CN111778047A - 一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，包括燃烧室，燃烧室包括分散燃烧室和中心燃烧室，分散燃烧室的内壁和中心燃烧室外壁之间设置炭化室，炭化室的侧壁是通气炉壁，中心燃烧室的侧壁是通气孔壁。炭化室包括多个围绕中心燃烧室设置的炉膛，炉膛的炉壁是通气炉壁，各个炉膛与分散燃烧室内壁之间留有环形燃烧区。本发明还公开了一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化方法，本发明采用过热蒸汽干燥法，缩短炭化周期，增加焦炭产率；热解气回用燃烧，增强原料流动性，防止结渣，合理利用热解气的热量，降低热解能耗；利用高温焦炭余热预热冷空气，增强燃烧室燃烧效率，在节能环保上具有明显优势。

Description

一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备及方法

技术领域

本发明涉及农业废弃物热解炭化领域，具体涉及一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，还涉及一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化方法。

背景技术

我国是一个农业大国，每年产生的农业废弃物及生活垃圾产量巨大，目前农业废弃物及生活垃圾的处理方法主要有填埋法和焚烧法。对于农业废弃物，往往采用焚烧法处理，焚烧在造成环境污染的同时产生热能的浪费。由于生活垃圾含水率高，热值低，焚烧效果差，往往采用填埋法进行处理，但是在填埋之前需要对其进行分拣处理，减少重金属或有毒渗滤液会对土壤和水源造成的污染，处理工作量大，成本高。而热解炭化技术可以将农业废弃物和生活垃圾集中高效的处理，无需分拣，且炭化产物是一种稳定性强，芳香度高，碳含量丰富的的固体产物，燃烧热值高，其表面具有丰富的孔隙结构，在应用过程中对环境无污染，广泛应用于农业、环境、能源以及功能材料等领域。

目前典型的炭化装置在炭化过程中出现的主要问题有原料受热不充分，炭化不均匀；炭化装置使用外源热造成热量损失大，能耗高；热解可燃气未得到充分利用；炭化周期长，废弃物处理效率低。中国发明专利CN200810017034.6公开了一种秸秆炭化炉，该设备的主体结构是燃烧室和炭化炉，使用过程中，只需要将原料在燃烧室燃烧之后送入炭化室中进行封闭条件下的炭化，该设备结构简单，操作方便，在设备运行过程中不需要外部热源，成本低，且热解周期短。但是该设备存在炭化室内部原料热解不充分或热解过度造成焦炭品质不高的问题。中国发明专利201420793977.9公开了一种生活垃圾处理成炭系统，该系统包括筛选装置，干燥装置，炭化装置和混合装置，能保证生活垃圾在缺氧的环境下完成炭化过程，降低生活垃圾处理的二次污染，且炭化后的产物和氧化剂进行混合后热值可以达到4000大卡，是一种很好的燃料。但是该系统结构复杂，余热未得到充分利用，能效低，成本高。中国发明专利201811142541.2公开了一种畜禽粪便分级炭化的系统和方法，该系统利用烘干炉对畜禽粪便进行干燥，然后由低温炭化炉和高温炭化炉对干燥后的原料进行热解炭化，采用分级炭化提高热解气的热值，提高炭化室的热解效率，利用换热器实现了畜禽粪便炭的余热利用。但是该系统的炭化热解气经过管道运输分级会损失部分热量，且低温炭化室存在热解不充分的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，还提供一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化方法，本发明将炭化过程中的干燥环节独立出来，干燥环节和炭化环节同步进行，提高炭化室热解效率，提高了焦炭品质。炭化室炉壁采用通气炉壁，热源为高温烟气，使热解原料受热充分。炭化过程中产生的可燃气通过通气炉壁进入到燃烧室直接燃烧利用，可以有效避免能量的额外损耗。解决了原料受热不充分，炭化不均匀；炭化装置使用外源热造成热量损失大，能耗高；可燃气未得到充分利用，能效低；炭化周期长，热解处理效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，包括燃烧室，燃烧室包括分散燃烧室和中心燃烧室，分散燃烧室的内壁和中心燃烧室外壁之间设置炭化室，炭化室的侧壁是通气炉壁，中心燃烧室的侧壁是通气孔壁。

