CN114806617A - 一种常压无氧炭化热解炉及植物有机质炭化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种常压无氧炭化热解炉及植物有机质炭化处理方法，属于植物有机质炭化处理技术领域。技术方案是：四个扇形罐体（28）分别位于十字型罐体间隔空道（24）的四个象限内；四个扇形罐体（28）下半部的扇形罐体（28）之间通过罐体连接板（29）连接在一起，封闭十字型罐体间隔空道（24）的四个水平方向出口；四个扇形罐体（28）上半部的十字型罐体间隔空道（24）四个水平方向出口开放，形成火焰出口（30）。本发明的有益效果：能处理大量植物有机质废弃物、时间短，罐内常压，降低生产成本，并在植物有机质炭化后进行处理，开发不同目的的木醋液产品和复配开发木醋液，提高产品的附加值，减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种常压无氧炭化热解炉及植物有机质炭化处理方法，属于植物有机质炭化处理技术领域。
背景技术
植物有机质废弃物一般包括树木的修剪枝干和林业产品加工的废弃物、农业的秸秆和农产品加工剩余的硬壳等。关于废弃物在生物质能源领域的利用现在主要有将植物生物质废弃物直接燃烧、气化、液化和炭化等几种。① 直接燃烧由于产生大量的二氧化碳，对环境产生很大的污染，鉴于我国目前的环保压力，这个利用方法是不行的。②将植物生物质废弃物气化产生煤气、液化产生液体生物油的流化床和圆转锥的技术，需要的设备条件高，难于推广。③植物生物质废弃物炭化技术来自于烧炭，从最初的土窑发展到目前的炭化热解炉，实现了三种生物质处理产物有效平衡，此方法不产生“三废”排放，不会给生态环境带来污染，而且可实现能耗自给，具有节能、低碳、经济、环保的特点。处理产物中的生物炭可用于还田，实现土壤的炭营养改良、培肥地力、修复农田、提高作物产量和品质等，处理中产生的可燃气可使处理过程能源自给，并可为其它生产和生活提供能源需求，由于其技术简单以能够用前景广阔。但是，已有技术也存在一定的技术问题：如碳化炉的罐体如果直径太大、罐体太高，就会造成罐体中的炭化原料由于受热不均匀，造成炭化加热时间过长效率过低；如果罐体过大，热解过程中同时就会产生大量的烟气不能及时排出，从而造成罐内压力过高，罐体承压就要按压力容器的标准审批和生产，造成生产成本大幅提高。
发明内容
本发明目的是提供一种常压无氧炭化热解炉及植物有机质炭化处理方法，能处理大量植物有机质废弃物、时间短，罐内常压，降低生产成本，并在植物有机质炭化后进行处理，开发不同目的的木醋液产品和复配开发木醋液，提高产品的附加值，减少环境污染，解决背景技术中存在的问题。
本发明的技术方案是：
一种常压无氧炭化热解炉，包含炭化炉罐体，炭化炉罐体由上部圆柱罐体和下部的四个扇形罐体组合而成，四个扇形罐体相互之间独立，设置在上部圆柱罐体下方，四个扇形罐体顶部与上部圆柱罐体连通为一个整体；四个扇形罐体之间设有罐体间隔空道，罐体间隔空道为水平布置的十字型，分成四个象限，四个扇形罐体分别位于十字型罐体间隔空道的四个象限内；四个扇形罐体下半部之间通过罐体连接板连接在一起，封闭十字型罐体间隔空道的四个水平方向出口；四个扇形罐体上半部的十字型罐体间隔空道四个水平方向出口开放，形成火焰出口；所述炭化炉罐体的底部设置炭化炉加热火源，火焰经十字型罐体间隔空道底部进入，在炭化炉罐体的下半部被罐体连接板限制，向上通过上半部的火焰出口喷出，加热过程中炭化炉罐体受热均匀，热效率高，罐体连接板同时起到加固四个扇形罐体之间的连接强度作用。
所述扇形罐体的罐体侧壁由一段圆弧侧壁和两段直线侧壁组构成，横截面为扇形；所述四个扇形罐体组合成圆柱形，圆柱形的外径与上部圆柱罐体的外径相等，炭化炉罐体的整体形状为圆柱形。
所述四个扇形罐体的横截面为度扇形，十字型罐体间隔空道的中心与上部圆柱罐体的中心重合。
