CN112080295B - 一种密封出炭方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种密封出炭方法，在初级收纳室、次级收纳室进行分阶段出炭，第一阶段：关闭第一密封门与第二密封门，气化炉中的炭从气化炉的出炭口排出至初级收纳室中，同时向初级收纳室中通入饱和水蒸气，对初级收纳室内的炭进行灭火降温；第二阶段：关闭第二密封门，开启第一密封门，初级收纳室中的炭落入次级收纳室中，同时向次级收纳室中通入饱和水蒸气，对落入次级收纳室内的炭进行冷却降温；第三阶段：关闭第一密封门，开启第二密封门，次级收纳室中的炭从次级收纳室的出口排出。本发明通过分阶段出炭的方式，能够避免高温的生物质炭在外排过程中的复燃现象，同时可以进行生物质炭的冷却降温处理。

Description

一种密封出炭方法

技术领域

本发明涉及一种密封出炭方法，更具体的，涉及一种能够排出温度较低干炭的方法。

背景技术

生物质炭化技术是生物质热化学转化技术中的一种，其是将切碎或成型后的生物质原料，在限氧或绝氧环境下加热升温引起分子内部分解，进而形成生物炭、生物油和不可冷凝气体产物的过程。

生物质炭具有原材料来源广泛、生产成本低、生态安全、无污染等特点，已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等领域，其可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案，且我国的生物质资源十分丰富，分布广、可持续供应，因此可大面积推广生物质炭化技术。

生物质炭需要采用生物质气化炉进行热解，热解后的生物质炭在气化炉的底部进行聚集，需要进行及时的排出，并且在排出时要进行空气(氧气)的隔绝，以避免生物质炭在排出后与空气(氧气)接触所产生的复燃现象。

发明内容

本发明提供了一种密封出炭方法，其通过分阶段出炭的方式，能够避免高温的生物质炭在外排过程中的复燃现象，同时可以进行生物质炭的冷却降温处理。

本发明的具体技术方案是：

一种密封出炭方法，包括：

在气化炉的出炭口处设置初级收纳室、和与初级收纳室连通的次级收纳室，在初级收纳室与次级收纳室的连接处设置能够启闭的第一密封门，在次级收纳室的出口处设置能够启闭的第二密封门；

初级收纳室、次级收纳室进行分阶段出炭；

第一阶段：关闭第一密封门与第二密封门，气化炉中的炭从气化炉的出炭口排出至初级收纳室中，同时向初级收纳室中通入饱和水蒸气，对初级收纳室内的炭进行灭火降温；

第二阶段：关闭第二密封门，开启第一密封门，初级收纳室中的炭落入次级收纳室中，同时向次级收纳室中通入饱和水蒸气，对落入次级收纳室内的炭进行冷却降温；

第三阶段：关闭第一密封门，开启第二密封门，次级收纳室中的炭从次级收纳室的出口排出。

在本发明的上述技术方案中，控制第一密封门与第二密封门不进行同时开启(交替开启)，可以避免外部空气从次级收纳室的出口涌入其内部，有效隔绝的氧气的进入，防止生物质炭的复燃现象。

进一步的，本发明在初级收纳室、次级收纳室中通入设定压力的饱和水蒸气，持续对收集的生物质炭进行冷却降温，在生物质炭排出之前，生物质炭已经具有较低的温度，灭火冷却降温后的生物质炭可以直接与外部空气接触，后续运输、存储过程更加方便。

根据本发明的另一种具体实施方式，初级收纳室中通入的饱和水蒸气的压力不小于次级收纳室中通入的饱和水蒸气的压力，这样设置的目的在于，在开启第二密封门时，初级收纳室内的压力依旧大于次级收纳室内的压力，防止次级收纳室内的气体向初级收纳室内进行扩散，可以加速初级收纳室内的炭的排出过程，隔绝在第二密封门开启过程内次级收纳室内的氧气扩散至初级收纳室中的可能，实现在将初级收纳室中的炭排出的过程，不会有空气(氧气)进入到初级收纳室内部。

