CN220520434U - 一种利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及生物质炭化技术领域，具体而言，涉及一种利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，包括进料仓、炭化炉、燃烧室、出料仓、净化装置以及底座，其中：炭化炉为滚筒式结构，两端分别通过支撑架与底座连接，炭化炉整体横置在底座上；燃烧室固定在底座上，整体环绕套设在炭化炉炉体的外围；进料仓的出口端通过旋转密封装置与炭化炉的进口端连接；出料仓的进口端通过旋转密封装置与炭化炉的出口端连接；净化装置的一端与炭化炉的出口端连接，另一端与燃烧室的进气口连接。本申请在炭化炉外部设置燃烧室，实现了生物质燃气的连续循环利用，大大降低了能源的消耗，提高了炭化效率和炭化的效果，减轻了对环境的污染。

Description

一种利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统

技术领域

本申请涉及生物质炭化技术领域，具体而言，涉及一种利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统。

背景技术

生物质炭具有吸附性强、比表面积大等优点，生物质炭作为土壤修复材料能够改良受重金属污染的土壤和修复盐碱化土壤，因此受到国内外学者的普遍关注，生物质能来源广泛、成本低廉，是可再生能源的重要组成部分，成熟地利用生物质能技术不仅可以缓解现阶段我国所面临的能源紧缺问题，而且能减缓因大量燃烧化石能源而造成的全球性变暖问题，对维持生态环境的稳定也会产生积极影响。

随着国家和社会对于生态环境保护的逐步重视，也为改善农村的生产、生活环境，提高农民的生活质量，以作物秸秆、畜禽粪便、农林废弃物和环境污染物为原料，使之无害化和资源化，为解决农村农林废弃尤其是秸秆乱堆乱放和随地焚烧问题，一般采用炭化炉系统对生物质原料进行燃烧炭化，使生物质在炭化炉中的燃烧，产生生物质炭和生物质燃气，生物质炭能够作为炭基土壤的修复材料，从而实现农林废弃物再利用。

现有的炭化炉制炭系统无法实现生物质炭的连续生产，并且在炭化过程中，对产生的烟气净化效果较差，容易对环境产生污染，同时对能源的需求消耗较大，炭化的效率较低。

实用新型内容

本申请提供了一种利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，充分利用了生物质资源，能够连续产出生物质炭和生物质燃气，并且对产生的烟气进行了净化，减少了污染，提高了整体的炭化效率。

为了实现上述目的，本申请提供了一种利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，包括进料仓、炭化炉、燃烧室、出料仓、净化装置以及底座，其中：炭化炉为滚筒式结构，两端分别通过支撑架与底座连接，炭化炉整体横置在底座上；燃烧室固定在底座上，整体环绕套设在炭化炉炉体的外围，用于对炭化炉内部加热；进料仓的出口端通过旋转密封装置与炭化炉的进口端连接；出料仓的进口端通过旋转密封装置与炭化炉的出口端连接；净化装置的一端与炭化炉的出口端连接，另一端与燃烧室的进气口连接，用于将产生的生物质燃气净化，并输送至燃烧室进行燃烧。

进一步的，还包括回转动力装置，回转动力装置固定在底座上，分为两组，分别设置在炭化炉前后两端的下方，用于驱动炭化炉进行转动。

进一步的，回转动力装置包括驱动电机、减速箱以及驱动齿轮机构，其中：驱动电机的输出轴与减速箱的输入轴连接；减速箱的输出轴与驱动齿轮机构连接；驱动齿轮机构与炭化炉连接。

进一步的，进料仓的进口端上方设置有进料装置，进料装置由电机和进料绞龙组成。

进一步的，出料仓的出口端下方设置有出料收集装置，出料收集装置上设置有水冷套，用于对产生的生物质炭进行降温。

进一步的，炭化炉的内部设置有螺旋结构的导料片，炭化炉靠近出口端的上方设置有烟气出口。

进一步的，净化装置包括依次连接的旋风除尘器、冷凝器、干燥器、变频罗茨风机以及储气罐，其中：旋风除尘器整体由两台扩散式旋风分离器组成，进口端与炭化炉的烟气出口连通；冷凝器为立式管壳冷凝器，底部设置有水封结构的排放口；干燥器内部设置有鲍尔环，底部设置有水封结构的排放口；变频罗茨风机用于为生物质燃气的流动提供动力；储气罐的出口端与燃烧室进气口连接，连接管道上设置有第一电动球阀，用于控制生物质燃气进入燃烧室的流速；储气罐的顶部还设置有第二电动球阀和燃烧器，用于将过量的生物质燃气排出。

