CN114410315A - 一种圆筒燃烧室炭化炉 - Google Patents
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Abstract
一种圆筒燃烧室炭化炉,包括炉体,炉体内设有用于作为燃烧室的圆柱状、空心筒体,筒体设有用于向燃烧室通入燃烧用气体的燃气进口以及用于排出烟气的排烟通道,所述筒体将炉体由内向外依次围成绕燃烧室内圈设置的第二炭化室、以及绕燃烧室外圈设置的第一炭化室,炉体顶部设有用于向第一炭化室和第二炭化室进料的进料器,炉体底部设有用于排出第一炭化室内生物质炭的第一出料口和用于排出第二炭化室内生物质炭的第二出料口。本发明中燃烧室采用圆筒结构,将燃料在内外壁夹层的燃烧室内燃烧,能够强化辐射放热,保证炭化反应所需温度,提高炭化反应效率和炭化质量,有效提升炭化炉的热效率。
Description
技术领域
本发明涉及生物质热解炭化技术领域,具体涉及一种圆筒燃烧室炭化炉。
背景技术
我国是农业大国,每年产生大量的农业秸秆废弃物,在处理这些农业秸秆时,传统直接燃烧的处理方式燃烧效率低,并且高污染物排放对环境造成了一定的影响,生物质能源化利用面临诸多问题。热解炭化是一种较好的生物质利用方法,其中炭化炉是热解炭化的关键部分,然而,现有生物质炭化炉的炭化腔室主要是单一炭化腔室和单一物料炭化,在生物质炭制备过程中的热利用效率低,如何获得高效节能的生物质炭化炉对于生物质能源化利用具有重要的现实意义,此外,现有生物质炭化炉的结构不够紧凑,占用空间较大,不利于生物质炭化炉的规模化推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种圆筒燃烧室炭化炉,以解决现有炭化炉热效率低的问题。
本发明为了达到上述目的所采用的技术方案是:
一种圆筒燃烧室炭化炉,包括炉体,炉体内设有用于作为燃烧室的圆柱状、空心筒体,筒体设有用于向燃烧室通入燃烧用气体的燃气进口以及用于排出烟气的排烟通道,所述筒体将炉体由内向外依次围成绕燃烧室内圈设置的第二炭化室、以及绕燃烧室外圈设置的第一炭化室,炉体顶部设有用于向第一炭化室和第二炭化室进料的进料器,炉体底部设有用于排出第一炭化室内生物质炭的第一出料口和用于排出第二炭化室内生物质炭的第二出料口。
作为本发明的一种优选方案,所述筒体同轴设置在炉体内,且与炉体旋转密封连接。
作为本发明的一种优选方案,所述筒体由设置在炉体外的驱动电机驱动。
作为本发明的一种优选方案,所述筒体的内壁设有内螺旋叶片,筒体的外壁设有外螺旋叶片。
作为本发明的一种优选方案,筒体内壁与外壁的制作材料不同。
作为本发明的一种优选方案,所述进料器包括连通第一炭化室设置的第一进料口,以及套设在第一进料口内连通第二炭化室设置在第二进料口,所述排烟通道设置于第一进料口和第二进料口之间。
作为本发明的一种优选方案,所述第一进料口和第二进料口均为漏斗状。
作为本发明的一种优选方案,炉体上连通第一炭化室和第二炭化室设有用于收集第一炭化室和第二炭化室内生物质炭化过程中所产生可燃气体的导气孔。
本发明的有益效果:
1.本发明中燃烧室采用圆筒结构,将燃料在内外壁夹层的燃烧室内燃烧,可以强化辐射放热,保证炭化反应所需温度,提高了炭化反应效率和炭化质量,此外,使整个炭化炉的尺寸在显著减小的同时,有效提升了生物质炭化时的换热面积,从而提升炭化炉的热效率。
2.本发明在筒体的内外层材料不同,能够利用一个燃烧室达到两种不同的炭化温度,使炭化炉能够同时热解两种不同的生物质原料,提高炭化炉热效率的同时大大提高了炭化炉的炭化效率。
3.本发明中排出燃烧室所产生高温烟气的烟气通道设置在进料器中,能够对加入炭化室内的生物质原料进行干燥升温,提高热效率,同时,由于两个进料口夹着排烟通道设置,高温烟气能够同时干燥两个进料口的物料,且进一步提高了热利用效率。
4.本发明的炭化炉可根据不同的生物质原料的炭化要求连续调整反应时间,整体结构简单合理,集成紧凑,结构简单,换热效率高效,制作成本低,适用于规模化推广应用。
附图说明:
图1为实施例所提供一种圆筒燃烧室炭化炉的整体结构示意图;
图2为实施例所提供一种圆筒燃烧室炭化炉中燃烧室内外绞龙的结构示意图。
