CN115433598A - 上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物质热解设备技术领域，公开一种上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，包括：炉体；连通于炉体的顶端的燃烧通道；炭箱；用于将炉体内部生成的生物炭输送至炭箱的出料机构；用于将原料输送至炉体内部的进料机构；用于向燃烧通道内部输送空气，并用于使燃烧通道内部形成负压的第一布风环路；设置于第一布风环路的下方，用于向燃烧通道内部输送空气的第二布风环路；设置于第二布风环路的下方，用于点燃燃烧通道内部的热解气的打火器。该上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备将热解产生的热解气直接在燃烧通道内部点燃，如此，使得生物质热解设备结构更为简单，成本更低，且占用空间更小。

Description

上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备

技术领域

本发明涉及生物质热解设备技术领域，特别是涉及一种上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备。

背景技术

现有的热解炉生产的热解气均是提质后再进行使用，这种方式虽然可以保证热解气的品质，但是离不开旋风分离器与冷凝器等用于净化热解气的净化装置，这些净化装置导致整个生物质热解设备结构复杂，成本高，不利于设备的大规模推广应用，且设备整体占用空间大，不适用于小空间使用。

因此，如何简化现有生物质热解设备结构，降低现有生物质热解设备成本，以及如何使现有生物质热解设备占用空间更小成为本领域技术人员目前所亟待解决的问题。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，该上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备与现有生物质热解设备相比，结构更为简单，成本更低，且占用空间更小。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，包括：炉体；燃烧通道，所述燃烧通道连通于所述炉体的顶端；炭箱，所述炭箱设置于所述炉体的底端；出料机构，所述炉体的底端通过所述出料机构与所述炭箱连通，所述出料机构用于将所述炉体内部生成的生物炭输送至所述炭箱；进料机构，所述进料机构设置于所述炉体的一侧，所述进料机构与所述炉体内部连通，以将原料输送至所述炉体内部；设置于所述燃烧通道上，并沿所述燃烧通道的周向设置的第一布风环路，所述第一布风环路上沿所述第一布风环路的周向设置有多个第一出风道，各个所述第一出风道的一端均与所述燃烧通道内部相连通，且各个所述第一出风道与所述燃烧通道内部相连通的一端均向上倾斜设置；设置于所述第一布风环路的下方，并沿所述燃烧通道的周向设置的第二布风环路，所述第二布风环路上沿所述第二布风环路的周向设置有多个第二出风道，各个所述第二出风道均与所述燃烧通道内部相连通；打火器，所述打火器设置于所述燃烧通道内部，且所述打火器设置于所述第二布风环路的下方。

优选地，所述出料机构包括：锥形出料筒、螺旋叶片、驱动装置、支撑板以及多个搅拌叶片；所述螺旋叶片螺旋设置于所述锥形出料筒的内侧壁上；所述驱动装置与所述锥形出料筒传动连接，以驱动所述锥形出料筒转动；所述锥形出料筒的顶端通过所述支撑板封堵，所述支撑板上设置有多个供风孔，各个所述供风孔均与所述锥形出料筒内部连通，所述锥形出料筒的侧壁设置有与所述锥形出料筒内部连通的进风口；全部所述搅拌叶片均设置于所述支撑板的上方，所述支撑板上设置有多个下料口，各个所述下料口的一端均与所述炉体内部相连通，各个所述下料口的另一端均与所述锥形出料筒内部相连通，全部所述下料口绕所述支撑板的轴线设置，所述搅拌叶片与所述下料口二者一一对应，各个所述搅拌叶片均与所述支撑板固定连接，且各所述搅拌叶片均倾斜设置于其所对应的所述下料口的一侧，以在所述锥形出料筒的旋转方向与所述螺旋叶片的旋向相反时，各所述搅拌叶片均能够遮挡各自所对应的下料口，并均能够将所述原料抄起。

优选地，上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备还包括多个搅拌杆，所述搅拌杆与所述搅拌叶片二者一一对应，并连接，且各所述搅拌杆均设置于其所对应的所述搅拌叶片远离所述支撑板的一侧。

