CN206616186U - 一种炭化联产设备 - Google Patents

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杨璐
张晓月
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Abstract

本实用新型公开了一种炭化联产设备，所述炭化联产设备包括炭化炉、木醋液分离设备、木焦油分离设备以及可燃气贮存设备。所述炭化联产设备可以充分利用可燃植物，在生产高品质炭的同时一次性的提纯高品质的木醋液和木焦油，另外，在确保生产安全的情况下，合理充分地利用了炭化炉中生产的可燃气体。因此，本实用新型提供的炭化联产设备具有广阔的推广前景，能够更好的解决当前国内面临的大量秸秆、树叶、果壳、谷壳、杂草等植物秆、茎、叶被废弃甚至腐烂，以至于成为农村污染源的问题。

Description

一种炭化联产设备
技术领域
本实用新型涉及能源技术领域，具体涉及一种可燃性固体废弃物无害化处理的新型环保设备更具体而言，一种以植物为原料炼制炭、木醋液、木焦油和可燃气体的炭化联产设备。
背景技术
当今农村实行了以家庭为单位的联产承包责任制，并随着农业机械化进程的加快，不再饲养牛、马、驴、骡作为畜力，秸秆不再作为饲料而成为遗弃物；随着农民生活水平的提高，燃气、电力、燃煤作为能源进入千家万户，大量秸秆、树叶、果壳、谷壳、杂草等植物秆、茎、叶被废弃甚至腐烂，成为农村污染源，有的农民大量焚烧秸秆，对空气严重污染，因此解决秸秆问题成为当务之急。
目前，以秸秆、树叶、果壳、谷壳、杂草等植物秆、茎、叶作为原料炼制炭是解决内存剩余秸秆、树叶、果壳、谷壳、杂草等植物秆、茎、叶的良好途径。但是，现行的制炭设备及工艺存在很多缺陷：1)工作周期长(8-10天)，产量低，且得到的炭的质量不高；2)设备对于炭化过程中产生的烟气处理效果不佳，导致严重的烟气污染；3)设备对于炭化过程中产生的可燃气体利用不充分，通常是直接排空或者燃尽，造成了环境污染和资源浪费；4)设备对于炭火过程中产生的木醋液和木焦油分离提取效果差，通常得到木醋液和木焦油的混合物，两者混合后很难分离，通常需要静置8-10个月才能将木醋液从木焦油中分离。综上，现行的制炭设备及工艺很难达到国家的环保要求，且不能充分利用秸秆、树叶、果壳、谷壳、杂草等植物秆、茎、叶中蕴藏的生物质能。
为此，有必要设计一种新的炭化联产设备，以克服上述问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术中以可燃植物为原料的制炭设备生产效率低，特别是木醋液、木焦油以及可燃气体的提取率和利用率低下的问题，提供一种新的炭化联产设备，且其可高效环保地从可燃植物中炼制高质量炭，同时能高质高量地生产出木醋液和木焦油，另外还将炭化过程中产生的可燃气作为热源给制炭设备供热以充分利用生产过程中生成的可燃气体。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
本实用新型提供一种炭化联产设备，用于以植物为原料炼制炭、木醋液、木焦油和可燃气体，包括用于将原料炼制成炭和混合烟气的炭化炉，其中，所述混合烟气含有木醋液、木焦油以及可燃气体，所述炭化联产设备还包括：
木醋液分离设备，与所述炭化炉管道连接，用于从所述混合烟气中获取木醋液并输出次级混合烟气，所述次级混合烟气含有木焦油和可燃气体；
木焦油分离设备，与所述木醋液分离设备管道连接，用于从所述次级混合烟气中获取木焦油并输出可燃气体；
