CN219772040U - 一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备,属于木炭烧制技术领域，包括并联设置的多个独立热解机构，每个独立热解机构均通过高温烟气输送管道、热解气输送管道与燃烧炉连接；独立热解机构包括加热室和热解箱，加热室为侧部开口的方形箱体，加热室的外部设有保温层；加热室的内部设有加热腔，所述热解箱可放入或者取出加热腔；本实用新型可实现大型枝条的直接热解，实现序批式进出料，连续生产原木炭，系统循环运行；可将产生的热解气作为燃料为原料的热解提供热量，目标产物只有原木炭，省去了后处理的工序，提高了能源利用率，降低了能耗，降低了生产成本；密封方式简单，密封效果好，减少了热解过程的热量散失。

Description

一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备

技术领域

本实用新型涉及一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备,属于木炭烧制技术领域。

背景技术

果树在我国的农业生产系统中占有举足轻重的位置，其发展既能满足市场的需要，又能为农民带来更多的收益，但如何有效地利用果树残枝，一直是困扰着广大果农的一个问题，也成为了生态文明建设、美丽乡村建设的一大障碍。近年来，随着我国水果行业的迅速发展，果树的剪枝数量逐年增多。传统的处置方式是堆放、焚烧。但是堆放占用了大量的土地，对土地资源的有效利用造成了很大的困难；燃烧不但造成了严重的环境污染，而且还造成了大量的树枝资源浪费。目前还有将果木剪枝参与堆肥、直接还田和热解炭化的做法，但是这几种做法都需要将果木剪枝进行粉碎，这无疑增加了处理成本。

原木炭具有密度大，可燃成分比例高，热量比更大；无添加剂，燃烧后有毒气体少；防潮性好；不易碎等优点，具有较高的市场价值。将果木剪枝进行直接热解生产原木炭不失为一种较好的处理方式。

传统的木炭窑存在焦油、颗粒物等污染问题，目前已明令禁止使用。现有的连续式热解设备都是处理粒径较小的物料，才能实现进料口和出料口的密封，若是处理果木剪枝则需要提前进行粉碎操作，这样操作一是成本较高，二是无法生产出原木炭块，而选用序批式的热解设备，又不能实现连续生产、费时费力、生产效率底、无法满足工程实际的需要。所以亟需一套可以满足工程需要的处理果木剪枝的设备及方法。

专利号为CN 114806604 A的专利提出了一种连续式燃烧炭化炉，该实用新型采用燃烧炭化一体式炉膛进行农业废弃物的炭化处理，并解决排放中烟气和一氧化碳超标问题；本装置尤其适配田间地头秸秆等农业废弃物的炭化使用。专利号为CN 209640066 U提出了一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置及其应用，该实用新型所述装置在生物质热解过程中，直接将所产生的生物油和热解气作为燃料为生物质的热解过程提供热能，当生物质热解过程持续稳定进行时，不需要额外提供外部能量，生物质热解过程亦可持续进行。但这两种实用新型本质都是使用了螺旋进料的方式，实现密封以及进料都比较受限，都不能实现果木剪枝等大型枝条的直接热解，从而无法实现原木炭生产。

专利号为CN 214218651 U提出一种家用烧炭机，该实用新型结构新颖，构思巧妙，使燃烧的木材与空气隔离，利用一定的温度使木材碳化，将燃烧后的木材碳化成木炭，适用于家庭用小批量制造木炭，成型效率高，使用方便。但其只适合小批量生产，实现不了连续工业化生产原木炭。

综上，现有的连续热解设备大多为针对粉碎的物料，利用螺旋推进的方式输送物料，只有粒径较小的物料才能实现在连续式热解设备中热解时的密封，密封效果差，且易拥堵；想对果木剪枝、棉花秸秆等的大块物料、长枝条进行热解时就只能采用序批式的热解方式进行，即间断式进料、间断式出炭，需要在这个过程中，炉膛开合会导致热量大量散失，并且不能实现连续生产，效率低，费时费力。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，可以实现以下目的：

1、所述设备可以实现果木剪枝等大型枝条的直接热解，实现序批式进出料，连续生产原木炭，系统循环运行；

2、所述设备同时可以将产生的热解气作为燃料为原料的热解提供热量，目标产物只有原木炭，省去了后处理的工序，提高了能源利用率，降低了能耗，降低了生产成本；

3、所述设备热解过程中密封方式简单，密封效果好，减少了热解过程的热量散失。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，包括多个独立热解机构，多个独立热解机构并联设置，每个独立热解机构均通过高温烟气输送管道、热解气输送管道与燃烧炉连接；高温烟气输送管道的气体流向为从燃烧炉到独立热解机构；热解气输送管道的气体流向为从独立热解机构到燃烧炉；