所述扇形罐体下半部的罐体连接板为弧形，相邻两个扇形罐体之间的罐体连接板与罐体侧壁的圆弧侧壁弧度相同，四个扇形罐体的圆弧侧壁与罐体连接板组合成一个完整的圆形；在制作炭化炉罐体时，可采用一整块钢板整体制作上部圆柱罐体和四个扇形罐体的圆弧侧壁与罐体连接板，整块钢板的上部卷曲成上部圆柱罐体，然后分别焊接上四个扇形罐体的直线侧壁和底面。
所述炭化炉罐体的顶部设有罐盖，罐盖上设有罐体热解烟气排出管接口并连接罐体热解烟气排出管，罐体热解烟气排出管依次连接热解烟气冷凝装置和热解烟气泄压装置，热解烟气冷凝装置的底部连接热解烟气冷凝后木醋液收集和排放器；四上部圆柱罐体的顶部与罐体热解烟气排出管接口连通，产生的热解烟气通过罐体热解烟气排出管进入热解烟气冷凝装置冷凝产生木醋液。
所述罐盖上设有炭化炉加热燃烧排烟管，与炭化炉罐体内的罐体间隔空道连通，炭化炉加热火源产生的烟气通过炭化炉加热燃烧排烟管排出。
所述热解烟气冷凝装置外壳通过冷凝管固定装置安装冷却水管，冷却水管通过冷却水循环泵与冷却水箱连接，对热解烟气冷凝装置进行冷却冷凝。通过调整热解烟气冷凝装置的不同冷凝温度，对同一原料在不同温度下热解烟气冷凝产生的木醋液进行收集。
所述热解烟气泄压装置通过不可冷凝烟气排出管连接不可冷凝烟气储存罐；热解烟气中的可冷凝烟气通过热解烟气冷凝装置进行冷凝，不可冷凝烟气（可燃气）通过热解烟气泄压装置后，经不可冷凝烟气排出管进入不可冷凝烟气储存罐储存。产生的不可冷凝烟气为可燃气，引入炭化炉加热火源作为热源，实现循环利用。
所述炭化炉罐体顶部的罐盖上设有三个罐体热解烟气排出管接口，分别连接各自的罐体热解烟气排出管，罐盖上设有一个炭化炉加热燃烧排烟管，三个罐体热解烟气排出管与一个炭化炉加热燃烧排烟管分别位于十字型罐体间隔空道所对应的四个象限内；三个罐体热解烟气排出管的横截面积之和与炭化炉罐体（上部圆柱罐体）横截面积的比例为1：17-18，热解过程中同时产生大量的热解烟气能够及时排出，从而使炭化炉罐体内压力小于2000kpa，实现常压。
所述炭化炉罐体外部设有炭化炉炉体保温层，炭化炉炉体保温层外设有炭化炉外层钢板。
一种植物有机质炭化处理方法，采用上述常压无氧炭化热解炉进行热解处理，将植物有机质废弃物加入炭化炉罐体的扇形罐体内进行炭化处理；炭化炉罐体的底部设置炭化炉加热火源，火焰经十字型罐体间隔空道底部进入，在炭化炉罐体的下半部被罐体连接板限制，向上通过上半部的火焰出口喷出，对炭化炉罐体均匀加热；炭化炉罐体产生的热解烟气通过罐体热解烟气排出管进入热解烟气冷凝装置冷凝产生木醋液。
本发明采用不同预处理原料，在不同工艺下处理，获得的木醋液可经分温收集装置进行收集，从而得到同一原料在不同温度下的木醋液，可实现对木醋液的精细应用。
本发明的有益效果：能处理大量植物有机质废弃物、时间短，罐内常压，降低生产成本，并在植物有机质炭化后进行处理，开发不同目的的木醋液产品和复配开发木醋液，提高产品的附加值，减少环境污染。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图；
图2是本发明实施例俯视示意图；
图3是本发明实施例炭化炉罐体示意图；
图4是本发明实施例炭化炉罐体A-A剖视示意图（炭化炉罐体顶部）；
图5是本发明实施例炭化炉罐体B-B剖视示意图（炭化炉罐体下半部）；
图6是本发明实施例炭化炉罐体C-C剖视示意图（炭化炉罐体上半部）；
图中：炭化炉加热火源1、炭化炉炉体保温层2、炭化炉外层钢板3、炭化炉罐体4、罐体热解烟气排出管5、炭化炉加热燃烧排烟管6、冷却水循环泵7、冷却水管8、热解烟气冷凝后木醋液收集和排放器9、热解烟气冷凝装置10、冷凝管固定装置11、不可冷凝烟气排出管12、不可冷凝烟气储存罐13、冷却水箱14、热解烟气泄压装置15、罐体内压力表16、罐体盖提升环17、罐体内温度表18、罐体热解烟气排出管接口19、罐盖20、螺丝孔21、螺丝22、螺母23、罐体间隔空道24、罐体与炭化炉炉体的密封部位25、罐体和罐盖的密封沿26、罐体侧壁27、扇形罐体28、罐体连接板29、火焰出口30、上部圆柱罐体31。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