可燃气贮存设备，与所述木醋液分离设备管道连接，用于贮存所述可燃气体，同时，所述可燃气贮存设备还与所述炭化炉管道连接，用于将所述可燃气体送入所述炭化炉中。
在本实用新型所述的炭化联产设备中，所述木醋液分离设备包括减压分离设备和冷却分离设备：
所述减压分离设备，具有与所述炭化炉管道连接的减压分离器以及与所述减压分离器管道连接的第一分离过滤器；
所述冷却分离设备，具有与所述减压分离器管道连接的冷却器，与所述冷却器连接的气液分离器，以及与所述气液分离器管道连接的第二分离过滤器。
在本实用新型所述的炭化联产设备中，所述减压分离设备的上部连接于所述炭化炉的上部，所述减压分离器的顶部连接于所述冷却器的顶部，所述减压分离器的底部连接于所述第一分离过滤器的顶部。
在本实用新型所述的炭化联产设备中，所述冷却器的底部直接连接于所述气液分离器的顶部，所述气液分离器的底部连接于所述第二分离过滤器的顶部。
在本实用新型所述的炭化联产设备中，所述第一分离过滤器的上部管道连接于所述第二分离过滤器的上部，所述第一分离过滤器的上部设有第一排液阀，所述第一分离过滤器下部设有第一排油阀，所述第二分离过滤器下部设有第二排油阀，所述第二分离器过滤器的上部设有第二排液阀。
在本实用新型所述的炭化联产设备中，所述第一分离过滤器和所述第二分离过滤器均包括呈长方体状的壳体，固定于所述壳体内部底面的多个下挡板，以及固定于所述壳体内部顶面的多个上挡板；所述下挡板与所述上挡板交错排布。
在本实用新型所述的炭化联产设备中，所述木焦油分离设备包括与所述气液分离器管道连接的油气分离器以及与所述油气分离器管道连接的第三分离过滤器。
在本实用新型所述的炭化联产设备中，所述气液分离器的顶部连接于所述气液分离器的上部，所述气液分离器的上部连接于所述第三分离过滤器的顶部，所述第三分离过滤器的顶部连接于所述可燃气贮存设备的顶部。
在本实用新型所述的炭化联产设备中，在连接所述可燃气贮存设备和所述炭化炉的管道上配置阻火器。
在本实用新型所述的炭化联产设备中，所述炭化炉包括筒状外壳，容置于所述外壳内的炉胆，盖设在炉胆上的炉帽，设于所述炭化炉下部的炉口，设置于所述炉胆内的热电偶，以及设置与所述炉胆和外壳之间的喷火嘴。
实施本实用新型提供的炭化联产设备，可以达到以下有益效果：
1)所述木醋液分离设备与所述炭化炉管道连接，用于从所述混合烟气中获取木醋液并输出次级混合烟气，所述次级混合烟气含有木焦油和可燃气体，经木醋液分离设备得到的木醋液品质高能够直接用于杀菌、消毒、驱虫等。
2)所述木焦油分离设备，与所述木醋液分离设备管道连接，用于从所述次级混合烟气中获取木焦油并输出可燃气体，经木焦油分离设备得到的木焦油品质高能直接用于提取名贵药物、生物质柴油，可作为抗凝剂、防腐剂、粘接剂等。
3)所述可燃气贮存设备，与所述木醋液分离设备管道连接，用于贮存所述可燃气体，同时，所述可燃气贮存设备还与所述炭化炉管道连接，用于将所述可燃气体送入所述炭化炉中，由此所述可燃气体可直接用于加热所述炭化炉。
综上，所述炭化联产设备可以充分利用可燃植物，在生产高品质炭的同时一次性的提纯高品质的木醋液和木焦油，另外，在确保生产安全的情况下，合理充分地利用了炭化炉中生产的可燃气体。因此，本实用新型提供的炭化联产设备具有广阔的推广前景，能够更好的解决当前国内面临的大量秸秆、树叶、果壳、谷壳、杂草等植物秆、茎、叶被废弃甚至腐烂，以至于成为农村污染源的问题。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的结构图。
具体实施方式的附图标号说明：
炭化炉 1 木醋液分离设备 2
