CN111704947B - 一种水热炭燃料棒的制备方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水热炭燃料棒的制备方法，其包括以下步骤：S1将生物质原料与水按照1:10的质量比混合后进行初步破碎；初步破碎后的混合物添加至反应釜中进行水热炭化反应；在水热炭化反应过程中持续向反应釜的内壁四周喷洒水柱；S2将S1中所得的水热炭化混合产物进行脱水，然后对固态产物进行进一步细化破碎处理；S3利用造粒机将细化破碎后的产物改造成粒状燃料棒，另外本发明公开一种水热炭燃料棒的制备装置，其包括反应釜、送料仓以及细化破碎组件，其中，所述反应釜的出料端与所述送料仓的进料端相连通，且所述送料仓能够将来自于反应釜中的水热炭化反应产物输送至细化破碎组件中，所述细化破碎组件能够细化破碎来自于送料仓中的固态产物。

Description

一种水热炭燃料棒的制备方法和装置
技术领域
本实用属于水热炭化技术领域，具体是一种水热炭燃料棒的制备方法和装置。
背景技术
生物质是水热炭化反应过程中的关键原料，其来源广泛，包括农业的秸秆和木屑等，因此合理利用农业或工业的废弃物，能够在一定程度上解决能源和环境问题。
在水热炭化反应过程中，不同的生物质有着不同的反应要求，然而几乎所有的生物质在进行水热炭化反应前都需要进行破碎处理，破碎处理后的生物质原料需要和水按照比例调配然后进行搅拌处理，保证两者的均匀混合，如何将破碎处理和搅拌处理进行合理编排，成为提高整体工作效率的一种途径，另外，为了提高后续形成的燃料棒的燃烧效果，需要将水热炭化反应的固态产物进行进一步的细化破碎处理，然而目前的相关设备较为简单，细化破碎效果较差。
因此，本领域技术人员提供了一种水热炭燃料棒的制备方法和装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水热炭燃料棒的制备方法，其包括以下步骤：
S1将生物质原料与水按照1:10的质量比混合后进行初步破碎；
初步破碎后的混合物添加至反应釜中进行水热炭化反应；
在水热炭化反应过程中持续向反应釜的内壁四周喷洒水柱，直到生物质原料与水的质量比为1:13；
水热碳化反应的反应温度控制在200～280℃；反应压力控制在2～3.5Mpa；反应时间控制在50分钟～180分钟；
S2将S1中所得的水热炭化混合产物进行脱水，然后对固态产物进行进一步细化破碎处理；
S3利用造粒机将细化破碎后的产物改造成粒状燃料棒。
进一步，作为优选，S1中，所述生物质原料包括秸秆和锯末，其中秸秆占百分之八十。
进一步，作为优选，S1中，当所述生物质原料与水的质量比为1:13时，其已经进行水热炭化反应的时间为总时间的一半；
S2中，细化破碎处理后的固态产物的粒径为3～5mm。
一种水热炭燃料棒的制备装置，其包括反应釜、送料仓以及细化破碎组件，其中，所述反应釜的出料端与所述送料仓的进料端相连通，且所述送料仓能够将来自于反应釜中的水热炭化反应产物输送至细化破碎组件中，
所述反应釜采用加热管为其中的生物质原料提供一定的温度，以便水热炭化反应的进行；
所述送料仓的下半部分为分离网格，以便在输送水热炭化反应产物的过程中能够将其中的液态产物分离至水槽中，且将其中的固态产物输送至细化破碎组件中；
所述细化破碎组件能够细化破碎来自于送料仓中的固态产物。
进一步，作为优选，所述反应釜的内底部固定有水平放置的底板，所述底板中密封转动设置有丝杠，所述丝杠的另一端由固定在反应釜外部的减速电机一进行驱动转动，所述丝杠上传动套设有螺母，所述螺母的外部同轴固定有与反应釜密封滑动相连的补压板；
所述螺母的下方同轴固定有套筒，所述套筒的内壁上布有毛刷，所述毛刷还与丝杠相抵触，以便在所述丝杠旋转的过程中，清扫掉附着在丝杠上的生物质；
所述补压板还覆盖在套筒的外部。
进一步，作为优选，两个所述加热管对称设置在反应釜中；
所述补压板滑动设置在加热管上，且所述补压板为耐高温导热材质；
