CN207418663U - 一种炭化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于生物质炭化及其能源化应用技术领域，公开了一种炭化装置。通过将加热区分割为若干段，并在与每段加热区相对应的外筒体上均匀间隔设置至少二个燃烧喷嘴，且燃烧喷嘴的轴线与内筒体的外壁相切，这样设置就延长了火焰在加热区的长度，维持加热区上下温度一致，保证内筒体内温度场的均一性，提高了生物质原料的热解效果；再者，延长了火焰在加热区的长度，增加火焰与氧气的接触程度，提高了燃料燃烧效率；最后，燃烧喷嘴的轴线与内筒体的外壁相切还可充分利用较高温度的外焰，提高热量利用效率，保证了生物质原料热解效果。同时，通过设置螺旋进料机和密封送料装置保证了炭化装置进料端的密封效果。

Description

一种炭化装置

技术领域

本实用新型属于生物质炭化及其能源化应用技术领域，具体涉及一种炭化装置。

背景技术

生物质炭化技术是生物质热化学转化技术中的一种，其是将切碎或成型后的生物质原料，在限氧或绝氧环境下加热升温引起分子内部分解，进而形成生物炭、生物油和不可冷凝气体产物的过程。生物质炭可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体和二氧化碳封存剂等，已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等领域。其可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案，故生物炭的生产和应用已引起国内外广泛关注。

目前，生物质炭化用炉主要采用内热式回转炭化炉和外热式回转炭化炉，其中外热式回转炭化炉因加热介质不直接与生物质接触，便于控制炭化温度，故得到了广泛的应用。现有技术采用外热式回转炭化炉时，一般是设置加热区，通过在加热区内点燃可燃气体，加热炭化炉。这样的话就难以精确控制炭化炉各段的温度。

为了能精确控制炭化炉各段的温度，现有技术对炭化炉进行了分段控温。比如中国专利文献CN205710573U公开了一种分段外热回转式炭化炉，该技术便是将炭化炉分段加热，便于控制炭化炉各段温度。但该技术是通过在内筒体下方相应段分别设置燃烧器，利用燃烧器产生的高温热烟气进入相应段内，向内筒体内供热。高温热烟气在上升过程中与内筒体接触换热，温度下降，也即沿烟气上升方向存在一个温度梯度，这样就难以保证炭化炉内部温度场的均一性，降低了生物炭品质；另外，上述技术仅采用窑头罩实现进料端的密封，存在密封效果差的缺陷。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的是现有炭化装置内部温度场的均一性以及进料端密封效果差的缺陷，进而提供一种内部温度场均一、密封效果好、控温精度高、生物质炭品质高、燃料燃烧效率高的炭化装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型所提供的炭化装置，包括外筒体和嵌套其内的内筒体，所述外筒体和所述内筒体间形成加热区；

沿所述内筒体轴向，间隔设置若干套设于其上、且位于所述加热区的分割环，以将所述加热区分割为若干段；

还包括至少二个燃烧喷嘴，沿所述外筒体的周向方向，在与每段加热区相对应的外筒体上均匀间隔设置，所述燃烧喷嘴的轴线与所述内筒体的外壁相切；

螺旋进料机，其出料端伸入所述内筒体的进料端内，且所述内筒体的进料端与所述螺旋进料机的壳体密封连接，所述螺旋进料机的进料端连通设置有密封送料装置，以保证密封送料。

进一步地，所述内筒体的进料端与所述螺旋进料机的壳体间通过膨胀节密封连接；

所述密封送料装置包括外壳和设置于所述外壳内的转轴，且沿所述转轴径向方向，在其上间隔设置若干密封板，所述密封板的活动端抵接于所述外壳内壁，相邻密封板间形成送料仓。

进一步地，所述内筒体的进料端设置惰性气体进口，所述惰性气体进口与惰性气体供应装置连通。

进一步地，所述惰性气体进口设置在所述内筒体的进料端与所述螺旋进料机的出料端间；

所述燃烧喷嘴的轴线和所述外筒体外侧壁的交点处的切线与其的锐夹角α为50°≤α≤60°。

优选地，所述锐夹角α为55°。

进一步地，所述内筒体的进料端设置惰性气体进口，所述惰性气体进口与惰性气体供应装置连通。

进一步地，还包括若干抄料板，间隔设置于所述内筒体内壁上，其包括依次连接的直段和倾斜段，两者间的夹角β为130°≤β≤140°，所述直段的长度小于所述倾斜段的长度。

