CN212640396U - 一种生物质出炭系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种生物质出炭系统，包括气化炉、转动设置于气化炉内的炉排、炭收集装置、炭处理装置；炭收集装置包括用于接收炭的载座、至少一个出炭刀，载座设在炉排的底部外周并随炉排进行同步转动，气化炉设有出炭口，出炭刀固定设在气化炉内并位于出炭口处；炭处理装置包括初级收集仓、用于向初级收集仓内通入饱和水蒸气的第一管路、次级收集仓、用于向次级收集仓内通入饱和水蒸气的第二管路，初级收集仓的顶部与出炭口连通，初级收集仓的底部与次级收集仓连通，在初级收集仓与次级收集仓的连接处设有密封门。本实用新型能够将气化炉中热解产生的炭及时、快速的排出收集，同时进行灭火降温处理，以获得干炭。

Description

一种生物质出炭系统

技术领域

本实用新型涉及一种生物质出炭系统，更具体的，涉及一种能够排出干炭的生物质气化系统。

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。

生物质炭具有原材料来源广泛、生产成本低、生态安全、无污染等特点，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，且我国的生物质资源十分丰富，分布广、可持续供应，因此可大面积推广生物质炭化技术。

生物质炭需要采用生物质气化炉进行热解，热解后的生物质炭在气化炉的底部进行聚集，一方面需要进行及时的排出，另一方面需要进行灭火降温处理，以避免生物质炭在排出后与空气接触所产生的复燃现象。

实用新型内容

本实用新型提供了一种生物质出炭系统，将气化炉中热解产生的炭及时、快速的排出收集，同时进行灭火降温处理，以获得干炭。

本实用新型的具体技术方案是：

生物质出炭系统，用于生物质热解后的炭处理，包括气化炉、转动设置于气化炉内的炉排、炭收集装置、炭处理装置；

其中炭收集装置包括用于接收炭的载座、至少一个出炭刀，载座设在炉排的底部外周并随炉排进行同步转动，气化炉设有出炭口，出炭刀固定设在气化炉内并位于出炭口处；

其中炭处理装置包括初级收集仓、用于向初级收集仓内通入饱和水蒸气的第一管路、次级收集仓、用于向次级收集仓内通入饱和水蒸气的第二管路，初级收集仓的顶部与出炭口连通，初级收集仓的底部与次级收集仓连通，在初级收集仓与次级收集仓的连接处设有密封门。

在本实用新型的上述技术方案中，采用固定出炭刀与旋转式炉排(载座)的结构进行炭的排出，往炉排上堆聚的炭遇到出炭刀后会在出炭刀的推动作用下形成定向推出现象，进而快速的从出炭口处排出至初级收集仓。

进一步的，在初级收集仓内对炭进行第一阶段的灭火降温，通过第一管路向初级收集仓内通入一定压力的饱和水蒸气，对从出炭口落入初级收集仓中的炭进行直接的灭火降温；在次级收集仓中对炭进行第二阶段的灭火降温(主要是降温处理)，通过第二管路向次级收集仓内通入一定压力的饱和水蒸气，对从密封门处排出至次级收集仓中的炭进行彻底的降温，以实现最终直接外排的效果。

具体的，初级收集仓中的饱和水蒸气的通入是持续的、接近不停顿的或者间断时间很短的，其中饱和水蒸气直接作用在初级收集仓中的炭，例如具有以喷射的形式直接作用于刚落入初级收集仓中的炭，然后少部分饱和水蒸气能够从出炭口向上涌入气化炉中，该部分涌入气化炉中的饱和水蒸气能够直接参与热解反应的过程，间接的为气化炉提供了所需要的水蒸气。