优选地，上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备还包括支架，所述燃烧通道、所述炉体、所述炭箱以及所述驱动装置均固定设置于所述支架上，所述锥形出料筒的两端分别与所述炉体和所述炭箱转动连接，所述驱动装置的输出端设置有齿轮，所述锥形出料筒的外侧壁套设有齿圈，所述齿轮与所述齿圈相啮合。

优选地，所述炉体内侧壁上沿所述炉体的高度方向依次设置有三个温度检测机构。

优选地，各个所述温度检测机构均包括多个温度传感器，且各所述温度检测机构的全部所述温度传感器均沿所述炉体的周向均匀设置。

优选地，上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备还包括料位检测机构，所述料位检测机构设置于所述炉体内部，并固定于所述炉体的内侧壁上。

优选地，所述进料机构为螺旋输送机，所述螺旋输送机倾斜设置，且所述螺旋输送机的进料端高度低于所述螺旋输送机的出料端高度。

优选地，所述炉体的内侧壁下部设置有点火口。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备采用燃烧通道、第一布风环路、第二布风环路以及打火器取代现有生物质热解设备的热解气净化装置。具体使用时，热解产生的热解气无需净化，在第一布风环路和第二布风环路向燃烧通道注入空气的基础上，利用打火器直接将热解气点燃使用。与现有生物质热解设备相比，本发明提供的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备结构更为简单，成本更低，且占用空间更小。另外，现有生物质热解设备需要对热解气进行冷凝，以去除热解气中掺杂的水蒸气，冷凝过程中，热解气温度降低，部分热量没有得到利用，直接散失出去，而本发明提供的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备无需冷凝，如此，有效避免了热量浪费，提高了能源利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备的结构示意图；

图2为本发明提供的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备搅拌叶片、搅拌杆以及支撑板的设置方式示意图。

附图标记说明：100、上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备；1、炉体；2、燃烧通道；3、炭箱；4、进料机构；5、第一布风环路；6、第一出风道；7、第二布风环路；8、第二出风道；9、打火器；10、锥形出料筒；11、螺旋叶片；12、驱动装置；13、支撑板；1301、供风孔；14、搅拌叶片；15、搅拌杆；16、支架；17、温度传感器；18、料位检测机构；19、点火口；20、第一进风通道；21、第二进风通道。

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。

本发明的目的是提供一种结构简单，成本低，且占用空间小的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1-图2所示，本实施例提供的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备100，包括：炉体1；燃烧通道2，燃烧通道2连通于炉体1的顶端；炭箱3，炭箱3设置于炉体1的底端；出料机构，炉体1的底端通过出料机构与炭箱3连通，出料机构用于将炉体1内部生成的生物炭输送至炭箱3；进料机构4，进料机构4设置于炉体1的一侧，进料机构4与炉体1内部连通，以将原料输送至炉体1内部；设置于燃烧通道2上，并沿燃烧通道2的周向设置的第一布风环路5，第一布风环路5上沿第一布风环路5的周向设置有多个第一出风道6，各个第一出风道6的一端均与燃烧通道2内部相连通，且各个第一出风道6与燃烧通道2内部相连通的一端均向上倾斜设置；设置于第一布风环路5的下方，并沿燃烧通道2的周向设置的第二布风环路7，第二布风环路7上沿第二布风环路7的周向设置有多个第二出风道8，各个第二出风道8均与燃烧通道2内部相连通，设置第二布风环路7的目的主要是向燃烧通道2内输送空气，热解气燃烧需要氧气，空气中含有氧气，通过向燃烧通道2内注入空气，能够使热解气充分燃烧；打火器9，打火器9设置于燃烧通道2内部，且打火器9设置于第二布风环路7的下方。与现有生物质热解设备相比，本发明提供的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备100结构更为简单，成本更低，且占用空间更小。