进一步地，所述直段的长度d1为所述倾斜段的长度d2的2/5-4/5。

进一步地，还包括沉降装置，与所述内筒体的出料端密封连接，且在竖直方向上，所述沉降装置内部具有物料分离通道，沿生物质热解气上升方向，所述物料分离通道的内径变大。

进一步地，沿生物质热解气上升方向，所述物料分离通道包括依次连通的第一锥形段、第一直管段、第二锥形段和第二直管段；

所述出料端设置于所述第一锥形段与所述第一直管段的交界处。

进一步地，所述第一锥形段的长度不大于第二锥形段的长度，所述第一直管段的长度大于所述第二直管段的长度；

所述第二直管段的侧壁上设置有生物质热解气出口，所述第一锥形段的小口端设置有生物质炭出口。

进一步地，还包括第一测温装置，设置于所述第一直管段上，且其测温点与所述出料端的上端平齐；

第二测温装置，设置于所述第一直管段上，其测温点位于所述出料端的上下端间，且靠近所述出料端的上端；

第三测温装置，设置于所述第一锥形段上，且其测温点与所述出料端的下端平齐。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过将加热区分割为若干段，并在与每段加热区相对应的外筒体上均匀间隔设置至少二个燃烧喷嘴，且燃烧喷嘴的轴线与内筒体的外壁相切，这样设置就延长了火焰在加热区的长度，维持加热区上下温度一致，保证内筒体内温度场的均一性，提高了生物质原料的热解效果；再者，延长了火焰在加热区的长度，增加火焰与氧气的接触程度，提高了燃料燃烧效率；最后，燃烧喷嘴的轴线与内筒体的外壁相切还可充分利用较高温度的外焰，提高热量利用效率，保证了生物质原料热解效果。同时，通过设置螺旋进料机和密封送料装置保证了炭化装置进料端的密封效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例中炭化装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中炭化装置的炉腔结构示意图；

图3为本实用新型实施例中抄料板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中炭化装置中的上料装置的结构示意图；

图5为图1中A处的放大图；

附图标记说明：

1-外筒体；2-内筒体；3-燃烧喷嘴；4-抄料板；4-1-直段；4-2-倾斜段；5-烟气出口；6-惰性气体进口；7-助燃风机；8-沉降装置；9-第一测温装置；10-第二测温装置；11-第三测温装置；12-生物质热解气出口；13-生物质炭出口；14-进料仓；15-螺旋上料机；16-密封送料装置；17-螺旋进料机；18-生物质颗粒进口；19-进气口；20-生物质颗粒料仓；21-物料提升机；22-生物质颗粒出口；

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供了一种炭化装置，如图1和2所示，包括外筒体1和嵌套其内的内筒体2，外筒体1和内筒体2间形成加热区；沿内筒体2轴向，间隔设置若干套设于其上、且位于加热区的分割环，以将加热区分割为若干段；沿外筒体1的周向方向，在与每段加热区相对应的外筒体1上均匀间隔设置至少二个燃烧喷嘴3，燃烧喷嘴3的轴线与内筒体2的外壁相切；

螺旋进料机17，其出料端伸入所述内筒体2的进料端内，且所述内筒体2的进料端与所述螺旋进料机17的壳体密封连接，所述螺旋进料机17的进料端连通设置有密封送料装置16，以保证密封送料。