根据本发明的另一种具体实施方式，初级收纳室中所通入饱和水蒸气的压力值为7kPa～10kPa，次级收纳室中所通入饱和水蒸气的压力值为5kPa～8kPa。

根据本发明的另一种具体实施方式，在次级收纳室的出口处设有能够运输炭的蛟龙筒体，从次级收纳室的出口排出的炭落入蛟龙筒体内，同时向蛟龙筒体内通入冷却液/气。

根据本发明的另一种具体实施方式，以定向喷洒的方式向蛟龙筒体内通入冷却液/气。

根据本发明的另一种具体实施方式，初级收纳室内设有用于检测其内部炭堆积的量的第一检测器组，第一检测器组与第一密封门之间连锁以控制第一密封门的开启与关闭；次级收纳室内设有用于检测其内部炭堆积的量的第二检测器组，第二检测器组与第二密封门之间连锁以控制第二密封门的开启与关闭。

根据本发明的另一种具体实施方式，第一密封门以翻转的方式开启或者关闭，第一密封门包括顶盖、水平轴、顶臂、动力部件，顶盖通过水平轴设在初级收纳室与次级收纳室的连接处，顶臂作用于顶盖以保持顶盖关闭收纳室的出口，动力部件用于改变顶臂的位置以开启初级收纳室的出口。

根据本发明的另一种具体实施方式，第二密封门以水平推拉的方式开启或者关闭，第二密封门包括闸板、滑轨座、推拉气缸，滑轨座设在次级收纳室的出口处，闸板滑动设在滑轨座上，推拉气缸驱动闸板滑动以开启或者关闭次级收纳室的出口。

根据本发明的另一种具体实施方式，在气化炉上设置多个出炭口，每一出炭口的下游均设有初级收纳室，多个初级收纳室的出口与相同的次级收纳室连通、或者与不同的次级收纳室连通，以便于炭的最终收集、运输。

根据本发明的另一种具体实施方式，初级收纳室和/或次级收纳室内设有拨炭搅拌器件，在向初级收纳室和/或次级收纳室中通入饱和水蒸气的同时，拨炭搅拌器件启动并作用于堆积的炭。

其中，炭搅拌器件可以为固定式搅拌器件，固定式搅拌器件设在生物质炭下落的路径上，生物质炭在撞击到固定式搅拌器件后会更加分散，以便于进行更充分的灭火降温处理，例如固定式搅拌器件为上端尖的锥台结构。

进一步的，炭搅拌器件可以为活动式搅拌器件，例如为旋转式搅拌器件，在初级收纳室和/或次级收纳室内堆积一定量的生物质炭后，旋转式搅拌器件转动，对堆积的生物质炭进行搅拌形成“翻地”的效果，使得原本位于底部的生物质炭也能够再次进行更充分的灭火降温处理，例如旋转式搅拌器件为螺旋刀片。

本发明具备以下有益效果：

本发明的密封出炭方法采用分阶段灭火、降温的处理方式，分别对初级收纳室、次级收纳室中的炭进行处理，以完成炭的顺利排出；其中，采用饱和水蒸气的方式进行灭火、冷却、降温的过程，具有灭火效率高、降温速度快、能够形成合适湿度的炭以便于运输的优点。

此外，本发明的密封出炭方法在出炭过程中，设置二阶密封门，隔绝了外部空气在出炭过程中进入气化炉内的可能，防止热解形成的生物质炭的复燃现象，保证生物质炭的质量。

此外，本发明可以根据初级收纳室、次级收纳室的生物质炭的量进行控制第一密封门、第二密封门的启闭，出炭过程顺畅。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明密封出炭方法的流程图；

图2实现本发明密封出炭方法的装置的框架图；

图3是实现本发明密封出炭方法的装置的结构示意图；

图4是图3的剖视图；

图5是图4中A－A截面示意图；

图6是图3中显示气化炉炉底的示意图；

图7是图3中显示载座与初级收纳室的示意图；

图8是图3中炉排的转动结构示意图；

图9是图3中次级收纳室的示意图；

图10是图3中初级收纳室、次级收纳室的配合示意图；

图11是图3中炭输送装置的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本示例提供了一种密封出炭方法，在气化炉的出炭口处设置初级收纳室、和与初级收纳室连通的次级收纳室，在初级收纳室与次级收纳室的连接处设置能够启闭的第一密封门，在次级收纳室的出口处设置能够启闭的第二密封门；

