CN218435580U

CN218435580U - 一种间歇式炭化炉

Info

Publication number: CN218435580U
Application number: CN202222504732.7U
Authority: CN
Inventors: 张勇; 张建广; 孔颖
Original assignee: Gesokun Engineering Planning And Research Institute Yunnan Co ltd
Current assignee: Gesokun Industrial Carbon Planning And Research Institute Yunnan Co ltd
Priority date: 2022-09-20
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2032-09-20

Abstract

本实用新型公开一种间歇式炭化炉，包括炭化室、螺旋出料器、燃烧室、循环水降温室、斗式提升机、螺旋进料器，本实用新型设置螺旋进料器和螺旋出料器，自动螺旋进出料，炭化一次之后，生物炭出料异位冷却，炭化室无需冷却，出料后再次装料，间歇式进行炭化。

Description

一种间歇式炭化炉

技术领域

本实用新型涉及一种间歇式炭化炉，属于炭化炉技术领域。

背景技术

农业废弃生物质大都采用野外焚烧，但是野外焚烧造成的环境污染问题日益突出，研究人员建议将生物质进行炭化处理，助力碳中和，增加土壤碳含量是未来实现碳中和重要途径，对田间地头廉价的秸秆进行就近原位炭化是提高土壤碳汇理想手段；但是生物炭成本偏高，生物质秸秆收购运输费用达到了约1000元/吨，生物质本身成本小于200元。生物炭生产和原料获取成本太高，导致生物炭用于活性炭生产品质低、利润低，农业应用价格高、销量低。目前，进一步降低生物炭的生产成本是农业秸秆资源化的关键。而生物炭生产成本主要在原料运输、生产场地、能源消耗三个方面。

目前卧式炭化炉多用于原木炭化，秸秆炭化生产效率低；螺旋进样连续式炭化炉对秸秆含水率要求高，而且保证生物质产量和停留时间，设备普遍超过12米，难以移动并对能源供给要求高。以上两大常规炭化设备均存在各自的问题，不利于推广使用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种间歇式炭化炉，可以自动进料，自动出料，方便移动，太阳能供电，使用方便。

本实用新型技术方案如下：

一种间歇式炭化炉，包括炭化室1、螺旋出料器4、燃烧室9、循环水降温室10、斗式提升机17、螺旋进料器23，燃烧室9设置在炭化室1下方，斗式提升机17设置在炭化室1侧面，斗式提升机17的料斗22底部出口正对螺旋进料器23一端，螺旋进料器23另一端横向进入炭化室1内，炭化室1顶部设置烟气排放管20，炭化室1内还设置翻料器26，翻料器26位于螺旋进料器23下方，炭化室1底部角落设置出料口，出料口上设置出料闸门2，出料口下方为螺旋出料器4，螺旋出料器4设置在出料筒内，出料筒另一端设置生物炭出料口5，出料筒为双层结构，双层结构内设置冷却水，出料筒上与生物炭出料口5相同的一端设置冷却水出口6，冷却水出口6连接螺旋管道34，螺旋管道34设置在循环水降温室10内，循环水降温室10一端设置冷空气入口11，冷空气入口11与螺旋管道34的冷水出口12处于一端，冷水出口12通过循环泵8与出料筒一端的冷却水进口7连接，循环水降温室10另一端设置热空气出口15和螺旋管道34的热水进口13，热空气出口15与抽风机组16连接，抽风机组16与燃烧板14连接，燃烧板14设置在燃烧室9内，燃烧室9侧面连接废气排气管19，废气排气管19另一端插入废气吸收装置18内；炭化室1顶部的烟气排放管20连接抽风机组16。

所述翻料器26包括转动轴、转动叶，转动叶通过固定架设置在转动轴上，转动叶为四方块结构，四方块结构的六个面分别为A面、B面、C面、D面、E面、F面，A面与固定架连接，B边与A面相对，C面和D面相对且均为向下凹陷的弧面，E面和F面相对且E面面积小于F面面积，E面端靠近出料口。

所述抽风机组16包括抽风机Ⅰ28、抽风机Ⅱ29，燃烧板14为多根相连的双层管道组成，管道上设置多个燃烧头31，双层管道中的内管道33连接烟气管道抽风机Ⅰ28，抽风机Ⅰ28连接烟气排放管20，中间夹层的外管道32连接热空气抽风机Ⅱ29，抽风机Ⅱ29连接热空气出口15。