再具体的，次级收集仓中的饱和水蒸气一旦完全充满并保持设定压力后，即可停止通入的过程，饱和水蒸气为次级收集仓内的炭提供稳定的绝氧、灭火、降温环境，以将次级收集仓内的炭冷却至可以直接排出至外部环境。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，第一管路中的饱和水蒸气压力不小于第二管路中的饱和水蒸气压力，这样设置的目的在于，在开启密封门时，初级收集仓内的压力大于次级收集仓内的压力，防止次级收集仓内的气体向初级收集仓内进行扩散，可以加速初级收集仓内的炭的排出过程，隔绝在密封门开启过程内次级收集仓内的氧气扩散至初级收集仓中的可能，实现在将初级收集仓中的炭排出的过程，不会有空气(氧气)进入其内部。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，第一管路中所通入饱和水蒸气的压力值为7kPa～10kPa，第二管路中所通入饱和水蒸气的压力值为5kPa～8kPa。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，出炭刀具有沿偏向于炉排旋转方向的负方向倾斜的引导部，这里的旋转方向的负方向是指炉排旋转方向的切向分量所指方向的反方向，更具体的，引导部倾斜使得处于转动状态的炭(堆聚在载座上)会在与引导部接触后，朝向出炭口流去，直至落入初级收集仓中。

优选的，在炉排的径向方向上，引导部设置为覆盖出炭口，以实现将炭快速排出的效果。

再优选的，出炭刀还具有从引导部延伸至出炭口内的导向部，以便于炭的彻底排出，避免堆积的现象。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，炭收集装置进一步包括至少一个排炭刮板，气化炉具有底壁、侧壁，在水平方向上，载座与侧壁之间具有第一间隙，在竖直方向上，载座与底壁之间具有第二间隙，排炭刮板固定在载座上并位于第二间隙内，底壁上设有与初级收集仓连通的排炭口，排炭刮板作用于从第一间隙落入第二间隙中的炭，将该部分炭从排炭口排出。

在本实用新型的上述技术方案中，炉排以转动的方式设置于气化炉内，炉排与气化炉之间的相对转动可以形成将炭推出的效果，然而正是由于炉排与气化炉之间需要进行相对的转动，则为了保证转动的稳定性能，二者之间必然存在着间隙，炭能够从该间隙中穿过进而形成堆积现象，造成堵塞现象，严重时会导致停机，正是基于此现象，本方案采用上下布置的出炭刀、排炭刮板，以分别进行载座上炭的排出与底壁上炭的排出，此种结构设置一方面能够快速地将热解产生的炭集中排出，另一方面能够避免生炭的长时间堆积所造成的炭复燃成渣的现象，保证了所产生的炭的质量。

进一步的，出炭刀与载座之间的相对转动，可以将主要部分的炭通过出炭口进行排出至初级收集仓内，载座设置于炉排的底部外周，能够直接接收热解所形成的炭，载座与炉排之间同步转动，从而将落在载座上的炭送至出炭刀进行排出，在这个过程中，部分小颗粒的炭从载座与侧壁之间的第一间隙落在底壁上。

具体的，底壁是固定不动的，此时需要将该部分的炭进行排出，本方案在载座上(具体的载座的下侧面)设置了排炭刮板，排炭刮板位于第二间隙中，随着第二出炭刀与载座的同步转动，可以拨动位于底壁上的炭，进而将底壁上的炭从排炭口(位于底壁上)排除至初级收集仓中。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，初级收集仓设有L形的缺口部，缺口部包括与出炭口连通的侧边部、与排炭口连通的底边部，侧边部与侧壁之间密封连接，底边部与底壁之间密封连接。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，底壁设有挡圈结构，部分侧壁、部分底壁与挡圈结构之间形成纵向截面为U形的环形槽，排炭刮板位于环形槽内。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，排炭刮板与出炭刀的数目均在三个以上，其中，排炭刮板与出炭刀的数目相同或者不相同。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，密封门包括顶盖、水平轴、顶臂、动力部件，顶盖通过水平轴设在初级收集仓与次级收集仓的连接处，顶臂作用于顶盖以保持顶盖关闭初级收集仓的出口，动力部件用于改变顶臂的位置以开启初级收集仓的出口。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，生物质出炭系统还包括炭输送装置，炭输送装置包括蛟龙筒体、用于向蛟龙筒体内通入冷却液/气的第三管路，其中蛟龙筒体与次级收集仓相连通，在次级收集仓的出口设有闸门。

本方案中的第三管路中的冷却液/气用于直接作用于蛟龙筒体内的炭，尤其是部分硬度较高的炭块，在初级收集仓与次级收集仓的灭火降温后排出，蛟龙筒体运输过程中体积较大的炭块破碎，内部还残留的火星暴露，此时通过第三管路进行最终的灭火、降温处理。