进一步的，燃烧室的底部设置有点燃器，用于点燃进入的生物质燃气，从而实现对炭化炉的加热，加热时，燃烧室内的温度保持在400-800℃范围内。

进一步的，燃烧室的外壁设置有保温隔热层，燃烧室的顶部设置有排气烟筒。

进一步的，排气烟筒通过气体管道与烘干机连通，使高温气体进入烘干机，对原料进行烘干。

本实用新型提供的一种利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，具有以下有益效果：

本申请在炭化炉外部设置燃烧室，通过燃烧室对炭化炉内部进行加热，使炭化炉内部的生物质原料发生高温裂解，从而产生生物质燃气和生物质炭，产生的生物质炭作为炭基土壤修复材料可以直接作为修复材料施于土壤，或者作为原材料搭配其他材料共同施用，对土壤进行改良，产生的生物质燃气通过净化装置净化后会再次进入燃烧室燃烧，提供燃烧室所需的热量，实现了生物质燃气的连续循环利用，大大降低了能源的消耗，提高了炭化效率和炭化的效果，并且没有对生物质原料直接进行燃烧，对产生的生物质燃气还进行了净化处理，减轻了对环境的污染。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统的主视图；

图2是根据本申请实施例提供的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统的俯视图；

图中：1-进料仓、2-炭化炉、3-燃烧室、4-出料仓、5-底座、51-支撑架、61-旋风除尘器、62-冷凝器、63-干燥器、64-变频罗茨风机、65-储气罐、7-回转动力装置、8-进料装置、9-出料收集装置、10-排气烟筒、11-第一电动球阀、12-第二电动球阀。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1-2所示，本申请提供了一种利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，包括进料仓1、炭化炉2、燃烧室3、出料仓4、净化装置以及底座5，其中：炭化炉2为滚筒式结构，两端分别通过支撑架51与底座5连接，炭化炉2整体横置在底座5上；燃烧室3固定在底座5上，整体环绕套设在炭化炉2炉体的外围，用于对炭化炉2内部加热；进料仓1的出口端通过旋转密封装置与炭化炉2的进口端连接；出料仓4的进口端通过旋转密封装置与炭化炉2的出口端连接；净化装置的一端与炭化炉2的出口端连接，另一端与燃烧室3的进气口连接，用于将产生的生物质燃气净化，并输送至燃烧室3进行燃烧。

具体的，本申请实施例提供的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，改变了传统炭化炉直接对内部生物质原料燃烧的模式，而是通过在炭化炉2的外部套设燃烧室3，通过燃烧室3内部燃烧气体以及炭化炉2整体的转动，实现对炭化炉2内部生物质原料的加热，从而使其发生高温裂解，产生生物质炭和生物质燃气，后续再对产生的生物质燃气进行净化，并将净化后的生物质燃气输送至燃烧室3燃烧，实现生物质燃气的自产自用。其中，底座5主要起到固定支撑的作用；炭化炉2优选为滚筒式结构，两端通过支撑架51与底座5可转动连接，炭化炉2整体能够进行旋转，内部用于生物质原料发生高温裂解反应；进料仓1设置在炭化炉2的前端，通过旋转密封装置与炭化炉2的进口连通，保证其连接的密封性，用于向炭化炉2内输送生物质原料；出料仓4设置在炭化炉2的后端，通过旋转密封装置与炭化炉2的出口连通，保证其连接的密封性，用于收集炭化炉2内产生的生物质炭；燃烧室3环绕套设在炭化炉2中间部分的外围，主要通过燃烧燃气的方式产生热量，从而对炭化炉2整体进行加热，使其内部的生物质原料高温发生裂解反应；净化装置一端与炭化炉2出口端烟气出口连通，另一端与燃烧室3的进气口连接，净化装置一方面用于将炭化炉2内生物质原料裂解产生的生物质燃气引出净化，另一方面用于将净化后的生物质燃气储存，并且输送给燃烧室3作为燃气能源进行燃烧，产生热量对炭化炉2加热。通过设置燃烧室3以及净化装置，实现了生物质炭的连续生产，并且产生的生物质燃气还能够进行循环利用，大大提高了整体炭化的效率。

进一步的，还包括回转动力装置7，回转动力装置7固定在底座5上，分为两组，分别设置在炭化炉2前后两端的下方，用于驱动炭化炉2进行转动。回转动力装置7主要用于驱动炭化炉2的旋转，优选设置两组，分别设置在炭化炉2前后两端，保证炭化炉2稳定加热。加热时，通过控制回转动力装置7实现炭化炉2的均匀转动，从而使内部的生物质原料受热更加均匀。

进一步的，回转动力装置7包括驱动电机、减速箱以及驱动齿轮机构，其中：驱动电机的输出轴与减速箱的输入轴连接；减速箱的输出轴与驱动齿轮机构连接；驱动齿轮机构与炭化炉2连接。炭化炉2的驱动方式优选采用齿轮传动，驱动齿轮机构通过螺栓固定在炭化炉2的筒体上，具体位置根据炭化炉2的实际长度进行选择。炭化过程中，可以根据实际炭化效果，控制驱动电机和减速箱，实现炭化炉2转动速度的调整。