所述独立热解机构包括加热室和热解箱，加热室为侧部开口的方形箱体，所述加热室的外部设有保温层；所述加热室的内部设有加热腔，所述热解箱可放入或者取出加热腔。

进一步地，所述热解箱为具有内腔的楔形体；所述楔形体的截面宽度由上至下逐渐减小，楔形体相对应的两侧部具有对称的两个倾斜面，倾斜面的倾斜角度为1°；所述加热腔为楔形腔，所述楔形体与楔形腔相配合；

所述加热室对应热解箱倾斜面的两侧壁内部设有高温烟气腔道，所述高温烟气腔道为由下至上依次弯曲的蛇形通道，蛇形通道由多个第一导流板和多个第二导流板交错设置而形成。

进一步地，还包括烘干炉，烘干炉通过热烟气输送管道与多个独立热解机构均连接，利用高温烟气参与热解后的余热为原料烘干提供热量；

所述燃烧炉与燃油燃烧器连接。

进一步地，所述热解箱的顶部设有可拆卸的热解箱盖，热解箱盖通过螺栓固定于热解箱上；

所述热解箱盖与热解箱之间通过耐高温密封圈密封。

进一步地，所述燃烧炉设有高温烟气出口，蛇形通道的下端设高温烟气进口；

所述高温烟气输送管道包括高温烟气输送主管道和并联连接于高温烟气输送主管道上的多根高温烟气输送支管道，高温烟气输送主管道与燃烧炉的高温烟气出口连接，每根高温烟气输送支管道与一个独立热解机构的高温烟气进口连接；所述高温烟气输送支管道上设有高温烟气阀门。

进一步地，所述燃烧炉上设有热解气进口，所述热解箱上设有热解气出口，热解气出口设置在热解箱的后端；

所述热解气输送管道包括热解气输送主管道和并联连接于热解气输送主管道的多个热解气输送支管道，热解气输送主管道与燃烧炉上的热解气进口连接；每个热解气输送支管道与相对应的热解气出口连接；

热解气输送支管道与热解气出口之间通过快接接头连接，所述热解气输送支管道上设有热解气阀门。

进一步地，所述蛇形通道的上端设热烟气出口；所述热烟气输送管道包括热烟气输送主管道和并联连接于热烟气输送主管道上的热烟气输送支管道；

所述热烟气输送主管道与烘干炉的进气口连接；每根热烟气输送支管道与一个独立热解机构的热烟气出口连接。

进一步地，所述独立热解机构还包括液压叉车，液压叉车沿地面轨道运行，地面轨道延伸至加热腔内；

所述燃烧炉的两侧连通设置有配风装置。

本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

1、本实用新型可以实现果木剪枝等大型枝条的直接热解，实现序批式进出料，连续生产原木炭，系统循环运行。

2、本实用新型同时可以将产生的热解气作为燃料为原料的热解提供热量，目标产物只有原木炭，提高了能源利用率，降低了能耗，降低了生产成本。

3、本实用新型热解过程中密封方式简单，并且密封效果好。

4、本实用新型属首次实现果木剪枝等大型枝条序批式、连续生产原木炭，适应批量生产，弥补行业当前技术空白。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是图2的俯视图；

图4是独立热解机构的示意图；

图5是图4中A-A剖视图；

图6是热解箱示意图。

图中，

1-燃烧炉，2-高温烟气输送管道，3-独立热解机构，31-加热室，32-热解箱，33-保温层，34-高温烟气进口，35-热烟气出口，36-热解气出口，37-高温烟气阀门，38-热解气阀门，39-加热腔，310-地面轨道，311-第一导流板，312-第二导流板，313-热解箱盖，314-螺栓，315-液压叉车，4-热解气输送管道，5-热烟气输送管道，6-烘干炉，7-燃油燃烧器，8-配风装置。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1

如图1-6共同所示，本实施例提供一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，包括燃烧炉1、烘干炉6以及多个独立热解机构3，燃烧炉1通过高温烟气输送管道2连接多个独立热解机构3，多个独立热解机构3并联设置；燃烧炉1为独立热解机构3中生物质热解提供能量。独立热解机构3通过热解气输送管道4与燃烧炉1连接，独立热解机构3产生的热解气为燃烧炉1提供燃料。

独立热解机构3通过热烟气输送管道5与烘干炉6连接，燃烧炉1产生的高温烟气为独立热解机构中的生物质热解提供热量后，经热烟气输送管道5进入烘干房6，利用余热为物料的烘干预处理提供热源。

燃烧炉1与燃油燃烧器7连接，燃油燃烧器7为燃烧炉初始燃烧提供燃料。

燃烧炉1的两侧连通设置有配风装置8，可以直接将热解产生的热解气通入燃烧炉1中进行燃烧，并且由于距离较短，热解气中的焦油未被冷却而一并当作燃料进行燃烧，利用燃烧热量再为独立热解机构供热。

