CN114772596B - 一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物资热解设备领域，且公开了一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，包括热解炉，热解炉底部的一侧接通有进料管，进料管顶部的一侧设有进料箱，进料管将进料箱内的生物质原料输送至热解炉内，热解炉顶部的一侧设有排烟管，所述热解炉内腔的中部设有中间竖管，中间竖管与所述进料管接通。通过热解炉内设置的中间竖管，配合中间竖管内的中间转管可旋转并开设若干排气孔的结构设计，生物质原料在出气管上燃烧阶段，经过中间竖管的传热，使得由中间竖管底部向上输送的生物质原料在中间竖管内进行了干燥处理，在确保较好干燥效果的情况下，还避免了后期处理步骤增加，整个热解效率较低，且能耗增加的问题。

Description

一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置

技术领域

本发明涉及生物资热解设备领域，具体为一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置。

背景技术

随着城市化和现代农业的协调发展，农田土壤重金属污染问题日益严重，对农作物生产和销售及人类健康产生了负面影响，如何改善土地现状，修复重金属污染的土地，改善土地质量尤为重要，其中，生物炭是一种热解副产物,可耕作到农田的土壤中以增强其肥力和稳定性，并用于中长期固碳，能有效改善土壤的质量，且生物炭是由农作物秸秆等生物质原料在热解设备进行热解得到的产物，且生物质热解产生的燃气能进行再次燃烧利用，故而生物质热解装置的应用也越来越广。

然而，现有的生物质热解设备在使用时，生物质原料直接在燃烧室的上方进行干燥，导致干燥后产生的水蒸气与缺氧燃烧产生的一氧化碳气体、气态烃类等气体混合，后期需要分离一氧化碳气体、气态烃类等气体中的水蒸气，导致后期处理步骤增加，整个热解效率较低，且能耗增加的问题，若是增设干燥设备对生物质原料进行热解前的干燥处理，同样使得成本和能耗增加。

发明内容

本发明提供了一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，具备热解效率高、成本低的优点，解决了背景技术中提到的技术问题。

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案予以实现：一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，包括热解炉，热解炉底部的一侧接通有进料管，进料管顶部的一侧设有进料箱，进料管将进料箱内的生物质原料输送至热解炉内，热解炉顶部的一侧设有排烟管，所述热解炉内腔的中部设有中间竖管，中间竖管与所述进料管接通，且中间竖管的顶端与热解炉内腔的顶部预留有一定间隙，所述中间竖管内腔的中部设有可旋转的中间转管，所述中间转管由设于中间竖管底部的第二减速电机驱动旋转，所述中间转管的下半部固定套装有螺旋叶片，且中间转管的上半部开设有若干排气孔，中间转管的顶端延伸至热解炉顶端的外部，所述热解炉内腔的中部设有出气管，所述热解炉的一侧设有接通出气管的进气管，所述热解炉的内部设有位于出气管下方的接料箱，热解炉的一侧设有位于进气管下方的排渣管，且排渣管与接料箱的内腔接通有导渣管。

可选的，所述进料管的内部设有螺旋叶片，进料管远离热解炉的一侧设有驱动螺旋叶片旋转的第一减速电机。

可选的，所述中间转管上半部的外侧固定套装有金属滤网，且金属滤网完全覆盖中间转管上的若干排气孔。

可选的，所述中间转管的顶端接通有旋转接头，旋转接头远离中间转管的一端与排气管接通，且排气管远离旋转接头的一端接通负压泵。

可选的，所述热解炉内腔的底部设有位于排渣管下方的隔热板，第二减速电机设在隔热板的下方，且第二减速电机的输出轴贯穿隔热板并与中间转管的底端固定连接，中间转管的底部与隔热板活动套接。

可选的，所述中间转管上固定套装有位于进料管下方的第一锥形齿轮，所述排渣管内腔的中部设有可旋转的被动转轴，所述被动转轴上固定套装有螺旋叶片，所述被动转轴的一端固定套装有位于中间转管处的第二锥形齿轮，且第二锥形齿轮的外沿与第一锥形齿轮的外沿啮合。

可选的，所述中间转管内固定套装有位于进料管和第一锥形齿轮之间的第一密封块，且第一密封块与中间转管活动套接，所述排渣管的内部设有靠近中间转管一侧的第二密封块，且第二密封块与被动转轴活动套接。

可选的，所述出气管的数量为四个，四个出气管在热解炉内水平分布，且四个出气管的间隙相同，四个所述出气管的底部设有六个支撑杆，六个支撑杆圆周阵列在热解炉的内部，六个支撑杆对四个出气管进行支撑，每个出气管的顶部均开设有若干通气孔。