木焦油分离设备 3 可燃气贮存设备 4
外壳 11 保温区 12
炉帽 13 炉胆 14
炉口 15 炉基 16
热电偶 17 喷火嘴 18
减压分离器 21 第一分离过滤器 22
冷却器 23 气液分离器 24
第二分离过滤器 25 油气分离器 31
第三分离过滤器 32 第一排油阀 221
第一排液阀 222 第二排油阀 251
第二排液阀 252 阻燃器 5
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，为本实用新型提供的炭化联产设备的较佳实施例，所述炭化联产设备的作用在于以可燃植物为原料炼制炭、木醋液、木焦油和可燃气体等产品。所述炭化联产设备主要包括炭化炉1、木醋液分离设备2、木焦油分离设备3以及可燃气贮存设备4，一台所述炭化联产设备的体积为16.4m3，而实际使用体积仅为11.5m3。
其中，所述炭化炉1通过管道与所述木醋液分离设备2连接，所述木焦油分离设备3通过管道与所述木醋液分离设备2连接，所述可燃气贮存设备4 与所述木焦油分离设备3连接，同时所述可燃气贮存设备4还与所述炭化炉1 管道连接。可燃植物在炭化炉1中炭化分解后得到炭和混合烟气，所述混合烟气依次地流经所述木醋液分离设备2、木焦油分离设备3和可燃气存储设备，混合烟气流经所述木醋液分离设备2后得到纯净的木醋液和次级混合烟气，次级混合烟气流入所述木焦油分离设备3，得到纯净的木焦油和可燃气体，然后可燃气体沿着管道流入所述炭化炉1中，点燃后给所述炭化炉1供热。
实际生产中，所述炭化联产设备其每次每炉可处理的原料(水分含量低于 12％的原料)达到5.5吨，每5.5吨原料可产出高品质炭2.1吨、纯净木醋液 2.3吨、纯净木焦油0.15吨、可燃气体1350m3。上述指标均达到了LY-217-80 《木炭》和GB/T17664-1999《木炭试验方法》中规定的标准。由此看来，所述炭化联产设备确实可以高效、高产、环保地从可燃植物中炼制炭、木醋液、木焦油和可燃气体。
如图1所示，所述炭化炉1包括筒状外壳11，容置于所述外壳11内的炉胆14，盖设在炉胆14上的炉帽13，设于所述炭化炉1下部的炉口15，设置于所述炉胆14内的热电偶17，设置与所述炉胆14和外壳11之间的喷火嘴18，以及设置在所述外壳11底部外侧的炉基16；所述炉胆14侧壁与所述外壳11 侧壁之间有空隙以形成保温区12。所述电热偶在炉胆14内直接给原料(可燃植物)加热，由于其为电加热的方式，不会在炉胆14内产生额外的废弃物。另外，所述炉胆14底部与所述外壳11底部之间有一定的间隙形成燃烧室，因此所述喷火嘴18可以设置在所述炉胆14与所述外壳11之间，可燃气贮存设备4通过管道与所述炭化炉1下部的喷火嘴18连接，因此可燃气体可流入所述燃烧室，燃烧给所述炉胆14加热，燃烧过程中产生的废气也不会进入到炉胆14内，这种外部加热的方式有效的防止燃烧所需的氧气和燃烧所产生的废气残留在炉胆14内，有利于得到纯净的产物，防止提纯后所得可燃气体中夹带氧气，到来安全隐患。
实际生产中，原料(可燃植物)在所述炭化炉1内的炭化过程分可为四个阶段：1)炉内烘干阶段，保持炉内温度达到150摄氏度，维持4小时后完成烘干阶段，才能使炉温持续不断升高；2)初始厌氧炭化阶段，炉内温度升高到200摄氏度，炉胆14内的原料发生热解，产生二氧化碳、一氧化碳和醋等物质；3)为全面炭化即干馏炭化阶段，当炉内温度升到350-450摄氏度时，原料中炉内急剧分解，同时产生大量木醋液、木焦油、可燃气体，通常需要 5-6小时全部分解完；4)炼炭阶段，在炉内完全分解后，在炼炭2小时，炉内继续加温，使炉内温度达700摄氏度2个小时，炭化工作完成。
