CN213924648U

CN213924648U - 一种滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置

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Publication number: CN213924648U
Application number: CN202023026150.XU
Authority: CN
Inventors: 孙光宇; 胡意如
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2030-12-15

Abstract

本实用新型涉及物理/化学/机械领域，尤其涉及一种滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置。该装置设有滚筒秸秆微波连续碳化主机，滚筒秸秆微波连续碳化主机由水平设置的干燥层筒体、谐振腔碳化层筒体、微波固定床筒体相嵌构成，外层为干燥层筒体，中层为谐振腔碳化层筒体，内层为微波固定床筒体，干燥层筒体两端通过轴承安装于环形支撑座内侧，粉碎机通过进料口与干燥层筒体内腔的一端相通，粉碎机的顶部与料斗相连通，干燥层筒体内腔另一端附近的谐振腔碳化层筒体侧面设有与干燥层筒体相通的开口。本实用新型能够在低温条件下，实现对玉米、小麦、稻草等秸秆的快速、环保、节能的碳化技术，从而推动产业的发展和升级。

Description

一种滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置

技术领域

本实用新型涉及物理/化学/机械领域，尤其涉及一种滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置。

背景技术

农作物秸秆是农业生产的副产物，是一种再生物质资源，具有来源广，热值含量高等优势。曾是农村主要的牲畜饲料和生活燃料，由于农村生活水平的提高和生产方式的改变，秸秆的利用受到收集方式、处理技术、运输成本等的限制。目前主要采用秸秆还田是非牧区应用的主要途径，由于秸秆还田带来的弊端让农民很难接受。故，秸秆的大量剩余，导致了一系列的环境问题，每到夏秋两季“村村点火，处处冒烟”的现象十分普遍，农民为图方便，秸秆就地燃烧，不仅造成了大量资源和能源浪费，直接的后果是空气的污染，雾霾的产生，严重地威胁了交通运输安全。由于传统的秸秆碳化技术存在碳化温度高、耗时长、产能低、二次污染严重等问题，造成秸秆利用率低，对于规模化秸秆综合利用企业由于缺泛完态的产业链支撑，受场地、资金、仓储、高成本等因素，企业举步维艰。

实用新型内容

有鉴如此，本实用新型的目的是提供一种滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，能够在低温条件下，实现对玉米、小麦、稻草等秸秆的快速、环保、节能的碳化技术，从而推动产业的发展和升级。

本实用新型的技术方案是：

一种滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，该装置设有滚筒秸秆微波连续碳化主机，滚筒秸秆微波连续碳化主机由水平设置的干燥层筒体、谐振腔碳化层筒体、微波固定床筒体相嵌构成，外层为干燥层筒体，中层为谐振腔碳化层筒体，内层为微波固定床筒体，干燥层筒体两端通过轴承安装于环形支撑座内侧，粉碎机通过进料口与干燥层筒体内腔的一端相通，粉碎机的顶部与料斗相连通，干燥层筒体内腔另一端附近的谐振腔碳化层筒体侧面设有与干燥层筒体相通的开口。

所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，干燥层筒体内腔的另一端设置倾斜挡板，谐振腔碳化层筒体侧面靠近倾斜挡板处设有与干燥层筒体相通的开口。

所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，谐振腔碳化层筒体的一端通过落料口与出料口相对应，出料口与带有冷却装置的螺旋出料机相对应，微波固定床筒体的波导管一端伸至谐振腔碳化层筒体内。

所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，波导管的截面为矩形、圆形、椭圆形或多边形。

所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，干燥层筒体中设置外层温度传感器，微波固定床筒体中设置内层温度传感器。

所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，粉碎机内腔沿水平方向设置螺旋送料器，干燥层筒体内壁均匀分布顺向螺旋送料机构，谐振腔碳化层筒体内壁均匀分布逆向螺旋送料机构。

所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，干燥层筒体的外侧设置滚带或齿圈，第一电机的输出端设置减速机，减速机的输出端通过滚托与滚带传动连接，或者减速机的输出端通过齿轮与齿圈传动连接。

