CN111849513B - 一种生物质炭化炉 - Google Patents

Abstract

一种生物质炭化炉，其主要结构包括给料口、干燥室、炭化室、冷却室、保温层等。生物质通过给料口进入炭化炉，在破碎器中被破碎并被较均匀的分散于干燥室，在干燥室内生物质被炭化炉的温度的余温干燥，同时有来自保温层的热风，通过挡板的作用，集中于干燥室下部干燥。本发明可直接对生物质原料进行加工，对生物质原料适应性强，在获得高品质生物质炭的同时，还避免的资源的浪费，操作简单方便。

Description

一种生物质炭化炉

技术领域

本发明涉及炭化炉技术领域，具体的说是一种节能型生物质炭化炉。

背景技术

生物质能是一种资源丰富、供应稳定、可再生性好的绿色能源。我国是一个农业大国，生物质能源十分丰富，各种农作物每年产生秸秆6亿多吨，其中可以作为能源使用的约4亿吨，全国林木总生物量约190亿吨，可获得量为9亿吨，可作为能源利用的总量约为3亿吨。而目前对生物质废弃物的利用率却只有30%左右。因此，开发利用生物质能源对缓解我国的能源、环境和生态问题具有重要意义。

作为生物质热化学转化的一种，生物质炭化技术是指将切碎或成型后的生物质原料，在绝氧或低氧环境中，被加热升温引起分子内部分解形成生物质炭、生物质油和不可冷凝气体产物的过程。生物质炭的用途也十分广泛，如能源，土壤改良剂，肥料缓释载体，CO₂封存剂等用于固碳减排，土壤改良，水源净化等领域。

目前，现有技术中的传统生物质炭化炉存在炭化周期长，产炭质量不稳定，热能资源浪费严重等缺点。因此，如何开发并设计一种具有较高资源利用率的、且产品质量稳定的节能型生物质炭化炉实为必要。

发明内容

本发明的技术目的为：提供一种结构简单、操作方便，热能利用率高，原料适应性强，且能够高效、稳定地获得高品质生物质炭的生物质炭化炉。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种生物质炭化炉，包括竖直设置的一个炉体，在炉体的内部嵌套设置有一个炭化室，该炭化室呈上端开口的筒状结构，在炭化室的内部嵌套设置有一个内部呈腔体状的干燥室，该干燥室包括上下依次设置的上部延伸段、中部封堵段和下部嵌套段，其中，下部嵌套段套设在炭化室的内部，且其底端设置有能够打开实现干燥室与炭化室、之间贯通的第一隔板，中部封堵段呈漏斗状结构，其下端对接设置在下部嵌套段的上方，上端封堵在炭化室的顶端，上部延伸段向上延伸出炭化室和炉体一定高度，上部延伸段的下端与中部封堵段的上端之间预留有用于进行热量回收的回热口，在上部延伸段的中部沿其横切面水平设置有一个旋转破碎器，上部延伸段的顶端还设置有给料口和排气口；

所述炭化室的上部设置有与其内部相贯通的气体分离管道，炭化室的中部在位于干燥室下方的位置设置有用于加热其内部物料的燃烧组件，炭化室的下部呈漏斗状，且炭化室的下方对接设置有快速冷却室，该快速冷却室设置在炉体的内部，快速冷却室的下端对接设置有位于炉体外部的静置冷却室，快速冷却室在其内部位于炭化室正下方的位置均匀、且间隔设置有多个用于供物料通过的冷却管，所述冷却管的顶端设置有能够打开实现炭化室与冷却管之间贯通的第二隔板，冷却管的底端设置有能够打开实现冷却管与静置冷却室之间贯通的第三隔板，在快速冷却室内部的一侧还设置有鼓风机，快速冷却室内部的另一侧与炉体和炭化室之间的间隙相互贯通，该炉体和炭化室之间的间隙中还填充有保温层，且该保温层通过干燥室上的回热口与干燥室的内部相互贯通；