在本实施例中，分割环可为石墨环，石墨环的个数为6个，将加热区分为7段，石墨环的外径不小于外筒体1内径的0.98倍，内径不大于内筒体2外径的1.02倍；

在本实施例中，如图2所示，燃烧喷嘴3的个数为2个。

在本实施例中，如图5所示，内筒体2的进料端与螺旋进料机17的壳体间通过膨胀节密封连接；密封送料装置16包括外壳和设置于外壳内的转轴，且沿转轴径向方向，在其上间隔设置若干密封板，密封板的活动端抵接于外壳内壁，相邻密封板间形成送料仓。

上述炭化装置中，通过将加热区分割为若干段，并在与每段加热区相对应的外筒体1上均匀间隔设置至少二个燃烧喷嘴3，且燃烧喷嘴3的轴线与内筒体2的外壁相切，这样设置就延长了火焰在加热区的长度，维持加热区上下温度一致，保证内筒体2内温度场的均一性，提高了生物质原料的热解效果；再者，延长了火焰在加热区的长度，增加火焰与氧气的接触程度，提高了燃料燃烧效率；最后，燃烧喷嘴3的轴线与内筒体2的外壁相切还可充分利用较高温度的外焰，提高热量利用效率，保证了生物质原料热解效果。同时，通过设置螺旋进料机17和密封送料装置16保证了炭化装置进料端的密封效果。

如图2所示，燃烧喷嘴3的轴线和外筒体1外侧壁的交点处的切线与其的锐夹角α为50°≤α≤60°，优选地，锐夹角α为55°，这样设置，可进一步提高火焰在加热区的加热效果，保证加热区温度一致，进而保证内筒体2中温度场的均一性。

为了提高内筒体2进料端的密封效果，降低其内的氧气含量，提高炭化效果，内筒体2的进料端设置惰性气体进口6，惰性气体进口6与惰性气体供应装置连通。优选地，惰性气体进口设置在内筒体2的进料端与螺旋进料机17的出料端间。

在上述技术方案的基础上，如图3所示，还包括若干抄料板4，间隔设置于内筒体2内壁上，其包括依次连接的直段4-1和倾斜段4-2，两者间的夹角β为130°≤β≤140°，直段4-1的长度小于倾斜段4-2的长度。这样设置，可以抄起生物质原料，通过延长倾斜段4-2的长度，使其缓慢洒落，提高了生物质原料的加热均匀性，同时，降低炭化过程中生物质炭的团聚结块程度。

进一步地，直段4-1的长度d1为倾斜段4-2的长度d2的2/5-4/5。

如图1所示，还包括沉降装置8，与内筒体2的出料端密封连接，且在竖直方向上，沉降装置8内部具有物料分离通道，沿生物质热解气上升方向，物料分离通道的内径变大。通过这样设置，减缓了生物质热解气的上升速度，提高了生物质热解气和生物质炭间的分离效果，避免生物质热解气中的焦油在沉降装置8上部结焦。

进一步地，沿生物质热解气上升方向，物料分离通道包括依次连通的第一锥形段、第一直管段、第二锥形段和第二直管段；出料端设置于第一锥形段与第一直管段的交界处。通过上述设置，进一步优化了物料分离通道，提高了分离效果，避免了结焦。

进一步地，第一锥形段的长度不大于第二锥形段的长度，第一直管段的长度大于第二直管段的长度；

第二直管段的侧壁上设置有生物质热解气出口12，第一锥形段的小口端设置有生物质炭出口13。

在上述技术方案的基础上，为了实时检测出料端的温度，还包括第一测温装置9，设置于第一直管段上，且其测温点与出料端的上端平齐；第二测温装置10，设置于第一直管段上，其测温点位于出料端的上下端间，且靠近出料端的上端；第三测温装置11，设置于第一锥形段上，且其测温点与出料端的下端平齐。上述测温装置具体可为温度传感器。

