CN111961485A - 可移动小型化生物质热裂解炭化方法及炭化机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可移动小型化生物质热裂解炭化方法及炭化机，采用炭化反应管和炭化推进螺杆来完成生物质料在炭化室内的移动；通过控制炭化室内的温度，使得生物质料在短距离内完成连续不间断的热裂解炭化反应，得到炭基,实现生物质料炭化的小型化。炭化机包括厢体，厢体内设有机架(1)，机架(1)上设有相互连通的炭化室(2)，炭化室(2)内设有炭化反应管(3)，炭化反应管(3)内设有炭化推进螺杆(4)；炭化反应管(3)上沿着物料推进方向依次设有多个温度呈阶梯分布的工作区段，炭化室(3)内设有与各个工作区段位置相对应的进氧管(8)。本发明具有能够实现设备小型化、降低生产成本以及减小能耗的特点。

Description

可移动小型化生物质热裂解炭化方法及炭化机
技术领域
本发明涉及一种生物质料的处理装置，特别是一种可移动小型化生物质热裂解炭化方法及炭化机。
背景技术
生物质料，主要为农林废弃物，如秸秆、锯末、甘蔗渣、稻糠等，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用；目前对于生物质料的应用可以将其经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型(如块状、颗粒状等)的、可直接燃烧的一种新型清洁燃料；也可以通过对生物质料进行裂解或活化的方式来制得生物质活性炭。但是，目前制造生物质活性炭依旧是传统的工艺和设备为主，制造炭基和进行活化这两个过程依然是分开进行的。炭基在生产过程中，需要使用到大型的炭化炉，还需要配套的输送装置、加热设备等一系列辅助设备，设备和土地投入较大，一旦安装后，位置变更就十分麻烦；在使用过程中，需要消耗大量的能源，能耗较高。而且，由于生物质料比较分散，需要先收集在一起，再运输至炭化厂，运输成本较高。因此，现有的技术存在着设备体积大、生产成本高以及能耗大的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可移动小型化生物质热裂解炭化方法及炭化机。本发明具有能够实现设备小型化、降低生产成本以及减小能耗的特点。
本发明的技术方案：可移动小型化生物质热裂解炭化方法，采用炭化反应管和炭化推进螺杆来完成生物质料在炭化室内的移动；通过控制炭化室内的温度，使得生物质料在短距离内完成连续不间断的热裂解炭化反应，得到炭基,实现生物质料炭化的小型化。
前述的可移动小型化生物质热裂解炭化方法中，炭化室内热裂解炭化反应的具体过程为：利用炭化室对炭化反应管进行加热，沿着生物质料推进方向在炭化反应管上设置多个温度呈阶梯分布的工作区段；生物质料在炭化推进螺杆的推进作用下，在炭化反应管内依次经过各个工作区段后，完成热裂解炭化反应，得到炭基。
前述的可移动小型化生物质热裂解炭化方法中，多个工作区段包括预热区、初步裂解一区、初步裂解二区、完全裂解一区、完全裂解二区以及炭化区。
前述的可移动小型化生物质热裂解炭化方法中，所述预热区的温度为220-320℃、初步裂解一区的温度为410-510℃、初步裂解二区的温度为580-680℃、完全裂解一区的温度为650-750℃、完全裂解二区的温度为680-780℃、炭化区的温度为650-750℃。
前述的可移动小型化生物质热裂解炭化方法中，炭化室内的温度为400-1000℃。
前述的可移动小型化生物质热裂解炭化方法中，炭化室利用生物质料在热裂解炭化反应中释放的可燃裂解气体进行燃烧产热，实现对炭化反应管的加热；同时，通过控制炭化室在炭化反应管不同工作区段的进氧量，实现对可燃裂解气体燃烧产热量的控制，从而完成对炭化反应管不同工作区段的温度调节。
可移动小型化生物质连续热裂解炭化机，包括厢体，厢体内设有机架，机架上设有相互连通的炭化室，炭化室内设有炭化反应管，炭化反应管内设有炭化推进螺杆；炭化反应管上沿着物料推进方向依次设有多个温度呈阶梯分布的工作区段，炭化室内设有与各个工作区段位置相对应的进氧管。
前述的可移动小型化生物质连续热裂解炭化机中，所述炭化反应管上还设有可燃裂解气排气管。
前述的可移动小型化生物质连续热裂解炭化机中，所述炭化反应管的进料端设有生物质进料仓，且炭化推进螺杆的端部位于生物质进料仓内。
前述的可移动小型化生物质连续热裂解炭化机中，炭化室内还设有点火设备。