所述反应釜上还连通设置有多个进水管以及一个进料口，其中多个所述进水管均布在反应釜的外表面，且所述进水管与进料口始终位于所述补压板的下方。
进一步，作为优选，所述送料仓为直筒状，其一端与反应釜相连通设置，且其另一端的下方采用出料口与细化破碎组件的连接口相连通；
所述送料仓靠近反应釜的一侧还设置有阀体；
所述送料仓中转动设置有旋转轴，所述旋转轴上布有螺旋叶片，所述旋转轴由固定在送料仓外部的减速电机二进行驱动转动，从而进行送料。
进一步，作为优选，所述细化破碎组件包括固定外壳、辅助旋转仓、打散仓以及双向破碎组件，其中所述固定外壳采用支腿固定于工作面上，所述固定外壳的顶部固定有连接口，所述固定外壳底部固定有导流板座，所述导流板座的另一端固定有筛板；
所述筛板上固定有破碎电机一，所述破碎电机一的输出端固定有打散仓，所述打散仓密封转动伸入至所述连接口中，且所述打散仓的顶部还采用轴承转动设置在固定外壳上；
所述打散仓的中部开设有多个打散孔，用于通过所述固态产物并使其进入至辅助旋转仓中，所述辅助旋转仓的底部开设有多个筛孔，所述固态产物被细化破碎后经过筛孔以及筛板进入到造粒机中；
所述辅助旋转仓采用轴承转动设置在安装座上，所述安装座固定与固定外壳的内壁上；
所述打散仓的内部构设有电机座，用于放置打散电机，所述打散电机的输出端同轴固定有多组打散叶；
所述辅助旋转仓的内壁同轴固定有破碎座，所述破碎座的内壁上布有细化碾碎齿；
所述打散仓的外表面且位于所述打散孔的下方设置有双向破碎组件；
所述双向破碎组件与所述破碎座之间构成过道。
进一步，作为优选，所述辅助旋转仓的顶部同轴固定有从动轮，所述从动轮以及所述辅助旋转仓采用轴承转动设置在打散仓上，所述从动轮上传动套设有皮带，所述皮带还传动套设在主动轮上，所述主动轮由固定在固定外壳上的减速电机三进行驱动转动。
进一步，作为优选，所述双向破碎组件包括破碎电机二、工形电机座以及破碎板，其中所述工形电机座环绕同轴固定在打散仓的外表面，从而使得所述工形电机座与打散仓之间构成电机仓；
所述电机仓中圆周阵列有四个所述破碎电机二，所述破碎电机二的输出轴的轴线与所述打散仓的轴线相垂直；
所述破碎电机二的输出轴伸出所述电机仓且与工形电机座转动相连，所述破碎电机二的输出端同轴固定有[形的破碎板，所述破碎板藏于所述工形电机座中，所述破碎板靠近破碎座的一侧面布有细化碾碎齿。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的水热炭燃料棒的制备方法中，将生物质加水后破碎，能够提高进料的顺畅度，另外还能够提高破碎效果，减少搅拌的流程，从而提高了整体工作的效率；另外在水热炭化反应过程中持续向反应釜的内壁四周喷洒水柱，高压水柱穿透生物质原料构成的主体以便构成疏气孔，有利于在水热炭化反应过程中气体的释放；
2.在水热炭化反应结束后，打开阀体，通过送料仓向细化破碎组件中进行送料时，补压板还可辅以提供压力，保证送料的顺畅；
3.本装置中，设置有细化破碎组件能够进一步细化破碎固态产物，提高了后续形成的燃料棒的燃烧效果，在细化破碎固态产物时，破碎板能够进行双向运动，其与破碎座相配合能够提高细化破碎的效率和细化破碎的效果，另外辅助旋转仓与打散仓在转动的过程中互为支撑，提高了整体转动的稳定性。
附图说明
图1为一种水热炭燃料棒的制备装置的整体结构示意图；
图2为一种水热炭燃料棒的制备装置中反应釜和送料仓的结构示意图；
图3为一种水热炭燃料棒的制备装置中细化破碎组件的结构示意图；
图4为一种水热炭燃料棒的制备装置中打散仓和双向破碎组件的结构示意图；
图5为一种水热炭燃料棒的制备装置中补压板的结构示意图；
图6为一种水热炭燃料棒的制备装置中加热管的结构示意图；
