CN210215246U - 一种秸秆分级炭化装置 - Google Patents
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Abstract
一种秸秆分级炭化装置，包括烘干单元、低温热解单元、高温热解单元、生物炭降温存储单元、热能产生及分配单元；其中低温热解单元对农作物秸秆进行低温半氧炭化，高温热解单元对农作物秸秆进行高温无氧炭化，因此产出的木醋液、生物质油杂质含量低；高温热解单元可通过设置不同的炭化温度，产出不同种类生物炭，因此农作物秸秆炭化具有较高的经济效益；本装置针对农作物秸秆的高灰分、低水分、炭化过程中低温炭化炉及高温炭化炉均产出可燃气体的特点设计，因此特别适用于各类农作物秸秆、果树修剪枝、干果果壳、棉壳、椰子壳、麻杆等的炭化处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及农作物秸秆炭化技术领域，具体涉及一种秸秆分级炭化装置。
背景技术
现有的农作物秸秆炭化装置主要包括干燥炉、炭化炉，农作物秸秆在炭化炉中加热至一定温度，秸秆内的粗纤维、纤维素、半纤维素、木质素热分解，生成木醋液、甲醇、生物质油、甲烷、乙烯、一氧化碳、生物炭等产出物；其中甲烷、乙烯、一氧化碳引入燃烧机燃烧，为农作物秸秆炭化装置提供热源；木醋液、生物质油、生物炭为农作物秸秆炭化后的主要产品；为达到较高的主要产品产出率和生产效率，炭化炉最佳温度一般设定在450～600℃，在此温度下，同时在氧的作用下，木醋液、生物质油的杂质含量高、质量低下；另外，在此温度下产出的生物炭种类单一，因此影响了农作物秸秆炭化的综合经济效益；
申请号为CN201811142541.2的国家发明专利，公开了一种畜禽粪便分级炭化的系统及方法，将炭化炉分成低温炭化炉和高温炭化炉，用于将二氧化碳、水蒸气与可燃气体分离，以提高可燃气体的热值；此发明主要针对畜禽粪便水分含量高、炭化过程二氧化碳含量高、燃气主要在高温炭化炉产生的特点进行设计，对于农作物秸秆的高灰尘、低水分、炭化过程中低温炭化炉及高温炭化炉均产出可燃气体的特点，显然无法适用于农作物秸秆的炭化。
实用新型内容
为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种秸秆分级炭化装置，包括烘干单元、低温热解单元、高温热解单元、生物炭降温存储单元、热能产生及分配单元；其中低温热解单元对农作物秸秆进行低温半氧炭化，高温热解单元对农作物秸秆进行高温无氧炭化，因此产出的木醋液、生物质油杂质含量低，具有较高的质量；高温热解单元可通过设置不同的炭化温度，产出不同种类生物炭，因此农作物秸秆炭化具有较高的经济效益；本装置针对农作物秸秆的高灰分、低水分、炭化过程中低温炭化炉及高温炭化炉均产出可燃气体的特点设计，因此特别适用于各类农作物秸秆、果树修剪枝、干果果壳、棉壳、椰子壳、麻杆等的炭化处理。
为了实现所述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：一种秸秆分级炭化装置，包括烘干单元、低温热解单元、高温热解单元、生物炭降温存储单元、热能产生及分配单元；所述烘干单元、低温热解单元、高温热解单元通过管道和物料输送装置连接；所述低温热解单元、高温热解单元与热能产生及分配单元通过管道连接；所述高温热解单元与生物炭降温存储单元通过物料输送装置连接；所述生物炭降温存储单元与烘干单元通过管道连接。