所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，干燥层筒体通过混合秸秆气体管道与旋风分离器相连通，旋风分离器的底部开口与带有冷却装置的螺旋出料机相对应，旋风分离器的顶部通过管路与热交换器的气体入口相连通，旋风分离器与热交换器相连通的管路上设置引风机，热交换器的气体出口与气液分离器相连通，气液分离器的气体出口与气体净化器相连通，气体净化器的的气体出口通过可燃秸秆气体管道与燃烧器相连通，可燃秸秆气体管道上设置阻火器，燃烧器的上部一侧通过热气流管道与干燥层筒体的内腔相对应。

所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，热交换器设有循环冷却结构，冷却水箱通过冷却水管道与热交换器的冷却水进口相连通，冷却水管道上设置冷却水泵，热交换器的冷却出进口通过管路与冷却水箱相连通。

所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，带有冷却装置的螺旋出料机与第二电机的输出端连接，由第二电机为螺旋出料机提供动力。

本实用新型的优点及有益效果是：

1、本实用新型滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，采用干溜是秸秆碳化的核心工艺。初始碳化设备预热时，用燃气燃烧机对干燥筒体加热升温至250℃时，开始将粉碎的秸秆通过螺旋输送机将原料传送到干燥筒内。

在驱动机构工作状态下，干燥筒旋转，秸秆在滚筒内受螺旋送料装置的作用秸杆不断翻动抛下推进，热源在高温引风机作用下引导热源在干燥筒内流动，进而对秸杆起到干燥作用，干燥后的秸秆随着滚筒螺旋机构的推进被送入下一道工序。

2、本实用新型进入碳化工序后秸秆在270℃碳化热解，会有一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气等可燃气体产生，通过烟气净化系统分离出木焦油、木醋酸，得到纯净的可燃气体，再通过燃气燃烧机充分燃烧，给干燥筒循环供热，秸秆在谐振腔电磁场由于滚筒旋转不断将秸秆抛复运动更加均匀吸收微波，短时间内在450℃左右被完全碳化由螺旋送料输出进入冷却程序。

3、本实用新型装置每小时可处理秸秆0.5吨～30吨，每吨秸秆出碳0.2吨，净化处理后的可燃气约20立方米，处理能力是传统的处理量的几十倍甚至上百倍，可以达到节能、环保、快速、热源自给，低温碳化的设计要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的滚筒秸秆微波连续碳化主机侧视放大示意图。

图中，1滚筒秸秆微波连续碳化主机，2干燥层筒体，3谐振腔碳化层筒体，4 微波固定床筒体，5料斗，6螺旋送料器，7开口，8外层温度传感器，9倾斜挡板， 10带有冷却装置的螺旋出料机，11滚带，12减速机，13轴承，14支撑座，15逆向螺旋送料机构，16内层温度传感器，17粉碎机，18检修孔，19第一电机，20顺向螺旋送料机构，21波导管，22旋风分离器，23引风机，24热交换器，25气液分离器，26气体净化器，27燃烧器，28冷却水箱，29冷却水泵，30阻火器，31热气流管道，32落料口，33出料口，34第二电机，35混合秸秆气体管道，36可燃秸秆气体管道，37冷却水管道，38进料口。

具体实施方式

以下，结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1-图2所示，本实用新型滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，主要包括：滚筒秸秆微波连续碳化主机1(干燥层筒体2、谐振腔碳化层筒体3、微波固定床筒体 4)、料斗5、螺旋送料器6、开口7、外层温度传感器8、倾斜挡板9、带有冷却装置的螺旋出料机10、滚带11、减速机12、轴承13、支撑座14、逆向螺旋送料机构 15、内层温度传感器16、粉碎机17、检修孔18、第一电机19、顺向螺旋送料机构 20、波导管21、旋风分离器22、引风机23、热交换器24、气液分离器25、气体净化器26、燃烧器27、冷却水箱28、冷却水泵29、阻火器30、热气流管道31、落料口32、出料口33、第二电机34、混合秸秆气体管道35、可燃秸秆气体管道36、冷却水管道37、进料口38等，具体结构如下：