图中：1.反应釜；2、进水管；3、送料仓；4、水槽；5、固定外壳；6、辅助旋转仓；7、打散仓；8、减速电机一；9、丝杆；10、补压板；11、加热管；12、底板；13、进料口；14、螺旋叶片；15、减速电机二；16、出料口；17、连接口；18、减速电机三；19、从动轮；20、安装座；21、破碎座；22、双向破碎组件；23、筛孔；24、导流板座；25、筛板；26、破碎电机一；27、破碎电机二；28、工形电机座；29、破碎板；30、打散电机；31、打散孔；32、打散叶。
具体实施方式
请参阅图1～6，本发明实施例中，一种水热炭燃料棒的制备方法，其包括以下步骤：
S1将生物质原料与水按照1:10的质量比混合后进行初步破碎，加水后破碎，能够提高进料的顺畅度，还能够提高破碎效果，减少搅拌的流程；
初步破碎后的混合物添加至反应釜1中进行水热炭化反应；
在水热炭化反应过程中持续向反应釜的内壁四周喷洒水柱，直到生物质原料与水的质量比为1:13，高压水柱穿透生物质原料构成的主体以便构成疏气孔，有利于在水热炭化反应过程中气体的释放；
水热碳化反应的反应温度控制在200～280℃；反应压力控制在2～3.5Mpa；反应时间控制在50分钟～180分钟；
S2将S1中所得的水热炭化混合产物进行脱水，然后对固态产物进行进一步细化破碎处理，提高了后续形成的燃料棒的燃烧效果；
S3利用造粒机将细化破碎后的产物改造成粒状燃料棒。
较佳的，S1中，所述生物质原料包括秸秆和锯末，其中秸秆占百分之八十。
较佳的S1中，当所述生物质原料与水的质量比为1:13时，其已经进行水热炭化反应的时间为总时间的一半；
S2中，细化破碎处理后的固态产物的粒径为3～5mm。
一种水热炭燃料棒的制备装置，其包括反应釜1、送料仓3以及细化破碎组件，其中，所述反应釜1的出料端与所述送料仓3的进料端相连通，且所述送料仓3能够将来自于反应釜1中的水热炭化反应产物输送至细化破碎组件中，
所述反应釜1采用加热管11为其中的生物质原料提供一定的温度，以便水热炭化反应的进行；
所述送料仓3的下半部分为分离网格，以便在输送水热炭化反应产物的过程中能够将其中的液态产物分离至水槽4中，且将其中的固态产物输送至细化破碎组件中；
所述细化破碎组件能够细化破碎来自于送料仓3中的固态产物。
本实施例中，所述反应釜1的内底部固定有水平放置的底板12，所述底板12中密封转动设置有丝杠9，所述丝杠9的另一端由固定在反应釜1外部的减速电机一8进行驱动转动，所述丝杠9上传动套设有螺母，所述螺母的外部同轴固定有与反应釜1密封滑动相连的补压板10，优选的，补压板的下方设置有压力传感器，便于实时监测压力；
所述螺母的下方同轴固定有套筒33，所述套筒33的内壁上布有毛刷，所述毛刷还与丝杠9相抵触，以便在所述丝杠9旋转的过程中，清扫掉附着在丝杠9上的生物质；
所述补压板10还覆盖在套筒33的外部。
本实施例中，两个所述加热管11对称设置在反应釜1中，并且加热管11为蛇形；
所述补压板10滑动设置在加热管11上，且所述补压板10为耐高温导热材质；
所述反应釜1上还连通设置有多个进水管2以及一个进料口13，其中多个所述进水管2均布在反应釜1的外表面，且所述进水管2与进料口13始终位于所述补压板10的下方。
本实施例中，所述送料仓3为直筒状，其一端与反应釜1相连通设置，且其另一端的下方采用出料口16与细化破碎组件的连接口17相连通；
所述送料仓3靠近反应釜1的一侧还设置有阀体，在进行水热炭化反应过程中，阀体为关闭状态，在水热炭化反应结束后，打开阀体，通过送料仓3向细化破碎组件中进行送料，另外补压板10还可在送料时，辅以提供压力；
所述送料仓3中转动设置有旋转轴，所述旋转轴上布有螺旋叶片14，所述旋转轴由固定在送料仓3外部的减速电机二15进行驱动转动，从而进行送料。
如图3，所述细化破碎组件包括固定外壳5、辅助旋转仓6、打散仓7以及双向破碎组件22，其中所述固定外壳5采用支腿固定于工作面上，所述固定外壳5的顶部固定有连接口17，所述固定外壳5底部固定有导流板座24，所述导流板座24的另一端固定有筛板25；
