CN114181723A - 一种海洋藻类生物质炼制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋藻类生物质炼制装置，属于生物能源设备技术领域，其包括釜体和转动加热机构，转动加热机构包括：加热管，每根加热管的外侧套装有碳化硅保护管；保护管安装板；法兰盘，保护管安装板固定在法兰盘的底部，法兰盘通过转动密封机构与釜体的上端口连接；驱动机构，驱动机构用于驱动法兰盘转动；配电盒，加热管穿过法兰盘后与配电盒连接。本发明提供的海洋藻类生物质炼制装置，使加热管和釜内藻类生物质隔离，避免加热管表面粘附物料。碳化硅保护管能够抵抗高温变形，因此内置加热管的碳化硅保护管在高温状态下能够保持优异的强度并随着法兰盘转动，达到边加热边搅拌釜体内藻类生物质的目的，有效利用装置内部空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋藻类生物质炼制装置，属于生物能源设备技术领域。
背景技术
海洋藻类资源丰富，其具有光合作用效率高、生物产量高、生长繁殖快、生长周期短和自身合成油脂等特点，脂类含量较高(20％-70％)，可用于生产生物柴油或乙醇，而且热解所得生物质燃油热值高，生产的能源不含硫，燃烧时不排放有毒害气体，不污染环境；生产时微藻易被粉碎和干燥，预处理成本较低；此外，微藻生长过程能大量固定CO2，从而与CO2的处理和减排相结合，起到保护环境的作用。
海洋藻类热解是指在无氧条件下将藻类生物质加热到500℃以上，使生物质分解产生焦炭、生物油、合成气及氢气等多种燃料物质的过程。固态的藻类生物质加入至热解釜后需要通过外部加热使藻类生物质受热，目前常用的加热方法有烟气余热加热法、电加热法、微波加热法等。烟气温度虽高，但为了防止烟气污染藻类生物质，只能采用加热釜体外壁的形式。微波加热成本较高，而且也需要将微波加热设备与釜体内海洋藻类进行有效隔离。电加热设备虽然能直接导入至釜体内与藻类生物质接触，但藻类生物质在热解过程中加热管周围的藻类生物质容易粘附在加热管上难以清理，造成加热管的加热效率降低。而且上述几种加热方式中，为了使藻类生物质均匀受热，都需要在釜体内另外设置搅拌装置，否则容易出现藻类生物质热解不彻底，处理效果不好，处理效率低下的问题。
需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。
发明内容
本发明为了解决现有技术所存在的问题，提供了一种海洋藻类生物质炼制装置，利用碳化硅保护管对加热管形成有效的保护，避免加热管表面粘附物料造成加热效率降低；内置加热管的碳化硅保护管在高温状态下能够保持优异的强度并随着法兰盘转动，达到边加热边搅拌釜体内藻类生物质的目的，有效利用了装置内部空间。
本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：
一种海洋藻类生物质炼制装置，包括釜体和转动加热机构，所述釜体具有上端口，所述转动加热机构安装在釜体的上端口处；
所述转动加热机构包括：
若干根加热管，所述加热管向下延伸至釜体内部，每根加热管的外侧套装有碳化硅保护管，所述碳化硅保护管的上端口设有径向向外延伸的支撑沿；
保护管安装板，所述保护板安装板上开设有与碳化硅保护管数量相同的安装孔，所述安装孔的上端口设有径向向外延伸的支撑槽，所述支撑沿嵌设在所述支撑槽内；
法兰盘，所述保护管安装板固定在法兰盘的底部，所述法兰盘通过转动密封机构与釜体的上端口连接；
驱动机构，所述驱动机构用于驱动法兰盘沿轴向转动；
配电盒，所述配电盒设置在法兰盘的顶部，各根加热管的上端穿过法兰盘后与配电盒连接。
