CN115141641B - 一种田间移动式炭化炉设备及其制炭方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农用机械设备技术领域，具体涉及一种田间移动式炭化炉设备及其制炭方法，该设备包括车架、碾碎装置、炭化炉装置、输送装置、冷却系统和蓄料仓，所述炭化炉装置安装在所述车架上，所述炭化炉装置的前端上部安装有所述碾碎装置，所述炭化炉装置的后端下部安装有所述输送装置，且所述碾碎装置、炭化炉装置和输送装置均相互连通，所述冷却系统套设在所述输送装置的外部，所述输送装置的后端安装有所述蓄料仓，所述蓄料仓底部安装有第一卸料阀。本发明具有结构简化且使用方便，能够方便农民移动至田间针对农作物秸秆进行炭化工作，降低运输成本和实时炭化，清除农作物秸秆占地面积，提高工作效率的技术特点。
Description
技术领域
本发明属于农用机械设备技术领域，具体涉及一种田间移动式炭化炉设备及其制炭方法。
背景技术
目前炭化炉的种类有三种，普通型(只能用于生产木炭，不能收集燃气)；木材炭化设备 (用于炭化树枝、木块、椰子壳块、家具厂里的边角料块等该设备可配置气化炉装置回收气体变成燃气可供炭化炉自用或其它)；炭粉生产线(用于生产碳粉的机器，可以将稻壳、锯末、竹末和甘蔗秸秆等农作物秸秆炭化成碳粉经加工可成活性炭)。
我国农作物秸秆资源十分丰富，而农作物秸秆无法有效进行利用只能通过焚烧亦或是堆垛于田间存储，焚烧则导致严重污染空气环境，不符合现代生产环境的需求；而利用炭化炉将农作物秸秆进行炭化是农作物秸秆资源化利用的重要途径之一。而现有的炭化炉设备均为较大型且不易移动的大型设备组装，需要存放在大型厂房内，一方面对于小群体个体户农民来讲需要投入高额的成本徒增经济负担；另一方面从田间收集农作物秸秆运输至厂房增加了较多的运输储存相关成本，不方便农民实时地对农作物秸秆进行炭化处理，工作效率低下，因此，基于上述缺陷，有必要提出一种更优的技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，提供了一种田间移动式炭化炉设备及其制炭方法，该设备主要解决现有的炭化炉设备不方便移动使得从田间收集农作物秸秆运输至厂房增加了较多的运输储存相关成本，不方便农民实时地对农作物秸秆进行炭化处理，工作效率低下的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种田间移动式炭化炉设备，包括车架、碾碎装置、炭化炉装置、输送装置、冷却系统和蓄料仓，
所述炭化炉装置安装在所述车架上，所述炭化炉装置的前端上部安装有所述碾碎装置，所述炭化炉装置的后端下部安装有所述输送装置，且所述碾碎装置、炭化炉装置和输送装置均相互连通，所述冷却系统套设在所述输送装置的外部，所述输送装置的后端安装有所述蓄料仓，所述蓄料仓底部安装有第一卸料阀。
优选地，所述碾碎装置包括碾碎仓、第一电机和碾碎辊，所述碾碎仓上开设有进料口，所述碾碎仓的底部通过第二卸料阀与所述炭化炉装置的前端上部连接，所述碾碎辊转动连接在所述碾碎仓内且设有两个，每一个所述碾碎辊的一端均转动连接有一个所述第一电机，所述第一电机安装在所述碾碎仓的外侧，两个所述碾碎辊反向旋转设置，且它们位于同一水平面上。
优选地，所述炭化炉装置包括炭化炉本体、冷却机构和过滤机构，所述冷却机构和过滤机构均安装在所述炭化炉本体的下方，所述碾碎仓的底部通过第二卸料阀与所述炭化炉本体的前端上部连接，所述炭化炉本体的后端上部开设有排气口，所述排气口通过管道依次与所述冷却机构和过滤机构连接，所述过滤机构通过管道与所述炭化炉本体底部的加热机构连接。
优选地，所述输送装置为绞龙输送机，所述绞龙输送机包括第二电机和绞龙，所述绞龙的前端安装有所述第二电机，所述绞龙的前端上部通过第三卸料阀与所述炭化炉本体的后端下部相连接，所述绞龙的后端安装有所述蓄料仓。
优选地，所述冷却系统包括冷却仓、多个冷却环和蓄水机构，所述蓄水机构安装在所述冷却仓的下部，且所述冷却仓通过导管与所述蓄水机构连接，所述冷却仓套设在所述绞龙的外部，多个所述冷却环间隔套设在所述冷却仓外侧，所述冷却环内安装有主管道，所述主管道上安装有多根分支管道，多根所述分支管道向内贯穿所述冷却仓并指向所述绞龙，所述分支管道指向所述绞龙的一端安装有喷嘴，多个所述主管道通过导管与所述蓄水机构连接。