所述筛板25上固定有破碎电机一26，所述破碎电机一26的输出端固定有打散仓7，所述打散仓7密封转动伸入至所述连接口17中，使得进入到连接口17中的固态产物进入到打散仓7中进行打散，且所述打散仓7的顶部还采用轴承转动设置在固定外壳5上；
所述打散仓7的中部开设有多个打散孔31，用于通过所述固态产物并使其进入至辅助旋转仓6中，所述辅助旋转仓6的底部开设有多个筛孔23，所述固态产物被细化破碎后经过筛孔23以及筛板25进入到造粒机中；
所述辅助旋转仓6采用轴承转动设置在安装座20上，所述安装座20固定与固定外壳5的内壁上；
所述打散仓7的内部构设有电机座，用于放置打散电机30，所述打散电机30的输出端同轴固定有多组打散叶32
所述辅助旋转仓6的内壁同轴固定有破碎座21，所述破碎座21的内壁上布有细化碾碎齿；
所述打散仓7的外表面且位于所述打散孔31的下方设置有双向破碎组件22；
所述双向破碎组件22与所述破碎座21之间构成过道。
作为较佳的实施例，所述辅助旋转仓6的顶部同轴固定有从动轮19，所述从动轮19以及所述辅助旋转仓6采用轴承转动设置在打散仓7上，所述从动轮19上传动套设有皮带，所述皮带还传动套设在主动轮上，所述主动轮由固定在固定外壳5上的减速电机三18进行驱动转动，需要注意的是，辅助旋转仓6的转速远低于打散仓7的转速，且所述辅助旋转仓6的旋向与打散仓7的旋向相反。
如图4，所述双向破碎组件22包括破碎电机二27、工形电机座28以及破碎板29，其中所述工形电机座28环绕同轴固定在打散仓7的外表面，从而使得所述工形电机座28与打散仓7之间构成电机仓；
所述电机仓中圆周阵列有四个所述破碎电机二27，所述破碎电机二27的输出轴的轴线与所述打散仓7的轴线相垂直；
所述破碎电机二27的输出轴伸出所述电机仓且与工形电机座28转动相连，所述破碎电机二27的输出端同轴固定有[形的破碎板29，所述破碎板29藏于所述工形电机座28中，所述破碎板29靠近破碎座21的一侧面布有细化碾碎齿，在细化破碎固态产物时，破碎板29进行双向运动，其与破碎座21相配合能够提高细化破碎的效率。
本发明的水热炭燃料棒的制备方法中，将生物质加水后破碎，能够提高进料的顺畅度，另外还能够提高破碎效果，减少搅拌的流程，从而提高了整体工作的效率；另外在水热炭化反应过程中持续向反应釜的内壁四周喷洒水柱，高压水柱穿透生物质原料构成的主体以便构成疏气孔，有利于在水热炭化反应过程中气体的释放；另外，在水热炭化反应结束后，打开阀体，通过送料仓向细化破碎组件中进行送料时，补压板还可辅以提供压力，保证送料的顺畅；另外，本装置中，设置有细化破碎组件能够进一步细化破碎固态产物，提高了后续形成的燃料棒的燃烧效果，在细化破碎固态产物时，破碎板能够进行双向运动，其与破碎座相配合能够提高细化破碎的效率和细化破碎的效果，另外辅助旋转仓与打散仓在转动的过程中互为支撑，提高了整体转动的稳定性。
上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水热炭燃料棒的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1将生物质原料与水按照1:10的质量比混合后进行初步破碎；
初步破碎后的混合物添加至反应釜中进行水热炭化反应；
在水热炭化反应过程中持续向反应釜的内壁四周喷洒水柱，直到生物质原料与水的质量比为1:13；
水热碳化反应的反应温度控制在200～280℃；反应压力控制在2～3.5Mpa；反应时间控制在50分钟～180分钟；
S2将S1中所得的水热炭化混合产物进行脱水，然后对固态产物进行进一步细化破碎处理；
S3利用造粒机将细化破碎后的产物改造成粒状燃料棒；
还包括水热炭燃料棒的制备装置，该制备装置包括反应釜、送料仓以及细化破碎组件，其中，所述反应釜的出料端与所述送料仓的进料端相连通，且所述送料仓能够将来自于反应釜中的水热炭化反应产物输送至细化破碎组件中，
其特征在于：所述反应釜采用加热管为其中的生物质原料提供一定的温度，以便水热炭化反应的进行；