在其中一具体实施方式中，所述转动密封机构包括：
设置在法兰盘底面的外圈安装槽；
设置在釜体上端口端面的内圈安装槽；
圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承的外圈和内圈分别部分嵌入所述外圈安装槽和内圈安装槽内。
在其中一具体实施方式中，所述驱动机构包括：
固定在法兰盘外周的齿轮；
两个驱动爪，两个驱动爪均与从动齿轮的啮合；
两个驱动油缸，两个驱动油缸分别用于驱动两个驱动爪转动，以带动齿轮转动。
在其中一具体实施方式中，转动密封机构还包括：
设置在法兰盘底面的第一环形槽，所述第一环形槽由第一内挡板、第二内挡板和法兰盘围绕形成；
设置在釜体上端口外周的第二环形槽，所述第二环形槽由第二外挡板、底板和釜体的外壁围绕形成，所述第二外挡板上设置有氮气口；
分别嵌设在第一环形槽和第二环形槽内的第一密封垫和第二密封垫；
所述第一内挡板伸入第二环形槽内并挤压第二密封垫，第二外挡板伸入第一环形槽内并挤压第一密封垫。
进一步的，所述第一密封垫和第二密封垫采用耐高温毛毡板。
在另一具体实施方式中，本发明提供的海洋藻类生物质炼制装置还包括保温层，所述保温层设置在保护管安装板与法兰盘之间，所述加热管穿过保温层。
具体的，所述保温层采用保温砂浆。
具体的，所述加热管距离法兰盘中心轴的距离不同。
具体的，所述釜体的上部设置有进料口和排气口，釜体的底部设置有排渣口。
具体的，所述釜体的下部呈漏斗状。
本申请的有益效果包括但不限于：
本发明提供的海洋藻类生物质炼制装置，(1)转动加热机构中，利用碳化硅保护管对加热管形成有效的保护，使加热管和釜内藻类生物质隔离，避免加热管表面粘附物料造成加热效率降低。(2)碳化硅保护管导热性好，碳化硅保护管导热性好能够将加热管产生的热量充分传递到釜体中，不会影响加热管的加热效率。(3)碳化硅保护管能够抵抗高温变形，因此内置加热管的碳化硅保护管在高温状态下能够保持优异的强度并随着法兰盘转动，达到边加热边搅拌釜体内藻类生物质的目的，有效利用了装置内部空间。(4)法兰盘与釜体上端口之间通过氮气形成动态密封，保证了釜体内的热解环境。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的海洋藻类生物质炼制装置的结构示意图；
图2为图1中A部的放大图；
图3为碳化硅保护管的部分示意图；
图4为保护管安装板上安装孔及支撑槽的示意图；
图5为驱动机构的结构示意图；
图6为碳化硅保护管在保护管安装板上的分布示意图；
图中，100、釜体；110、进料口；120、排气口；130、排渣口；200、加热管；300、碳化硅保护管；310、支撑沿；400、保护管安装板；410、安装孔；411、支撑槽；500、法兰盘；510、保温层；600、配电盒；700、圆锥滚子轴承；810、齿轮；820、驱动爪；830、驱动油缸；910、第一环形槽；911、第一内挡板；912、第二内挡板；913、第一密封垫；920、第二环形槽；921、第二外挡板；922、底板；923、氮气口；924、第二密封垫。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图6中所示，本发明提供的海洋藻类生物质炼制装置，包括釜体100和转动加热机构，釜体100具有上端口，转动加热机构安装在釜体100的上端口处。
其中，转动加热机构包括：
若干根加热管200，加热管200向下延伸至釜体100内部，每根加热管200的外侧套装有碳化硅保护管300，碳化硅保护管300的上端口设有径向向外延伸的支撑沿310，碳化硅保护管300的下端封闭；