初级收纳室、次级收纳室进行分阶段出炭；

第一阶段：关闭第一密封门与第二密封门，气化炉中的炭从气化炉的出炭口排出至初级收纳室中，同时向初级收纳室中通入饱和水蒸气，对初级收纳室内的炭进行冷却降温；

其中，初级收纳室中通入饱和水蒸气的压力值为7kPa～10kPa，例如为8kPa，初级收纳室中的饱和水蒸气的通入是持续的、接近不停顿的或者间断时间很短的；

第二阶段：关闭第二密封门，开启第一密封门，初级收纳室中的炭落入次级收纳室中，同时向次级收纳室中通入饱和水蒸气，对落入次级收纳室内的炭进行冷却降温；

其中，次级收纳室中所通入饱和水蒸气的压力值为5kPa～8kPa，例如为6kPa，次级收纳室中的饱和水蒸气一旦完全充满并保持设定压力值后，即可停止通入的过程；

其中，在初级收纳室内的炭完全排空或者接近完全排空后，关闭第一密封门。

第三阶段：关闭第一密封门，开启第二密封门，次级收纳室中的炭从次级收纳室的出口排出，在次级收纳室中的炭完全排空或者接近完全排空后，关闭第二密封门。

其中，本示例中初级收纳室内设有用于检测其内部炭堆积的量的第一检测器组，第一检测器组与第一密封门之间连锁以控制第一密封门的开启与关闭；次级收纳室内设有用于检测其内部炭堆积的量的第二检测器组，第二检测器组与第二密封门之间连锁以控制第二密封门的开启与关闭。

如图2－11所示，一种实现本示例密封出炭方法的装置包括：气化炉10、炉排20、炭收集装置30、炭处理装置40、饱和水蒸气管路。

炭收集装置30用于收集气化炉10中热解所产生的炭，并在收集后进行排出，炭处理装置40用于提供炭的灭火降温处理的场所，包括依次设置的初级收纳室41、次级收纳室42，以获得能够直接运输的炭，饱和水蒸气管路用于提供所需压力值的饱和水蒸气，包括第一管路51、第二管路52，以对初级收纳室41、次级收纳室42内的炭分别进行灭火降温处理。

本示例的气化炉10采用图3、图4示出的立式气化炉，并将炉排20转动设置于气化炉10的底部，以提供热解所需要的助燃气，其中，如图8所示，炉排20通过外部棘轮结构21带动的方式实现回转，相应的，在炉排20的回转管22与气化炉10的转动配合处可以设置水封结构，以实现密封。

气化炉10整体呈圆筒形，整体的体积较大，可以设置例如支撑梁的方式将气化炉10进行固定，并且在气化炉10上设置多个孔结构11，以进行观察、检修等作业，这里的气化炉10结构采用能够进行热解的气化炉10结构即可，其他常规功能这里不再赘述。

本示例中的炭收集装置30包括用于接收炭的载座31、四个出炭刀32、八个排炭刮板33，载座31设在炉排20的底部外周并随炉排20进行同步转动，气化炉10具有底壁12、侧壁13，在侧壁13上设有四个出炭口14，四个出炭刀32分别固定在侧壁13上并位于出炭口14处，八个排炭刮板33以均布的方式固定在载座31的底部，在底壁12上设有排炭口15。

为了快速的将堆聚在载座31上的炭排出至初级收纳室41中，如图6所示，出炭刀32具有沿偏向于炉排20旋转方向的正方向倾斜的引导部321，倾斜的引导部321使得处于转动状态的炭(堆聚在载座31上)会在与引导部321接触后，朝向出炭口14流去，直至落入初级收纳室41中。

出炭刀32优选还具有从引导部321延伸至出炭口14内的导向部322，以便于炭直接排出至初级收纳室41内，彻底避免堆积的现象。

如图4所示，基于整体结构较大炉排20与气化炉10之间相对转动的设计方式，在水平方向上，载座31与侧壁13之间形成第一间隙c1，热解所产生的炭粒度较小，能够堆聚在第一间隙c1中，需要及时排出，否则容易造成炉排20转动不稳定、炭发生不可控的复燃等现象，因此，特将载座31高于底壁12设置，并在载座31与底壁12之间形成第二间隙c2，同时通过八个排炭刮板33的转动，以排出第二间隙c2内的炭。