一种常压无氧炭化热解炉，包含炭化炉罐体4，炭化炉罐体4由上部圆柱罐体31和下部的四个扇形罐体28组合而成，四个扇形罐体28相互之间独立，设置在上部圆柱罐体31下方，四个扇形罐体28顶部与上部圆柱罐体31连通为一个整体；四个扇形罐体28之间设有罐体间隔空道24，罐体间隔空道24为水平布置的十字型，分成四个象限，四个扇形罐体28分别位于十字型罐体间隔空道24的四个象限内；四个扇形罐体28下半部之间通过罐体连接板29连接在一起，封闭十字型罐体间隔空道24的四个水平方向出口；四个扇形罐体28上半部的十字型罐体间隔空道24四个水平方向出口开放，形成火焰出口30；所述炭化炉罐体4的底部设置炭化炉加热火源1，火焰经十字型罐体间隔空道24底部进入，在炭化炉罐体4的下半部被罐体连接板29限制，向上通过上半部的火焰出口30喷出，加热过程中炭化炉罐体4受热均匀，热效率高，罐体连接板29同时起到加固四个扇形罐体28之间的连接强度作用。
所述扇形罐体28的罐体侧壁27由一段圆弧侧壁和两段直线侧壁组构成，横截面为扇形；所述四个扇形罐体28组合成圆柱形，圆柱形的外径与上部圆柱罐体31的外径相等，炭化炉罐体4的整体形状为圆柱形。
所述四个扇形罐体28的横截面为90度扇形，十字型罐体间隔空道24的中心与上部圆柱罐体31的中心重合。
所述扇形罐体28下半部的罐体连接板29为弧形，相邻两个扇形罐体28之间的罐体连接板29与罐体侧壁27的圆弧侧壁弧度相同，四个扇形罐体28的圆弧侧壁与罐体连接板29组合成一个完整的圆形；在制作炭化炉罐体4时，可采用一整块钢板整体制作上部圆柱罐体31和四个扇形罐体28的圆弧侧壁与罐体连接板29，整块钢板的上部卷曲成上部圆柱罐体31，然后分别焊接上四个扇形罐体28的直线侧壁和底面。
所述炭化炉罐体4的顶部设有罐盖20，罐盖20上设有罐体热解烟气排出管接口19并连接罐体热解烟气排出管5，罐体热解烟气排出管5依次连接热解烟气冷凝装置10和热解烟气泄压装置15，热解烟气冷凝装置10的底部连接热解烟气冷凝后木醋液收集和排放器9；上部圆柱罐体31的顶部与罐体热解烟气排出管接口19连通，产生的热解烟气通过罐体热解烟气排出管5进入热解烟气冷凝装置10冷凝产生木醋液。
所述罐盖20上设有炭化炉加热燃烧排烟管6，与炭化炉罐体4内的罐体间隔空道24连通，炭化炉加热火源1产生的烟气通过炭化炉加热燃烧排烟管6排出。
所述热解烟气冷凝装置10外壳通过冷凝管固定装置11安装冷却水管8，冷却水管8通过冷却水循环泵7与冷却水箱14连接，对热解烟气冷凝装置10进行冷却冷凝。通过调整热解烟气冷凝装置10的不同冷凝温度，对同一原料在不同温度下热解烟气冷凝产生的木醋液进行收集。
所述热解烟气泄压装置15通过不可冷凝烟气排出管12连接不可冷凝烟气储存罐13；热解烟气中的可冷凝烟气通过热解烟气冷凝装置10进行冷凝，不可冷凝烟气（可燃气）通过热解烟气泄压装置15后，经不可冷凝烟气排出管12进入不可冷凝烟气储存罐13储存。产生的不可冷凝烟气为可燃气，引入炭化炉加热火源1作为热源，实现循环利用。
所述炭化炉罐体4顶部的罐盖20上设有三个罐体热解烟气排出管接口19，分别连接各自的罐体热解烟气排出管5，罐盖20上设有一个炭化炉加热燃烧排烟管6，三个罐体热解烟气排出管5与一个炭化炉加热燃烧排烟管6分别位于十字型罐体间隔空道24所对应的四个象限内；三个罐体热解烟气排出管5的横截面积之和与炭化炉罐体4横截面积的比例为1：17-18，热解过程中同时产生大量的热解烟气能够及时排出，从而使炭化炉罐体4内压力小于2000kpa，实现常压。