如上所述的炭化室包括多个围绕中心燃烧室设置的炉膛，炉膛的炉壁是通气炉壁，各个炉膛与分散燃烧室内壁之间留有环形燃烧区。

相邻的炉膛之间通过支撑轴固定，各个炉膛内均设置有搅拌器，通气炉壁包括孔板以及设置孔板内外两侧的石棉网，分散燃烧室和中心燃烧室)均通过烟气管道与引风机的吸气口连接，引风机的出气口通过烟气净化器与烟囱连接。

一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，还包括干燥室和蒸汽锅炉，干燥室顶部通过进料阀与进料漏斗连接，干燥室内的顶部设置有布料器，干燥室内还设置有蒸汽分散板，蒸汽锅炉周向设置在分散燃烧室外部，蒸汽锅炉依次通过气阀、定压加热器与蒸汽分散板连通，干燥室依次通过过滤器、冷凝器和蓄水池连接，蓄水池通过水泵与蒸汽锅炉连接，干燥室的底部通过进料口与各个炉膛顶部连通，进料口上设置有料封。

如上所述的中心燃烧室内设置有气体分散管，中心燃烧室的底部设置有布风板，环形燃烧区底部设置有布风环，布风板和布风环均通过进气管道与气体混合器的出口连接，气体混合器的第一进口通过燃气阀与燃气罐连接，气体混合器的第二进口通过空气通道与风机连接。

如上所述的炉膛底部与出料器连接，出料器的底部与出料绞龙的进料端连接，出料绞龙的出料端与储焦仓连接。

如上所述的空气通道缠绕在储焦仓上。

如上所述的蒸汽分散板上面均匀分布有通气孔，每个通气孔表面粘连有石棉网。

如上的所述的分散燃烧室和中心燃烧室内均设置有电弧点火器，蒸汽锅炉外部涂有保温涂层且安装液位仪。

一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化方法，包括以下步骤：

步骤一：打开进料阀，关闭料封，热解原料通过进料漏斗由布料器均匀的散布到干燥室内，关闭进料阀使干燥室内部处于封闭状态，开启水泵，将蓄水池中的水引入到蒸汽锅炉中，同时启动风机，开启燃气阀，使空气和燃气混合，通过电弧点火器点燃分散燃烧室的燃气，为蒸汽锅炉供热，待饱和蒸汽生成后送入到定压加热器里面产生过热蒸汽再送入到干燥室内部对热解原料进行干燥，干燥过程中干燥室内部温度保持105～120℃，启动冷凝器，使蒸汽冷凝水及时回收至蓄水池，

步骤二：干燥结束后，通过电弧点火器点燃中心燃烧室的燃气，为炭化室的炉膛供热，保持炭化室内部温度在450～600℃，打开料封，原料通过进料口进入到炭化室，启动搅拌器驱动电机，炭化过程中，开启引风机，炭化室外层物料产生的热解气扩散到分散燃烧室内燃烧，炭化室内层物料产生的热解气扩散到中心燃烧室内燃烧，当炭化室温度稳定在450～600℃之间的时候，调整燃气阀，减少燃气的流量，炭化时间保持1.5h～2.5h，在炭化室进行炭化的时候，按照步骤一在干燥室内对下一批热解原料进行干燥；

步骤三：炭化结束后，启动出料绞龙，将炭化室中的高温焦炭送入到储焦仓内进行储存，出料结束后，按照步骤二，打开料封对第二批原料进行炭化。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明原料的适应性强，可以实现不同种类或不同含水量的热解的连续炭化，将炭化过程中的干燥环节和炭化环节分开，干燥形式采用过热蒸汽干燥法，干燥效率高，速度快，减少了原料的水份含量，提高了原料温度，可以提高焦炭产率，缩短炭化周期，且蒸汽锅炉热源来自于炉体本身，未额外对装置增加热源，节能环保。