所述送料仓的下半部分为分离网格，以便在输送水热炭化反应产物的过程中能够将其中的液态产物分离至水槽中，且将其中的固态产物输送至细化破碎组件中；
所述细化破碎组件能够细化破碎来自于送料仓中的固态产物；
所述细化破碎组件包括固定外壳、辅助旋转仓、打散仓以及双向破碎组件，其中所述固定外壳采用支腿固定于工作面上，所述固定外壳的顶部固定有连接口，所述固定外壳底部固定有导流板座，所述导流板座的另一端固定有筛板；
所述筛板上固定有破碎电机一，所述破碎电机一的输出端固定有打散仓，所述打散仓密封转动伸入至所述连接口中，且所述打散仓的顶部还采用轴承转动设置在固定外壳上；
所述打散仓的中部开设有多个打散孔，用于通过所述固态产物并使其进入至辅助旋转仓中，所述辅助旋转仓的底部开设有多个筛孔，所述固态产物被细化破碎后经过筛孔以及筛板进入到造粒机中；
所述辅助旋转仓采用轴承转动设置在安装座上，所述安装座固定与固定外壳的内壁上；
所述打散仓的内部构设有电机座，用于放置打散电机，所述打散电机的输出端同轴固定有多组打散叶；
所述辅助旋转仓的内壁同轴固定有破碎座，所述破碎座的内壁上布有细化碾碎齿；
所述打散仓的外表面且位于所述打散孔的下方设置有双向破碎组件；
所述双向破碎组件与所述破碎座之间构成过道。
2.根据权利要求1所述的一种水热炭燃料棒的制备方法，其特征在于：S1中，所述生物质原料包括秸秆和锯末，其中秸秆占百分之八十。
3.根据权利要求1所述的一种水热炭燃料棒的制备方法，其特征在于：S1中，当所述生物质原料与水的质量比为1:13时，其已经进行水热炭化反应的时间为总时间的一半；
S2中，细化破碎处理后的固态产物的粒径为3～5mm。
4.根据权利要求1所述的一种水热炭燃料棒的制备方法，其特征在于：所述反应釜的内底部固定有水平放置的底板，所述底板中密封转动设置有丝杠，所述丝杠的另一端由固定在反应釜外部的减速电机一进行驱动转动，所述丝杠上传动套设有螺母，所述螺母的外部同轴固定有与反应釜密封滑动相连的补压板；
所述螺母的下方同轴固定有套筒，所述套筒的内壁上布有毛刷，所述毛刷还与丝杠相抵触，以便在所述丝杠旋转的过程中，清扫掉附着在丝杠上的生物质；
所述补压板还覆盖在套筒的外部。
5.根据权利要求4所述的一种水热炭燃料棒的制备方法，其特征在于：两个所述加热管对称设置在反应釜中；
所述补压板滑动设置在加热管上，且所述补压板为耐高温导热材质；
所述反应釜上还连通设置有多个进水管以及一个进料口，其中多个所述进水管均布在反应釜的外表面，且所述进水管与进料口始终位于所述补压板的下方。
6.根据权利要求1所述的一种水热炭燃料棒的制备方法，其特征在于：所述送料仓为直筒状，其一端与反应釜相连通设置，且其另一端的下方采用出料口与细化破碎组件的连接口相连通；
所述送料仓靠近反应釜的一侧还设置有阀体；
所述送料仓中转动设置有旋转轴，所述旋转轴上布有螺旋叶片，所述旋转轴由固定在送料仓外部的减速电机二进行驱动转动，从而进行送料。
7.根据权利要求1所述的一种水热炭燃料棒的制备方法，其特征在于：所述辅助旋转仓的顶部同轴固定有从动轮，所述从动轮以及所述辅助旋转仓采用轴承转动设置在打散仓上，所述从动轮上传动套设有皮带，所述皮带还传动套设在主动轮上，所述主动轮由固定在固定外壳上的减速电机三进行驱动转动。
8.根据权利要求1所述的一种水热炭燃料棒的制备方法，其特征在于：所述双向破碎组件包括破碎电机二、工形电机座以及破碎板，其中所述工形电机座环绕同轴固定在打散仓的外表面，从而使得所述工形电机座与打散仓之间构成电机仓；
所述电机仓中圆周阵列有四个所述破碎电机二，所述破碎电机二的输出轴的轴线与所述打散仓的轴线相垂直；
所述破碎电机二的输出轴伸出所述电机仓且与工形电机座转动相连，所述破碎电机二的输出端同轴固定有[形的破碎板，所述破碎板藏于所述工形电机座中，所述破碎板靠近破碎座的一侧面布有细化碾碎齿。
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