优选的，所述烘干单元包括烘干炉、除尘器；所述烘干炉为倾斜设置，烘干炉上设置有秸秆进口、热空气入口、冷气出口、秸秆出口，秸秆进口高度大于秸秆出口高度；秸秆进口设置有物料输送装置，用于将农作物秸秆输送至烘干炉内；热空气入口通过管道与低温热解单元、高温热解单元、生物炭降温存储单元连接；冷气出口通过管道连接除尘器，除尘器设置连接有烟囱，烘干炉输出的冷气经除尘器除尘后从烟囱排放至大气；秸秆出口设置有物料输送装置。
优选的，所述低温热解单元包括低温热解炭化炉、第一列管式换热器、液液分离装置、水储罐、第一木醋液储罐；所述低温热解炭化炉设置有秸秆进口、低温气出口、热解气出口、低温炭出口；秸秆进口通过物料输送装置与烘干炉秸秆出口连接，用于将烘干炉输出的秸秆输送至低温热解炭化炉内；低温气出口通过管道与除尘器连接，低温烘干炉排出的低温气体经除尘器除尘后从烟囱排放至大气；热解气出口通过管道与第一列管式换热器连接；低温炭出口设置有物料输送装置；
所述第一列管式换热器设置有热解气入口、冷凝液出口、可燃气出口、冷空气进口和热空气出口；热解气入口通过管道与低温热解炭化炉的热解气出口连接，用于降低低温热解炭化炉的热解气体温度，同时分离出低温热解炭化炉产出的第一木醋液和水；冷凝液出口通过管道与液液分离装置连接，液液分离装置用于对第一列管式换热器分离出的第一木醋液和水做进一步分离；可燃气出口通过管道与热能产生及分配单元连接；冷空气进口设置连接有风机；热空气出口通过管道连接烘干炉的热空气入口，将第一列管式换热器输出的热空气引入烘干炉，对烘干炉内的农作物秸秆进行加热干燥；
所述液液分离装置通过管道分别连接水储罐、第一木醋液储罐，用于存储液液分离装置输出的水、第一木醋液。
优选的，所述高温热解单元包括高温热解炭化炉、第二列管式换热器、油液分离装置、生物质油储罐、第二木醋液储罐；所述高温热解炭化炉设置有生物炭进口、热解气出口和生物炭出口；生物炭进口通过物料输送装置与低温热解炭化炉的低温炭出口连接，用于将低温热解炭化炉输出的低温炭输送至高温热解炭化炉内；热解气出口通过管道与第二列管式换热器连接；生物炭出口设置有物料输送装置；
所述第二列管式换热器设置有热解气入口、冷凝液出口、可燃气出口、冷空气进口和热空气出口；热解气入口通过管道与高温热解炭化炉的热解气出口连接，用于降低高温热解炭化炉输出的热解气温度，同时分离出高温热解炭化炉产出的生物质油和第二木醋液；冷凝液出口通过管道与油液分离装置连接，油液分离装置用于对第二列管式换热器分离出的生物质油和第二木醋液做进一步分离；可燃气出口通过管道与热能产生及分配单元连接；冷空气进口设置连接有风机；热空气出口通过管道连接烘干炉的热空气入口，将第二列管式换热器输出的热空气引入烘干炉，对烘干炉内的农作物秸秆进行加热干燥；
所述油液分离装置通过管道分别连接生物质油储罐、第二木醋液储罐，用于存储油液分离装置输出的生物质油、第二木醋液。
优选的，所述生物炭降温存储单元包括间壁式换热器、生物炭存储罐；所述间壁式换热器设置有生物炭进口、生物炭出口、冷空气进口、热空气出口；生物炭进口通过物料输送装置与高温热解炭化炉的生物炭出口连接，用于将高温热解炭化炉输出的生物炭输送到间壁式换热器内，对高温热解炭化炉输出的生物炭进行换热降温；生物炭出口与生物炭存储罐连接，用于存储经间壁式换热器降温后的生物炭成品；冷空气进口设置连接有风机；热空气出口通过管道连接烘干炉的热空气入口，将间壁式换热器输出的热空气引入烘干炉，对烘干炉内的农作物秸秆进行加热干燥。