本发明炭化室分为四个独立炉膛，炉膛内部由中心燃烧室供热，外部由分散燃烧室供热，内外层同时加热，增大受热面积，降低了热解过程中热解堆积的分层阻碍，且每个炉膛都布置搅拌器，大幅度提高了热解分散性，高温烟气经过通气炉壁进入到炭化室内和原料颗粒形成对流换热，增加了受热面积，大幅度强化了换热效率，使原料充分均匀受热，防止原料结块，提高了焦炭的品质。

本发明采用通气炉壁可以实现炭化炉内部的气固产物分离，炭化产生的热解气经过通气炉壁送入到中心燃烧室和分散燃烧室进行燃烧，在供热充足的情况下，可以减少液化石油气燃烧。

本发明利用焦炭的余热来加热冷空气，空气管盘旋缠绕在储焦仓外围，增大受热面，提升燃烧室的燃烧效率，让能量得以充分利用，节约了炭化成本。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的炭化装置的结构示意图。

图3为本发明的炭化室俯视图。

如图所示：1-进料漏斗、2-进料阀、3-布料器、4-干燥室、5-蒸汽分散板、6-烟囱、7-定压加热器、8-气阀、9-烟气净化器、10-引风机、11-炭化室、12-液位仪、13-搅拌器驱动电机、14-分散燃烧室、15-布风环、16-进气管道、17-出料器、18-出料绞龙、19-外部支架、20-支撑架、21-风机、22-储焦仓、23-空气管道、24-绞龙电机、25-气体混合器、26-燃气管道、27-燃气阀、28-布风板、29-蒸汽锅炉、30-水泵、31-搅拌器、32-气体分散管、33-支撑轴、34-中心燃烧室、35-通气炉壁、36-烟气管道、37-进料口、38-料封、39-保温涂层、40-过滤器、41-冷凝器、42-蓄水池、43-燃气罐。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施案例1：

如图2-3所示，一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，包括进料漏斗1、干燥室4、炭化室11、中心燃烧室34、分散燃烧室14、蒸汽锅炉29、储焦仓22，进气管道16、出料器17、出料绞龙18、搅拌器31、通气炉壁35、烟气管道36、和蓄水池42。

燃烧室包括分散燃烧室14和中心燃烧室34，分散燃烧室14的内壁和中心燃烧室34外壁之间设置炭化室11，炭化室11的侧壁是通气炉壁35，中心燃烧室34的侧壁是通气孔壁。

干燥室4顶部通过进料阀2与进料漏斗1连接，干燥室4内的顶部设置有布料器3，干燥室4内还设置有蒸汽分散板5，蒸汽锅炉29周向设置在分散燃烧室14外部，蒸汽锅炉29依次通过气阀8、定压加热器7与蒸汽分散板5连通，干燥室4依次通过过滤器40、冷凝器41和蓄水池42连接，蓄水池42通过水泵30与蒸汽锅炉29连接，干燥室4的底部通过进料口37与各个炉膛顶部连通，进料口37上设置有料封38。

在本实施例中，干燥室4直径为160cm，高110cm，容积为2.2m³，内部布置有蒸汽分散板5，蒸汽分散板5与定压加热器7的蒸汽出口连通，蒸汽分散板5上面均匀分布有通气孔，每个通气孔覆盖烧结有石棉网，防止热解原料堵塞通气孔，蒸汽分散板5能够使过热蒸汽和物料充分均匀的接触，增加受热面积，提高干燥程度和干燥均匀性，干燥室4外部涂有保温涂层39，减少热量散失，干燥过程中需要关闭进料阀2和料封38，防止的过热蒸汽泄露，影响干燥效率。