燃烧通道2燃烧热解气产生的热量可以直接利用，例如将需要加热的装置设置于燃烧通道2的顶端。另外，生物质裂解的原料主要是木屑，在参与热解反应的木屑量较小的情况下，热解反应产生的热解气在燃烧通道2内部燃烧后可以直接排放至大气中。需要说明的是，参与热解反应的木屑量的多少与炉体1内部尺寸有关，当炉体1内的热解过程稳定进行时，炉体1内部的原料从上到下分为料封区、烘烤区和热解区，热解区的原料进行热解反应，料封区和烘烤区作为热解区的后续原料储备，料封区和烘烤区的原料量大于等于热解区的原料量。

于本实施例中，具体地，各个第一出风道6均与水平面呈30°角向上倾斜布风，各个第二出风道8均水平设置。

于本实施例中，具体地，第一布风环路5和第二布风环路7分别与第一进风通道20和第二进风通道21相连通。燃烧时，第一进风通道20和第二进风通道21均与空气源，例如空压机相连通，第一进风通道20和第二进风通道21分别向第一布风环路5和第二布风环路7输送空气。

于本实施例中，具体地，打火器9为电打火器。

于本实施例中，参考图1-图2所示，出料机构包括：锥形出料筒10、螺旋叶片11、驱动装置12、支撑板13以及多个搅拌叶片14；螺旋叶片11螺旋设置于锥形出料筒10的内侧壁上；驱动装置12与锥形出料筒10传动连接，以驱动锥形出料筒10转动；锥形出料筒10的顶端通过支撑板13封堵，支撑板13上设置有多个供风孔1301，各个供风孔1301均与锥形出料筒10内部连通，锥形出料筒10的侧壁设置有与锥形出料筒10内部连通的进风口；全部搅拌叶片14均设置于支撑板13的上方，支撑板13上设置有多个下料口，各个下料口的一端均与炉体1内部相连通，各个下料口的另一端均与锥形出料筒10内部相连通，全部下料口绕支撑板13的轴线设置，搅拌叶片14与下料口二者一一对应，各个搅拌叶片14均与支撑板13固定连接，且各搅拌叶片14均倾斜设置于其所对应的下料口的一侧，以在锥形出料筒10的旋向与螺旋叶片11的旋向相反时，各搅拌叶片14均能够遮挡各自所对应的下料口，并均能够将原料抄起，使得大部分生物质炭无法进入下料口，而在锥形出料筒10的旋向与螺旋叶片11的旋向相同时，炉体1内部生成的生物炭均能够进入下料口，并自下料口进入锥形出料筒10内。如此设置，出料机构能够方便、快速地完成出料，且不容易发生堵塞和漏料。

需要说明是螺旋叶片11右旋对应的旋向是逆时针，螺旋叶片11左旋对应的旋向是顺时针。

本实施例中具体地，螺旋叶片11右旋设置，当锥形出料筒10逆时针旋转时，生物炭穿过下料口进入锥形出料筒10，并经由螺旋叶片11输送至炭箱3，当锥形出料筒10顺时针旋转时，各个搅拌叶片14均遮挡各自所对应的下料口，大部分生物炭无法穿过下料口进入锥形出料筒10，极少部分生物炭能够进入穿过下料口锥形出料筒10，但由于旋转方向的原因，螺旋叶片11不起输送作用，生物炭同样无法到达炭箱3。

于本实施例中具体地，搅拌叶片14的水平投影区域覆盖其所对应的下料口，以在锥形出料筒10的旋向与螺旋叶片11的旋向相反时，搅拌叶片14遮挡出料口，并将物料抄起。

于本实施例中，如图2所示，上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备100还包括多个搅拌杆15，搅拌杆15与搅拌叶片14二者一一对应，并连接，且各搅拌杆15均设置于其所对应的搅拌叶片14远离支撑板13的一侧。

于本实施例中，如图1所示，上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备100还包括支架16，燃烧通道2、炉体1、炭箱3以及驱动装置12均固定设置于支架16上，锥形出料筒10的两端分别与炉体1和炭箱3转动连接，驱动装置12的输出端设置有齿轮，锥形出料筒10的外侧壁套设有齿圈，齿轮与齿圈相啮合。