所述静置冷却室的下方对接设置有出料口，且该出料口与静置冷却室的下端之间还设置有能够打开的卸料板。

优选的，所述的气体分离管道内设置有温度传感器。

优选的，所述出料口的正下方设置有用于转运物料的传送带。

优选的，所述燃烧组件的个数为两个，并在炭化室的中部左右对称设置。

优选的，所述的给料口、干燥室、炭化室、快速冷却室、静置冷却室、出料口和炉体在竖直方向上同轴设置。

优选的，所述干燥室下部嵌套段的下端呈漏斗状。

优选的，所述的给料口和静置冷却室均呈漏斗状结构。

优选的，所述干燥室上部延伸段的底端向干燥室内侧方向延伸设置有与中部封堵段相平行的导风板。

优选的，所述冷却管的外部设置有帮助散热的肋片。

优选的，所述静置冷却室的上部设置有通风口。

本发明的有益效果：

1、本发明的一种生物质炭化炉结构简单、布局合理，其通过炉体内炭化室和干燥室之间的嵌套式设置，以及炭化室下方快速冷却室和干燥室上回热口的设置，能够最大限度的将炭化室内燃烧组件释放的热量在用于物料炭化后产生的余热，从上下两个方向引入干燥室内进行物料炭化前的干燥，从而缩短了炭化周期，避免了热量的浪费，节约了能源，降低了成本，也保证了生物质物料在炭化后的均一品质。

2、本发明的一种生物质炭化炉通过在气体分离管道内设置温度传热器，可利用温度传感器的温度反馈对炭化室内燃烧组件的设置温度进行相应的调整，从而使炭化过程保证在最佳温度下，以获得高品质的生物质炭，也保证了成品生物质炭的质量稳定性。装置整体操作灵活性强，资源利用率高，原料适应性好，大大提高了生物质炭化过程中的工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中干燥室的结构示意图；

图中标记：1、炉体，2、炭化室，3、干燥室，301、上部延伸段，302、中部封堵段，303、下部嵌套段，4、第一隔板，5、回热口，6、旋转破碎器，7、给料口，8、排气口，9、气体分离管道，10、燃烧组件，11、快速冷却室，12、静置冷却室，13、冷却管，14、第二隔板，15、第三隔板，16、鼓风机，17、保温层，18、出料口，19、卸料板，20、温度传感器，21、传送带，22、导风板，23、通风口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不局限于下面的实施例，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。

如图所示，一种生物质炭化炉，包括竖直设置的一个炉体1，在炉体1的内部嵌套设置有一个炭化室2，该炭化室2呈上端开口的筒状结构，在炭化室2的内部嵌套设置有一个内部呈腔体状的干燥室3，该干燥室3包括上下依次设置的上部延伸段301、中部封堵段302和下部嵌套段303，其中，下部嵌套段303套设在炭化室2的内部，干燥室3下部嵌套段303的下端呈漏斗状，且其底端设置有能够打开实现干燥室3与炭化室2之间贯通的第一隔板4，中部封堵段302呈漏斗状结构，其下端对接设置在下部嵌套段303的上方，上端封堵在炭化室2的顶端，上部延伸段301向上延伸出炭化室2和炉体1一定高度，上部延伸段301的下端与中部封堵段302的上端之间预留有用于进行热量回收的回热口5，上部延伸段301的底端向干燥室3内侧方向延伸设置有与中部封堵段302相平行的导风板22，在上部延伸段301的中部沿其横切面水平设置有一个旋转破碎器6，上部延伸段301的顶端还设置有给料口7和排气口8，给料口7呈漏斗状结构。

所述炭化室2的上部设置有与其内部相贯通的气体分离管道9，气体分离管道9内设置有用于反馈温度的温度传感器20，炭化室2的中部在位于干燥室3下方的位置设置有用于加热其内部物料的燃烧组件10，燃烧组件10的个数为两个，并在炭化室2的中部左右对称设置，炭化室2的下部呈漏斗状，且炭化室2的下方对接设置有快速冷却室11，该快速冷却室11设置在炉体1的内部，快速冷却室11的下端对接设置有位于炉体1外部的静置冷却室12，快速冷却室11在其内部位于炭化室2正下方的位置均匀、且间隔设置有多个用于供物料通过的冷却管13，冷却管13的外部设置有帮助散热的肋片，所述冷却管13的顶端设置有能够打开实现炭化室2与冷却管13之间贯通的第二隔板14，冷却管13的底端设置有能够打开实现冷却管13与静置冷却室12之间贯通的第三隔板15，在快速冷却室11内部的一侧还设置有鼓风机16，快速冷却室11内部的另一侧与炉体1和炭化室2之间的间隙相互贯通，该炉体1和炭化室2之间的间隙中还填充有保温层17，且该保温层17通过干燥室3上的回热口5与干燥室3的内部相互贯通；所述静置冷却室12呈漏斗状结构，静置冷却室12的上部设置有通风口23，静置冷却室12的下方对接设置有出料口18，且该出料口18与静置冷却室12的下端之间还设置有能够打开的卸料板19，出料口18的正下方设置有用于转运物料的传送带21，用于将炭化后得到的生物质炭送往成型室。即：炭化炉中给料口7、干燥室3、炭化室2、快速冷却室11和静置冷却室12在纵向方向上是从上至下依次连通的，且所述的给料口7、干燥室3、炭化室2、快速冷却室11、静置冷却室12、出料口18和炉体1在竖直方向上同轴设置。