所述木醋液分离设备2的主要作用是从所述混合烟气中获取木醋液并输出次级混合烟气，其中，所述次级混合烟气含有木焦油和可燃气体。如图1 所示，所述木醋液分离设备2包括减压分离设备和冷却分离设备。所述减压分离设备，具有与所述炭化炉1管道连接的减压分离器21以及与所述减压分离器21管道连接的第一分离过滤器22；所述冷却分离设备，具有与所述减压分离器21管道连接的冷却器23，与所述冷却器23连接的气液分离器24，以及与所述气液分离器24管道连接的第二分离过滤器25。所述减压分离设备的上部连接于所述炭化炉1的上部，所述减压分离器21的顶部连接于所述冷却器 23的顶部，所述减压分离器21的底部连接于所述第一分离过滤器22的顶部。所述冷却器23的底部直接连接于所述气液分离器24的顶部，所述气液分离器 24的底部连接于所述第二分离过滤器25的顶部。所述第一分离过滤器22的上部管道连接于所述第二分离过滤器25的上部，所述第一分离过滤器22的上部设有第一排液阀222，所述第一分离过滤器22下部设有第一排油阀221，所述第二分离过滤器25下部设有第二排油阀251，所述第二分离器过滤器的上部设有第二排液阀252。所述第一分离过滤器22和第二分离过滤器25均包括呈长方体状的壳体，固定于所述壳体内部底面的多个下挡板，以及固定于所述壳体内部顶面的多个上挡板；所述下挡板与所述上挡板交错排布。
实际生产中，所述混合烟气首先流入所述减压分离设备，由于所述减压分离设备中压力的变化，所述混合烟气中的木醋液和木焦油由气态转变成液态继而流入所述第一分离过滤器22，所述第一分离过滤器22包括呈长方体状的壳体，固定于所述壳体内部底面的多个下挡板，以及固定于所述壳体内部顶面的多个上挡板；所述下挡板与所述上挡板交错排布。由此所述第一分离过滤器 22可利用木醋液和木焦油的比重差对含有木醋液和木焦油的混合物进行分离提纯，比重较大的木焦油从所述第一分离过滤器22下部的第一排油阀221流出，比重较轻的木醋液则从所述第一分离过滤器22上部的第一排液阀222流出。本实施例中，由于所述第一分离过滤器22的第一排液阀222进一步与所述第二分离过滤器25的上部连接，因此从所述第一分离过滤器22流出的木醋液将进一步流入所述第二分离过滤器25中，其在所述第二分离过滤器25中进行进一步的提纯净化。混合烟气中没有转变成液态的部分中往往还含有部分木醋液和木焦油，本实施例中，这一部分混合烟气随着管道进一步流入所述冷却器23，在这里，混合烟气中的木醋液和木焦油由于温度降低而冷凝成液体。这些含有木醋液和木焦油的液体和未发生相变的混合烟气(次级混合烟气)一起流入所述气液分离器24中，含有木醋液和木焦油的液体自底部流入所述第二分离过滤器25中以完成木醋液和木焦油的分离(原理与上述第一分离过滤器22中的一致)。未发生相变的混合烟气(次级混合烟气)从上部流入所述木焦油分离设备3。经此过程得到的次级混合烟气中基本上不含有木醋液成分，其主要成分是木焦油和可燃气体。
所述木焦油分离设备3的主要作用是所述次级混合烟气中获取木焦油并输出可燃气体。如图1所示，所述木焦油分离设备3包括与所述气液分离器 24管道连接的油气分离器31以及与所述油气分离器31管道连接的第三分离过滤器32。所述气液分离器24的顶部连接于所述气液分离器24的上部，所述气液分离器24的上部连接于所述第三分离过滤器32的顶部，所述第三分离过滤器32的顶部连接于所述可燃气贮存设备4的顶部。