炭化室11包括多个围绕中心燃烧室34设置的炉膛，炉膛的炉壁是通气炉壁35，各个炉膛与分散燃烧室14内壁之间留有环形燃烧区。相邻的炉膛之间通过支撑轴33固定，各个炉膛内均设置有搅拌器31，通气炉壁35包括孔板以及设置孔板内外两侧的石棉网，分散燃烧室14和中心燃烧室34均通过烟气管道36与引风机10的吸气口连接，引风机10的出气口通过烟气净化器9与烟囱6连接。

在本实施例中，炭化室11外圈直径140cm，内圈直径20cm，高150cm，内部围绕着中心燃烧室34分为四个独立的炉膛，有效容积为2.2m³，设置多个炉膛可以增加炉膛内部原料的受热面，便于热解气的释放，提高了热解过程中物料颗粒的分散性。炉膛与炉膛之间通过支撑轴33固定连接，底部由支撑壁和外围支架支撑，每个炉膛内部布置一个搅拌器32，由搅拌电机13驱动，既能防止炭化过程中原料结块，又能保证炭化炉内热解原料受热均匀，提高热解炭的品质，中心燃烧室和分散燃烧室分别在内层和外层对炉膛进行供热，减少热解过程中颗粒堆积的分层阻碍作用。炭化产生的热解气可以从通气炉壁35直接进入到中心燃烧室和分散燃烧室继续燃烧，为炉膛和锅炉提供热量，实现能量的有效利用。

炭化炉11的炉壁是通气炉壁35，通气炉壁35由两层石棉网中间夹着一层带孔耐高温加强筋板烧结复合构成，该带孔耐高温加强筋板的通气孔的直径为1.5cm，加热时，炭化室11内部的热解原料在出料绞龙和料封的进料配合下，受到重力的作用处于流动状态，同时搅拌器搅动物料破拱，因此热解过程中不易被灰分焦油粘结物堵塞气孔。

中心燃烧室34内设置有气体分散管32，中心燃烧室34的底部设置有布风板28，环形燃烧区底部设置有布风环15，布风板28和布风环15均通过进气管道16与气体混合器25的出口连接，气体混合器25的第一进口通过燃气阀27与燃气罐43连接，气体混合器25的第二进口通过空气通道23与风机21连接。空气通道23缠绕在储焦仓22上。分散燃烧室14和中心燃烧室34内均设置有电弧点火器，蒸汽锅炉29外部涂有保温涂层且安装液位仪12。

本实施例中，中心燃烧室34直径20cm，高150cm，内部设置有电弧点火器，气体分散管32，气体分散管32的下端为布风板28，布风板28与进气管道16相通，布风板28和气体分散管32的作用均是为了保证燃气的充分燃烧，提高燃烧效率。进气管道16还与分散燃烧室14底部的布风环15相通，分散燃烧室14为炭化炉11和锅炉29供热，设置有单独的电弧点火器。中心燃烧室34和分散燃烧室14均设置有热电偶，用于监测内部温度变化，当炭化过程进行到热解气释放并燃烧供热时，在燃烧室内温度不变的前提下，可以控制燃气罐43的燃气阀27，减少燃气流量，节约炭化成本，中心燃烧室34和分散燃烧室14中气体燃烧产生的烟气进入到烟气管道36由引风机10抽到烟气净化器9里面进行气体净化，再由烟囱6排出，减少对环境的污染。

锅炉29由内部的分散燃烧室14供热，外部涂有保温涂层且安装液位仪12对其内部的水位进行检测，当需要提供蒸汽对干燥室4内原料进行干燥时，启动水泵30将蓄水池42中的水引入到锅炉29中。锅炉产生的饱和水蒸气经过气阀8送入到定压加热器7里面，饱和蒸汽定压加热变成过热蒸汽，再输送到干燥室内对原料进行干燥，干燥之后的气体经过过滤器40，滤去颗粒残渣，防止管道堵塞，再将过滤后的蒸汽输送到冷凝器41，水蒸气凝华变成冷凝水，将冷凝水送入到蓄水池42储存，实现水-水蒸气的循环利用。