本发明的生物质炭化炉中，在炉体1外部还设置有控制机构，该控制机构与旋转破碎器6、燃烧组件10、鼓风机16和温度传感器20电连接，用于分别控制旋转破碎器6、燃烧组件10、鼓风机16和温度传感器进行物料破碎、燃烧温度调整、鼓风机启停和温度反馈显示作业。

本发明所提出的生物质炭化炉，生物质材料从给料口进入，依次经过旋转破碎器、干燥室，炭化室，快速冷却室和静置冷却室，最终炭化好的生物质炭通过传送带送去成型。具体的，生物质材料通过给料口进入炭化炉的炉体内，在旋转破碎器中被破碎，并被较均匀的分散于干燥室中。在干燥室内生物质被来自保温层和回热口的，通过导风板的导向作用而集聚于干燥室下部的热风，以及来自干燥室底部炭化炉的温度进行生物质物料的干燥。该干燥过程能够为物料的炭化做好准备工作，使其能够快速的炭化完全，避免物料损失。在干燥室的顶部设置有排风口。在炭化室内，对位、且对称布置有两个燃烧组件，由于炭化室的结构，使得燃烧组件在炭化的过程中，可以同时对干燥室进行一定程度的加热，炭化室的上部对外接有气体分离管道，能够很好的导出生物质在炭化过程产生的生物油和不可冷凝的气体，利用气体分离管道进行杂质导出，实现了净化分离，可以获得相应的附加产品，也使主料成品生物质炭更为纯净、品质更好。在气体分离管道内还设有一个温度传热器，该温度传感器能够将其检测到的温度传送给控制机构中的温度显示器中，以实现控制机构对燃烧组件中炭化设定温度的调整，使得炭化过程在最佳温度下，可以获得高品质的生物质炭。炭化室下对接的是快速冷却室，快速冷却室中的冷却管外设有帮助散热的肋片，由于炭化室与快速冷却室之间存在压差，可使炭化室内的生物质炭顺利进入冷却管内，完成炭化后的排放。经静置冷却室进一步冷却完成的生物质炭经由输送带送往成型室进行后续成型。

本发明的一种生物质炭化炉在干燥室的上部设置有旋转破碎器，在破碎生物质的同时，由于旋转破碎器的工作存在旋转的惯性，可以使生物质更均匀的分散于干燥室内。

生物质炭化炉内炭化室中的两个燃烧组件对冲布置，使得热气流往上下两个方向流动，往下的热气流使得生物质炭化过程受热更均匀，向上的热气流一方面作为干燥室的热源，同时由于干燥室底部第一隔板的阻挡，形成向下的回流，进一步加热生物质，从而提高了炭化效率以及生物质炭的品质。炭化室上部对外接有气体分离管道，可以分离生物质油与不可冷凝气体，通过分离净化可以获得相应产品。此外分离管道内设有温度传感器，可以获得实时温度，以便通过燃烧组件对炭化室内的温度进行调节，保证最佳的炭化温度。

生物质炭化炉内，快速冷却室的一侧设置有鼓风机，冷空气通过外部设有肋片的冷却管被加热，而内部完成炭化的生物质炭则被快速降温，被加热的空气进入保温层，最后经由回热口通入干燥室，炭化室顶部存在一定的斜度，在干燥室内与保温层的回热口出处设置的导风板，与炭化室顶部斜度平行且斜向炭化室内部生物质物料方向。通过导风板的阻挡作用向干燥室的下部集中，实现炭化前干燥生物质的目的。最后完成热量传递气流通过排气管排出。在静置冷却室内，在冷却管被降温后的仍有余热的生物质炭在此继续散热，在该静置冷却室的上部设置有通风口，方便排风。最终冷却完成的生物质通过传送带被送往成型室成型。