根据本实用新型的另一种具体实施方式，第三管路的执行末端设有位置可调的喷头。

本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型的生物质气化系统采用分阶段灭火、降温的处理方式，分别对初级收集仓、次级收集仓中的炭进行处理，以完成炭的顺利排出；其中，采用饱和水蒸气的方式进行灭火、降温的过程，具有灭火效率高、能够形成合适湿度的炭以便于运输的优点。

此外，本实用新型的初级收集仓、次级收集仓之间能够形成相互隔绝的环境，避免了空气(氧气)从次级收集仓中涌入初级收集仓中的现象，实现炭的无氧转移过程，避免炭的复燃现象出现。

此外，本实用新型在载座的上层设置了出炭刀、在载座的下层设置了排炭刮板，可以完全将气化炉所产生的炭进行排出，防止炭在气化炉内的堆积现象，避免炭堆积所产生的复燃现象，保证了炭的质量。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型生物质出炭系统的框架示意图；

图2是本实用新型生物质出炭系统的结构示意图；

图3是本实用新型生物质出炭系统的剖视图；

图4是图3中A－A截面示意图；

图5是本实用新型显示气化炉炉底的示意图；

图6是本实用新型显示载座与初级收集仓的示意图；

图7是本实用新型炉排的转动结构示意图；

图8是本实用新型次级收集仓的示意图；

图9是本实用新型初级收集仓、次级收集仓的配合示意图；

图10是本实用新型炭输送装置的示意图。

具体实施方式

本示例提供了一种生物质出炭系统，用于生物质热解后的炭处理，如图1－10所示，包括气化炉10、炉排20、炭收集装置30、炭处理装置40、饱和水蒸气管路。

炭收集装置30用于收集气化炉10中热解所产生的炭，并在收集后进行排出，炭处理装置40用于提供炭的灭火降温处理的场所，包括依次设置的初级收集仓41、次级收集仓42，以获得能够直接运输的炭，饱和水蒸气管路用于提供所需压力值的饱和水蒸气，包括第一管路51、第二管路52，以对初级收集仓41、次级收集仓42内的炭分别进行灭火降温处理。

本示例的气化炉10采用图2、图3示出的立式气化炉，并将炉排20转动设置于气化炉10的底部，以提供热解所需要的助燃气，其中，如图7所示，炉排20通过外部棘轮结构21带动的方式实现回转，相应的，在炉排的回转管22与气化炉10的转动配合处可以设置水封结构，以实现密封。

气化炉10整体呈圆筒形，整体的体积较大，可以设置例如支撑梁的方式将气化炉10进行固定，并且在气化炉10上设置多个孔结构11，以进行观察、检修等作业，这里的气化炉10结构采用能够进行热解的气化炉10结构即可，其他常规功能这里不再赘述。

本示例中的炭收集装置30包括用于接收炭的载座31、四个出炭刀32、八个排炭刮板33，载座31设在炉排20的底部外周并随炉排20进行同步转动，气化炉10具有底壁12、侧壁13，在侧壁13上设有四个出炭口14，四个出炭刀32分别固定在侧壁13上并位于不同的出炭口14处，八个排炭刮板33以均布的方式固定在载座31的底部，在底壁12上设有四个排炭口15。

为了快速的将堆聚在载座31上的炭排出至初级收集仓41中，如图4所示，出炭刀32具有沿偏向于炉排20旋转方向的负方向倾斜的引导部321，倾斜的引导部321使得处于转动状态的炭(堆聚在载座31上)会在与引导部321接触后，朝向出炭口14流去，直至落入初级收集仓41中。

出炭刀32优选还具有从引导部321延伸至出炭口14内的导向部322，以便于炭直接排出至初级收集仓41内，彻底避免堆积的现象。

如图3所示，基于整体结构较大炉排20与气化炉10之间相对转动的设计方式，在水平方向上，载座31与侧壁13之间形成第一间隙c1，热解所产生的粒度较小的炭能够堆聚在第一间隙c1中，需要及时排出，否则容易造成炉排20转动不稳定、炭发生不可控的复燃等现象，因此，本示例中的载座31高于底壁12设置，并在载座31与底壁12之间形成第二间隙c2，同时通过八个排炭刮板33的转动，以排出第二间隙c2内的炭。