炉膛底部与出料器17连接，出料器17的底部与出料绞龙18的进料端连接，出料绞龙18的出料端与储焦仓22连接。

热解原料在炭化炉11中热解形成的焦炭由出料绞龙18输送到储焦仓22里面，此时焦炭温度较高，将空气管道23盘旋缠绕在储焦仓22外面，有效的利用这一部分余热，对风机21引入的冷空气进行加热，再由气体混合器25将热空气与燃气管43中的液化石油气混合成体积比约为25：1的适燃比例送入中心燃烧室34和分散燃烧室14内进行燃烧，这样一方面可以使液化石油气的燃烧效果最佳，另一方面防止冷空气进入到燃烧室影响燃烧的稳定性。

本实施例中，锅炉29外径为210cm，内径为160cm，高150cm有效容积为2.17m³，可容纳水2.17吨。选用的出料绞龙叶片直径20cm，转轴直径5cm，螺距为S＝2cm。

一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化方法，具体操作步骤如下：

步骤一：打开进料阀2，关闭干燥室下部的料封38，热解原料通过进料漏斗1由布料器3均匀的散布到干燥室4内，关闭进料阀2使干燥室内部处于封闭状态。开启水泵30，将蓄水池42中的水引入到锅炉29中，同时启动风机21，开启燃气阀27，使空气和燃气混合为适燃比例，通过电弧点火器点燃分散燃烧室14的燃气，为蒸汽锅炉29供热，待饱和蒸汽生成后送入到定压加热器7里面产生过热蒸汽再送入到干燥室内部对热解原料进行干燥，干燥过程中干燥室内部温度保持105～120℃，启动冷凝器41，使蒸汽冷凝水及时回收至蓄水池42。

步骤二：干燥结束后(根据不同热解原料类型确定干燥时间)，通过电弧点火器点燃中心燃烧室34的燃气，为炭化室11的炉膛供热，保持炭化室11内部温度在450～600℃，打开料封38，原料通过进料口37进入到炭化室11，炭化室11围绕中心燃烧室34均分为四个炉膛，同时启动搅拌器驱动电机13，使搅拌器31以35～45r/min的速度逆时针转动，炭化过程中，炭化室11外层物料产生的热解气扩散到分散燃烧室14内燃烧，炭化室11内层物料产生的热解气扩散到中心燃烧室34内燃烧，当炭化室11温度稳定在450～600℃之间的时候，调整燃气阀27，减少液化石油气的流量。根据不同的热解原料，炭化时间保持1.5h～2.5h。在炭化室进行炭化的时候，可以按照步骤一在干燥室内对下一批炭化原料进行干燥；

步骤三：炭化结束后，启动出料绞龙18，调节出料绞龙转速为50～75r/min(根据不同热解原料类型进行调整)持续出料，出料时长为5～10min左右，高温焦炭送入到储焦仓22内进行储存。出料结束后，按照步骤二，打开料封38，对第二批原料进行炭化。设备运行过程中需要开启引风10机将烟气净化。

下面以畜禽粪便原料为例，对热解气节能进行详细计算：

所述炭化设备中畜禽粪便热解过程和蒸汽锅炉中水受热变成饱和热蒸汽的热量由液化石油气和热解气燃烧供热，热解过程中总的能量消耗可分为热解的由初始温度升高到热解温度耗能、液相产物的潜热和显热、挥发分析出带走的热量和炉体的自身散热，由于该炭化设备的最外层为涂有保温层的蒸汽锅炉，对内部炭化炉具有很好的保温作用，此处不考虑炉体散热。由能量守恒定律可得：

Q＝Q_i+Q_s+Q_g+Q_b (1-1)