进一步地，锥形出料筒10与炉体1和炭箱3的连接位置均需要密封，以防止漏料。具体如何密封属于现有技术，在此不再赘述。

于本实施例中具体地，驱动装置12为电机。

于本实施例中，如图1所示，炉体1内侧壁上沿炉体1的高度方向依次设置有三个温度检测机构。

进一步地，各个温度检测机构均包括多个温度传感器17，且各温度检测机构的全部温度传感器17均沿炉体1的周向均匀设置。温度传感器17的具体数量根据实际需要而定。

于本实施例中，如图1所示，上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备100还包括料位检测机构18，料位检测机构18设置于炉体1内部，并固定于炉体1的内侧壁上。

于本实施例中，具体地，料位检测机构18具体为料位计。

于本实施例中，进料机构4为螺旋输送机，螺旋输送机倾斜设置，且螺旋输送机的进料端高度低于螺旋输送机的出料端高度。如此设置，有利于通过原料自身堆积达成料封的效果。

进一步地，进料机构4与水平方向的夹角为45度，但并不仅限于45度，这里仅举例说明。

于本实施例中，炉体1的内侧壁下部设置有点火口19。

下面对本实施例提供的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备100工作原理进行说明，具体工作时，主要分为进料、热解、出料、气体燃烧四个阶段：

(1)进料：经过粉碎后的原料经进料机构4输送至炉体1内部，当料位检测机构18检测到炉体1内部的原料高度到达第一预设高度时，进料机构4停止工作，停止进料，随着反应的进行，料位不断下降，当料位检测机构18检测到炉体1内部的原料高度到达第二预设高度时，进料机构4重新开启，继续将原料输送至炉体1内部。

(2)热解：当进料机构4停止进料后，打开点火口19点燃原料，同时启动驱动装置12，并使驱动驱动锥形出料筒10朝向与螺旋叶片11的旋向相反的方向转动，此时搅拌叶片14和搅拌杆15，对上方原料形成搅拌以保证原料的初期燃烧充分，保证热解过程的顺利进行。三个温度检测机构分别对料封区、烘烤区和热解区的温度进行检测，根据料封区、烘烤区和热解区的温度可以得知炉体1内的热解反应进行的程度，根据热解反应进行的程度能够判断何时出料。

(3)出料：依靠搅拌叶片14、搅拌杆15以及螺旋叶片11来完成出料，通过改变锥形出料筒10的旋转方向(顺时针或者逆时针)可以达到搅拌或出炭的作用，当出料机构无需出料时，锥形出料筒10朝向与螺旋叶片11的旋向相反的方向旋转，此时搅拌叶片14和搅拌杆15主要起搅拌作用，对原料进行搅拌，而当反应进行完全后，锥形出料筒10反向旋转，即锥形出料筒10朝向与螺旋叶片11的旋向相同的方向旋转，此时出料机构具备出料作用，同时通过搅拌杆15的搅拌作用，可以有效防止结焦现象的发生，螺旋叶片11在朝向自身旋向相同的方向旋转时具备向下单向出料的功能，而在朝向自身旋向相反的方向旋转时则完全不具备出料功能。支撑板13上的供风孔1301配合锥形出料筒10上的进风口，可以使炉体1内的配风均匀，保证在出料机构运行时，不会因为间断配风而导致热解反应不完全。

(4)气体燃烧：由打火器9、第二布风环路7、第一布风环路5和燃烧通道2进行，当炉体1内原料经过热解而稳定产生热解气时，在第一布风环路5和第二布风环路7内部均通入通气，通过第一布风环路5和第二布风环路7对燃烧通道2进行均匀布风，此时第一布风环路5的第一出风道6向上倾斜布风，并在燃烧通道2内部形成一个低压力区，对下方气体进行向上牵引，防止热解气回流发生爆燃，接着打开打火器9，引燃燃烧通道2内的热解气，在整个燃烧反应中第一布风环路5和第二布风环路7进行不间断供风，防止燃烧区下移对炉体1内部未排出的热解气进行点燃。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，其特征在于，包括：