优选的，所述热能产生及分配单元包括燃烧机，燃烧机上设置有可燃气进口、分流调节控制装置；燃烧机通过管道与第一列管式换热器、第二列管式换热器的可燃气出口连接，将第一列管式换热器、第二列管式换热器输出的可燃气体输送到燃烧机内燃烧；所述分流调节控制装置设置有高温热气出口A、高温热气出口B，高温热气出口A、高温热气出口B输出的高温热气的流量，可由分流调节控制装置进行控制。
优选的，所述低温热解炭化炉、高温热解炭化炉为双层炉体，外层炉体为固定结构，内层炉体为转动结构，且外层炉体上设置有高温热气入口、低温热气出口；低温热解炭化炉、高温热解炭化炉的外层炉体与内层炉体之间为加热空间；所述低温热解炭化炉的高温热气入口，通过管道与燃烧炉上分流调节控制装置的高温热气出口A连接，用于将燃烧机输出的高温热气输送到低温热解炭化炉的加热空间，对低温热解炭化炉进行加热；所述高温热解炭化炉的高温热气入口，通过管道与燃烧炉上分流调节控制装置的高温热气出口B连接，用于将燃烧机输出的高温热气输送到高温热解炭化炉的加热空间，对高温热解炭化炉进行加热；所述低温热解炭化炉、高温热解炭化炉的低温热气出口，通过管道与烘干炉的热空气入口连接，将经过低温热解炭化炉、高温热解炭化炉的加热空间后的低温热气输送到烘干炉，对烘干炉内的农作物秸秆进行加热干燥。
优选的，所述烘干炉秸秆进口的物料输送装置为网带式提升机、螺旋输送机复合装置，农作物秸秆经网带式提升机提升后，送入螺旋输送机的料斗内，再经螺旋输送机输送至烘干炉内；所述低温热解炭化炉秸秆进口的物料输送装置为网带式提升机、螺旋输送机复合装置，经烘干炉烘干后的秸秆经网带式提升机提升后，送入螺旋输送机的料斗内，再经螺旋输送机输送至低温热解炭化炉内。
优选的，所述高温热解炭化炉生物炭进口、生物炭出口的物料输送装置为管道炉装置，管道炉装置为密封结构，防止高温热解炭化炉在进料、出料时空气进入高温热解炭化炉内。
优选的，所述低温热解炭化炉、高温热解炭化炉上设置有测温装置，测温装置通过导线与燃烧炉的分流调节控制装置连接，分流调节控制装置根据低温热解炭化炉、高温热解炭化炉的测温装置的反馈，调节高温热气出口A、高温热气出口B输出的高温热气的流量，实现对低温热解炭化炉、高温热解炭化炉温度的准确控制。
秸秆分级炭化装置在工作时，原料采用连续进料方式依次输送到到烘干炉、低温热解炭化炉、高温热解炭化炉、间壁式换热器和生物炭存储罐；烘干炉的温度控制在100～120℃，原料在烘干炉中停留的时间为40～50分钟；低温热解炭化炉温度控制在200～250℃，原料在低温热解炭化炉中的停留时间为40-50分钟；高温热解炭化炉温度控制在600～900℃，原料在高温热解炭化炉中的停留时间为40～50分钟。
秸秆分级炭化装置的烘干炉、低温热解炭化炉的温度根据原料的不同进行设置；原料为农作物秸秆时，烘干炉的温度设置为100℃，低温热解炭化炉的温度设置为200℃；原料为干果果壳、椰子壳时，烘干炉的温度设置为120℃，低温热解炭化炉的温度设置为250℃；高温热解炭化炉的温度根据生产出的生物炭用途进行设置，生产出的生物炭用于燃料燃烧时，高温热解炭化炉的温度设置为500℃；生产出的生物炭用于过滤、吸附杂质时，高温热解炭化炉的温度设置为750℃；生产出的生物炭用于农田改良时，高温热解炭化炉的温度设置为900℃。