式(1-1)中，Q-燃烧室提供的热量，kJ；

Q_i-热解炭化升温需要的热量，kJ；

Q_s-液体产物的潜热和显热，kJ；

Q_g-气体产物显热，kJ；

Q_b-蒸汽锅炉耗热量，kJ；

假定热解畜禽粪便的质量为350kg，自然堆积密度为160kg/m³，畜禽粪便经过干燥之后再进行炭化，热解炭化产物粗略比例为：生物炭占45％，液体产物占20％，气体产物占35％，其中液体产物主要为水和焦油，可产生热解炭157.5kg，液体产物70kg，气体产物122.5kg。

Q_i＝CM_i(T₂-T₁) (1-2)

式(1-2)中，M_i-生物炭总质量，M_i＝157.5kg；

C-畜禽粪便的比热容，取C＝1.5kJ/(kg·K)；

T₂-热解过程中最高温度，取T₂＝600℃；

T₁-环境温度，取T₁＝20℃；

计算可得Q_i＝137025kJ。

Q_s＝M_s*γ+cM_s(T₂-T₁) (1-3)

式(1-3)中，M_s-液体产物总质量，M_s＝70kg；

c-水的比热容，取c＝4.18kJ/(kg·K)；

γ-液相产物的汽化热，取γ＝2596kJ/kg

T₂-热解过程中最高温度，取T₂＝600℃；

T₁-环境温度，取T₁＝20℃；

计算可得Q_s＝351428kJ。

Q_g＝c_pM_g(T₂-T₁) (1-4)

式(1-4)中，M_g-气体产物总质量，M_g＝122.5kg；

c_p-水的比热容，取c_p＝3.10kJ/(kg·K)；

T₂-热解过程中最高温度，取T₂＝600℃；

T₁-环境温度，取T₁＝20℃；

计算可得Q_g＝220255kJ。

Q_b＝c_pM_w(T₂-T₁) (1-5)

式(1-5)中，M_w-锅炉中水的质量，M_w＝1627kg(取锅炉满水的3/4)；

c_p-水的比热容，取c_p＝3.10kJ/(kg·K)；

T₂-水沸腾的温度，取T₂＝100℃；

T₁-环境温度，取T₁＝20℃；

计算可得Q_b＝403496kJ。

将上述所得的气液固三相产物加热消耗的能量和蒸汽锅炉耗热量相加，计算得到畜禽粪便炭化升温需要的总热量Q_i＝1112204kJ。

液化石油气的低位发热量为100MJ/m³，若总热量全部由液化石油气供给，热解350kg畜禽粪便需要消耗液化石油气11.12m³。

热解过程中产生的热解气成分主要为CO₂，H₂，CO，CH₄，其中CO₂不可燃占可燃气总量的55％，热解气的低位热值可按式(1-6)计算：

式(1-6)中，H_l-热解气的低位热值；

a-H₂的体积分数，取a＝2％

b-CO的体积分数，取b＝35％

c-CH₄的体积分数，取c＝8％

-H₂的低位热值，取

H_CO-CO的低位热值，取H_CO＝12.64MJ/m³

-CH₄的低位热值，取

计算可得热解气的低位热值H_l＝7.666MJ/m³

已知CO₂的密度为1.96kg/m³，CO的密度为1.25kg/m³，CH₄的密度为0.716kg/m³，H₂的密度为0.089kg/m³，再根据热解气中各气体的体积分数可计算出热解气的平均密度ρ＝1.44kg/m³。

热解气完全燃烧释放热量由式(1-7)计算可得

Q＝655.9MJ。

若这一部分热解气代替液化石油气完全燃烧，则液化石油气消耗量仅为4.6m³，节约了58.63％的液化石油气。

传统一体化炭化装置的干燥和炭化环节未分离，原料在炭化室内由20℃升高到600℃，假设升温速率与该炭化设备相同，为4℃/min，则热解上述质量的畜禽粪便耗时2.5h，而采用该炭化设备热解相同质量的畜禽粪便，时间为2h，热解效率提高了20％。