实际生产中，所述次级混合烟气首先流入所述油气分离器31，所述油气分离器31将所述次级混合烟气中大部分的木焦油分离出来，被分离出来的木焦油从所述油气分离器31的底部流出，剩余的次级混合烟气则沿着管道进一步流入所述第三分离过滤器32。在所述第三分离过滤器32中，所述次级混合烟气中残余的木焦油被进一步的提取，最终剩下可燃气体沿着管道流入所述可燃气贮存设备4中。
所述可燃气贮存设备4用于贮存所述可燃气体。如图1所示，所述可燃气贮存设备4通过管道与所述炭化炉1下部的喷火嘴18连接，因此可燃气体可流入所述燃烧室，燃烧给所述炉胆14加热，燃烧过程中产生的废气也不会进入到炉胆14内，这种外部加热的方式有效的防止燃烧所需的氧气和燃烧所产生的废气残留在炉胆14内，有利于得到纯净的产物，防止提纯后所得可燃气体中夹带氧气，到来安全隐患。另外，在连接所述可燃气贮存设备4和所述炭化炉1的管道上配置阻火器5，以防止管道温度过高而发生爆炸。
需要说明的是，本实施例中用于连接各个设备的管道上都设置了相应的阀门，这样有利于实际生产过程中对流程的控制。另外，所述炭化炉1上部还设有排烟口，用来排除燃烧室内产生的废气，而这个排烟口可连接一个烟气净化系统，以防止废气污染。
实施本实用新型提供的炭化联产设备，具有以下有益效果：
1)所述木醋液分离设备2与所述炭化炉1管道连接，用于从所述混合烟气中获取木醋液并输出次级混合烟气，所述次级混合烟气含有木焦油和可燃气体，经木醋液分离设备2得到的木醋液品质高能够直接用于杀菌、消毒、驱虫等。
2)所述木焦油分离设备3，与所述木醋液分离设备2管道连接，用于从所述次级混合烟气中获取木焦油并输出可燃气体，经木焦油分离设备3得到的木焦油品质高能直接用于提取名贵药物、生物质柴油，可作为抗凝剂、防腐剂、粘接剂等。
3)所述可燃气贮存设备4，与所述木醋液分离设备2管道连接，用于贮存所述可燃气体，同时，所述可燃气贮存设备4还与所述炭化炉1管道连接，用于将所述可燃气体送入所述炭化炉1中，由此所述可燃气体可直接用于加热所述炭化炉1。
4)所述可燃气贮存设备4通过管道与所述炭化炉1下部的喷火嘴18连接，因此可燃气体可流入所述燃烧室，燃烧给所述炉胆14加热，燃烧过程中产生的废气也不会进入到炉胆14内，这种外部加热的方式有效的防止燃烧所需的氧气和燃烧所产生的废气残留在炉胆14内，有利于得到纯净的产物，防止提纯后所得可燃气体中夹带氧气，到来安全隐患。
5)在连接所述可燃气贮存设备4和所述炭化炉1的管道上配置阻火器5，以防止管道温度过高而发生爆炸。
综上，所述炭化联产设备可以充分利用可燃植物，在生产高品质炭的同时一次性的提纯高品质的木醋液和木焦油，另外，在确保生产安全的情况下，合理充分地利用了炭化炉1中生产的可燃气体。因此，本实用新型提供的炭化联产设备具有广阔的推广前景，能够更好的解决当前国内面临的大量秸秆、树叶、果壳、谷壳、杂草等植物秆、茎、叶被废弃甚至腐烂，以至于成为农村污染源的问题。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种炭化联产设备，用于以植物为原料炼制炭、木醋液、木焦油和可燃气体，包括用于将原料炼制成炭和混合烟气的炭化炉(1)，其中，所述混合烟气含有木醋液、木焦油以及可燃气体，其特征在于，所述炭化联产设备还包括：
木醋液分离设备(2)，与所述炭化炉(1)管道连接，用于从所述混合烟气中获取木醋液并输出次级混合烟气，所述次级混合烟气含有木焦油和可燃气体；
木焦油分离设备(3)，与所述木醋液分离设备(2)管道连接，用于从所述次级混合烟气中获取木焦油并输出可燃气体；