进一步的，进料仓1的进口端上方设置有进料装置8，进料装置8由电机和进料绞龙组成。进料装置8优选进料绞龙，将作物秸秆、畜禽粪便、农林废弃物和环境污染物等搅碎，形成生物质原料，然后进入进料仓1。

进一步的，出料仓4的出口端下方设置有出料收集装置9，出料收集装置9上设置有水冷套，用于对产生的生物质炭进行降温。出料收集装置9主要用于收集炭化产生的生物质炭，由出料绞龙和收集仓组成，在出料收集装置9上设置有水冷套，主要用于对生物质炭进行降温，使其能够被迅速收集运走，而产出的生物质炭作为炭基土壤的修复材料可以直接作为修复材料施于土壤，也可以作为原材料搭配其他材料共同施用，对土壤进行改良。

进一步的，炭化炉2的内部设置有螺旋结构的导料片，炭化炉2靠近出口端的上方设置有烟气出口。炭化炉2内部设置有导料片，导料片优选为螺旋结构，用于对内部生物质炭原料的搅拌以及向前推送，使生物质原料在炭化炉2内部能够均匀受热；烟气出口设置在炭化炉2后方出口端的上方，用净化装置连接，主要用于使产生的生物质燃气进入后续的净化装置净化。

进一步的，净化装置包括依次连接的旋风除尘器61、冷凝器62、干燥器63、变频罗茨风机64以及储气罐65，其中：旋风除尘器61整体由两台扩散式旋风分离器组成，进口端与炭化炉2的烟气出口连通；冷凝器62为立式管壳冷凝器62，底部设置有水封结构的排放口；干燥器63内部设置有鲍尔环，底部设置有水封结构的排放口；变频罗茨风机64用于为生物质燃气的流动提供动力；储气罐65的出口端与燃烧室3进气口连接，连接管道上设置有第一电动球阀11，用于控制生物质燃气进入燃烧室3的流速；储气罐65的顶部还设置有第二电动球阀12和燃烧器，用于将过量的生物质燃气排出。净化装置由依次连接的旋风除尘器61、冷凝器62、干燥器63、变频罗茨风机64以及储气罐65组成，能够对生物质燃气实现多重净化；旋风除尘器61由串联的两台扩散式旋风分离器组成，主要用于去除生物质燃气中的大部分颗粒物质以及部分焦油；冷凝器62采用立式管壳冷凝器，主要用于对生物质燃气冷却并析出其中的水汽和轻质焦油，底部设置有水封结构的排放口，用于向外界排出分离出来的杂质；干燥器63内部设置有鲍尔环，进一步析出生物质燃气的中的水汽和轻质焦油，底部设置水封结构的排放口，同样用于向外界排出分离出来的杂质；变频罗茨风机64主要为生物质燃气的流动提供动力，使炭化炉2内产生的生物质燃气能够进入净化装置中；储气罐65一方面用于储存净化后的生物质燃气，另一方面通过连接管道和第一电动球阀11与燃烧室3连接，向燃烧室3输送所需的生物质燃气，输送过程中，可以根据实际情况，调节第一电动球阀11，实现生物质燃气输送流量的控制。此外，储气罐65顶部还设置有第二电动球阀12和燃烧器，当储气罐65内部生物质燃气较多，超出储气限定范围时，可以打开第二电动球阀12和燃烧器，直接将生物质燃气点燃排出到外界，由于生物质燃气已经经过了净化，因此并不会对环境造成污染。

进一步的，燃烧室3的底部设置有点燃器，用于点燃进入的生物质燃气，从而实现对炭化炉2的加热，加热时，燃烧室3内的温度保持在400-800℃范围内。燃烧室3主要靠底部点燃器点燃内部的燃气来获得热量的，初始情况下，需要先通过进气口向燃烧室3内通入一定量的燃气，使燃烧室3内部的温度达到炭化炉2所需的加热温度，后续只需要点燃储气罐65内输送的净化后的生物质燃气就能够维持燃烧室3内的温度，从而实现对炭化炉2的加热。

进一步的，燃烧室3的外壁设置有保温隔热层，燃烧室3的顶部设置有排气烟筒10。燃烧室3的外壁设置有保温隔热层，一方面用于保证燃烧室3内部的热量，防止热量外泄，另一方面用于隔绝外界与燃烧室3的热量，防止烫伤工作人员。燃烧室3的顶部设置有多组排气烟筒10，通过排气烟筒10能够将生物质燃气燃烧后产生的高温气体排出到外界。