保护管安装板400，保护板安装板上开设有与碳化硅保护管300数量相同的安装孔410，安装孔410的上端口设有径向向外延伸的支撑槽411，支撑沿310嵌设在支撑槽411内；
法兰盘500，保护管安装板400固定在法兰盘500的底部，法兰盘500通过转动密封机构与釜体100的上端口连接；
驱动机构，驱动机构用于驱动法兰盘500沿轴向转动；
配电盒600，配电盒600设置在法兰盘500的顶部，各根加热管200的上端穿过法兰盘500后与配电盒600连接。
本发明提供的海洋藻类生物质炼制装置，在法兰盘500上安装有加热管200，加热管200通电后发热将热量传递给碳化硅保护管300，碳化硅保护管300导热性好，而且能够抵抗高温变形，在高温时依然保持优异的强度。因此，内置加热管200的碳化硅保护管300在高温状态下能够保持优异的强度并随着法兰盘500转动，达到边加热边搅拌釜体100内藻类生物质的目的，有效利用了装置内部空间。
而传统采用加热管200的藻类生物质炼制装置，加热管200在高温状态下如果受力会出现变形，因此传统藻类生物质炼制装置中加热管200不能作为搅拌装置使用，需要另外设置搅拌器，占用了釜体100内的空间。
如图2中所示，在其中一具体实施方式中，转动密封机构包括：
设置在法兰盘500底面的外圈安装槽；
设置在釜体100上端口端面的内圈安装槽；
圆锥滚子轴承700，圆锥滚子轴承700的外圈和内圈分别部分嵌入外圈安装槽和内圈安装槽内。
如此设置，法兰盘500能够与釜体100形成相对转动，带动碳化硅保护管300对釜体100内的藻类生物质进行搅拌。
如图5中所示，在另一具体实施方式中，驱动机构包括：
固定在法兰盘500外周的齿轮810；
两个驱动爪820，两个驱动爪820均与从动齿轮810的啮合；
两个驱动油缸830，两个驱动油缸830分别用于驱动两个驱动爪820转动，以带动齿轮810转动。
工作时，两个驱动油缸830伸长时，驱动两个驱动爪820转动，带动齿轮810转动，从而使法兰盘500转动。两个驱动油缸830回缩时，驱动两个驱动爪820反向转动，使法兰盘500反向转动。如此，通过转动加热机构对釜体100内的藻类生物质进行间歇性往复搅拌，使藻类生物质均匀受热。
热解反应在无氧条件下进行，因此需要保证釜体100的密封，如图2中所示，转动密封机构还包括：
设置在法兰盘500底面的第一环形槽910，第一环形槽910由第一内挡板911、第二内挡板912和法兰盘500围绕形成；
设置在釜体100上端口外周的第二环形槽920，第二环形槽920由第二外挡板921、底板922和釜体100的外壁围绕形成，第二外挡板921上设置有氮气口923；
分别嵌设在第一环形槽910和第二环形槽920内的第一密封垫913和第二密封垫924；
第一内挡板911伸入第二环形槽920内并挤压第二密封垫924，第二外挡板921伸入第一环形槽910内并挤压第一密封垫913。
如此设置，第一内挡板911与第二密封垫924处在相互挤压状态下还能够相对转动，第二外挡板921和第一密封垫913处在相互挤压状态下还能够相对转动。通过氮气口923向第一环形槽910和第二环形槽920之间通入压力大于釜内压力的氮气时，即能够防止釜体100内热解气泄漏。
具体的，第一密封垫913和第二密封垫924采用耐高温毛毡板，而且第一密封垫913和第二密封垫924位于釜体100外部，方便更换。
进一步的，为了减少釜体100内热量散失，本发明提供的海洋藻类生物质炼制装置还包括保温层510，保温层510设置在保护管安装板400与法兰盘500之间，加热管200穿过保温层510。实际应用时，通过长螺钉将法兰盘500、保温层510、保护管安装板400连接为一体。
