CN205893158U - 一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，属于可再生能源技术领域，适用于生物质热解出炭系统，该设备通过电动阀门组合的合理搭配，有效的避免了热解气进入出炭装置的难题，螺旋轴和盖板之间通过机械密封方式—石墨盘根连接，底部密封套和电机密封套通过法兰与盖板二次密封连接，实现装置的两级高效密封，根据电热偶和料位计信号控制电动阀门和电机频率的方式合理实现了生物质热解出炭系统的全自动化运行，可达到自动平稳运行，节省了人力成本。

Description

一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统

技术领域

本实用新型涉及一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，属于可再生能源技术领域，适用于生物质热解出炭系统，解决生物质热解炭化过程的密封差和自动化程度低等问题。

背景技术

我国是能源消费大国，当前能源供应主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源，而化石资源的有限性及其开发过度影响着社会的可持续发展。近年来，随着生活水平的提高，家用电器、煤气使用日益广泛，农民对柴草的需求下降，导致秸秆在田间地头焚烧，对环境污染严重。生物质热解气炭联产技术可以产生热解燃气，替代化石能源，满足农村炊事和供热需求。

目前我国生物质炭化装备发展方向为开发连续式生物质炭化设备，多为移动床炭化技术，该技术实现了生物质原料连续喂入炭化，同时，热解产品生物炭、可燃气等也可连续排出，与固定床生物质炭化技术相比，具有生产可连续，产率高，过程可控，产品质量较为稳定等优点，但是连续式生物质炭化技术如何保证热解炭化过程的密封性和可靠的自动化方式，是目前设备性能优劣的关键所在。因此，当开发生物质炭化出炭系统时，保证连续进料过程的密封性和可靠的自动化方式是研究重点。

发明内容

本实用新型的目的，在于提供一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，用于生物质热解炭化的连续稳定出炭，解决由于出炭过程的密封性差、自动化程度低和焦油量大，导致的工作环境差，人工成本和设备维护费用高等问题。

为达到这一目的所采取的技术方案是，一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，由进炭关风器调频电机、进炭关风器、进炭料位计、进炭上电动阀门、进炭下电动阀门、底部密封套、盖板、冷却介质出口、换热介质外套、螺旋轴、冷却介质进口、电机密封套、螺旋调频电机、出炭料位计、炭温热电偶、出炭电动阀门、收集箱、水池、自动控制系统组成，其特征在于进炭料位计位于进炭上电动阀门上方，当进炭料位计检测到炭料时，自动控制系统发出信号首先关闭进炭上电动阀门后，紧接进炭下电动阀门开启，在此过程中进炭上电动阀 门和进炭下电动阀门的空隙间全部为固体炭料，可隔绝热解气，有效的避免热解气进入出炭装置后由于冷却出现焦油挂壁现象的出现，保护装置的长期运行，减少了维护成本。之后经过设定进炭间隔时间后，进炭下电动阀门(5)先关闭，进炭上电动阀门(4)后开启。

上述的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，出炭料位计位于出炭电动阀门上方，当出炭料位计检测到炭料时，自动控制系统发出信号打开出炭电动阀门，经过设定出炭间隔时间后，出炭电动阀门自动关闭。

上述的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，自动控制系统根据炭温热电偶的信号和预设温度，通过PID控制调节关风器调频电机和螺旋调频电机的频率以达到适合的转速，最终得到理想温度的炭成品。

上述的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，螺旋轴和盖板之间通过机械密封方式--石墨盘根进行连接，底部密封套和电机密封套通过法兰与盖板二次密封连接，防止泄露，实现装置的两级高效密封。

上述的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，收集箱采用有机玻璃材料，易观察，收集箱采用抱箍方式和出炭电动阀门下端密封连接，抱箍密封方式拆卸简单，更换收集箱时间短，出炭间隔时间应设置大于更换收集箱时间，最终实现炭成品的连续收集功能。

上述的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，换热介质外套采用导热油介质，在设备维修过程中，进炭关风器倒入酒精后关闭进炭上电动阀门，冷却介质进口通入高温导热油，残留焦油溶解于酒精后被加热成气体，进入带有水池的收集箱凝结成液体收集。