所述循环水降温室10设置多块空气导流板30，空气导流板30沿着螺旋管道34与其交叉并均匀布置。

所述出料闸门2一端连接电机Ⅰ3的输出端，出料闸门电机为伸缩电机，伸缩电机伸缩带动出料闸门前后移动；所述翻料器26与电机Ⅳ35连接，电机Ⅳ35控制翻料器26转动；螺旋进料器23与电机Ⅱ24连接，电机Ⅱ24控制螺旋进料器23运行；螺旋出料器4与电机Ⅲ25连接，电机Ⅲ25控制螺旋出料器4运行。

所述废气吸收装置18内装有碱液，用于吸收酸性气体，废气吸收装置18顶部设置净化气出口，将净化后的烟气排空。

所述炭化室1、燃烧室9外部设置保温层21。

所述间歇式炭化炉还包括光伏发电板27、蓄电池组36、外壳，炭化炉主体设备放置在外壳内部，外壳侧面通过伸缩杆打开，光伏发电板27设置在外壳顶部和侧面，外壳箱体内安装炭化炉主体设备可以保护设备，光伏发电板27与蓄电池组36连接，蓄电池组36与电机Ⅰ3、抽风机组16、斗式提升机17、电机Ⅱ24、电机Ⅲ25、电机Ⅳ35连接；在整个炭化设备外部设置外壳，一方面为了美观和保护炭化主体设备，另一方面在外壳外部安装更多的太阳能板，炭化炉在运行过程中展开箱体用于遮阳和发电，为炭化炉电机、风机、循环泵等设备提供大部分的电能和相对舒适的工作环境。

本实用新型设置螺旋进料器和螺旋出料器，自动螺旋进出料，炭化一次之后，生物炭出料异位冷却，炭化室无需冷却，出料后再次装料，间歇式进行炭化。

本实用新型设备集成化程度该，设备更加紧凑，减小占地面积，兼顾产量体积更小，

本实用新型间歇式出料，对生物质水分含量要求低，传统连续式炭化炉需要配置烘干设备。

本实用新型电能要求低，传统连续式炭化炉所有设备都在一起运行，设备电功率高，本设备除两台抽风机一直运行外，其余设备交替运行，电能供应需求低。

本实用新型移动式炭化是生物炭生产的理想模式，可以降低原料运输、生产场地的成本，并且搭配现今光伏发电技术可以改变设备对能源的依赖。

附图说明

图1为实施例1中炭化炉主体结构示意图；

图2为实施例1中炭化炉主体外观立体结构示意图；

图3为实施例1中循环水降温室内部结构示意图；

图4为实施例1中燃烧板结构示意图；

图5为实施例1中翻料器立体结构示意图；

图6为实施例1中抽风机组结构示意图；

图7为实施例2中炭化炉外观立体结构示意图；

图中，1-炭化室、2-出料闸门、3-电机Ⅰ、4-螺旋出料器、5-生物炭出料口、6-冷却水出口、7-冷却水进口、8-循环泵、9-燃烧室、10-循环水降温室、11-冷空气入口、12-冷水出口、13-热水进口、14-燃烧板、15-热空气出口、16-抽风机组、17-斗式提升机、18-废气吸收装置、19-废气排气管、20-烟气排放管、21-保温层、22-料斗、23-螺旋进料器、24-电机Ⅱ、25-电机Ⅲ、26-翻料器、27-光伏发电板、28-抽风机Ⅰ、29-抽风机Ⅱ、30-空气导流板、31-燃烧头、32-外管道、33-内管道、34-螺旋管道、35-电机Ⅳ、36-蓄电池组。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

一种间歇式炭化炉，如图1、2、3、4、5、6所示，包括炭化室1、出料闸门2、电机Ⅰ3、螺旋出料器4、生物炭出料口5、冷却水出口6、冷却水进口7、循环泵8、燃烧室9、循环水降温室10、冷空气入口11、冷水出口12、热水进口13、燃烧板14、热空气出口15、抽风机组16、斗式提升机17、废气吸收装置18、废气排气管19、烟气排放管20、保温层21、料斗22、螺旋进料器23、电机Ⅱ24、电机Ⅲ25、翻料器26、抽风机Ⅰ28、抽风机Ⅱ29、空气导流板30、燃烧头31、外管道32、内管道33、螺旋管道34、电机Ⅳ35；

燃烧室9位于炭化室1下方，炭化室1、燃烧室9外部设置保温层21；斗式提升机17位于炭化室1侧面，斗式提升机17的料斗22底部出口正对螺旋进料器23一端，螺旋进料器23另一端横向进入炭化室1内，炭化室1顶部设置烟气排放管20，炭化室1顶部的烟气排放管20连接抽风机组16；