参见图4、图7，排炭刮板33固定在载座31上并位于第二间隙c2中，排炭刮板33作用于从第一间隙c1落到第二间隙c2中的炭，将该部分炭从排炭口15排出至初级收纳室41内。

其中，底壁12上设有挡圈结构16，部分侧壁13、部分底壁12与挡圈结构16之间形成纵向截面为U形的环形槽17，排炭刮板33位于环形槽17内，以防止底壁12上的炭过于分散，方便排出。

进一步的，形成环形槽17的部分底壁12还可以向外倾斜以形成斜台座，排炭刮板33具有与斜台座匹配的底边，可以有效避免落入第二间隙c2内的炭朝向挡圈结构16聚拢的现象。

本示例中的初级收纳室41为了同时收集从出炭口14、排炭口15排出的炭，初级收纳室41设有L形的缺口部，缺口部包括侧边部411、底边部412，侧边部411与侧壁13之间密封连接，底边部412与底壁12之间密封连接，如图7所示，从出炭口14排出的炭通过侧边部411落入初级收纳室41内，从排炭口15排出的炭通过底边部412落入初级收纳室41内，进行集中收集灭火处理。

再次参见图2，本示例中在初级收纳室41、次级收纳室42内进行炭的灭火冷却降温处理，通过第一管路51向初级收纳室41内通入8kPa的饱和水蒸气，对炭进行快速灭火降温处理，通过第二管路52向次级收纳室42内通入6kPa的饱和水蒸气，对炭进行再次快速灭火降温处理。

在开启初级收纳室41的出口处的第一密封门43时，初级收纳室41内的压力大于次级收纳室42内的压力，防止次级收纳室42内的气体(氧气)向初级收纳室41内进行扩散，可以加速初级收纳室41内的炭的排出过程，彻底隔绝在第一密封门开启过程内次级收纳室42的氧气扩散至初级收纳室41中。

本示例初级收纳室41、次级收纳室42的二阶结构，可以彻底避免氧气的干扰，以便于进行炭的灭火、降温处理。

参见图8、图9，第一密封门43包括顶盖431、水平轴432、顶臂433与动力部件，顶盖431通过水平轴432设在次级收纳室42中，顶臂433作用于顶盖431以保持顶盖431关闭初级收纳室41的出口，动力部件用于改变顶臂433的位置以开启初级收纳室41的出口。

其中，动力部件采用气动结构，包括气缸434、安装支架435、摇杆436、回转轴437，气缸434的缸体中部铰接在安装支架435上，回转轴437设在安装支架435上并与水平轴432之间平行，顶臂433的一端固定在回转轴437上，顶臂433的另一端与顶盖431相抵接，摇杆436的一端铰接在气缸434的活塞杆上，摇杆436的另一端固定在回转轴437上。

第二密封门44设置在次级收纳室42的出口处，第二密封门44为水平推拉门，包括闸板441、滑轨座442、推拉气缸434，滑轨座442设在次级收纳室42的出口处，闸板441滑动设在滑轨座442上，推拉气缸443驱动闸板441滑动以开启或者关闭次级收纳室42的出口。

本示例中还分别设置送料部分60与炭输送装置部分70；

参见图2，送料部分60包括送料绞龙61、送料斗提机62、送料管63、送料仓64，将生物质原料送至送料绞龙61，通过送料斗提机62—送料管63—送料仓64—气化炉10，即可将生物质原料的源源不断供给至气化炉10内，进行热解的过程。

炭输送装置部分71用于接收从第二密封门44处排出的炭，以进行炭的集中处理，炭输送装置部分70包括炭输送绞龙71、送炭斗提机72、干炭仓73，从次级收纳室42送出的炭，通过炭输送绞龙71—送炭斗提机72—干炭仓73，即完成炭的集中收集。

