高度小8cm，两个内筒202和外筒201之间形成3个热解区204，匀料板21设置在热解筒20上端，且通过连接盘210与热解箱1的内壁固定连接，匀料板21上设置有设置导料条211和落料槽212，落料槽212与热解区204的位置上下对应；一级加热线圈22分别盘旋设置在外筒201和内筒202内部，通过设置外筒201和内筒202，使得农业有机固废能够分别落入不同的热解区204，避免农业有机固废堆积而造成热解不完全，提高农业有机固废的热解效率，一级加热线圈22盘旋设置在热解筒20内部，一级加热线圈22采用深圳市富昌伟科技有限公司生产的FW-W-207型电磁感应加热线圈，加热温度为850℃；翻料器23包括驱动电机230、刮料板231和搅拌杆232，驱动电机230固定设置在热解箱1外部底端，驱动电机230由外部电源供电，驱动电机230采用河南越鑫实业有限公司生产的yx3型三相异步电动机，驱动电机230的输出轴竖直贯穿热解箱1，刮料板231水平设置在驱动电机230的输出轴上，且位于热解筒20内部底端，搅拌杆232竖直设置在刮料板231上；
如图1、5所示，二级热解组件3包括加热底座30和挤压辊31，加热底座30固定设置在热解箱1内部底端，且贯穿驱动电机230的输出轴，加热底座30内部设置有二级加热线圈300，二级加热线圈300采用肇庆鼎茂机电有限公司生产的150型电感加热线圈，加热温度为1000℃；挤压辊31通过连接架32活动套设在驱动电机230的输出轴上，挤压辊31上设置有研磨凸起，一级热解后的物料通过外筒201上的通孔200落在加热底座30上，通过挤压辊31上的研磨凸起，使得物料颗粒更加细小，提高二次热解效率；连接架32上设置有花键套320，驱动电机230的输出轴上设置有与花键套320配合使用的花键槽；驱动电机230的输出轴套设有压缩弹簧321，压缩弹簧321的上端与热解筒20底部抵接，下端与连接架32抵接，通过设置压缩弹簧231，使得挤压辊31与加热底座30的接触更加紧密，提高一级热解后的物料的研磨效果；
如图1、6所示，热解气冷凝组件4包括冷凝箱40、冷凝盘41和匀气盘42，冷凝箱40固定设置在底板11上，冷凝箱40通过导管43分别与热解箱1的上端和下端连接，冷凝盘41内部冷却液为0℃的自来水，冷凝箱40上设置有冷却液进口400、冷却液出口401和热解油出口402，冷凝盘41内部中空，冷凝盘41固定设置在冷凝箱40内部，冷凝盘41设置有3个，3个冷凝盘41之间相互导通，匀气盘42的数量与冷凝盘41的数量对应一致，通过设置3个冷凝盘41，大大增加了有机热解气体在冷凝盘41上的行走路径，提高了冷凝效率，进而提高了有机热解气的产量；冷却盘41分别与冷却液进口400和冷却液出口401连接，冷凝盘41上设置有导气孔410，匀气盘42固定设置在冷凝盘41内部，匀气盘42上下两端分别设置有进气管420和滴油嘴421，进气管420贯穿导气孔410后与导管43连接；
如图1所示，投料组件5包括投料斗50和落料筒51，落料筒51固定设置在热解箱1上端，落料筒51与热解箱1连接处设置有密封板510，密封板510由两个半圆板拼接而成，两个半圆板分别与落料筒51的内壁活动铰接，落料筒51两侧内壁上均设置有电动伸缩杆511，两个电动伸缩杆511分别通过铰接杆512与两个半圆板活动铰接；投料斗50固定设置在落料筒51上端，投料斗50内部设置有物料粉碎辊500，投料斗50与落料筒51连接处设置有导料台501，使用时，通过物理粉碎辊500对农业有机固废进行粉碎处理，增加了物料热解时的比表面积，进而使得物料热解更加充分，通过设置密封板510，提高了装置的气密性，避免热解过程中的热量流失，同时避免热解过程中产生的气体对环境造成污染。
使用时，将农业有机固废通过投料斗50加入，通过投料斗50内部的物料粉碎辊500将物料粉碎，粉碎后的物料通过落料筒51进入热解箱1中，当热解箱1中进料量达到设定值时，通过外部电源启动电动伸缩杆511，带动两个半圆状密封板510扣合，实现落料筒51与热解箱1之间落料通道的密封；通过外部电源启动一级加热线圈22、驱动电机230和二级加热线圈300启动，通过一级加热线圈22对落入热解区204内部的物料进行加热至850℃，同时通过驱动电机230带动刮料板231和搅拌杆212转动，一级热解后的固体物料通过外筒201底部的通孔200落入加热底座321上，通过二级加热线圈300将物料加热至1000℃，热解过程中，通过驱动电机230带动挤压辊31不断对加热底座321上的物料挤压研磨；二级热解后的不融固体物料通过排渣口12排出，一级热解和二级热解产生的热解气通过导管43进入冷凝箱40中，通过冷凝盘41冷却后的热解气通过匀气盘42下端的滴油嘴421进入冷凝箱40底部收集，其他不凝气体通过冷凝箱40底部的热解油出口402排出，分离后收集。
试验例；对实施例所得热解产物进行检验分析，结果如表1所示；
表1实施例所得热解产物的产率；
固定碳/％ 灰分/％ 焦油/％ 氢气/％ 甲烷/％