与现有技术相比，本发明利用炭化室来调节和控制炭化反应管上各个工作区段的温度，再利用推进螺杆(在旋转过程中推进物料移动，使得物料的各个面都能够吸收充足的热能)与反应管(全方位对物料进行加热，无加热死角)之间的配合，使得物料能够全方位多维度的吸收热能，从而能够在较短距离内实现快速加热的目的，使得生物质料在短距离内能够完成连续不间断的热裂解炭化反应，进而实现炭化设备的小型化，极大的减少设备占地面积，需要使用时，只需将炭化机托运至生物质原料集中地，经简单组装，便可实现连续不间断的生产炭基作业，结构简单，体积小巧，安装操作也极为方便，无需建造炭基生产厂房，也无需将生物质料进行长途运输，从而能够大幅度的降低生产成本。同时，炭化室采用燃烧产热的方式，直接利用生物质材料所释放的可燃烧裂解气体，供热裂解炭化反应所需热能，整个过程能够有效合理的利用生物质料自身产生的能源，提高自身能源的利用率，减小外界能源的消耗，进而能够减小设备整体能耗。而且，本发明通过严格控制各个工作区段的温度，有效的提高了炭化产品的质量。综上所述，本发明具有能够实现设备小型化、降低生产成本以及减小能耗的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图中的标记为：1-机架，2-炭化室，3-炭化反应管，4-炭化推进螺杆，5-热裂解推进电机，6-可燃裂解气排气管，7-生物质进料仓,8-进氧管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。可移动小型化生物质热裂解炭化方法，采用炭化反应管和炭化推进螺杆来完成生物质料在炭化室内的移动；通过控制炭化室内的温度，使得生物质料在短距离内完成连续不间断的热裂解炭化反应，得到炭基,实现生物质料炭化的小型化。
炭化室内热裂解炭化反应的具体过程为：利用炭化室对炭化反应管进行加热，沿着生物质料推进方向在炭化反应管上设置多个温度呈阶梯分布的工作区段；生物质料在炭化推进螺杆的推进作用下，在炭化反应管内依次经过各个工作区段后，完成热裂解炭化反应，得到炭基。
多个工作区段包括预热区、初步裂解一区、初步裂解二区、完全裂解一区、完全裂解二区以及炭化区。
所述预热区的温度为220-320℃、初步裂解一区的温度为410-510℃、初步裂解二区的温度为580-680℃、完全裂解一区的温度为650-750℃、完全裂解二区的温度为680-780℃、炭化区的温度为650-750℃。
炭化室内的温度为400-1000℃。
炭化室利用生物质料在热裂解炭化反应中释放的可燃裂解气体进行燃烧产热，实现对炭化反应管的加热；同时，通过控制炭化室在炭化反应管不同工作区段的进氧量，实现对可燃裂解气体燃烧产热量的控制，从而完成对炭化反应管不同工作区段的温度调节。
可移动小型化生物质连续热裂解炭化机，构成如图1所示，包括厢体，厢体内设有机架1，机架1上设有相互连通的炭化室2，炭化室2内设有炭化反应管3，炭化反应管3内设有炭化推进螺杆4；炭化反应管3上沿着物料推进方向依次设有多个温度呈阶梯分布的工作区段，炭化室2内设有与各个工作区段位置相对应的进氧管8。
所述炭化反应管3上还设有可燃裂解气排气管6。
所述炭化反应管3的进料端设有生物质进料仓7，且炭化推进螺杆4的端部位于生物质进料仓7内。
炭化室2内还设有点火设备。
炭化推进螺杆两端还设有热裂解推进电机5。
炭化燃烧室还连接有排烟管。
通过控制进氧管内氧气的进气量，来控制该区域的燃烧程度，达到控制温度调节的目的。
可以将机架、炭化室放置在厢体内，厢体可以为标准的50英尺集装箱货柜，托运至生物质原料集中地，将移动式厢体放在指定场地，经简单组装(上料、出料和排气管道)便可实现连续不间断的生产炭基作业。
生物质料进入生物质进料仓，经炭化推进螺杆的推进作用下，进入位于炭化室内的炭化反应管内，生物质原料在炭化反应管内移动的过程中依次经过预热、初始裂解、完全裂解和炭化这四个工序，产生的可燃裂解气体进入至炭化室内燃烧，产生400-1000度可调控温度，为炭化提供热能。
实施例2，以木屑生物质料为例。可移动小型化生物质热裂解炭化方法，采用炭化反应管和炭化推进螺杆来完成生物质料在炭化室内的移动；通过控制炭化室内的温度，使得生物质料在短距离内完成连续不间断的热裂解炭化反应，得到炭基,实现生物质料炭化的小型化。
炭化室内热裂解炭化反应的具体过程为：利用炭化室对炭化反应管进行加热，沿着生物质料推进方向在炭化反应管上设置多个温度呈阶梯分布的工作区段；生物质料在炭化推进螺杆的推进作用下，在炭化反应管内依次经过各个工作区段后，完成热裂解炭化反应，得到炭基。