可选的，所述接料箱的下半部内径由上至下均匀减小，且接料箱底部的内侧与中间转管的外侧密封连接。

可选的，所述热解炉顶部的外边缘设有导气管，且导气管的内腔与热解炉的内腔接通，排烟管固定套接在导气管的一侧

可选的，。

本发明提供了一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，具备以下有益效果：

1、该用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，通过热解炉内设置的中间竖管，配合中间竖管内的中间转管可旋转并开设若干排气孔的结构设计，生物质原料在出气管上燃烧阶段，经过中间竖管的传热，使得由中间竖管底部向上输送的生物质原料在中间竖管内进行了干燥处理，利用生物质原料燃烧的热量对将要进行燃烧处理的生物质原料进行干燥处理，使得生物质原料燃烧时的热量利用率高，相较于现有的生物质热解设备来说，在确保较好干燥效果的情况下，还避免了因生物质原料直接在燃烧室的上方进行干燥，导致干燥后产生的水蒸气与缺氧燃烧产生的一氧化碳气体、气态烃类等气体混合，后期需要分离一氧化碳气体、气态烃类等气体中的水蒸气，导致后期处理步骤增加，整个热解效率较低，且能耗增加的问题。

2、该用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，在对生物质原料机进行干燥的期间，连带排除了生物质原料间隙中的空气，从而避免了生物质原料加到热解炉内后，生物质原料间隙中的空气混入，导致热解炉内烟气含量较高，容易使得生物质原料充分燃烧，从而影响生物质原料热解效果的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1热解炉结构的剖切示意图；

图3为本发明图2的A处局部放大结构示意图；

图4为本发明图2结构出气管的俯视示意图。

图中：1、热解炉；2、进料管；3、进料箱；4、排渣管；5、进气管；6、导气管；7、排烟管；8、排气管；9、中间竖管；10、中间转管；11、旋转接头；12、出气管；13、接料箱；14、排气孔；15、金属滤网；16、隔热板；17、第一锥形齿轮；18、第二锥形齿轮；19、被动转轴；20、导渣管；21、支撑杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，包括热解炉1，热解炉1底部的一侧接通有进料管2，进料管2远离热解炉1一侧的顶部设有进料箱3，请参阅图2，进料管2的内部设有螺旋叶片，进料管2远离热解炉1的一侧设有驱动螺旋叶片旋转的第一减速电机，通过第一减速电机驱动进料管2内的螺旋叶片旋转，从而将进料箱3内的生物质原料输送到热解炉1内进行热解活化处理，热解炉1内腔的中部设有中间竖管9，中间竖管9与进料管2接通，且中间竖管9的顶端与热解炉1内腔的顶部预留有一定间隙，该间隙值不小于中间竖管9的内径值，中间竖管9内腔的中部设有可旋转的中间转管10，中间转管10由设于中间竖管9底部的第二减速电机驱动旋转，中间转管10的下半部固定套装有螺旋叶片，请参阅图3，中间转管10的上半部开设有若干排气孔14，且中间转管10上半部的外侧固定套装有金属滤网15，且金属滤网15完全覆盖中间转管10上的若干排气孔14，中间转管10的顶端延伸至热解炉1顶端的外部，且中间转管10的顶端接通有旋转接头11，旋转接头11远离中间转管10的一端接通有排气管8，排气管8的一端接通负压泵，热解炉1顶部的一侧设有接通其内腔的排烟管7，热解炉1内腔的中部设有出气管12，热解炉1的一侧设有接通出气管12的进气管5，热解炉1的内部设有位于出气管12下方的接料箱13，热解炉1的一侧设有位于进气管5下方的排渣管4，且排渣管4与接料箱13的内腔接通有导渣管20。

生物质原料加入到进料箱3内，由第一减速电机驱动进料管2内的螺旋叶片旋转，向热解炉1内部的中间竖管9持续输送生物质原料，同时，第二减速电机驱动中间竖管9内的中间转管10带动螺旋叶轮旋转，将进料管2输送至中间竖管9内的生物质原料竖直向上输送，生物质原料从中间竖管9的顶端落入热解炉1的内腔，同时，进气管5的一端接通鼓风机，向热解炉1内输送少量空气，落到出气管12上方的生物质原料在热解炉1内进行缺氧条件下的燃烧，产生的一氧化碳气体、气态烃类等混合物随烟尘经热解炉1顶部的排烟管7排至烟气处理系统，后续可分离烟气得到可燃气体，生物质原料燃烧后转化为生物炭落入接料箱13内，并经排渣管4排出进行收集，后续用于土壤改良，修复重金属农用地的土质。