实施案例2：

热解原料原料为农作物秸秆，自然堆积密度为80kg/m³，炭化焦炭密度为0.4g/cm³，含水量为5％，干燥室可容纳176kg秸秆，干燥时间为5min，炭化室可容纳176kg秸秆，焦炭产率为35％，热解周期1.5h，出炭率为41.1kg/h，出料绞龙每旋转一周，输送焦炭质量为314g，出料时长5min左右，其转速设置为60r/min可满足出料要求，农作物秸秆炭化总热量由热解气和液化石油气共同燃烧组成，锅炉热量主要由分散燃烧室内热解气供给，不足部分由液化石油气补充，该设备可实现连续式炭化，焦炭日产量可达985.6kg。

实施案例3：

热解原料为畜禽粪便，自然堆积密度为160kg/m³，炭化焦炭密度为0.6g/cm³，含水量为10％，干燥室可容纳352kg，干燥时间为10min，炭化室可容纳352kg，焦炭产率为45％，热解周期2h，出炭率为79.2kg/h，出料绞龙每旋转一周，输送焦炭质量为376.8g，出料时长为5min左右，其转速设置为75r/min可满足出料要求。畜禽粪便炭化总热量由热解气和液化石油气共同燃烧组成，锅炉热量主要由分散燃烧室内热解气供给，不足部分由液化石油气补充，该设备可实现连续式炭化，焦炭日产量可达1900kg。

实施案例4：

原料为生活垃圾，自然堆积密度为450kg/m³，炭化焦炭密度为0.8g/cm³，含水量为15％，干燥室可容纳990kg谷壳，干燥时间为15min，炭化室可容纳990kg谷壳，焦炭产率为35％，热解周期2.5h，出炭率为138.6kg/h，出料绞龙每旋转一周，输送焦炭质量为502.4g，出料时长为10min左右，其转速设置为50r/min可满足出料要求。生活垃圾炭化总热量由热解气和液化石油气共同燃烧组成，锅炉热量主要由分散燃烧室内热解气供给，不足部分由液化石油气补充，该设备可实现连续式炭化，焦炭日产量可达3326kg。

实施案例5：

原料为地膜，自然堆积密度为600kg/m³，炭化焦炭密度为1g/cm³，含水量为3％，干燥室可容纳1320kg谷壳，干燥时间为3min，炭化室可容纳1320kg谷壳，焦炭产率为45％，热解周期2.5h，出炭率为237.6kg/h，出料绞龙每旋转一周，输送焦炭质量为628g，出料时长为10min左右，其转速设置为60r/min可满足出料要求。地膜炭化总热量由热解气和液化石油气共同燃烧组成，锅炉热量主要由分散燃烧室内热解气供给，不足部分由液化石油气补充，该设备可实现连续式炭化，焦炭日产量可达5702.4kg。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，包括燃烧室，其特征在于，燃烧室包括分散燃烧室(14)和中心燃烧室(34)，分散燃烧室(14)的内壁和中心燃烧室(34)外壁之间设置炭化室(11)，炭化室(11)的侧壁是通气炉壁(35)，中心燃烧室(34)的侧壁是通气孔壁。

2.根据权利要求1所述的一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，其特征在于，所述的炭化室(11)包括多个围绕中心燃烧室(34)设置的炉膛，炉膛的炉壁是通气炉壁(35)，各个炉膛与分散燃烧室(14)内壁之间留有环形燃烧区。

3.根据权利要求2所述的一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，其特征在于，相邻的炉膛之间通过支撑轴(33)固定，各个炉膛内均设置有搅拌器(31)，通气炉壁(35)包括孔板以及设置孔板内外两侧的石棉网，分散燃烧室(14)和中心燃烧室(34)均通过烟气管道(36)与引风机(10)的吸气口连接，引风机(10)的出气口通过烟气净化器(9)与烟囱(6)连接。