由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型公开的一种秸秆分级炭化装置，包括烘干单元、低温热解单元、高温热解单元、生物炭降温存储单元、热能产生及分配单元；其中低温热解单元对农作物秸秆进行低温半氧炭化，高温热解单元对农作物秸秆进行高温无氧炭化，因此产出的木醋液、生物质油杂质含量低；高温热解单元可通过设置不同的炭化温度，产出不同种类生物炭，因此农作物秸秆炭化具有较高的经济效益；本装置针对农作物秸秆的高灰分、低水分、炭化过程中低温炭化炉及高温炭化炉均产出可燃气体的特点设计，因此特别适用于各类农作物秸秆、果树修剪枝、干果果壳、棉壳、椰子壳、麻杆等的炭化处理。
附图说明
图1为秸秆分级炭化装置结构示意图。
图中：1、烘干单元；2、低温热解单元；3、高温热解单元；4、生物炭降温存储单元；5、热能产生及分配单元。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进。
一种秸秆分级炭化装置，包括烘干单元1、低温热解单元2、高温热解单元3、生物炭降温存储单元4、热能产生及分配单元5；所述烘干单元1包括烘干炉、除尘器；所述烘干炉为倾斜设置，烘干炉上设置有秸秆进口、热空气入口、冷气出口、秸秆出口，烘干炉秸秆进口高度大于秸秆出口高度；秸秆进口设置有网带式提升机、螺旋输送机复合装置；热空气入口通过管道与低温热解单元2、高温热解单元3、生物炭降温存储单元4连接；冷气出口通过管道连接除尘器；秸秆出口设置有网带式提升机、螺旋输送机复合装置；除尘器设置连接有烟囱；所述低温热解单元2包括低温热解炭化炉、第一列管式换热器、液液分离装置、水储罐、第一木醋液储罐；所述低温热解炭化炉设置有秸秆进口、低温气出口、热解气出口、低温炭出口；秸秆进口通过网带式提升机、螺旋输送机与烘干炉秸秆出口连接；低温气出口通过管道与除尘器连接；热解气出口通过管道与第一列管式换热器连接；低温炭出口设置有管道炉装置；所述第一列管式换热器设置有热解气入口、冷凝液出口、可燃气出口、冷空气进口和热空气出口；热解气入口通过管道与低温热解炭化炉的热解气出口连接；冷凝液出口通过管道与液液分离装置连接；可燃气出口通过管道与热能产生及分配单元5连接；冷空气进口设置连接有风机；热空气出口通过管道连接烘干炉的热空气入口；所述液液分离装置通过管道分别连接水储罐、第一木醋液储罐；所述高温热解单元3包括高温热解炭化炉、第二列管式换热器、油液分离装置、生物质油储罐、第二木醋液储罐；所述高温热解炭化炉设置有生物炭进口、热解气出口和生物炭出口；生物炭进口通过管道炉装置与低温热解炭化炉的低温炭出口连接；热解气出口通过管道与第二列管式换热器连接；生物炭出口设置有管道炉装置；所述第二列管式换热器设置有热解气入口、冷凝液出口、可燃气出口、冷空气进口和热空气出口；热解气入口通过管道与高温热解炭化炉的热解气出口连接；冷凝液出口通过管道与油液分离装置连接；可燃气出口通过管道与热能产生及分配单元5连接；冷空气进口设置连接有风机；热空气出口通过管道连接烘干炉的热空气入口；所述油液分离装置通过管道分别连接生物质油储罐、第二木醋液储罐；所述生物炭降温存储单元4包括间壁式换热器、生物炭存储罐；所述间壁式换热器设置有生物炭进口、生物炭出口、冷空气进口、热空气出口；生物炭进口通过管道炉装置与高温热解炭化炉的生物炭出口连接；生物炭出口与生物炭存储罐连接；冷空气进口设置连接有风机；热空气出口通过管道连接烘干炉的热空气入口；所述热能产生及分配单元5包括燃烧机，燃烧机上设置有可燃气进口、分流调节控制装置；燃烧机通过管道与第一列管式换热器、第二列管式换热器的可燃气出口连接；所述分流调节控制装置设置有高温热气出口A、高温热气出口B；所述低温热解炭化炉、高温热解炭化炉为双层炉体，外层炉体为固定结构，内层炉体为转动结构，且外层炉体上设置有高温热气入口、低温热气出口；低温热解炭化炉、高温热解炭化炉的外层炉体与内层炉体之间为加热空间；所述低温热解炭化炉的高温热气入口通过管道与燃烧炉上分流调节控制装置的高温热气出口A连接；所述高温热解炭化炉的高温热气入口通过管道与燃烧炉上分流调节控制装置的高温热气出口B连接；所述低温热解炭化炉、高温热解炭化炉的低温热气出口通过管道与烘干炉的热空气入口连接；所述低温热解炭化炉、高温热解炭化炉上设置有测温装置，测温装置通过导线与燃烧炉的分流调节控制装置连接。