另外，还设置助燃风机7，该助燃风机7通过供气管道与燃烧喷嘴3连通，以向燃烧喷嘴3提供可燃气和空气；

在相应段的加热区均设置温度监控装置，用于监控相应段的温度；

在外筒体1的上端还设置烟气出口5和设置烟气出口5处的温度监控装置，作为可选择实施方式，在本实施例中，如图1所示，该烟气出口5靠近出料端设置。

在上述技术方案的基础上，还包括依次连通设置的进料仓14和螺旋上料机15，螺旋上料机15的出料口与密封送料装置16密封连通。

在上述技术方案的基础上，如图4所示，还包括生物质颗粒料仓20，其设置于地面以下，上端设置生物质颗粒进口18和进气口19，生物质颗粒料仓20内设置锥形下料斗，其下料口正对物料提升机21的进料口，物料提升机21的生物质颗粒出口22与进料仓14连通设置。

作为可选择的实施方式，在本实施例中，物料提升机21为螺旋提升机，在另一实施例中，物料提升机21为皮带输送机。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种炭化装置，包括外筒体和嵌套其内的内筒体，所述外筒体和所述内筒体间形成加热区；

沿所述内筒体轴向，间隔设置若干套设于其上、且位于所述加热区的分割环，以将所述加热区分割为若干段；

其特征在于，还包括

至少二个燃烧喷嘴，沿所述外筒体的周向方向，在与每段加热区相对应的外筒体上均匀间隔设置，所述燃烧喷嘴的轴线与所述内筒体的外壁相切；

螺旋进料机，其出料端伸入所述内筒体的进料端内，且所述内筒体的进料端与所述螺旋进料机的壳体密封连接，所述螺旋进料机的进料端连通设置有密封送料装置，以保证密封送料。

2.根据权利要求1所述的炭化装置，其特征在于，所述内筒体的进料端与所述螺旋进料机的壳体间通过膨胀节密封连接；

所述密封送料装置包括外壳和设置于所述外壳内的转轴，且沿所述转轴径向方向，在其上间隔设置若干密封板，所述密封板的活动端抵接于所述外壳内壁，相邻密封板间形成送料仓。

3.根据权利要求1或2所述的炭化装置，其特征在于，所述内筒体的进料端设置惰性气体进口，所述惰性气体进口与惰性气体供应装置连通。

4.根据权利要求3所述的炭化装置，其特征在于，所述惰性气体进口设置在所述内筒体的进料端与所述螺旋进料机的出料端间；

所述燃烧喷嘴的轴线和所述外筒体外侧壁的交点处的切线与其的锐夹角α为50°≤α≤60°。

5.根据权利要求1或2所述的炭化装置，其特征在于，还包括，

若干抄料板，间隔设置于所述内筒体内壁上，其包括依次连接的直段和倾斜段，两者间的夹角β为130°≤β≤140°，所述直段的长度小于所述倾斜段的长度。

6.根据权利要求5所述的炭化装置，其特征在于，所述直段的长度d1为所述倾斜段的长度d2的2/5-4/5。

7.根据权利要求1或2所述的炭化装置，其特征在于，还包括，

沉降装置，与所述内筒体的出料端密封连接，且在竖直方向上，所述沉降装置内部具有物料分离通道，沿生物质热解气上升方向，所述物料分离通道的内径变大。

8.根据权利要求7所述的炭化装置，其特征在于，沿生物质热解气上升方向，所述物料分离通道包括依次连通的第一锥形段、第一直管段、第二锥形段和第二直管段；

所述出料端设置于所述第一锥形段与所述第一直管段的交界处。

9.根据权利要求8所述的炭化装置，其特征在于，所述第一锥形段的长度不大于第二锥形段的长度，所述第一直管段的长度大于所述第二直管段的长度；

所述第二直管段的侧壁上设置有生物质热解气出口，所述第一锥形段的小口端设置有生物质炭出口。

10.根据权利要求8所述的炭化装置，其特征在于，还包括，

第一测温装置，设置于所述第一直管段上，且其测温点与所述出料端的上端平齐；

第二测温装置，设置于所述第一直管段上，其测温点位于所述出料端的上下端间，且靠近所述出料端的上端；

第三测温装置，设置于所述第一锥形段上，且其测温点与所述出料端的下端平齐。