4.根据权利要求3所述的一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，其特征在于，还包括干燥室(4)和蒸汽锅炉(29)，干燥室(4)顶部通过进料阀(2)与进料漏斗(1)连接，干燥室(4)内的顶部设置有布料器(3)，干燥室(4)内还设置有蒸汽分散板(5)，蒸汽锅炉(29)周向设置在分散燃烧室(14)外部，蒸汽锅炉(29)依次通过气阀(8)、定压加热器(7)与蒸汽分散板(5)连通，干燥室(4)依次通过过滤器(40)、冷凝器(41)和蓄水池(42)连接，蓄水池(42)通过水泵(30)与蒸汽锅炉(29)连接，干燥室(4)的底部通过进料口(37)与各个炉膛顶部连通，进料口(37)上设置有料封(38)。

5.根据权利要求4所述的一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，其特征在于，所述的中心燃烧室(34)内设置有气体分散管(32)，中心燃烧室(34)的底部设置有布风板(28)，环形燃烧区底部设置有布风环(15)，布风板(28)和布风环(15)均通过进气管道(16)与气体混合器(25)的出口连接，气体混合器(25)的第一进口通过燃气阀(27)与燃气罐(43)连接，气体混合器(25)的第二进口通过空气通道(23)与风机(21)连接。

6.根据权利要求5所述的一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，其特征在于，所述的炉膛底部与出料器(17)连接，出料器(17)的底部与出料绞龙(18)的进料端连接，出料绞龙(18)的出料端与储焦仓(22)连接。

7.根据权利要求6所述的一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，其特征在于，所述的空气通道(23)缠绕在储焦仓(22)上。

8.根据权利要求7所述的一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，其特征在于，所述的蒸汽分散板(5)上面均匀分布有通气孔，每个通气孔表面粘连有石棉网。

9.根据权利要求8所述的一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，其特征在于，所述的分散燃烧室(14)和中心燃烧室(34)内均设置有电弧点火器，蒸汽锅炉(29)外部涂有保温涂层且安装液位仪(12)。

10.一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化方法，利用权利要求9所述的一种处理农业废弃物及生活垃圾的热解炭化设备，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：打开进料阀(2)，关闭料封(38)，热解原料通过进料漏斗(1)由布料器(3)均匀的散布到干燥室(4)内，关闭进料阀(2)使干燥室(4)内部处于封闭状态，开启水泵(30)，将蓄水池(42)中的水引入到蒸汽锅炉(29)中，同时启动风机(21)，开启燃气阀(27)，使空气和燃气混合，通过电弧点火器点燃分散燃烧室(14)的燃气，为蒸汽锅炉(29)供热，待饱和蒸汽生成后送入到定压加热器(7)里面产生过热蒸汽再送入到干燥室(4)内部对热解原料进行干燥，干燥过程中干燥室(4)内部温度保持105～120℃，启动冷凝器(41)，使蒸汽冷凝水及时回收至蓄水池(42)，

步骤二：干燥结束后，通过电弧点火器点燃中心燃烧室(34)的燃气，为炭化室(11)的炉膛供热，保持炭化室(11)内部温度在450～600℃，打开料封(38)，原料通过进料口(37)进入到炭化室(11)，启动搅拌器驱动电机(13)，炭化过程中，开启引风机(10)，炭化室(11)外层物料产生的热解气扩散到分散燃烧室(14)内燃烧，炭化室(11)内层物料产生的热解气扩散到中心燃烧室(34)内燃烧，当炭化室(11)温度稳定在450～600℃之间的时候，调整燃气阀(27)，减少燃气的流量，炭化时间保持1.5h～2.5h，在炭化室(11)进行炭化的时候，按照步骤一在干燥室(4)内对下一批热解原料进行干燥；

步骤三：炭化结束后，启动出料绞龙(18)，将炭化室(11)中的高温焦炭送入到储焦仓(22)内进行储存，出料结束后，按照步骤二，打开料封(38)对第二批原料进行炭化。

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