优选地，所述蓄水机构包括蓄水箱和泵体，所述蓄水箱内设有隔板，所述隔板将所述蓄水箱分隔形成冷却区和蓄水区，且所述隔板上开设有连通所述冷却区和蓄水区的通孔，所述冷却区内设有蓄冷剂，所述冷却仓通过导管与所述冷却区连接，所述泵体安装在所述蓄水区内，多个所述主管道通过导管与所述泵体连接。
优选地，所述车架外部安装有车厢。
一种田间移动式炭化炉设备的制炭方法，包括如下步骤：
(a)将农作物秸秆通过大倾角输送机输送至碾碎仓的进料口内进行碾碎处理，并形成颗粒状物质；
(b)打开第二卸料阀使得颗粒状物质进入炭化炉本体进行炭化处理2-7h，控制炭化炉本体内的温度为200-300℃，压力为900-1300mbar；炭化处理完成后形成生物质炭燃料；
(c)生物质炭燃料经过第三卸料阀进入绞龙输送机，并通过冷却系统进行冷却处理之后进入蓄料仓内即可完成生物质炭的制备。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果为：
1、本发明提供了一种田间移动式炭化炉设备及其制炭方法，该设备结构简化且使用方便，能够方便农民移动至田间针对农作物秸秆进行炭化工作，降低运输成本和实时炭化，清除农作物秸秆占地面积，提高工作效率；本设备将碾碎装置、炭化炉装置、输送装置、冷却系统和蓄料仓高度集成在一起，简化设备的结构且能够较好的对农作物秸秆进行炭化，提高炭化效率；本发明的制炭方法能够有效将农作物秸秆制备形成的生物质炭具有较好的结构特征和理化性质，提高成本的质量，值得推广应用。
2、本发明中的碾碎装置方便将农作物秸秆碾碎处理并形成颗粒状物质，提高炭化炉装置的工作效率和之后形成的生物质炭的成品质量；炭化炉装置的冷却机构和过滤机构共同协作下将炭化炉本体内排出的热气进行冷却和过滤后生成其他可燃性气体，并输送至炭化炉本体底部的加热机构内继续燃烧，起到了循环加热的作用，充分利用能源而提高能源的利用率。
3、本发明中冷却系统可以对输送装置内的生物质炭进行冷却，冷却仓将输送装置的绞龙进行密封，同时冷却仓上的多个冷却环可对绞龙外表面进行喷淋处理，从而降低绞龙内部传输的生物质炭的温度，简化冷却步骤；同时冷却仓内经冷却而升温的热水流进蓄水箱的冷却区进行冷却后，经蓄水区重新进入冷却仓内，形成一个循环系统，循环利用水源，避免铺张浪费，节能环保适用于环境保护。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明碾碎装置的结构示意图；
图4为本发明碾冷却系统的结构示意图。
图中主要元件符号说明如下：
1、车架；11、车厢；2、碾碎装置；21、碾碎仓；211、进料口；22、第一电机；23、碾碎辊；3、炭化炉装置；31、炭化炉本体；311、排气口；32、冷却机构；33、过滤机构；4、输送装置；41、第二电机；42、绞龙；5、冷却系统；51、冷却仓；52、冷却环；521、主管道；5211、分支管道；5212、喷嘴；53、蓄水箱；531、隔板；532、冷却区；533、蓄水区； 6、蓄料仓；7、第一卸料阀；8、第二卸料阀；9、第三卸料阀。
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。
实施例
如图1至图4所示，一种田间移动式炭化炉设备，包括车架1、碾碎装置2、炭化炉装置 3、输送装置4、冷却系统5和蓄料仓6，炭化炉装置3安装在车架1上，炭化炉装置3的前端上部安装有碾碎装置2，炭化炉装置3的后端下部安装有输送装置4，且碾碎装置2、炭化炉装置3和输送装置4均相互连通，冷却系统5套设在输送装置4的外部，输送装置4的后端安装有蓄料仓6，蓄料仓6底部安装有第一卸料阀7。具体的，车架1外部安装有车厢11。车架1采用市场上较为常见的带驱动结构的移动车体即可。
本实施例中，如图1和图3所示，碾碎装置2包括碾碎仓21、第一电机22和碾碎辊23，碾碎仓21上开设有进料口211，碾碎仓21的底部通过第二卸料阀8与炭化炉装置3的前端上部连接，碾碎辊23转动连接在碾碎仓21内且设有两个，每一个碾碎辊23的一端均转动连接有一个第一电机22，第一电机22安装在碾碎仓21的外侧，两个碾碎辊23反向旋转设置，且它们位于同一水平面上。碾碎装置2方便将农作物秸秆碾碎处理并形成颗粒状物质，提高炭化炉装置3的工作效率和之后形成的生物质炭的成品质量。