所述炭化炉罐体4外部设有炭化炉炉体保温层2，炭化炉炉体保温层2外设有炭化炉外层钢板3。
所述罐盖20上设置罐体内压力表16和罐体盖提升环17，炭化炉罐体4内部设置罐体内温度表18。所述罐盖20设有罐体和罐盖的密封沿26，并设有密封圈，通过螺丝孔21、螺丝22和螺母23固定密封在一起。
一种植物有机质炭化处理方法，采用上述常压无氧炭化热解炉进行热解处理，将植物有机质废弃物加入炭化炉罐体48内进行炭化处理；炭化炉罐体4的底部设置炭化炉加热火源1，火焰经十字型罐体间隔空道24底部进入，在炭化炉罐体4的下半部被罐体连接板29限制，向上通过上半部的火焰出口30喷出，对炭化炉罐体4均匀加热；炭化炉罐体4产生的热解烟气通过罐体热解烟气排出管5进入热解烟气冷凝装置10冷凝产生木醋液。
本发明采用不同预处理原料，在不同工艺下处理，获得的木醋液可经进行分温收集，从而得到同一原料在不同温度下的木醋液，可实现对木醋液的精细应用。
在实施例中，具体步骤如下：
植物有机质废弃物在炭化处理之前，进行分类预处理：
对于直径5cm以上树木，修剪枝干，进行截断为长度为10-15cm的树木段；对直径超过10cm的树干修剪枝干，进行劈开处理，称为树木块；对直径小于5cm树木（包括修剪下来的树木）以及林业产品加工的废弃物、农业的秸秆和农产品加工剩余的硬壳等进行粉碎处理，经粉碎处理后的原料，采用单头或多头螺杆积压成型机，加工成5cmx10-15cm棒状或块状原料；将棒状或块状原料与树木段和树木块分批次加入炭化炉罐体4内进行炭化处理；
炭化炉罐体4的底部设置炭化炉加热火源1，火焰经十字型罐体间隔空道24底部进入，在炭化炉罐体4的下半部被罐体连接板29限制，向上通过上半部的火焰出口30喷出，对炭化炉罐体4均匀加热；炭化炉罐体4产生的热解烟气通过罐体热解烟气排出管5进入热解烟气冷凝装置10冷凝产生木醋液。
所述炭化炉罐体4顶部的三个罐体热解烟气排出管5的横截面积之和与炭化炉罐体4横截面积的比例为1：17-18，热解过程中同时产生大量的热解烟气能够及时排出，从而使炭化炉罐体4内压力小于2000kpa，实现常压。
不同植物有机质废弃物炭化处理的工艺不同：对于硬质木材和果实硬壳在550-600℃进行炭化处理；对软质木材或成型棒或块在400-500℃进行炭化处理；对于秸秆和软质果壳等加工成的棒状或块状原料在250-350℃进行炭化处理。
通过调整热解烟气冷凝装置10的不同冷凝温度，对同一原料在不同温度下热解烟气冷凝产生的木醋液进行收集。
所述热解烟气泄压装置15通过不可冷凝烟气排出管12连接不可冷凝烟气储存罐13；热解烟气中的可冷凝烟气通过热解烟气冷凝装置10进行冷凝，不可冷凝烟气（可燃气）通过热解烟气泄压装置15后，经不可冷凝烟气排出管12进入不可冷凝烟气储存罐13储存。产生的不可冷凝烟气为可燃气，引入炭化炉加热火源1作为热源，实现循环利用。
Claims (10)
1.一种常压无氧炭化热解炉，其特征在于：包含炭化炉罐体（4），炭化炉罐体（4）由上部圆柱罐体（31）和下部的四个扇形罐体（28）组合而成，四个扇形罐体（28）相互之间独立，设置在上部圆柱罐体（31）下方，四个扇形罐体（28）顶部与上部圆柱罐体（31）连通为一个整体；四个扇形罐体（28）之间设有罐体间隔空道（24），罐体间隔空道（24）为水平布置的十字型，分成四个象限，四个扇形罐体（28）分别位于十字型罐体间隔空道（24）的四个象限内；四个扇形罐体（28）下半部之间通过罐体连接板（29）连接在一起，封闭十字型罐体间隔空道（24）的四个水平方向出口；四个扇形罐体（28）上半部的十字型罐体间隔空道（24）四个水平方向出口开放，形成火焰出口（30）；所述炭化炉罐体（4）的底部设置炭化炉加热火源（1），火焰经十字型罐体间隔空道（24）底部进入，在炭化炉罐体（4）的下半部被罐体连接板（29）限制，向上通过上半部的火焰出口（30）喷出，加热过程中炭化炉罐体（4）受热均匀。