本发明的一种生物质炭化炉结构简单、设计巧妙，其可直接对生物质原料进行加工，且对生物质原料适应性强，在获得高品质生物质炭的同时，还避免的资源的浪费，操作简单方便，实用效果好。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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 (6)

1.一种生物质炭化炉，包括竖直设置的一个炉体（1），其特征在于：在炉体（1）的内部嵌套设置有一个炭化室（2），该炭化室（2）呈上端开口的筒状结构，在炭化室（2）的内部嵌套设置有一个内部呈腔体状的干燥室（3），该干燥室（3）包括上下依次设置的上部延伸段（301）、中部封堵段（302）和下部嵌套段（303），其中，下部嵌套段（303）套设在炭化室（2）的内部，且其底端设置有能够打开实现干燥室（3）与炭化室（2）之间贯通的第一隔板（4），中部封堵段（302）呈漏斗状结构，其下端对接设置在下部嵌套段（303）的上方，上端封堵在炭化室（2）的顶端，上部延伸段（301）向上延伸出炭化室（2）和炉体（1）一定高度，上部延伸段（301）的下端与中部封堵段（302）的上端之间预留有用于进行热量回收的回热口（5），上部延伸段（301）的底端向干燥室（3）内侧方向延伸设置有与中部封堵段（302）相平行的导风板（22），在上部延伸段（301）的中部沿其横切面水平设置有一个旋转破碎器（6），上部延伸段（301）的顶端还设置有给料口（7）和排气口（8）；

所述炭化室（2）的上部设置有与其内部相贯通的气体分离管道（9），该气体分离管道（9）内设置有温度传感器（20），炭化室（2）的中部在位于干燥室（3）下方的位置设置有用于加热其内部物料的燃烧组件（10），所述燃烧组件（10）的个数为两个，并在炭化室（2）的中部左右对称设置，炭化室（2）的下部呈漏斗状，且炭化室（2）的下方对接设置有快速冷却室（11），该快速冷却室（11）设置在炉体（1）的内部，快速冷却室（11）的下端对接设置有位于炉体（1）外部的静置冷却室（12），快速冷却室（11）在其内部位于炭化室（2）正下方的位置均匀、且间隔设置有多个用于供物料通过的冷却管（13），所述冷却管（13）的顶端设置有能够打开实现炭化室（2）与冷却管（13）之间贯通的第二隔板（14），冷却管（13）的底端设置有能够打开实现冷却管（13）与静置冷却室（12）之间贯通的第三隔板（15），冷却管（13）的外部设置有帮助散热的肋片，在快速冷却室（11）内部的一侧还设置有鼓风机（16），快速冷却室（11）内部的另一侧与炉体（1）和炭化室（2）之间的间隙相互贯通，该炉体（1）和炭化室（2）之间的间隙中还填充有保温层（17），且该保温层（17）通过干燥室（3）上的回热口（5）与干燥室（3）的内部相互贯通；

所述静置冷却室（12）的下方对接设置有出料口（18），且该出料口（18）与静置冷却室（12）的下端之间还设置有能够打开的卸料板（19）。

2.根据权利要求1所述的一种生物质炭化炉，其特征在于：所述出料口（18）的正下方设置有用于转运物料的传送带（21）。

3.根据权利要求1所述的一种生物质炭化炉，其特征在于：所述的给料口（7）、干燥室（3）、炭化室（2）、快速冷却室（11）、静置冷却室（12）、出料口（18）和炉体（1）在竖直方向上同轴设置。

4.根据权利要求1所述的一种生物质炭化炉，其特征在于：所述干燥室（3）下部嵌套段（303）的下端呈漏斗状。

5.根据权利要求1所述的一种生物质炭化炉，其特征在于：所述的给料口（7）和静置冷却室（12）均呈漏斗状结构。

6.根据权利要求1所述的一种生物质炭化炉，其特征在于：所述静置冷却室（12）的上部设置有通风口（23）。

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