其中，本示例中的炭输送蛟龙71具有蛟龙筒体711，饱和水蒸气管路还包括第三管路53，第三管路53用于向蛟龙筒体711内通入冷却液/气，冷却液/气作用在蛟龙筒体711内的炭上，进行最终的灭火、降温处理，在出现意外的零星火星时，可以通过设置在第三管路53末端的喷头进行喷射灭火操作。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (8)

1.一种密封出炭方法，其特征在于，包括：

在气化炉的出炭口处设置初级收纳室、和与所述初级收纳室连通的次级收纳室，在所述初级收纳室与所述次级收纳室的连接处设置能够启闭的第一密封门，在所述次级收纳室的出口处设置能够启闭的第二密封门；

所述初级收纳室、所述次级收纳室进行分阶段出炭；

第一阶段：关闭所述第一密封门与所述第二密封门，所述气化炉中的炭从所述气化炉的出炭口排出至所述初级收纳室中，同时向所述初级收纳室中通入饱和水蒸气，对所述初级收纳室内的炭进行灭火降温，其中所述初级收纳室中所通入饱和水蒸气的压力值为7kPa～10kPa；

第二阶段：关闭所述第二密封门，开启所述第一密封门，所述初级收纳室中的炭落入所述次级收纳室中，同时向所述次级收纳室中通入饱和水蒸气，对落入所述次级收纳室内的炭进行冷却降温，其中所述次级收纳室中所通入饱和水蒸气的压力值为5kPa～8kPa，且所述初级收纳室中通入的饱和水蒸气的压力不小于所述次级收纳室中通入的饱和水蒸气的压力；

第三阶段：关闭所述第一密封门，开启所述第二密封门，所述次级收纳室中的炭从所述次级收纳室的出口排出；

其中所述初级收纳室中的饱和水蒸气的通入是持续的、接近不停顿的或者间断时间很短的，所述次级收纳室中的饱和水蒸气一旦完全充满并保持设定压力值后，即可停止通入的过程。

2.如权利要求1所述的密封出炭方法，其特征在于，在所述次级收纳室的出口处设有能够运输炭的蛟龙筒体，从所述次级收纳室的出口排出的炭落入所述蛟龙筒体内，同时向所述蛟龙筒体内通入冷却液/气。

3.如权利要求2所述的密封出炭方法，其特征在于，以定向喷洒的方式向所述蛟龙筒体内通入冷却液/气。

4.如权利要求1所述的密封出炭方法，其特征在于，所述初级收纳室内设有用于检测其内部炭堆积的量的第一检测器组，所述第一检测器组与所述第一密封门之间连锁以控制所述第一密封门的开启与关闭；所述次级收纳室内设有用于检测其内部炭堆积的量的第二检测器组，所述第二检测器组与所述第二密封门之间连锁以控制所述第二密封门的开启与关闭。

5.如权利要求1所述的密封出炭方法，其特征在于，所述第一密封门以翻转的方式开启或者关闭，所述第一密封门包括顶盖、水平轴、顶臂、动力部件，所述顶盖通过所述水平轴设在所述初级收纳室与所述次级收纳室的连接处，所述顶臂作用于所述顶盖以保持所述顶盖关闭所述收纳室的出口，所述动力部件用于改变所述顶臂的位置以开启所述初级收纳室的出口。

6.如权利要求1所述的密封出炭方法，其特征在于，所述第二密封门以水平推拉的方式开启或者关闭，所述第二密封门包括闸板、滑轨座、推拉气缸，所述滑轨座设在所述次级收纳室的出口处，所述闸板滑动设在所述滑轨座上，所述推拉气缸驱动所述闸板滑动以开启或者关闭所述次级收纳室的出口。

7.如权利要求1-6任一项所述的密封出炭方法，其特征在于，在所述气化炉上设置多个所述出炭口，每一所述出炭口的下游均设有所述初级收纳室，多个所述初级收纳室的出口与相同的所述次级收纳室连通、或者与不同的所述次级收纳室连通。

8.如权利要求1所述的密封出炭方法，其特征在于，所述初级收纳室和/或所述次级收纳室内设有拨炭搅拌器件，在向所述初级收纳室和/或所述次级收纳室中通入饱和水蒸气的同时，所述拨炭搅拌器件启动并作用于堆积的炭。

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