炉体；

燃烧通道，所述燃烧通道连通于所述炉体的顶端；

炭箱，所述炭箱设置于所述炉体的底端；

出料机构，所述炉体的底端通过所述出料机构与所述炭箱连通，所述出料机构用于将所述炉体内部生成的生物炭输送至所述炭箱；

进料机构，所述进料机构设置于所述炉体的一侧，所述进料机构与所述炉体内部连通，以将原料输送至所述炉体内部；

设置于所述燃烧通道上，并沿所述燃烧通道的周向设置的第一布风环路，所述第一布风环路上沿所述第一布风环路的周向设置有多个第一出风道，各个所述第一出风道的一端均与所述燃烧通道内部相连通，且各个所述第一出风道与所述燃烧通道内部相连通的一端均向上倾斜设置；

设置于所述第一布风环路的下方，并沿所述燃烧通道的周向设置的第二布风环路，所述第二布风环路上沿所述第二布风环路的周向设置有多个第二出风道，各个所述第二出风道均与所述燃烧通道内部相连通；

打火器，所述打火器设置于所述燃烧通道内部，且所述打火器设置于所述第二布风环路的下方。

2.根据权利要求1所述的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，其特征在于，所述出料机构包括：锥形出料筒、螺旋叶片、驱动装置、支撑板以及多个搅拌叶片；

所述螺旋叶片螺旋设置于所述锥形出料筒的内侧壁上；

所述驱动装置与所述锥形出料筒传动连接，以驱动所述锥形出料筒转动；

所述锥形出料筒的顶端通过所述支撑板封堵，所述支撑板上设置有多个供风孔，各个所述供风孔均与所述锥形出料筒内部连通，所述锥形出料筒的侧壁设置有与所述锥形出料筒内部连通的进风口；

全部所述搅拌叶片均设置于所述支撑板的上方，所述支撑板上设置有多个下料口，各个所述下料口的一端均与所述炉体内部相连通，各个所述下料口的另一端均与所述锥形出料筒内部相连通，全部所述下料口绕所述支撑板的轴线设置，所述搅拌叶片与所述下料口二者一一对应，各个所述搅拌叶片均与所述支撑板固定连接，且各所述搅拌叶片均倾斜设置于其所对应的所述下料口的一侧，以在所述锥形出料筒的旋转方向与所述螺旋叶片的旋向相反时，各所述搅拌叶片均能够遮挡各自所对应的下料口，并均能够将所述原料抄起。

3.根据权利要求2所述的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，其特征在于，还包括多个搅拌杆，所述搅拌杆与所述搅拌叶片二者一一对应，并连接，且各所述搅拌杆均设置于其所对应的所述搅拌叶片远离所述支撑板的一侧。

4.根据权利要求2所述的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，其特征在于，还包括支架，所述燃烧通道、所述炉体、所述炭箱以及所述驱动装置均固定设置于所述支架上，所述锥形出料筒的两端分别与所述炉体和所述炭箱转动连接，所述驱动装置的输出端设置有齿轮，所述锥形出料筒的外侧壁套设有齿圈，所述齿轮与所述齿圈相啮合。

5.根据权利要求1所述的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，其特征在于，所述炉体内侧壁上沿所述炉体的高度方向依次设置有三个温度检测机构。

6.根据权利要求5所述的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，其特征在于，各个所述温度检测机构均包括多个温度传感器，且各所述温度检测机构的全部所述温度传感器均沿所述炉体的周向均匀设置。

7.根据权利要求1所述的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，其特征在于，还包括料位检测机构，所述料位检测机构设置于所述炉体内部，并固定于所述炉体的内侧壁上。

8.根据权利要求1所述的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，其特征在于，所述进料机构为螺旋输送机，所述螺旋输送机倾斜设置，且所述螺旋输送机的进料端高度低于所述螺旋输送机的出料端高度。

9.根据权利要求1所述的上吸式生物质热解与气体燃烧一体化设备，其特征在于，所述炉体的内侧壁下部设置有点火口。

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