本实施例中，炭化炉装置3包括炭化炉本体31、冷却机构32和过滤机构33，冷却机构 32和过滤机构33均安装在炭化炉本体31的下方，碾碎仓21的底部通过第二卸料阀8与炭化炉本体31的前端上部连接，炭化炉本体31的后端上部开设有排气口311，排气口311通过管道依次与冷却机构32和过滤机构33连接，过滤机构33通过管道与炭化炉本体31底部的加热机构连接。冷却机构32可选择小型的冷却塔类结构，过滤机构33包含有除尘装置方便过滤气体杂质的同时除尘；冷却机构和过滤机构共同协作下将炭化炉本体31内排出的热气进行冷却和过滤后生成其他可燃性气体，并输送至炭化炉本体31底部的加热机构内继续燃烧，起到了循环加热的作用，充分利用能源而提高能源的利用率。
本实施例中，输送装置4为绞龙输送机，绞龙输送机包括第二电机41和绞龙42，绞龙 42的前端安装有第二电机41，绞龙42的前端上部通过第三卸料阀9与炭化炉本体31的后端下部相连接，绞龙42的后端安装有蓄料仓6。
本实施例中，如图1、图2和图4所示，冷却系统5包括冷却仓51、多个冷却环52和蓄水机构，蓄水机构安装在冷却仓51的下部，且冷却仓51通过导管与蓄水机构连接，冷却仓51套设在绞龙42的外部，多个冷却环52间隔套设在冷却仓51外侧，冷却环52内安装有主管道521，主管道521上安装有多根分支管道5211，多根分支管道5211向内贯穿冷却仓51 并指向绞龙42，分支管道5211指向绞龙42的一端安装有喷嘴5212，多个主管道521通过导管与蓄水机构连接。具体的，蓄水机构包括蓄水箱53和泵体(图中未示出)，蓄水箱53内设有隔板531，隔板531将蓄水箱53分隔形成冷却区532和蓄水区533，且隔板531上开设有连通冷却区532和蓄水区533的通孔，冷却区532内设有蓄冷剂，冷却仓51通过导管与冷却区532连接，泵体安装在蓄水区533内，多个主管道521通过导管与泵体连接。冷却系统5 可以对输送装置4内的生物质炭进行冷却，冷却仓51将输送装置4的绞龙42进行密封，同时冷却仓51上的多个冷却环52可对绞龙42外表面进行喷淋处理，从而降低绞龙42内部传输的生物质炭的温度，简化冷却步骤；同时冷却仓51内经冷却而升温的热水流进蓄水箱53 的冷却区532进行冷却后，经蓄水区533重新进入冷却仓51内，形成一个循环系统，循环利用水源，避免铺张浪费，节能环保适用于环境保护。
本实施例中，还包括电气控制系统，电气控制系统包括电气控制箱(图中未示出)，电气控制箱与本实施例中的第一电机22、第二电机41、第一卸料阀7、第二卸料阀8、第三卸料阀9和泵体等电气设备电性连接，其中的连接关系和型号选择均为市场上较为常见的应用，在此不做累述。
本发明还包括一种田间移动式炭化炉设备的制炭方法，包括如下步骤：
(a)将农作物秸秆通过大倾角输送机输送至碾碎仓21的进料口211内进行碾碎处理，并形成颗粒状物质；
(b)打开第二卸料阀8使得颗粒状物质进入炭化炉本体31进行炭化处理2-7h，控制炭化炉本体31内的温度为200-300℃，压力为900-1300mbar；炭化处理完成后形成生物质炭燃料；
(c)生物质炭燃料经过第三卸料阀9进入绞龙输送机，并通过冷却系统5进行冷却处理之后进入蓄料仓6内即可完成生物质炭的制备。
本发明提供了一种田间移动式炭化炉设备及其制炭方法，该设备结构简化且使用方便，能够方便农民移动至田间针对农作物秸秆进行炭化工作，降低运输成本和实时炭化，清除农作物秸秆占地面积，提高工作效率；本设备将碾碎装置2、炭化炉装置3、输送装置4、冷却系统5和蓄料仓6高度集成在一起，简化设备的结构且能够较好的对农作物秸秆进行炭化，提高炭化效率；本发明的制炭方法能够有效将农作物秸秆制备形成的生物质炭具有较好的结构特征和理化性质，提高成本的质量，值得推广应用。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (6)
1.一种田间移动式炭化炉设备，其特征在于，包括车架(1)、碾碎装置(2)、炭化炉装置(3)、输送装置(4)、冷却系统(5)和蓄料仓(6)，