进一步地，独立热解机构3包括加热室31和热解箱32，加热室31为侧部开口的方形箱体，加热室31的内腔为加热腔39，热解箱32可放入或者取出加热腔39；所述加热室31的外部设有保温层33。

加热腔39为楔形腔，楔形腔的截面宽度由上到下逐渐减小。热解箱32为具有内腔的楔形体，所述楔形体与楔形腔相配合，所述楔形体的截面宽度由上至下逐渐减小；楔形体和楔形腔相对应的两侧部均具有对称的两个倾斜面，倾斜面的倾斜角度为1°。

加热室31对应加热腔39楔形面的侧壁内部设有高温烟气腔道，高温烟气腔道设有高温烟气进口34和热烟气出口35；热解箱32上设有热解气出口36，热解气出口36设置在热解箱32的后端。

为了增加高温烟气在高温烟气腔道的停留时间，提高换热效率，所述高温烟气腔道为由下至上依次弯曲的蛇形通道，蛇形通道由多个第一导流板311和多个第二导流板312交错设置而形成；所述高温烟气进口34设在蛇形通道的下端，热烟气出口35设置在蛇形通道的上端。

独立热解机构3还包括液压叉车315，液压叉车315沿地面轨道310运行，地面轨道310延伸至加热腔39内。液压叉车315沿地面轨道310运行，将热解箱32抬起后推入到加热腔39中，再将液压叉车315降下，使热解箱32依靠重力卡在加热腔39中，通过楔形体和楔形腔的配合，保持热解箱32具有倾斜面的侧壁与加热室31设有高温烟气腔道的侧壁紧密贴合，高温烟气从加热腔39的两侧通入，对中间的热解箱32进行加热，受热更均匀，高温烟气腔道设置为蛇形通道，增加高温烟气在高温烟气腔道的停留时间，提高换热效率。

燃烧炉1设有高温烟气出口和热解气进口；高温烟气输送管道2包括高温烟气输送主管道和并联连接于高温烟气输送主管道上的多根高温烟气输送支管道，高温烟气输送主管道与燃烧炉1的高温烟气出口连接，每根高温烟气输送支管道与一个独立热解机构3的高温烟气进口34连接；高温烟气输送支管道上设有高温烟气阀门37，高温烟气阀门37为可自动调节开度的电动阀，独立热解机构3所需热量可由高温烟气阀门37控制，可根据每个独立热解机构3所需热量进行调节，新料加大高温烟气阀门37开度以加大供热，换下一箱料的时候则可以关闭高温烟气阀门37，使热量流向有需要的其他独立热解机构3。

热解气输送管道4包括热解气输送主管道和并联连接于热解气输送主管道的多个热解气输送支管道，热解气输送主管道与燃烧炉1上的热解气进口连接，每个热解气输送支管道与热解箱32上的热解气出口36连接，热解气输送支管道与热解气出口36之间通过快接接头连接；所述热解气输送支管道上设有热解气阀门38，方便热解箱的序批式更换。

热烟气输送管道5包括热烟气输送主管道和并联连接于热烟气输送主管道上的热烟气输送支管道，热烟气输送主管道与烘干炉6的进气口连接；每根热烟气输送支管道与一个独立热解机构3的热烟气出口35连接。

进一步地，所述热解箱32的顶部设有可拆卸的热解箱盖313，热解箱盖313通过螺栓314固定于热解箱32上，所述热解箱盖313与热解箱32之间通过耐高温密封圈密封，密封结构简单，密封效果好。

为了保证设备运行稳定，所述独立热解机构3的数量大于三个，本实施例中优选四个。

本实用新型烧制的工作过程包括以下步骤：

S1，干燥预处理

将含水率较高的原料（果木剪枝等大型枝条）在通风良好的环境下进行晾晒，再将晾晒后的原料放入烘干房内进行烘干处理。

初始烘干时，可以借助外部烘干系统为烘干房提供热源，待设备热解稳定后，烘干房的热源为燃烧炉产生的高温烟气为独立热解机构供热后的余热。

S2，进料

打开热解箱上的热解箱盖，将预处理完成的果木剪枝整齐的码放进热解箱内，盖上热解箱盖；然后由液压叉车将其送入加热腔中，后将液压叉车降下，热解箱会依靠重力与加热腔侧壁紧密贴合，并通过快接接头将热解箱后端的热解气出口和热解气输送管道连接，后将液压叉车拉出。