在其中一具体实施方式中，保温层510采用保温砂浆。装置在工厂生产前，通过模具将加热管200的根部罩住，然后浇注保温砂浆，保温砂浆凝固后，将保护管安装板400进行固定。
进一步的，如图6中所示，为了提高碳化硅保护管300对釜体100内藻类生物质的搅拌程度，优选使加热管200距离法兰盘500中心轴的距离不同。
可以理解的，釜体100的上部还应设置有进料口110和排气口120，釜体100的底部设置有排渣口130。藻类生物质通过进料口110导入釜体100内，受热后热解产生生物炭和热解油气，生物炭作为固体产物从排渣口130排出，热解油气从排气口120排出，热解油气由水蒸气、气态焦油和小分子烃类气体等组成，再送入蒸馏分离装置进行分离。釜体100的下部优选采用漏斗状，方便生物炭导出。生物炭可用作活性炭，或者燃烧后产热使用。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种海洋藻类生物质炼制装置，其特征在于，包括釜体和转动加热机构，所述釜体具有上端口，所述转动加热机构安装在釜体的上端口处；
所述转动加热机构包括：
若干根加热管，所述加热管向下延伸至釜体内部，每根加热管的外侧套装有碳化硅保护管，所述碳化硅保护管的上端口设有径向向外延伸的支撑沿；
保护管安装板，所述保护板安装板上开设有与碳化硅保护管数量相同的安装孔，所述安装孔的上端口设有径向向外延伸的支撑槽，所述支撑沿嵌设在所述支撑槽内；
法兰盘，所述保护管安装板固定在法兰盘的底部，所述法兰盘通过转动密封机构与釜体的上端口连接；
驱动机构，所述驱动机构用于驱动法兰盘沿轴向转动；
配电盒，所述配电盒设置在法兰盘的顶部，各根加热管的上端穿过法兰盘后与配电盒连接。
2.根据权利要求1所述的海洋藻类生物质炼制装置，其特征在于，所述转动密封机构包括：
设置在法兰盘底面的外圈安装槽；
设置在釜体上端口端面的内圈安装槽；
圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承的外圈和内圈分别部分嵌入所述外圈安装槽和内圈安装槽内。
3.根据权利要求1所述的海洋藻类生物质炼制装置，其特征在于，所述驱动机构包括：
固定在法兰盘外周的齿轮；
两个驱动爪，两个驱动爪均与从动齿轮的啮合；
两个驱动油缸，两个驱动油缸分别用于驱动两个驱动爪转动，以带动齿轮转动。
4.根据权利要求1所述的海洋藻类生物质炼制装置，其特征在于，所述转动密封机构还包括：
设置在法兰盘底面的第一环形槽，所述第一环形槽由第一内挡板、第二内挡板和法兰盘围绕形成；
设置在釜体上端口外周的第二环形槽，所述第二环形槽由第二外挡板、底板和釜体的外壁围绕形成，所述第二外挡板上设置有氮气口；
分别嵌设在第一环形槽和第二环形槽内的第一密封垫和第二密封垫；
所述第一内挡板伸入第二环形槽内并挤压第二密封垫，第二外挡板伸入第一环形槽内并挤压第一密封垫。
5.根据权利要求4所述的海洋藻类生物质炼制装置，其特征在于，所述第一密封垫和第二密封垫采用耐高温毛毡板。
6.根据权利要求1所述的海洋藻类生物质炼制装置，其特征在于，还包括保温层，所述保温层设置在保护管安装板与法兰盘之间，所述加热管穿过保温层。
7.根据权利要求6所述的海洋藻类生物质炼制装置，其特征在于，所述保温层采用保温砂浆。
8.根据权利要求1所述的海洋藻类生物质炼制装置，其特征在于，所述加热管距离法兰盘中心轴的距离不同。
9.根据权利要求1所述的海洋藻类生物质炼制装置，其特征在于，所述釜体的上部设置有进料口和排气口，釜体的底部设置有排渣口。
10.根据权利要求1所述的海洋藻类生物质炼制装置，其特征在于，所述釜体的下部呈漏斗状。
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