滚筒秸秆微波连续碳化主机1由水平设置的干燥层筒体2、谐振腔碳化层筒体3、微波固定床筒体4相嵌构成，外层为干燥层筒体2，中层为谐振腔碳化层筒体3，内层为微波固定床筒体4，干燥层筒体2两端通过轴承13安装于环形支撑座14内侧，粉碎机17通过进料口38与干燥层筒体2内腔的一端相通，进料口38作为干燥层筒体2原料供给的输送通道，粉碎机17的顶部与料斗5相连通，粉碎机17内腔沿水平方向设置螺旋送料器6，干燥层筒体2内壁均匀分布顺向螺旋送料机构20(螺旋形翅片)，干燥层筒体2内腔的另一端设置倾斜挡板9，谐振腔碳化层筒体3侧面靠近倾斜挡板9处设有与干燥层筒体2相通的开口7，谐振腔碳化层筒体3内壁均匀分布逆向螺旋送料机构15(螺旋形翅片)，谐振腔碳化层筒体3的一端通过落料口32 与出料口33相对应，出料口33与带有冷却装置的螺旋出料机10相对应，微波固定床筒体4的波导管21一端伸至谐振腔碳化层筒体3内，微波固定床筒体4中设置内层温度传感器16，波固定床筒体4侧面设有检修孔18，干燥层筒体2中设置外层温度传感器8。

波导管21的截面为矩形、圆形、椭圆形或多边形，优选为矩形，它可将微波传送到纵深，微波固定床筒体4的磁控管连接波导管21，波导管21连接于谐振腔碳化层筒体3，波导口也是微波馈口朝向谐振腔碳化层筒体3，截面为矩形的波导管21 中，基本宽度和基本高度比为2:1，即微波馈口的横截面有长边和短边，长边与水平平衡布置方式，通过微波馈口对物料辐射，辐射源经谐振腔碳化层筒体3的筒壁反复反射形成电磁场，使微波更加均匀被极性物料吸收并转化为热能。

干燥层筒体2的外侧设置滚带11或齿圈，第一电机19的输出端设置减速机 12，减速机12的输出端通过滚托与滚带11传动连接，或者减速机12的输出端通过齿轮与齿圈传动连接。

干燥层筒体2通过混合秸秆气体管道35与旋风分离器22相连通，旋风分离器 22的底部开口与带有冷却装置的螺旋出料机10相对应，旋风分离器22的顶部通过管路(所述管路上设置引风机23)与热交换器24的气体入口相连通，热交换器24 的气体出口与气液分离器25相连通，气液分离器25的气体出口与气体净化器26相连通，气体净化器26的的气体出口通过可燃秸秆气体管道36与燃烧器27相连通，可燃秸秆气体管道36上设置阻火器30，燃烧器27的上部一侧通过热气流管道31与干燥层筒体2的内腔相对应。其中，带有冷却装置的螺旋出料机10与第二电机34的输出端连接，由第二电机34为螺旋出料机提供动力。

热交换器24设有循环冷却结构，冷却水箱28通过冷却水管道37与热交换器24 的冷却水进口相连通，冷却水管道37上设置冷却水泵29，热交换器24的冷却出进口通过管路与冷却水箱28相连通。

干燥层筒体2、谐振腔碳化层筒体3、微波固定床筒体4由310S不锈钢、304不锈钢或碳钢制成，之所以这样设计主要考虑该技术成果占地面积小，聚能降耗、提高产能和反应速度，如有需要也可分体制作。

如图1-图2所示，本实用新型的工作过程如下：

粉碎机17内腔的螺旋送料器6将秸秆物料经过进料口38输送至干燥层筒体2，在干燥层筒体2内壁均匀分布的顺向螺旋送料机构20(螺旋形翅片)带动下继续前进，经过开口7输送至谐振腔碳化层筒体3，在谐振腔碳化层筒体3内壁均匀分布的逆向螺旋送料机构15(螺旋形翅片)带动下继续前进，通过微波固定床筒体4的波导管21对秸秆物料进行微波干燥和加热。