每个独立热解机构的加热腔内依次按照以上步骤放入装好原料的热解箱。

S3，热解炭化

打开燃油燃烧器并点火，使燃油在燃烧炉内燃烧，产生的高温烟气通过高温烟气输送管道分配到每个独立热解机构的高温烟气腔道内，通过传热使热解箱内原料受热发生热解，热解产生的热解气，从热解气出口流出经热解气输送管道流入燃烧炉，参与燃烧供热，待热解气产出稳定后关闭燃油燃烧器，依靠热解产生的热解气进行燃烧供热。

S4：出料

当其中一个独立热解机构热解完成后，将与其连接的高温烟气输送支管道上的高温烟气阀门关闭，停止高温烟气的输送，通过液压叉车将热解完成的热解箱取出，后经冷却后取出成品原木炭。在此过程中，其他独立热解机构会继续进行热解，继续产生热解气供燃烧炉燃烧，产生烟气持续为其它立热解机构供热。

取出成品原木炭的热解箱，重复步骤2进料，打开该独立热解机构对应的高温烟气阀门，开始新的热解过程，如此形成循环，实现序批式进出料，连续式热解。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，其特征在于，包括多个独立热解机构（3），多个独立热解机构（3）并联设置，每个独立热解机构（3）均通过高温烟气输送管道（2）、热解气输送管道（4）与燃烧炉（1）连接；高温烟气输送管道（2）的气体流向为从燃烧炉（1）到独立热解机构（3）；热解气输送管道（4）的气体流向为从独立热解机构（3）到燃烧炉（1）；

所述独立热解机构（3）包括加热室（31）和热解箱（32），加热室（31）为侧部开口的方形箱体，所述加热室（31）的外部设有保温层（33）；所述加热室（31）的内部设有加热腔（39），所述热解箱（32）可放入或者取出加热腔（39）。

2.如权利要求1所述的一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，其特征在于，所述热解箱（32）为具有内腔的楔形体；所述楔形体的截面宽度由上至下逐渐减小，楔形体相对应的两侧部具有对称的两个倾斜面，倾斜面的倾斜角度为1°；所述加热腔（39）为楔形腔，所述楔形体与楔形腔相配合；

所述加热室（31）对应热解箱（32）倾斜面的两侧壁内部设有高温烟气腔道，所述高温烟气腔道为由下至上依次弯曲的蛇形通道，蛇形通道由多个第一导流板（311）和多个第二导流板（312）交错设置而形成。

3.如权利要求2所述的一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，其特征在于，还包括烘干炉（6），烘干炉（6）通过热烟气输送管道（5）与多个独立热解机构（3）均连接，利用高温烟气参与热解后的余热为原料烘干提供热量；

所述燃烧炉（1）与燃油燃烧器（7）连接。

4.如权利要求1所述的一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，其特征在于，所述热解箱（32）的顶部设有可拆卸的热解箱盖（313），热解箱盖（313）通过螺栓（314）固定于热解箱（32）上；

所述热解箱盖（313）与热解箱（32）之间通过耐高温密封圈密封。

5.如权利要求2所述的一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，其特征在于，所述燃烧炉（1）设有高温烟气出口，蛇形通道的下端设高温烟气进口（34）；

所述高温烟气输送管道（2）包括高温烟气输送主管道和并联连接于高温烟气输送主管道上的多根高温烟气输送支管道，高温烟气输送主管道与燃烧炉（1）的高温烟气出口连接，每根高温烟气输送支管道与一个独立热解机构（3）的高温烟气进口（34）连接；所述高温烟气输送支管道上设有高温烟气阀门（37）。

6.如权利要求1所述的一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，其特征在于，所述燃烧炉（1）上设有热解气进口，所述热解箱（32）上设有热解气出口（36），热解气出口（36）设置在热解箱（32）的后端；

所述热解气输送管道（4）包括热解气输送主管道和并联连接于热解气输送主管道的多个热解气输送支管道，热解气输送主管道与燃烧炉（1）上的热解气进口连接；每个热解气输送支管道与相对应的热解气出口（36）连接；

热解气输送支管道与热解气出口（36）之间通过快接接头连接，所述热解气输送支管道上设有热解气阀门（38）。

7.如权利要求3所述的一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，其特征在于，所述蛇形通道的上端设热烟气出口（35）；所述热烟气输送管道（5）包括热烟气输送主管道和并联连接于热烟气输送主管道上的热烟气输送支管道；

所述热烟气输送主管道与烘干炉（6）的进气口连接；每根热烟气输送支管道与一个独立热解机构（3）的热烟气出口（35）连接。

8.如权利要求1所述的一种序批连续式梯级自供热原木炭烧制设备，其特征在于，所述独立热解机构（3）还包括液压叉车（315），液压叉车（315）沿地面轨道（310）运行，地面轨道（310）延伸至加热腔（39）内；

所述燃烧炉（1）的两侧连通设置有配风装置（8）。