与现有的生物质出炭系统相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型通过机械密封和外套法兰密封的双重密封方式，简单有效的解决了出炭装置密封问题。

2、本实用新型根据电热偶和料位计信号控制电动阀门和电机频率的方式合理实现了生物质热解出炭系统的全自动化运行，可达到自动平稳运行，节省了人力成本。

3、本实用新型通过电动阀门组合的合理搭配，有效的避免了热解气进入出炭装置的难题。

附图说明：

图1为本实用新型的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统。

具体实施方式：

如图1所示：1为关风器调频电机、2为进炭关风器、3为进炭料位计、4为进炭上电动阀门、5为进炭下电动阀门、6为底部密封套、7为盖板、8为冷却介质出口、9为换热介质外套、10为螺旋轴、11为冷却介质进口、12为电机密封套、13为螺旋调频电机、14为出炭料位计、15为炭温热电偶、16为出炭电动阀门、17为收集箱、18为水池、19为自动控制系统。

如图1所示，进炭料位计3位于进炭上电动阀门4上方10cm，当检测到炭料时，开启进炭工作过程1，自动控制系统19发出指令关闭进炭上电动阀门4后，紧接进炭下电动阀门5开启，此时在进炭上阀门4和进炭下阀门5的空隙间全为固体炭料，可隔绝热解气，有效的避免热解气进入出炭装置。当完成进炭工作过程1时，进炭工作过程2启动，经过用户设定进炭间隔时间后，自动控制系统19首先关闭进炭下电动阀门5，之后紧接开启进炭上电动阀门4。

如图1所示，出炭料位计14位于出炭电动阀门16上方10cm处，当出炭料位计16检测到炭料时，自动控制系统19发出信号打开出炭电动阀门16，堆积的冷却后的炭掉落至收集箱17内储存，经过用户设定出炭间隔时间后，出炭电动阀门16自动关闭。

如图1所示，炭温热电偶15处于紧靠出炭电动阀门上方位置，得到的实际温度信号通过自动控制系统19与用户设定的冷却后炭成品预设温度做比较，通过PID调节关风器调频电机1和螺旋调频电机13的频率以达到适合的转速，最终得到设定温度的炭成品。

如图1所示，螺旋轴10和两端盖板7之间通过石墨盘根方式进行密封，底部密封套6和电机密封套12通过法兰二次密封连接，防止泄露，实现装置的两级高效密封。

如图1所示，收集箱17采用聚甲基丙烯酸甲酯的有机玻璃材料，且利用抱箍方式和出炭电动阀门16下端密封连接，设置出炭间隔时间应大于更换收集箱时间，最终实现炭成品的连续收集功能。

如图1所示，在设备维修过程中，进炭关风器2倒入酒精后关闭进炭上电动阀门4，冷 却介质进口11通入150℃导热油，冷却装置内残留的焦油溶解于酒精后被加热成气体进入带有水池的收集箱内冷却成液体收集。

具体实施例如下：

全自动生物质热解炭化密封出炭系统运行前，首先检查连接处的密封性，其次在自动控制系统中输入生产批次需要的进炭间隔时间、出炭间隔时间和冷却后炭成品预设温度，最后启动关风器和螺旋。

选用粉碎的玉米秸秆颗粒燃料作为生物炭化的原料，出炭温度为450℃左右，全自动生物质热解炭化密封出炭系统的动作全部由自动控制系统控制，包括进炭上电动阀门、进炭下电动阀门、出炭电动阀门、进炭料位计、出炭料位计、炭温热电偶、关风器调频电机、螺旋调频电机。主要运行过程为：

1)初始进炭时，进炭上电动阀门处于开启状态，进炭下电动阀门处于关闭状态，炭慢慢堆积在进炭下电动阀门上方。

2)进炭过程1：当炭料位与进炭料位计持平时，进炭料位计向自动控制系统发出信号，进炭上电动阀门首先关闭，紧接进炭下电动阀门开启，料坠落至螺旋进行冷却过程。

3)进炭工作过程2：经过进炭间隔时间后，自动控制系统首先关闭进炭下电动阀门，之后紧接开启进炭上电动阀门。此方法循环进料，可实现炭与热解气之间的有效物理分离，与连续式生物质炭化设备生产的气体相对隔绝密封。