参见图5、图6，排炭刮板33固定在载座31上并位于第二间隙c2中，排炭刮板33作用于从第一间隙c1落到第二间隙c2中的炭，将该部分炭从排炭口15排出至初级收集仓41内。

其中，底壁12上设有挡圈结构16，部分侧壁13、部分底壁12与挡圈结构16之间形成纵向截面为U形的环形槽17，排炭刮板33位于环形槽17内，以防止底壁12上的炭过于分散，方便排出。

进一步的，形成环形槽17的部分底壁12还可以向外倾斜以形成斜台座，排炭刮板33具有与斜台座匹配的底边，可以有效避免落入第二间隙c2内的炭朝向挡圈结构16聚拢的现象。

本示例中的初级收集仓41为了同时收集从出炭口14、排炭口15排出的炭，初级收集仓41设有L形的缺口部，缺口部包括侧边部411、底边部412，侧边部411与侧壁13之间密封连接，底边部412与底壁12之间密封连接，如图6所示，从出炭口14排出的炭通过侧边部411落入初级收集仓41内，从排炭口15排出的炭通过底边部412落入初级收集仓41内，进行集中收集灭火处理。

再次参见图1，本示例中在初级收集仓41、次级收集仓42内进行炭的灭火降温处理，通过第一管路51向初级收集仓41内通入7kPa～10kPa的饱和水蒸气，对炭进行快速灭火降温处理，通过第二管路52向次级收集仓42内通入5kPa～8kPa的饱和水蒸气，对炭进行再次快速灭火降温处理。

其中，第一管路51中的饱和水蒸气压力优选为不小于第二管路52中的饱和水蒸气压力，即通入初级收集仓41内的饱和水蒸气压力不小于通入次级收集仓42内的饱和水蒸气压力，例如通入初级收集仓41内的饱和水蒸气压力为8kPa，通入次级收集仓42内饱和水蒸气压力为6kPa，这样的设置的好处在于，在开启初级收集仓41的出口处的密封门43时，初级收集仓41内的压力大于次级收集仓42内的压力，防止次级收集仓42内的气体(氧气)向初级收集仓41内进行扩散，可以加速初级收集仓41内的炭的排出过程，彻底隔绝在密封门开启过程内次级收集仓42的氧气扩散至初级收集仓41中。

本示例初级收集仓41、次级收集仓42的二阶结构，可以彻底避免氧气的干扰，以便于进行炭的灭火、降温处理。

参见图8、图9，密封门43包括顶盖431、水平轴432、顶臂433与动力部件，顶盖431通过水平轴432设在次级收集仓42中，顶臂433作用于顶盖431以保持顶盖431关闭初级收集仓41的出口，动力部件用于改变顶臂433的位置以开启初级收集仓41的出口。

其中，动力部件采用气动结构，包括气缸434、安装支架435、摇杆436、回转轴437，气缸434的缸体中部铰接在安装支架435上，回转轴437设在安装支架435上并与水平轴432之间平行，顶臂433的一端固定在回转轴437上，顶臂433的另一端与顶盖431相抵接，摇杆436的一端铰接在气缸434的活塞杆上，摇杆436的另一端固定在回转轴437上。

在次级收集仓42的出口设置闸门44，闸门44为水平推拉门，包括闸板441、滑轨座442、推拉气缸434，滑轨座442设在次级收集仓42的出口处，闸板441滑动设在滑轨座442上，推拉气缸443驱动闸板441滑动以开启或者关闭次级收集仓42的出口。

本示例中还分别设置送料部分60与炭输送装置部分70；

参见图2，送料部分60包括送料绞龙61、送料斗提机62、送料管63、送料仓64，将生物质原料送至送料绞龙61，通过送料斗提机62—送料管63—送料仓64—气化炉10，即可将生物质原料的源源不断供给至气化炉10内，进行热解的过程。