可燃气贮存设备(4)，与所述木醋液分离设备(2)管道连接，用于贮存所述可燃气体，同时，所述可燃气贮存设备(4)还与所述炭化炉(1)管道连接，用于将所述可燃气体送入所述炭化炉(1)中。
2.根据权利要求1所述的炭化联产设备，其特征在于，所述木醋液分离设备(2)包括减压分离设备和冷却分离设备：
所述减压分离设备，具有与所述炭化炉(1)管道连接的减压分离器(21)以及与所述减压分离器(21)管道连接的第一分离过滤器(22)；
所述冷却分离设备，具有与所述减压分离器(21)管道连接的冷却器(23)，与所述冷却器(23)连接的气液分离器(24)，以及与所述气液分离器(24)管道连接的第二分离过滤器(25)。
3.根据权利要求2所述的炭化联产设备，其特征在于，所述减压分离设备的上部连接于所述炭化炉(1)的上部，所述减压分离器(21)的顶部连接于所述冷却器(23)的顶部，所述减压分离器(21)的底部连接于所述第一分离过滤器(22)的顶部。
4.根据权利要求2所述的炭化联产设备，其特征在于，所述冷却器(23)的底部直接连接于所述气液分离器(24)的顶部，所述气液分离器(24)的底部连接于所述第二分离过滤器(25)的顶部。
5.根据权利要求2所述的炭化联产设备，其特征在于，所述第一分离过滤器(22)的上部管道连接于所述第二分离过滤器(25)的上部，所述第一分离过滤器(22)的上部设有第一排液阀(222)，所述第一分离过滤器(22)下部设有第一排油阀(221)，所述第二分离过滤器(25)下部设有第二排油阀(251)，所述第二分离器过滤器的上部设有第二排液阀(252)。
6.根据权利要求2所述的炭化联产设备，其特征在于，所述第一分离过滤器(22)和所述第二分离过滤器(25)均包括呈长方体状的壳体，固定于所述壳体内部底面的多个下挡板，以及固定于所述壳体内部顶面的多个上挡板；所述下挡板与所述上挡板交错排布。
7.根据权利要求2所述的炭化联产设备，其特征在于，所述木焦油分离设备(3)包括与所述气液分离器(24)管道连接的油气分离器(31)以及与所述油气分离器(31)管道连接的第三分离过滤器(32)。
8.根据权利要求7所述的炭化联产设备，其特征在于，所述气液分离器(24)的顶部连接于所述气液分离器(24)的上部，所述气液分离器(24)的上部连接于所述第三分离过滤器(32)的顶部，所述第三分离过滤器(32)的顶部连接于所述可燃气贮存设备(4)的顶部。
9.根据权利要求1所述的炭化联产设备，其特征在于，在连接所述可燃气贮存设备(4)和所述炭化炉(1)的管道上配置阻火器(5)。
10.根据权利要求1所述的炭化联产设备，其特征在于，所述炭化炉(1)包括筒状外壳(11)，容置于所述外壳(11)内的炉胆(14)，盖设在炉胆(14)上的炉帽(13)，设于所述炭化炉(1)下部的炉口(15)，设置于所述炉胆(14)内的热电偶(17)，以及设置与所述炉胆(14)和外壳(11)之间的喷火嘴(18)。
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CN112322312A (zh) * 2020-10-19 2021-02-05 湖南中雁环保科技有限公司 一种固废处理用热解装置

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CN112322312A (zh) * 2020-10-19 2021-02-05 湖南中雁环保科技有限公司 一种固废处理用热解装置

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