4)出炭过程1，出炭电动阀门处于关闭状态，经过螺旋输送冷却后的炭品进入进炭上电动阀门上方储存，当炭料位与出炭料位计持平时，出炭料位计向自动控制系统发出信号，出炭电动阀门开启，冷却后的炭成品坠落至收集箱内储存。

5)出炭过程2：经过出炭间隔时间后，自动控制系统关闭出炭电动阀门，炭继续在出炭电动阀门上积累。

6)炭成品温度控制方式：在出炭过程1中，炭温热电偶可根据实际测量温度与预设温度进行对比，通过PID反馈实时调节关风器调频电机和螺旋调频电机，达到用户需要的炭成品温度。

7)收集箱的更换：在出炭过程1中，当收集箱装满时，可拆卸更换收集箱，由于出炭电 动阀门处于关闭状态，设备与外界环境保持密封状态，抱箍方式连接可大大增加收集箱更替速度，节省时间。

8)在设备维修过程中，首先启动进炭关风器2，打开进炭上电动阀门4和进炭下电动阀门5，进炭关风器倒入常温液体酒精后，关闭进炭上电动阀门4，冷却介质进口11通入150℃高温导热油20分钟，冷却装置内残留的焦油溶解于酒精后被加热成气体进入带有水池的收集箱内冷却成液体收集。

通过以上叙述的运行过程1、2、3和4步骤，能够较好的实现连续性出炭过程，提高了自动化程度，减少了设备残留焦油量，同时保证了出炭系统过程不与外界环境接触。同时，通过运行过程1～6步骤，详细叙述了全自动生物质热解炭化密封出炭系统的工作全过程为自动控制系统控制，有效提高了生产效率和动作准确性，节省人力。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，主要包括进炭关风器调频电机(1)、进炭关风器(2)、进炭料位计(3)、进炭上电动阀门(4)、进炭下电动阀门(5)、底部密封套(6)、盖板(7)、冷却介质出口(8)、换热介质外套(9)、螺旋轴(10)、冷却介质进口(11)、电机密封套(12)、螺旋调频电机(13)、出炭料位计(14)、炭温热电偶(15)、出炭电动阀门(16)、收集箱(17)、水池(18)、自动控制系统(19)组成，其特征在于进炭料位计(3)位于进炭上电动阀门(4)上方，当进炭料位计(3)检测到炭料时，自动控制系统(19)发出信号首先关闭进炭上电动阀门(4)后，紧接进炭下电动阀门(5)开启，隔绝热解气进入炭化装置，实现气固有效分离，之后经过设定进炭间隔时间后，进炭下电动阀门(5)先关闭，进炭上电动阀门(4)后开启。

2.根据权利要求1所述的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，其特征在于出炭料位计(14)位于出炭电动阀门(16)上方，当出炭料位计(14)检测到炭料时，自动控制系统(19)发出信号打开出炭电动阀门(16)，经过设定出炭间隔时间后，出炭电动阀门自动关闭。

3.根据权利要求1所述的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，其特征在于自动控制系统(19)根据炭温热电偶(15)的信号和预设温度，控制关风器调频电机(1)和螺旋调频电机(13)以达到适合的转速。

4.根据权利要求1所述的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，其特征在于螺旋轴(10)和盖板(7)之间通过石墨盘根方式密封连接，底部密封套(6)和电机密封套(12)通过法兰与盖板(7)二次密封连接，实现两级的高效密封。

5.根据权利要求1所述的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，其特征在于收集箱(17)为透明材料，采用抱箍方式和出炭电动阀门(16)下端密封连接，更换收集箱(17)时间与出炭间隔时间匹配，最终实现炭成品连续收集的功能。

6.根据权利要求1所述的一种全自动生物质热解炭化密封出炭系统，其特征在于换热介质外套(9)采用导热油介质，在设备停休过程中，进炭关风器(2)倒入酒精后关闭进炭上电动 阀门(4)，冷却介质进口(11)通入高温导热油，设备中残留焦油溶解酒精后，被加热成气体进入带有水池(18)的收集箱(17)凝结成液体收集。