炭输送装置部分71用于接收从闸门44处排出的炭，以进行炭的集中处理，炭输送装置部分70包括炭输送绞龙71、送炭斗提机72、干炭仓73，从次级收集仓42送出的炭，通过炭输送绞龙71—送炭斗提机72—干炭仓73，即完成炭的集中收集。

其中，本示例中的炭输送蛟龙71具有蛟龙筒体711，饱和水蒸气管路还包括第三管路53，第三管路53用于向蛟龙筒体711内通入冷却液/气，冷却液/气作用在蛟龙筒体711内的炭上，进行最终的灭火、降温处理，在出现意外的零星火星时，可以通过设置在第三管路53末端的喷头进行喷射灭火操作。

虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本实用新型实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的发明范围内，当可作些许的改进，即凡依照本实用新型所做的同等改进，应为本实用新型的范围所涵盖。

Claims (10)

1.生物质出炭系统，用于生物质热解后的炭处理，其特征在于，包括：

气化炉；

炉排，转动设置于所述气化炉内；

炭收集装置；

炭处理装置；

其中所述炭收集装置包括用于接收炭的载座、至少一个出炭刀，所述载座设在所述炉排的底部外周并随所述炉排进行同步转动，所述气化炉设有出炭口，所述出炭刀固定设在所述气化炉内并位于所述出炭口处；

其中所述炭处理装置包括初级收集仓、用于向所述初级收集仓内通入饱和水蒸气的第一管路、次级收集仓、用于向所述次级收集仓内通入饱和水蒸气的第二管路，所述初级收集仓的顶部与所述出炭口连通，所述初级收集仓的底部与所述次级收集仓连通，在所述初级收集仓与所述次级收集仓的连接处设有密封门。

2.如权利要求1所述的生物质出炭系统，其特征在于，所述第一管路中的饱和水蒸气压力不小于所述第二管路中的饱和水蒸气压力。

3.如权利要求2所述的生物质出炭系统，其特征在于，所述第一管路中所通入饱和水蒸气的压力值为7kPa～10kPa，所述第二管路中所通入饱和水蒸气的压力值为5kPa～8kPa。

4.如权利要求1所述的生物质出炭系统，其特征在于，所述出炭刀具有沿偏向于所述炉排旋转方向的负方向倾斜的引导部。

5.如权利要求1所述的生物质出炭系统，其特征在于，所述炭收集装置进一步包括至少一个排炭刮板，所述气化炉具有底壁、侧壁，在水平方向上，所述载座与所述侧壁之间具有第一间隙，在竖直方向上，所述载座与所述底壁之间具有第二间隙，所述排炭刮板固定在所述载座上并位于所述第二间隙内，所述底壁上设有与所述初级收集仓连通的排炭口，所述排炭刮板作用于从所述第一间隙落入所述第二间隙中的炭，将该部分炭从所述排炭口排出。

6.如权利要求5所述的生物质出炭系统，其特征在于，所述底壁设有挡圈结构，部分所述侧壁、部分所述底壁与所述挡圈结构之间形成纵向截面为U形的环形槽，所述排炭刮板位于所述环形槽内。

7.如权利要求5所述的生物质出炭系统，其特征在于，所述排炭刮板与所述出炭刀的数目均在三个以上，其中，所述排炭刮板与所述出炭刀的数目相同或者不相同。

8.如权利要求1所述的生物质出炭系统，其特征在于，所述密封门包括顶盖、水平轴、顶臂、动力部件，所述顶盖通过所述水平轴设在所述初级收集仓与所述次级收集仓的连接处，所述顶臂作用于所述顶盖以保持所述顶盖关闭所述初级收集仓的出口，所述动力部件用于改变所述顶臂的位置以开启所述初级收集仓的出口。

9.如权利要求1所述的生物质出炭系统，其特征在于，所述生物质出炭系统还包括炭输送装置，所述炭输送装置包括蛟龙筒体、用于向所述蛟龙筒体内通入冷却液/气的第三管路，其中所述蛟龙筒体与所述次级收集仓相连通，在所述次级收集仓的出口设有闸门。

10.如权利要求9所述的生物质出炭系统，其特征在于，所述第三管路的执行末端设有位置可调的喷头。

Images