图中标记:1、第一进料口,2、第二进料口,3、烟气通道,4、导气孔,5、筒体,6、第一炭化腔室,7、第二炭化腔室,8、内层螺旋叶片,9、外层螺旋叶片,10、第一出料口,11、第二出料口,12、燃气进口,13、炉体,14、外齿轮,15、驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明,在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明提供一种圆筒燃烧室炭化炉的具体实施例:
结合图1、图2所示,本实施例的圆筒燃烧室炭化炉包括炉体13,在炉体13内设有圆柱状的空心筒体5,筒体5的空心部分作为炭化炉的燃烧室,在筒体5上设有用于向燃烧室501内通入燃烧用气体的燃气进口12,燃气在燃烧室501内燃烧形成炭化炉工作时的炭化用热源,筒体5上设有连通燃烧室501的排烟通道3,排烟通道用于将燃烧室501内燃烧过程中所产生的烟气排出燃烧室501。
筒体5设置在炉体13内,炉体13在筒体5的分割下,炉体13内部由内向外依次分为绕燃烧室501内圈设置的第二炭化室7以及绕燃烧室501外圈设置的第一炭化室6,即第二炭化室7由筒体5围成,第一炭化室6由筒体5与炉体13的内壁围成,燃烧室501位于第一炭化室6和第二碳化室7之间,即燃烧室501在第一炭化室6和第二碳化室7的夹层中,炉体13的顶部设有用于向第一炭化室6和第二炭化室7进料的进料器,炉体13的底部设有用于排出第一炭化室6内生物质炭的第一出料口10和用于排出第二炭化室7内生物质炭的第二出料口11。
本实施例中,燃烧室采用圆筒结构,燃烧室501在第一炭化室6和第二碳化室7的夹层中,当燃料在燃烧室内燃烧时,可以强化向第一炭化室6和第二炭化室7的辐射放热,增大了生物质炭化时的换热面积,保证了炭化反应的温度,使得炭化腔室可以迅速达到炭化工艺通常所需温度300-450℃,提高了反应的效率和炭化的质量,同时,整个炭化炉的结构紧凑,尺寸显著减小,降低制造成本,适用于规模化推广应用。
结合图1和图2所示,本实施例将筒体5同轴设置在炉体13内,且与炉体13旋转密封连接,可在炉体13的底部设置旋转密封圈来实现二者的旋转密封连接,也可采用其他旋转密封方式,此为本领域人员所能知悉的,在此不对筒体5与炉体13的旋转密封配合方式过多阐述,在对筒体5进行旋转时,在炉体13外设置驱动电机15,驱动电机15可采用伺服电机,驱动电机15工作时,驱动筒体5进行旋转,具体设置时,可在驱动电机15的输出轴上设置主动齿轮,在筒体5的下方设有与主动齿轮啮合的沿筒体5一周设置的外齿轮14,主动齿轮带动外齿轮14驱动筒体5在炉体13内旋转。
通过旋转密封设置,在筒体5旋转时,在通过筒体5内外壁面进行热辐射的同时,可以通过热对流方式提升两个炭化腔室的温度,旋转的同时破坏筒体5内外壁面传热边界层,增加传热扰动,提升热利用效率。
在进行生物质炭化时,为了便于实现生物质原料的连续炭化,本实施例中,在筒体5的内壁设有内螺旋叶片8,筒体5的外壁设有外螺旋叶片9,内螺旋叶片8和外螺旋叶片9均可以采用焊接的方式固定在筒体5上,内螺旋叶片8在筒体5的内壁以及外螺旋叶片9在筒体5的外壁均形成类似于绞龙输送的功能,在正常工作时,内螺旋叶片8和外螺旋叶片9挤压携带生物质原料朝各炭化室的出料口方向运动,在实现连续炭化的同时,内螺旋叶片8和外螺旋叶片9还能增强筒体5向第一炭化室和第二炭化室传热的传热效果,其在此方面的作用类似于肋片换热,由此在实现提升炭化效率的同时,进一步提升了炭化炉的热效率。
如前所述,筒体5将整个炭化炉分为第一炭化室6和第二炭化室7,可以理解地,两个炭化室可分别进入不同的生物质原料,因不同生物质原料在进行炭化时,所需的炭化温度不同,为了便于对不同生物质原料同时进行炭化,本实施例中的筒体5内外壁可以采用不同的材料制作,以便使内外壁获得不同的传热系数,最终能够使第一炭化室6与第二炭化室7维持不同的炭化温度,以此实现不同生物质原料同时炭化的目的。
其中,在将第一炭化室6与第二炭化室7维持不同炭化温度时,也可以将筒体5内外壁采用同种材料制作,但需要控制内外壁材料的厚度,即通过内壁的厚度控制由燃烧室501向第一炭化室6的传热系数,由外壁的厚度控制由燃烧室501向第二炭化室7的传热系数,以此实现在燃烧室501同一燃烧工况下控制第一炭化室6与第二炭化室7处于不同炭化温度的效果。