进一步的，排气烟筒10通过气体管道与烘干机连通，使高温气体进入烘干机，对原料进行烘干。根据实际情况，燃烧室3的排气烟筒10可以通过气体管道直接与处理原材料的烘干机连通，将燃烧后产生的高温气体引出到烘干机的内部，对原材料进行相应的高温加热处理，从而实现烟气的进一步循环利用，提高了整体的热效率。

具体的，本申请实施例提供的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统在工作时，先将作物秸秆、畜禽粪便、农林废弃物和环境污染物等通过进料装置8进行粉碎，在进料仓1形成生物质原料，然后进入炭化炉2，生物质原料在炭化炉2内部导料片以及炭化炉2自身旋转的作用下，从炭化炉2的前端向后端慢慢输送，输送过程中，点燃燃烧室3内部的气体，通过燃烧室3对炭化炉2进行加热，随着持续加热，炭化炉2内部的生物质原料会发生高温裂解，产生生物质炭和生物质燃气，其中，生物质炭进入出料仓4，通过下方的出料收集装置9进行收集，而生物质燃气通过炭化炉2的烟气出口进入净化装置中，净化后会聚集在储气罐65中进行储存，随后可以通过控制第一电动球阀11，将净化后的生物质燃气输送至燃烧室3进行点燃，提供燃烧室3所需的热量，这样就可以实现生物质炭的连续生产以及生物质燃气的自给自用，大大降低了能源的消耗，提高了炭化效率和炭化的效果，减轻了对环境的污染。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，其特征在于，包括进料仓、炭化炉、燃烧室、出料仓、净化装置以及底座，其中：

所述炭化炉为滚筒式结构，两端分别通过支撑架与所述底座连接，所述炭化炉整体横置在所述底座上；

所述燃烧室固定在所述底座上，整体环绕套设在所述炭化炉炉体的外围，用于对所述炭化炉内部加热；

所述进料仓的出口端通过旋转密封装置与所述炭化炉的进口端连接；

所述出料仓的进口端通过旋转密封装置与所述炭化炉的出口端连接；

所述净化装置的一端与所述炭化炉的出口端连接，另一端与所述燃烧室的进气口连接，用于将产生的生物质燃气净化，并输送至所述燃烧室进行燃烧。

2.根据权利要求1所述的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，其特征在于，还包括回转动力装置，所述回转动力装置固定在所述底座上，分为两组，分别设置在所述炭化炉前后两端的下方，用于驱动所述炭化炉进行转动。

3.根据权利要求2所述的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，其特征在于，所述回转动力装置包括驱动电机、减速箱以及驱动齿轮机构，其中：

所述驱动电机的输出轴与所述减速箱的输入轴连接；

所述减速箱的输出轴与所述驱动齿轮机构连接；

所述驱动齿轮机构与所述炭化炉连接。

4.根据权利要求1所述的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，其特征在于，所述进料仓的进口端上方设置有进料装置，所述进料装置由电机和进料绞龙组成。

5.根据权利要求1所述的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，其特征在于，所述出料仓的出口端下方设置有出料收集装置，所述出料收集装置上设置有水冷套，用于对产生的生物质炭进行降温。

6.根据权利要求1所述的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，其特征在于，所述炭化炉的内部设置有螺旋结构的导料片，所述炭化炉靠近出口端的上方设置有烟气出口。

7.根据权利要求6所述的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，其特征在于，所述净化装置包括依次连接的旋风除尘器、冷凝器、干燥器、变频罗茨风机以及储气罐，其中：

所述旋风除尘器整体由两台扩散式旋风分离器组成，进口端与所述炭化炉的烟气出口连通；

所述冷凝器为立式管壳冷凝器，底部设置有水封结构的排放口；

所述干燥器内部设置有鲍尔环，底部设置有水封结构的排放口；

所述变频罗茨风机用于为生物质燃气的流动提供动力；

所述储气罐的出口端与所述燃烧室进气口连接，连接管道上设置有第一电动球阀，用于控制生物质燃气进入所述燃烧室的流速；

所述储气罐的顶部还设置有第二电动球阀和燃烧器，用于将过量的生物质燃气排出。

8.根据权利要求7所述的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，其特征在于，所述燃烧室的底部设置有点燃器，用于点燃进入的生物质燃气，从而实现对所述炭化炉的加热，加热时，所述燃烧室内的温度保持在400-800℃范围内。

9.根据权利要求8所述的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，其特征在于，所述燃烧室的外壁设置有保温隔热层，所述燃烧室的顶部设置有排气烟筒。

10.根据权利要求9所述的利用生物质制备炭基土壤修复材料的系统，其特征在于，所述排气烟筒通过气体管道与烘干机连通，使高温气体进入烘干机，对原料进行烘干。