生物质原料在出气管12上燃烧阶段，经过中间竖管9的传热，使得由中间竖管9底部向上输送的生物质原料在中间竖管9内进行了干燥处理，干燥后的水蒸气在负压泵对中间转管10内腔抽负压的作用下，经排气孔14进入中间转管10内，并最终有排气管8排出，同时排出中间竖管9内生物质原料间隙中的大量空气，利用生物质原料燃烧的热量对将要进行燃烧处理的生物质原料进行干燥处理，使得生物质原料燃烧时的热量利用率高，相较于现有的生物质热解设备来说，在确保较好干燥效果的情况下，还避免了因生物质原料直接在燃烧室的上方进行干燥，导致干燥后产生的水蒸气与缺氧燃烧产生的一氧化碳气体、气态烃类等气体混合，后期需要分离一氧化碳气体、气态烃类等气体中的水蒸气，导致后期处理步骤增加，整个热解效率较低，且能耗增加的问题，并且在对生物质原料机进行干燥的期间，连带排除了生物质原料间隙中的空气，从而避免了生物质原料加到热解炉1内后，生物质原料间隙中的空气混入，导致热解炉1内烟气含量较高，容易使得生物质原料充分燃烧，从而影响生物质原料热解效果的问题。

热解炉1内腔的底部设有位于排渣管4下方的隔热板16，第二减速电机设在隔热板16的下方，且第二减速电机的输出轴贯穿隔热板16并与中间转管10的底端固定连接，中间转管10的底部与隔热板16活动套接，通过隔热板16隔热，避免热解炉1内进料管2上方燃烧产生的高温热量影响到第二减速电机，从而不影响第二减速电机驱动中间转管10带动中间竖管9内螺旋叶片旋转进行输送生物质原料。

中间转管10上固定套装有位于进料管2下方的第一锥形齿轮17，排渣管4内腔的中部设有可旋转的被动转轴19，被动转轴19上固定套装有螺旋叶片，被动转轴19的一端固定套装有位于中间转管10处的第二锥形齿轮18，且第二锥形齿轮18的外沿与第一锥形齿轮17的外沿啮合，第二减速电机驱动中间转管10旋转进行输送生物质原料的同时，通过第一锥形齿轮17与第二锥形齿轮18的啮合作用机械能传动，从而带动被动转轴19进行旋转，进而带动排渣管4内的螺旋叶片旋转，将由接料箱13落入到排渣管4内的生物炭渣输送出去，无需设置额外的驱动机组驱动排渣管4内的螺旋叶片旋转，使得能耗和成本降低。

中间转管10内固定套装有位于进料管2和第一锥形齿轮17之间的第一密封块，且第一密封块与中间转管10活动套接，排渣管4的内部设有靠近中间转管10一侧的第二密封块，且第二密封块与被动转轴19活动套接，通过第一密封块和第二密封块的密封隔绝作用，防止中间转管10内的生物质原料落入，影响第一锥形齿轮17与第二锥形齿轮18啮合传动的问题。

接料箱13的下半部内径由上至下均匀减小，且接料箱13底部的内侧与中间转管10的外侧密封连接，以便燃烧后的生物炭渣经导渣管20落入到排渣管4内排出收集。

出气管12的顶部位于金属滤网15底部的上方，以便出气管12上方生物质原料燃烧后产生的热量经中间竖管9的传热，对中间竖管9内的生物质原料进行干燥。

请参阅图4，出气管12的数量为四个，四个出气管12在热解炉1内水平分布，且四个出气管12的间隙相同，四个出气管12的底部设有六个支撑杆21，六个支撑杆21圆周阵列在热解炉1的内部，六个支撑杆21对四个出气管12进行支撑，每个出气管12的顶部均开设有若干通气孔，经进气管5导入的空气经出气管12的均流后，从各个通气孔流出，确保出气管12上方的生物质原料的缺氧燃烧均匀，提高生物质原料的热解活化效果。

请继续参阅图2，热解炉1顶部的外边缘设有导气管6，且导气管6的内腔与热解炉1的内腔接通，排烟管7固定套接在导气管6的一侧，热解炉1内出气管12上方的生物质原料机进行燃烧后，产生的混合烟气流向热解炉1内腔顶部的外边缘，并经导气管6、排烟管7排至下一阶段的烟气处理系统，烟气的流向使得中间转管10顶部落下的生物质原料在热解炉1内向外边缘散落，从而使得生物质原料在出气管12上堆积均匀，进而提高生物质原料的热解效果，避免生物质原料集中堆积在一块，影响热解活化效果，导致热解产生的生物炭渣不合格，影响后期土壤修复的问题。