本实施例中,进料器包括第一进料口1和套设在第一进料口1内的第二进料口2,第一进料口1和第二进料口2可均设置呈漏斗状,排烟通道3设置在第一进料口1和第二进料口2之间,即第一进料口1与第二进料口2可同轴通过连接件连接设置,二者之间保留一定间隙作为排烟通道3,在炭化炉工作时,排烟通道3将燃烧室501的烟气排出的过程中,可以预加热未进入各炭化室的生物质原料,提高热利用率的同时,缩短了炭化过程的时间,提高生物质原料的炭化效率,同样可以理解地,对于炭化炉结构而言,该设置更加紧凑,制造成本低,有利于进一步的推广应用。
如前所述,鉴于炭化炉高效节能的设计具有重要的现实意义,本实施例中,在炉体13上连通第一炭化室6和第二炭化室7设有导气孔4,导气孔4用于收集第一炭化室6和第二炭化室7内生物质炭化过程中所产生的可燃气体,在利用收集的可燃气体时,可通过设置发电机,将燃气用于发电,所发的电供给驱动电机15驱动筒体5进行旋转。
炭化炉在运行时,燃烧用气体及空气通过燃气进口12进入燃烧室501并燃烧,释放热量对两个炭化室进行加热,所产生的高温烟气由烟气通道3排出,当炭化室内部的温度达到工艺要求后,将生物质原料从两个进料口处加入,由烟气通道3排出的高温烟气对生物质原料进行干燥升温,生物质原料在对于的炭化室内进行炭化,启动驱动电机15驱动筒体5旋转,按照工艺要求速度进行旋转,旋转过程中,通过筒体5内外壁面上的螺旋叶片带动生物质原料在炭化室内进行炭化并将产生的生物质炭从对应出料口排出,可以通过改变驱动电机15的转速调整生物质原料在炭化室内的留存时间,根据工艺要求,通常炭化时间为1-3h,采用生物质原料从进料口干燥后进入炭化室的时间算起,可根据整体炭化腔室的长度及螺旋叶片的路径和该物料从进入炭化室起到出料口的时间为1-3h,计算出转速,然后可以根据不同的工艺要求进行调整从而达到连续生产生物炭的目的。
需要说明的是,上述实施例仅用来说明本发明,但本发明并不局限于上述实施例,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种圆筒燃烧室炭化炉,包括炉体(13),其特征在于,炉体(13)内设有用于作为燃烧室(501)的圆柱状、空心筒体(5),筒体(5)设有用于向燃烧室(501)通入燃烧用气体的燃气进口(12)以及用于排出烟气的排烟通道(3),所述筒体(5)将炉体(13)由内向外依次围成绕燃烧室(501)内圈设置的第二炭化室(7)、以及绕燃烧室(501)外圈设置的第一炭化室(6),炉体(13)顶部设有用于向第一炭化室(6)和第二炭化室(7)进料的进料器,炉体(13)底部设有用于排出第一炭化室(6)内生物质炭的第一出料口(10)和用于排出第二炭化室(7)内生物质炭的第二出料口(11)。
2.如权利要求1所述的一种圆筒燃烧室炭化炉,其特征在于,所述筒体(5)同轴设置在炉体(13)内,且与炉体(13)旋转密封连接。
3.如权利要求2所述的一种圆筒燃烧室炭化炉,其特征在于,所述筒体(5)由设置在炉体(13)外的驱动电机(15)驱动。
4.如权利要求2所述的一种圆筒燃烧室炭化炉,其特征在于,所述筒体(5)的内壁设有内螺旋叶片(8),筒体(5)的外壁设有外螺旋叶片(9)。
5.如权利要求4所述的一种圆筒燃烧室炭化炉,其特征在于,筒体(5)内壁与外壁的制作材料不同。
6.如权利要求1-5任意一项所述的一种圆筒燃烧室炭化炉,其特征在于,所述进料器包括连通第一炭化室(6)设置的第一进料口(1),以及套设在第一进料口(1)内连通第二炭化室(7)设置在第二进料口(2),所述排烟通道(3)设置于第一进料口(1)和第二进料口(2)之间。
7.如权利要求6所述的一种圆筒燃烧室炭化炉,其特征在于,所述第一进料口(1)和第二进料口(2)均为漏斗状。
8.如权利要求7所述的一种圆筒燃烧室炭化炉,其特征在于,炉体(13)上连通第一炭化室(6)和第二炭化室(7)设有用于收集第一炭化室(6)和第二炭化室(7)内生物质炭化过程中所产生可燃气体的导气孔(4)。
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