炭化室1底部角落设置出料口，炭化室1内设置翻料器26，翻料器26位于螺旋进料器23下方，翻料器26包括转动轴、转动叶，转动叶通过固定架设置在转动轴上，转动叶为四方块结构，四方块结构为楔子形结构，楔子形结构的尖端靠近出料口，四方块结构的六个面分别为A面、B面、C面、D面、E面、F面，A面与固定架连接，B边与A面相对且平行，C面和D面相对且均为向下凹陷的弧面，E面和F面相对且E面面积小于F面面积，E面端靠近出料口；

出料口上设置出料闸门2，出料口下方正对螺旋出料器4一端，螺旋出料器4设置在出料筒内，出料筒位于出料闸门2的一端封闭，另一端设置生物炭出料口5，出料筒为双层结构，双层结构内设置循环冷却水，出料筒上与生物炭出料口5相同的一端的顶部设置冷却水出口6，冷却水出口6连接螺旋管道34，螺旋管道34设置在循环水降温室10内，循环水降温室10位于燃烧室9下方，循环水降温室10均匀设置多块空气导流板30，空气导流板30沿着螺旋管道34与其交叉并均匀布置，循环水降温室10一端设置冷空气入口11，冷空气入口11与螺旋管道34的冷水出口12处于一端，冷水出口12通过循环泵8与出料筒一端的冷却水进口7连接，循环水降温室10另一端设置热空气出口15和螺旋管道34的热水进口13，热水进口13连接冷却水出口6，热空气出口15与抽风机组16连接，抽风机组16与燃烧板14连接，燃烧板14设置在燃烧室9内，抽风机组16包括抽风机Ⅰ28、抽风机Ⅱ29，燃烧板14为多根相连的双层管道组成，管道上设置多个燃烧头31，双层管道中的内管道33连接烟气管道抽风机Ⅰ28，抽风机Ⅰ28连接烟气排放管20，中间夹层的外管道32连接热空气抽风机Ⅱ29，抽风机Ⅱ29连接热空气出口15；

燃烧室9侧面连接废气排气管19，废气排气管19另一端插入废气吸收装置18内；废气吸收装置18内装有碱液(氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液等)，用于吸收酸性气体，废气吸收装置18顶部设置净化气出口，将净化后的烟气排空。

出料闸门2一端连接电机Ⅰ3的输出端，出料闸门电机为伸缩电机，伸缩电机伸缩带动出料闸门前后移动；翻料器26与电机Ⅳ35连接，电机Ⅳ35控制翻料器26转动；螺旋进料器23与电机Ⅱ24连接，电机Ⅱ24控制螺旋进料器23运行；螺旋出料器4与电机Ⅲ25连接，电机Ⅲ25控制螺旋出料器4运行。

本实施例粉碎后的秸秆原料(≤2cm)通过斗式提升机17将原料加进料斗22，掉落在在螺旋进料器23的一端，螺旋进料器23转动下使秸秆均匀填充炭化室1，填充完毕关闭斗式提升机17和螺旋进料器23，粉碎秸秆在料斗22内填充使炭化室1形成一个相对封闭的环境；

炭化初期，在燃烧室9燃烧秸秆预热，随着温度的升高炭化室1产生可燃烟气，打开抽风机组16，使得可燃烟气和空气在燃烧板14充分混合并在燃烧室9燃烧，继续对炭化室1进行加热，产生可燃烟气后仅依靠可燃烟气燃烧进行加热，可以不需要再添加秸秆进行燃烧加热，在炭化过程中使用翻料器26对生物质进行翻料，翻料器26顺时针旋转时，叶片带动生物质做半圆周运动，使得这一区域内生物质可以被充分热解，间隔一定时间翻转一次，达到规定的炭化时间后，翻料器26逆时针旋转，在倾斜的弧面作用下，生物炭向左移动至出料闸门2，出料闸门2在电机Ⅰ3的作用下打开，使生物炭掉落至螺旋出料器4，随着生物炭在螺旋出料器4的作用下不断移动，生物炭的温度不断与循环冷却水进行热交换，使得生物炭在出料口温度降低至50℃以下；循环冷却水通过循环水降温室10中的铜制螺旋管道34进行降温，在抽风机组16的作用下，冷空气通过循环水降温室10内与铜管进行热交换，一方面给循环水降温，另一方面预热空气降低加热空气带来的热损失；可燃烟气充分燃烧后产生的废气主要含有二氧化碳、烟尘(PM_2.5、PM₁₀)，并伴随着少量的二氧化氮和二氧化硫等气体，将废气通入含有碱性吸收液的废气吸收装置18中以去除烟尘(PM_2.5、PM₁₀)、二氧化氮、二氧化硫与部分二氧化碳，并降低了废气的温度，净化后的烟气可以直接排入大气中。