多个工作区段包括预热区、初步裂解一区、初步裂解二区、完全裂解一区、完全裂解二区以及炭化区。
所述预热区的温度为270.2℃、初步裂解一区的温度为460.6℃、初步裂解二区的温度为631.8℃、完全裂解一区的温度为705.6℃、完全裂解二区的温度为730.8℃、炭化区的温度为708.5℃。
炭化室内的温度为400-1000℃。
炭化室利用生物质料在热裂解炭化反应中释放的可燃裂解气体进行燃烧产热，实现对炭化反应管的加热；同时，通过控制炭化室在炭化反应管不同工作区段的进氧量，实现对可燃裂解气体燃烧产热量的控制，从而完成对炭化反应管不同工作区段的温度调节。
可移动小型化生物质连续热裂解炭化机，构成如图1所示，包括厢体，厢体内设有机架1，机架1上设有相互连通的炭化室2，炭化室2内设有炭化反应管3，炭化反应管3内设有炭化推进螺杆4；炭化反应管3上沿着物料推进方向依次设有多个温度呈阶梯分布的工作区段，炭化室2内设有与各个工作区段位置相对应的进氧管8。
所述炭化反应管3上还设有可燃裂解气排气管6。
所述炭化反应管3的进料端设有生物质进料仓7，且炭化推进螺杆4的端部位于生物质进料仓7内。
炭化室2内还设有点火设备。
炭化推进螺杆两端还设有热裂解推进电机5。
炭化燃烧室还连接有排烟管。
通过控制进氧管内氧气的进气量，来控制该区域的燃烧程度，达到控制温度调节的目的。
可以将机架、炭化室放置在厢体内，厢体可以为标准的50英尺集装箱货柜，托运至生物质原料集中地，将移动式厢体放在指定场地，经简单组装(上料、出料和排气管道)便可实现连续不间断的生产炭基作业。
生物质料进入生物质进料仓，经炭化推进螺杆的推进作用下，进入位于炭化室内的炭化反应管内，生物质原料在炭化反应管内移动的过程中依次经过预热、初始裂解、完全裂解和炭化这四个工序，产生的可燃裂解气体进入至炭化室内燃烧，产生400-1000度可调控温度，为炭化提供热能。

Claims (10)

1.可移动小型化生物质热裂解炭化方法，其特征在于：采用炭化反应管和炭化推进螺杆来完成生物质料在炭化室内的移动；通过控制炭化室内的温度，使得生物质料在短距离内完成连续不间断的热裂解炭化反应，得到炭基,实现生物质料炭化的小型化。
2.根据权利要求1所述的可移动小型化生物质热裂解炭化方法，其特征在于：炭化室内热裂解炭化反应的具体过程为：利用炭化室对炭化反应管进行加热，沿着生物质料推进方向在炭化反应管上设置多个温度呈阶梯分布的工作区段；生物质料在炭化推进螺杆的推进作用下，在炭化反应管内依次经过各个工作区段后，完成热裂解炭化反应，得到炭基。
3.根据权利要求2所述的可移动小型化生物质热裂解炭化方法，其特征在于：多个工作区段包括预热区、初步裂解一区、初步裂解二区、完全裂解一区、完全裂解二区以及炭化区。
4.根据权利要求3所述的可移动小型化生物质热裂解炭化方法，其特征在于：所述预热区的温度为220-320℃、初步裂解一区的温度为410-510℃、初步裂解二区的温度为580-680℃、完全裂解一区的温度为650-750℃、完全裂解二区的温度为680-780℃、炭化区的温度为650-750℃。
5.根据权利要求1所述的可移动小型化生物质热裂解炭化方法，其特征在于：炭化室内的温度为400-1000℃。
6.根据权利要求1所述的可移动小型化生物质热裂解炭化方法，其特征在于：炭化室利用生物质料在热裂解炭化反应中释放的可燃裂解气体进行燃烧产热，实现对炭化反应管的加热；同时，通过控制炭化室在炭化反应管不同工作区段的进氧量，实现对可燃裂解气体燃烧产热量的控制，从而完成对炭化反应管不同工作区段的温度调节。
7.可移动小型化生物质连续热裂解炭化机，其特征在于：包括厢体，厢体内设有机架(1)，机架(1)上设有相互连通的炭化室(2)，炭化室(2)内设有炭化反应管(3)，炭化反应管(3)内设有炭化推进螺杆(4)；炭化反应管(3)上沿着物料推进方向依次设有多个温度呈阶梯分布的工作区段，炭化室(2)内设有与各个工作区段位置相对应的进氧管(8)。
8.根据权利要求7所述的可移动小型化生物质连续热裂解炭化机，其特征在于：所述炭化反应管(3)上还设有可燃裂解气排气管(6)。
9.根据权利要求7所述的可移动小型化生物质连续热裂解炭化机，其特征在于：所述炭化反应管(3)的进料端设有生物质进料仓(7)，且炭化推进螺杆(4)的端部位于生物质进料仓(7)内。
10.根据权利要求7所述的可移动小型化生物质连续热裂解炭化机，其特征在于：炭化室(2)内还设有点火设备。
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