62 25 26 46 15
通过表1可知，通过本装置能够对农业有机固废进行彻底热解，热解效率高，热解产物利用率高。

Claims (7)

1.一种农业有机固体废物多级热解装置，包括热解箱(1)，其特征在于，所述热解箱(1)内部设置有一级热解组件(2)和二级热解组件(3)，热解箱(1)上连接有热解气冷凝组件(4)，热解箱(1)上端设置有投料组件(5)，热解箱(1)下端通过支撑架(10)固定设置在底板(11)上，热解箱(1)侧壁下端设置有排渣口(12)；所述一级热解组件(2)包括热解筒(20)、匀料板(21)、一级加热线圈(22)和翻料器(23)，所述热解筒(20)固定套设在热解箱(1)内部上端，热解筒(20)底端封闭，且设置有通孔(200)，所述匀料板(21)设置在热解筒(20)上端，且通过连接盘(210)与热解箱(1)的内壁固定连接，匀料板(21)上设置有设置导料条(211)和落料槽(212)，所述落料槽(212)与热解筒(20)内腔上下位置对应；所述一级加热线圈(22)盘旋设置在热解筒(20)内部；所述翻料器(23)包括驱动电机(230)、刮料板(231)和搅拌杆(232)，所述驱动电机(230)固定设置在热解箱(1)外部底端，驱动电机(230)的输出轴竖直贯穿热解箱(1)，所述刮料板(231)水平设置在驱动电机(230)的输出轴上，且位于热解筒(20)内部底端，所述搅拌杆(232)竖直设置在刮料板(231)上；所述二级热解组件(3)包括加热底座(30)和挤压辊(31)，所述加热底座(30)固定设置在热解箱(1)内部底端，且贯穿驱动电机(230)的输出轴，加热底座(30)内部设置有二级加热线圈(300)，所述挤压辊(31)通过连接架(32)活动套设在驱动电机(230)的输出轴上，所述连接架(32)上设置有花键套(320)，驱动电机(230)的输出轴上设置有与所述花键套(320)配合使用的花键槽；所述热解气冷凝组件(4)包括冷凝箱(40)、冷凝盘(41)和匀气盘(42)，所述冷凝箱(40)固定设置在所述底板(11)上，冷凝箱(40)通过导管(43)分别与热解箱(1)的上端和下端连接，冷凝箱(40)上设置有冷却液进口(400)、冷却液出口(401)和热解油出口(402)，所述冷凝盘(41)内部中空，冷凝盘(41)固定设置在冷凝箱(40)内部，冷却盘(41)分别与冷却液进口(400)和冷却液出口(401)连接，冷凝盘(41)上设置有导气孔(410)，所述匀气盘(42)固定设置在冷凝盘(41)内部，匀气盘(42)上下两端分别设置有进气管(420)和滴油嘴(421)，所述进气管(420)贯穿导气孔(410)后与导管(43)连接。
2.根据权利要求1所述的一种农业有机固体废物多级热解装置，其特征在于，所述热解筒(20)包括外筒(201)和内筒(202)，所述外筒(201)固定套设在热解箱(1)内部上端，所述通孔(200)设置在外筒(201)底端，所述内筒(202)设置有两个，两个内筒(202)依次套设在外筒(201)内部，且通过连杆(203)固定连接，两个内筒(202)的高度相同，且均小于外筒(201)的高度，两个内筒(202)和外筒(201)之间形成3个热解区(204)，所述匀料板(21)上的导料槽(212)与热解区(204 )的位置上下对应；所述一级加热线圈(22)分别盘旋设置在外筒(201)和内筒(202)内部。
3.根据权利要求1所述的一种农业有机固体废物多级热解装置，其特征在于，所述投料组件(5)包括投料斗(50)和落料筒(51)，所述落料筒(51)固定设置在热解箱(1)上端，落料筒(51)与热解箱(1)连接处设置有密封板(510)，所述密封板(510)由两个半圆板拼接而成，两个半圆板分别与落料筒(51)的内壁活动铰接，落料筒(51)两侧内壁上均设置有电动伸缩杆(511)，两个电动伸缩杆(511)分别通过铰接杆(512)与两个半圆板活动铰接；所述投料斗(50)固定设置在落料筒(51)上端，投料斗(50)内部设置有物料粉碎辊(500)，投料斗(50)与落料筒(51)连接处设置有导料台(501)。
4.根据权利要求1所述的一种农业有机固体废物多级热解装置，其特征在于，所述驱动电机(230)的输出轴套设有压缩弹簧(321)，所述压缩弹簧(321)的上端与热解筒(20)底部抵接，下端与连接架(32)抵接。
5.根据权利要求1所述的一种农业有机固体废物多级热解装置，其特征在于，所述挤压辊(31)上设置有研磨凸起。
6.根据权利要求1所述的一种农业有机固体废物多级热解装置，其特征在于，所述冷凝盘(41)设置有2-4个，2-4个冷凝盘(41)之间相互导通，所述匀气盘(42)的数量与冷凝盘(41)的数量对应一致。
7.根据权利要求1所述的一种农业有机固体废物多级热解装置，其特征在于，所述连接架(32)上设置有研磨凸起。
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