在第一次生物炭出料完成后，再次添加秸秆至炭化室，利用炭化室的预热对生物质进行炭化并产生烟气，烟气燃烧后再次加热炭化炉继续完成炭化。

实施例2

一种太阳能供电的间歇式炭化炉，如图7所示，在实施例1的基础上还包括光伏发电板27、蓄电池组36、外壳，炭化炉主体设备外部设置外壳，外壳侧面板可以通过常规伸缩杆打开，光伏发电板27设置在外壳顶部和侧面，光伏发电板27与蓄电池组36连接，蓄电池组36与电机Ⅰ3、斗式提升机17、电机Ⅱ24、电机Ⅲ25、抽风机Ⅰ28、抽风机Ⅱ29、电机Ⅳ35连接，其他部件以及位置关系与实施例1相同，在整个炭化设备主体的外部设置外壳，一方面为了美观和保护炭化设备主体，另一方面在外壳外部安装太阳能电池板，炭化炉在运行过程中展开外壳用于遮阳和发电，为炭化炉电机、抽风机、循环泵等用电设备提供大部分的电能和相对舒适的工作环境。

本实施例将太阳能转化为电能，用于炭化炉的供电需求同时整个炭化主题设备外部设置外壳，同时外壳便于对设备进行整体移动，可以车载移动，方便使用。

本实施例使用时，先将炭化炉车载到使用地点，打开光伏发电板27收集太阳能进行发电，然后按照实施例1的方式进行使用。

Claims

1.一种间歇式炭化炉，其特征在于，包括炭化室、螺旋出料器、燃烧室、循环水降温室、斗式提升机、螺旋进料器，燃烧室设置在炭化室下方，斗式提升机设置在炭化室侧面，斗式提升机的料斗出口正对螺旋进料器一端，螺旋进料器另一端横向进入炭化室内，炭化室顶部设置烟气排放管，炭化室内还设置翻料器，翻料器位于螺旋进料器下方，炭化室底部角落设置出料口，出料口上设置出料闸门，出料口下方设置螺旋出料器，螺旋出料器设置在出料筒内，出料筒另一端设置生物炭出料口，出料筒为双层结构，双层结构内设置冷却水，出料筒上与生物炭出料口相同的一端设置冷却水出口，冷却水出口连接螺旋管道，螺旋管道设置在循环水降温室内，循环水降温室一端设置冷空气入口，冷空气入口与螺旋管道的冷水出口处于一端，冷水出口通过循环泵与出料筒一端的冷却水进口连接，循环水降温室另一端设置热空气出口和螺旋管道的热水进口，热空气出口与抽风机组连接，抽风机组与燃烧板连接，燃烧板设置在燃烧室内，燃烧室侧面连接废气排气管，废气排气管另一端插入废气吸收装置内；炭化室顶部的烟气排放管连接抽风机组。

2.根据权利要求1所述间歇式炭化炉，其特征在于，翻料器包括转动轴、转动叶，转动叶通过固定架设置在转动轴上，转动叶为四方块结构，四方块结构的六个面分别为A面、B面、C面、D面、E面、F面，A面与固定架连接，B边与A面相对，C面和D面相对且均为向下凹陷的弧面，E面和F面相对且E面面积小于F面面积，E面端靠近出料口。

3.根据权利要求1所述间歇式炭化炉，其特征在于，抽风机组包括抽风机Ⅰ、抽风机Ⅱ，燃烧板为多根相连的双层管道组成，管道上设置多个燃烧头，双层管道中的内管道连接抽风机Ⅰ，抽风机Ⅰ连接烟气排放管，外管道连接抽风机Ⅱ，抽风机Ⅱ连接热空气出口。

4.根据权利要求1所述间歇式炭化炉，其特征在于，循环水降温室设置多块空气导流板，空气导流板沿着螺旋管道均匀布置。

5.根据权利要求1所述间歇式炭化炉，其特征在于，出料闸门与电机Ⅰ连接；翻料器与电机Ⅳ连接；螺旋进料器与电机Ⅱ连接；螺旋出料器与电机Ⅲ连接。

6.根据权利要求1所述间歇式炭化炉，其特征在于，废气吸收装置内装有碱液，废气吸收装置顶部设置净化气出口。

7.根据权利要求1所述间歇式炭化炉，其特征在于，炭化室、燃烧室外部设置保温层。

8.根据权利要求1所述间歇式炭化炉，其特征在于，还包括光伏发电板、蓄电池组、外壳，炭化炉主体外部设置外壳，外壳侧面通过伸缩杆打开，光伏发电板设置在外壳顶部和侧面，光伏发电板与蓄电池组连接，蓄电池组与电机Ⅰ、抽风机组、斗式提升机、电机Ⅱ、电机Ⅲ、电机Ⅳ连接。