该用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置在使用时，先向进料箱3内持续加入粉碎后的生物质原料，并启动第一减速电机驱动进料管2内的螺旋叶片旋转，将生物质原料输送到中间竖管9内，同时，第二减速电机驱动中间转管10带动中间竖管9内的螺旋叶片旋转，将中间竖管9内的生物质原料持续输送到热解炉1内腔的顶部，生物质原料落入出气管12上，进气管5向出气管12内通入少量空气，使得出气管12上的生物质原料在缺氧的环境下燃烧，从而产生一氧化碳气体、气态烃类等混合物随烟尘经热解炉1顶部的排烟管7排至烟气处理系统，生物炭渣则落入接料箱13内，并经导渣管20落到排渣管4内，利用第一锥形齿轮17和第二锥形齿轮18的啮合传动，被动转轴19带动排渣管4内的螺旋叶片将生物炭渣导出收集，应用与修复重金属农用地，即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，包括热解炉（1），热解炉（1）底部的一侧接通有进料管（2），进料管（2）顶部的一侧设有进料箱（3），进料管（2）将进料箱（3）内的生物质原料输送至热解炉（1）内，热解炉（1）顶部的一侧设有排烟管（7），其特征在于：所述热解炉（1）内腔的中部设有中间竖管（9），中间竖管（9）与所述进料管（2）接通，且中间竖管（9）的顶端与热解炉（1）内腔的顶部预留有一定间隙，该间隙值不小于中间竖管9的内径值，所述中间竖管（9）内腔的中部设有可旋转的中间转管（10），所述中间转管（10）由设于中间竖管（9）底部的第二减速电机驱动旋转，所述中间转管（10）的下半部固定套装有螺旋叶片，且中间转管（10）的上半部开设有若干排气孔（14），中间转管（10）的顶端延伸至热解炉（1）顶端的外部，所述热解炉（1）内腔的中部设有出气管（12），所述热解炉（1）的一侧设有接通出气管（12）的进气管（5），所述热解炉（1）的内部设有位于出气管（12）下方的接料箱（13），热解炉（1）的一侧设有位于进气管（5）下方的排渣管（4），且排渣管（4）与接料箱（13）的内腔接通有导渣管（20）；

所述中间转管（10）上半部的外侧固定套装有金属滤网（15），且金属滤网（15）完全覆盖中间转管（10）上的若干排气孔（14）；

所述中间转管（10）的顶端接通有旋转接头（11），旋转接头（11）远离中间转管（10）的一端与排气管（8）接通，且排气管（8）远离旋转接头（11）的一端接通负压泵。

2.根据权利要求1所述的一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，其特征在于：所述进料管（2）的内部设有螺旋叶片，进料管（2）远离热解炉（1）的一侧设有驱动螺旋叶片旋转的第一减速电机。

3.根据权利要求1所述的一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，其特征在于：所述热解炉（1）内腔的底部设有位于排渣管（4）下方的隔热板（16），第二减速电机设在隔热板（16）的下方，且第二减速电机的输出轴贯穿隔热板（16）并与中间转管（10）的底端固定连接，中间转管（10）的底部与隔热板（16）活动套接。

4.根据权利要求1所述的一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，其特征在于：所述中间转管（10）上固定套装有位于进料管（2）下方的第一锥形齿轮（17），所述排渣管（4）内腔的中部设有可旋转的被动转轴（19），所述被动转轴（19）上固定套装有螺旋叶片，所述被动转轴（19）的一端固定套装有位于中间转管（10）处的第二锥形齿轮（18），且第二锥形齿轮（18）的外沿与第一锥形齿轮（17）的外沿啮合。

5.根据权利要求4所述的一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，其特征在于：所述中间转管（10）内固定套装有位于进料管（2）和第一锥形齿轮（17）之间的第一密封块，且第一密封块与中间转管（10）活动套接，所述排渣管（4）的内部设有靠近中间转管（10）一侧的第二密封块，且第二密封块与被动转轴（19）活动套接。

6.根据权利要求1所述的一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，其特征在于：所述出气管（12）的数量为四个，四个出气管（12）在热解炉（1）内水平分布，且四个出气管（12）的间隙相同，四个所述出气管（12）的底部设有六个支撑杆（21），六个支撑杆（21）圆周阵列在热解炉（1）的内部，六个支撑杆（21）对四个出气管（12）进行支撑，每个出气管（12）的顶部均开设有若干通气孔。

7.根据权利要求1所述的一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，其特征在于：所述接料箱（13）的下半部内径由上至下均匀减小，且接料箱（13）底部的内侧与中间转管（10）的外侧密封连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于修复重金属农用地的生物炭热解活化装置，其特征在于：所述热解炉（1）顶部的外边缘设有导气管（6），且导气管（6）的内腔与热解炉（1）的内腔接通，排烟管（7）固定套接在导气管（6）的一侧。

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