秸秆分级炭化装置工作时，秸秆通过物料输送装置采用连续进料方式依次输送到烘干炉、低温热解炭化炉、高温热解炭化炉、间壁式换热器和生物炭存储罐；烘干炉的温度控制在100～120℃，秸秆的烘干炉中停留的时间为40～50分钟,烘干过程中产生的气体经除尘器装置除尘净化后排空；
低温热解炭化炉温度控制在200～250℃，秸秆在低温热解炭化炉中的停留时间为40～50分钟,产生的热解气经第一列管式换热器进行分离，分离后的冷凝液经液液分离装置分离，水进入水存储罐中，木醋液进入到第一木醋液存储罐中；分离后的可燃气输送到燃烧炉，燃烧炉燃烧产生的高温热气经分流调节控制装置，将高温热气分配供给低温热解炭化炉和高温热解炭化炉；低温热解炭化炉产生低温气体进入到除尘器中进行处理后排空；冷空气经过第一列管式换热器换热后的热空气输送到烘干机烘干秸秆；
高温热解炭化炉温度控制在600～900℃，秸秆在高温热解炭化炉中的停留时间为40～50分钟，产生的热解气经第二列管式换热器进行分离，分离后生物质油和冷凝液经油液分离装置分离，生物质油进入生物质油存储罐中，冷凝液进入到第二木醋液存储管中；分离后的可燃气输送到燃烧炉，燃烧炉燃烧产生的高温热气经分流调节控制装置，将高温热气分配供给低温热解炭化炉和高温热解炭化炉；冷空气经过第二列管式换热器换热后的热空气输送到烘干机中烘干秸秆；高温热解炭化炉产生的生物炭经管道炉装置输送到间壁式换热器冷却，冷却后的生物炭输送到生物炭存储罐中储存，经过间壁式换热器的热空气由引风机输送到烘干炉中对秸秆进行烘干处理；
高温炭化炉产出的生物炭经管道炉输送到间壁式换热器冷却，冷却后的生物炭输送至生物炭存储罐。
秸秆分级炭化装置在工作过程中，产生的热能大于秸秆分级炭化装置所需的热能，可将部分热能输出至农业种植大棚、烟叶烤房等，对热能进行再利用。
本实用新型未详述部分为现有技术。
Claims (10)
1.一种秸秆分级炭化装置，其特征是：包括烘干单元（1）、低温热解单元（2）、高温热解单元（3）、生物炭降温存储单元（4）、热能产生及分配单元（5）；所述烘干单元（1）、低温热解单元（2）、高温热解单元（3）通过管道和物料输送装置连接；所述低温热解单元（2）、高温热解单元（3）与热能产生及分配单元（5）通过管道连接；所述高温热解单元（3）与生物炭降温存储单元（4）通过物料输送装置连接；所述生物炭降温存储单元（4）与烘干单元（1）通过管道连接。
2.根据权利要求1所述秸秆分级炭化装置，其特征是：所述烘干单元（1）包括烘干炉、除尘器；所述烘干炉为倾斜设置，烘干炉上设置有秸秆进口、热空气入口、冷气出口、秸秆出口，秸秆进口高度大于秸秆出口高度；秸秆进口设置有物料输送装置；热空气入口通过管道与低温热解单元（2）、高温热解单元（3）、生物炭降温存储单元（4）连接；冷气出口通过管道连接除尘器；秸秆出口设置有物料输送装置；除尘器设置连接有烟囱。