2.根据权利要求1所述的一种常压无氧炭化热解炉，其特征在于：所述扇形罐体（28）的罐体侧壁（27）由一段圆弧侧壁和两段直线侧壁组构成，横截面为扇形；所述四个扇形罐体（28）组合成圆柱形，圆柱形的外径与上部圆柱罐体（31）的外径相等，炭化炉罐体（4）的整体形状为圆柱形。
3.根据权利要求1或2所述的一种常压无氧炭化热解炉，其特征在于：所述四个扇形罐体（28）的横截面为90度扇形，十字型罐体间隔空道（24）的中心与上部圆柱罐体（31）的中心重合。
4.根据权利要求1或2所述的一种常压无氧炭化热解炉，其特征在于：所述炭化炉罐体（4）的顶部设有罐盖（20），罐盖（20）上设有罐体热解烟气排出管接口（19）并连接罐体热解烟气排出管（5），罐体热解烟气排出管（5）依次连接热解烟气冷凝装置（10）和热解烟气泄压装置（15），热解烟气冷凝装置（10）的底部连接热解烟气冷凝后木醋液收集和排放器（9）；四上部圆柱罐体（31）的顶部与罐体热解烟气排出管接口（19）连通，产生的热解烟气通过罐体热解烟气排出管（5）进入热解烟气冷凝装置（10）冷凝产生木醋液。
5.根据权利要求4所述的一种常压无氧炭化热解炉，其特征在于：所述罐盖（20）上设有炭化炉加热燃烧排烟管（6），与炭化炉罐体（4）内的罐体间隔空道（24）连通，炭化炉加热火源（1）产生的烟气通过炭化炉加热燃烧排烟管（6）排出。
6.根据权利要求5所述的一种常压无氧炭化热解炉，其特征在于：所述热解烟气冷凝装置（10）外壳通过冷凝管固定装置（11）安装冷却水管（8），冷却水管（8）通过冷却水循环泵（7）与冷却水箱（14）连接，对热解烟气冷凝装置（10）进行冷却冷凝；通过调整热解烟气冷凝装置（10）的不同冷凝温度，对同一原料在不同温度下热解烟气冷凝产生的木醋液进行收集。
7.根据权利要求6所述的一种常压无氧炭化热解炉，其特征在于：所述热解烟气泄压装置（15）通过不可冷凝烟气排出管（12）连接不可冷凝烟气储存罐（13）；热解烟气中的可冷凝烟气通过热解烟气冷凝装置（10）进行冷凝，不可冷凝烟气通过热解烟气泄压装置（15）后，经不可冷凝烟气排出管（12）进入不可冷凝烟气储存罐（13）储存，产生的不可冷凝烟气为可燃气，引入炭化炉加热火源（1）作为热源，实现循环利用。
8.根据权利要求4所述的一种常压无氧炭化热解炉，其特征在于：所述炭化炉罐体（4）顶部的罐盖（20）上设有三个罐体热解烟气排出管接口（19），分别连接各自的罐体热解烟气排出管（5），罐盖（20）上设有一个炭化炉加热燃烧排烟管（6），三个罐体热解烟气排出管（5）与一个炭化炉加热燃烧排烟管（6）分别位于十字型罐体间隔空道（24）所对应的四个象限内；三个罐体热解烟气排出管（5）的横截面积之和与炭化炉罐体（4）横截面积的比例为1：17-18。
9.一种植物有机质炭化处理方法，采用权利要求1-8任意一项所限定的常压无氧炭化热解炉进行热解处理，其特征在于：将植物有机质废弃物加入炭化炉罐体（4）的扇形罐体（28）内进行炭化处理；炭化炉罐体（4）的底部设置炭化炉加热火源（1），火焰经十字型罐体间隔空道（24）底部进入，在炭化炉罐体（4）的下半部被罐体连接板（29）限制，向上通过上半部的火焰出口（30）喷出，对炭化炉罐体（4）均匀加热；炭化炉罐体（4）产生的热解烟气通过罐体热解烟气排出管（5）进入热解烟气冷凝装置（10）冷凝产生木醋液。
10.根据权利要求9所述的一种植物有机质炭化处理方法，其特征在于采用不同预处理原料，在不同工艺下处理，获得的木醋液可经进行分温收集，从而得到同一原料在不同温度下的木醋液，可实现对木醋液的精细应用。
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