干燥及碳化转化出的副产品混合秸秆气体，经混合秸秆气体管道35送入旋风分离器22将颗粒物分离出去后，由引风机23抽出进入热交换器24进行冷却，冷却后的混合秸秆气体进入气液分离器25把液体分离出去，经气体净化器26净化后，形成可燃秸秆气体，可燃秸秆气体经可燃秸秆气体管道36送入燃烧器27，可燃秸秆气体经过燃烧产生热气流，热气流经过热气流管道31进入干燥层筒体2，对干燥层筒体2 内的秸秆物料进行预热干燥。热交换器24由来自冷却水箱28的冷却水，经由冷却水泵29送入热交换器24，对高温混合秸秆气体进行冷却。碳化后的碳及旋风分离器22 分离出来的碳，经由带有冷却装置的螺旋出料机10送出。

保护系统：本实用新型各部工作出现异常状态均可以根据需要设有报警并给出原因提示，每个微波源设置温度保护器，对于异常温度可以自动保护，设备表面散热，微波固定床筒体4可作为磁控管散热通道，可风冷亦可水冷。微波泄露控制：按国标要求微波泄漏量<5mw/cm²。

控制方式：本实用新型可以根据需要采用工业电气自动化PLC控制，触摸屏操作，所有微波源均可独立设置并调态，从而选择合适的功率节省能源，设置完善的独立控制保护电路，确保每个元器件的使用互不干扰。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围。其均应涵盖在本实用新型的权利要范围当中。

Claims

1.一种滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，其特征在于，该装置设有滚筒秸秆微波连续碳化主机，滚筒秸秆微波连续碳化主机由水平设置的干燥层筒体、谐振腔碳化层筒体、微波固定床筒体相嵌构成，外层为干燥层筒体，中层为谐振腔碳化层筒体，内层为微波固定床筒体，干燥层筒体两端通过轴承安装于环形支撑座内侧，粉碎机通过进料口与干燥层筒体内腔的一端相通，粉碎机的顶部与料斗相连通，干燥层筒体内腔另一端附近的谐振腔碳化层筒体侧面设有与干燥层筒体相通的开口。

2.按照权利要求1所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，其特征在于，干燥层筒体内腔的另一端设置倾斜挡板，谐振腔碳化层筒体侧面靠近倾斜挡板处设有与干燥层筒体相通的开口。

3.按照权利要求1所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，其特征在于，谐振腔碳化层筒体的一端通过落料口与出料口相对应，出料口与带有冷却装置的螺旋出料机相对应，微波固定床筒体的波导管一端伸至谐振腔碳化层筒体内。

4.按照权利要求3所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，其特征在于，波导管的截面为矩形、圆形、椭圆形或多边形。

5.按照权利要求1所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，其特征在于，干燥层筒体中设置外层温度传感器，微波固定床筒体中设置内层温度传感器。

6.按照权利要求1所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，其特征在于，粉碎机内腔沿水平方向设置螺旋送料器，干燥层筒体内壁均匀分布顺向螺旋送料机构，谐振腔碳化层筒体内壁均匀分布逆向螺旋送料机构。

7.按照权利要求1所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，其特征在于，干燥层筒体的外侧设置滚带或齿圈，第一电机的输出端设置减速机，减速机的输出端通过滚托与滚带传动连接，或者减速机的输出端通过齿轮与齿圈传动连接。

8.按照权利要求1所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，其特征在于，干燥层筒体通过混合秸秆气体管道与旋风分离器相连通，旋风分离器的底部开口与带有冷却装置的螺旋出料机相对应，旋风分离器的顶部通过管路与热交换器的气体入口相连通，旋风分离器与热交换器相连通的管路上设置引风机，热交换器的气体出口与气液分离器相连通，气液分离器的气体出口与气体净化器相连通，气体净化器的气体出口通过可燃秸秆气体管道与燃烧器相连通，可燃秸秆气体管道上设置阻火器，燃烧器的上部一侧通过热气流管道与干燥层筒体的内腔相对应。

9.按照权利要求8所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，其特征在于，热交换器设有循环冷却结构，冷却水箱通过冷却水管道与热交换器的冷却水进口相连通，冷却水管道上设置冷却水泵，热交换器的冷却出进口通过管路与冷却水箱相连通。

10.按照权利要求3或8所述的滚筒卧式秸秆微波连续碳化装置，其特征在于，带有冷却装置的螺旋出料机与第二电机的输出端连接，由第二电机为螺旋出料机提供动力。