所述炭化炉装置(3)安装在所述车架(1)上，所述炭化炉装置(3)的前端上部安装有所述碾碎装置(2)，所述炭化炉装置(3)的后端下部安装有所述输送装置(4)，且所述碾碎装置(2)、炭化炉装置(3)和输送装置(4)均相互连通，所述冷却系统(5)套设在所述输送装置(4)的外部，所述输送装置(4)的后端安装有所述蓄料仓(6)，所述蓄料仓(6)底部安装有第一卸料阀(7)，
所述炭化炉装置(3)包括炭化炉本体(31)、冷却机构(32)和过滤机构(33)，所述输送装置(4)为绞龙输送机，所述绞龙输送机包括第二电机(41)和绞龙(42)，所述绞龙(42)的前端安装有所述第二电机(41)，所述绞龙(42)的前端上部通过第三卸料阀(9)与所述炭化炉本体(31)的后端下部相连接，所述绞龙(42)的后端安装有所述蓄料仓(6)，
所述冷却系统(5)包括冷却仓(51)、多个冷却环(52)和蓄水机构，所述蓄水机构安装在所述冷却仓(51)的下部，且所述冷却仓(51)通过导管与所述蓄水机构连接，所述冷却仓(51)套设在所述绞龙(42)的外部，多个所述冷却环(52)间隔套设在所述冷却仓(51)外侧，所述冷却环(52)内安装有主管道(521)，所述主管道(521)上安装有多根分支管道(5211)，多根所述分支管道(5211)向内贯穿所述冷却仓(51)并指向所述绞龙(42)，所述分支管道(5211)指向所述绞龙(42)的一端安装有喷嘴(5212)，多个所述主管道(521)通过导管与所述蓄水机构连接，
冷却仓(51)将输送装置(4)的绞龙(42)进行密封。
2.如权利要求1所述的一种田间移动式炭化炉设备，其特征在于，所述碾碎装置(2)包括碾碎仓(21)、第一电机(22)和碾碎辊(23)，所述碾碎仓(21)上开设有进料口(211)，所述碾碎仓(21)的底部通过第二卸料阀(8)与所述炭化炉装置(3)的前端上部连接，所述碾碎辊(23)转动连接在所述碾碎仓(21)内且设有两个，每一个所述碾碎辊(23)的一端均转动连接有一个所述第一电机(22)，所述第一电机(22)安装在所述碾碎仓(21)的外侧，两个所述碾碎辊(23)反向旋转设置，且它们位于同一水平面上。
3.如权利要求2所述的一种田间移动式炭化炉设备，其特征在于，所述冷却机构(32)和过滤机构(33)均安装在所述炭化炉本体(31)的下方，所述碾碎仓(21)的底部通过第二卸料阀(8)与所述炭化炉本体(31)的前端上部连接，所述炭化炉本体(31)的后端上部开设有排气口(311)，所述排气口(311)通过管道依次与所述冷却机构(32)和过滤机构(33)连接，所述过滤机构(33)通过管道与所述炭化炉本体(31)底部的加热机构连接。
4.如权利要求1所述的一种田间移动式炭化炉设备，其特征在于，所述蓄水机构包括蓄水箱(53)和泵体，所述蓄水箱(53)内设有隔板(531)，所述隔板(531)将所述蓄水箱(53)分隔形成冷却区(532)和蓄水区(533)，且所述隔板(531)上开设有连通所述冷却区(532)和蓄水区(533)的通孔，所述冷却区(532)内设有蓄冷剂，所述冷却仓(51)通过导管与所述冷却区(532)连接，所述泵体安装在所述蓄水区(533)内，多个所述主管道(521)通过导管与所述泵体连接。
5.如权利要求1所述的一种田间移动式炭化炉设备，其特征在于，所述车架(1)外部安装有车厢(11)。
6.一种利用权利要求1-5任意一项所述的田间移动式炭化炉设备的制炭方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将农作物秸秆通过大倾角输送机输送至碾碎仓(21)的进料口(211)内进行碾碎处理，并形成颗粒状物质；
(b)打开第二卸料阀(8)使得颗粒状物质进入炭化炉本体(31)进行炭化处理2-7h，控制炭化炉本体(31)内的温度为200-300℃，压力为900-1300mbar；炭化处理完成后形成生物质炭燃料；
(c)生物质炭燃料经过第三卸料阀(9)进入绞龙(42)输送机，并通过冷却系统(5)进行冷却处理之后进入蓄料仓(6)内即可完成生物质炭的制备。
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