3.根据权利要求2所述秸秆分级炭化装置，其特征是：所述低温热解单元（2）包括低温热解炭化炉、第一列管式换热器、液液分离装置、水储罐、第一木醋液储罐；所述低温热解炭化炉设置有秸秆进口、低温气出口、热解气出口、低温炭出口；秸秆进口通过物料输送装置与烘干炉秸秆出口连接；低温气出口通过管道与除尘器连接；热解气出口通过管道与第一列管式换热器连接；低温炭出口设置有物料输送装置；
所述第一列管式换热器设置有热解气入口、冷凝液出口、可燃气出口、冷空气进口和热空气出口；热解气入口通过管道与低温热解炭化炉的热解气出口连接；冷凝液出口通过管道与液液分离装置连接；可燃气出口通过管道与热能产生及分配单元（5）连接；冷空气进口设置连接有风机；热空气出口通过管道连接烘干炉的热空气入口；
所述液液分离装置通过管道分别连接水储罐、第一木醋液储罐。
4.根据权利要求3所述秸秆分级炭化装置，其特征是：所述高温热解单元（3）包括高温热解炭化炉、第二列管式换热器、油液分离装置、生物质油储罐、第二木醋液储罐；所述高温热解炭化炉设置有生物炭进口、热解气出口和生物炭出口；生物炭进口通过物料输送装置与低温热解炭化炉的低温炭出口连接；热解气出口通过管道与第二列管式换热器连接；生物炭出口设置有物料输送装置；
所述第二列管式换热器设置有热解气入口、冷凝液出口、可燃气出口、冷空气进口和热空气出口；热解气入口通过管道与高温热解炭化炉的热解气出口连接；冷凝液出口通过管道与油液分离装置连接；可燃气出口通过管道与热能产生及分配单元（5）连接；冷空气进口设置连接有风机；热空气出口通过管道连接烘干炉的热空气入口；
所述油液分离装置通过管道分别连接生物质油储罐、第二木醋液储罐。
5.根据权利要求1所述秸秆分级炭化装置，其特征是：所述生物炭降温存储单元（4）包括间壁式换热器、生物炭存储罐；所述间壁式换热器设置有生物炭进口、生物炭出口、冷空气进口、热空气出口；生物炭进口通过物料输送装置与高温热解炭化炉的生物炭出口连接；生物炭出口通过物料输送装置与生物炭存储罐连接；冷空气进口设置连接有风机；热空气出口通过管道连接烘干炉的热空气入口。
6.根据权利要求1所述秸秆分级炭化装置，其特征是：所述热能产生及分配单元（5）包括燃烧机，燃烧机上设置有可燃气进口、分流调节控制装置；燃烧机通过管道与第一列管式换热器、第二列管式换热器的可燃气出口连接；所述分流调节控制装置设置有高温热气出口A、高温热气出口B。
7.根据权利要求4所述秸秆分级炭化装置，其特征是：所述低温热解炭化炉、高温热解炭化炉为双层炉体，外层炉体为固定结构，内层炉体为转动结构，且外层炉体上设置有高温热气入口、低温热气出口；低温热解炭化炉、高温热解炭化炉的外层炉体与内层炉体之间为加热空间；所述低温热解炭化炉的高温热气入口通过管道与燃烧炉上分流调节控制装置的高温热气出口A连接；所述高温热解炭化炉的高温热气入口通过管道与燃烧炉上分流调节控制装置的高温热气出口B连接；所述低温热解炭化炉、高温热解炭化炉的低温热气出口通过管道与烘干炉的热空气入口连接。
8.根据权利要求4所述秸秆分级炭化装置，其特征是：所述烘干炉秸秆进口的物料输送装置为网带式提升机、螺旋输送机复合装置；所述低温热解炭化炉秸秆进口的物料输送装置为网带式提升机、螺旋输送机复合装置。
9.根据权利要求4所述秸秆分级炭化装置，其特征是：所述高温热解炭化炉的生物炭进口、生物炭出口的物料输送装置为管道炉装置。
10.根据权利要求4所述秸秆分级炭化装置，其特征是：所述低温热解炭化炉、高温热解炭化炉上设置有测温装置，测温装置通过导线与燃烧炉的分流调节控制装置连接。
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