專利名稱：內加熱連續式生物炭成套設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于可再生能源技術領域，具體涉及一種內加熱連續式生物炭成套設備，具體是以農作物秸桿等為原料，通過熱裂解方式生產生物炭的設備。
背景技術：
我國每年秸桿的產出量約為7億噸以上，這些秸桿約有50%被用做薪柴，而約16 %被露天焚燒，帶來嚴重的環境污染，同時每年尚有40億噸以上有機垃圾的產出，這些都對環境帶來影響。在全球節能減排的大背景下，我國也提出了到2020年二氧化碳排放比2005年減少40 45%的硬性指標，因此合理處理這些生物質類廢棄物是急需解決的問題之一。秸桿和畜禽糞便為主的農業生物質熱裂解過程可轉化成氣、炭、油三種產物，即轉化為可燃氣、生物炭、焦油等物質，既可以充分利用秸桿中的有效成分，又將秸桿中的碳固定為穩定生物炭。生物炭為一種很好的土壤改良物質，可改善土壤的物理、化學性質，增強土壤的保水保肥能力，同時其中的炭礦化非常慢，因此能減少大氣中的二氧化碳排放，降低溫室效應，此外生物炭尚有其它廣泛的用途如處理污水等。焦油為重要的化工原料，可直接用作木材防腐劑、礦石浮選劑、碳素制品添加劑等，同時還可以開發為農用植物保護劑及葉面肥等，分離后可提煉出苯、苯酚及其衍生物，可廣泛用做溶劑、燃料、醫藥中間體、食品防腐劑等。目前秸桿熱裂解裝置多集中在生產轉化裂解氣和生物油，而生物炭是作為一種副產品。利用秸桿生產生物炭、焦油、木醋、可燃氣的技術我國已有研究，CN101225316A,CN102092709A, CN101875845A, CN102020999A, CN200920232191.9 等技術均涉及利用生物制生產生物炭等產品，但這些技術存在以下問題:1.有些需要電能作為生物質裂解的能源，或者需要向有機物料中添加其它物質 ，這會增加生物炭生產成本。2.不能實現溫度自動控制，從而導致裂解過程中溫度多變，生物炭的性能及質量無法有效控制。而根據已有的研究表明不同溫度下裂解產生的生物炭性能差別較大，而且不同產物的產出比率明顯不同。
3.上述設備多為間斷式生產，即分批次裂解，不能實現生物質的連續添加及生物炭的連續產出。這些缺點在一定程度上會制約該項技術的推廣。其它將生物質轉化為可燃氣及生物柴油的處理方法只是將生物質轉化為能源，不能夠將生物質中的炭實現固定，在降低溫室氣體排放方面存在缺點。

發明內容
本發明的目的是為了解決在生物質熱裂解過程中由于松散的生物質原料喂料不暢、炭化不充分、可燃氣回用等問題，采用一種移動床炭化裝置，實現輸送物料的同時主動壓實，推動物料在爐體內移動，在炭化區內專門設計擾動器，破壞熱解炭化后的物料壓實層，減小料層間、物料顆粒及其相互間熱解傳熱傳質的阻礙，利于充分炭化反應，操作簡便，提高了產率及能量獲得率，適用于多種生物質原料的生物炭生產。為達到這一目的所采取的技術方案包括喂料斗2、連續式炭化爐7、操作平臺17和三通出料口 13，其特征在于，操作平臺17上部通過滑輪24與吊車18滑動連接、中部通過連接臂23與連續式炭化爐7固接，喂料斗2通過關風器I連接在連續式炭化爐7的頂蓋5上，連續式炭化爐7的頂部裝有物料主動壓實器6、下部四周均布檢測探測孔9，三通出料口13的上部與連續式炭化爐7內部的擾動器19轉動連接，下部與螺旋輸送機12連接。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，在頂蓋5下端與連續式炭化爐7上端通過螺栓連接，構成一個整體，并且能夠打開，連續式炭化爐7外部裝有保溫層28，起到保溫的作用。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，在連續式炭化爐7的頂蓋5右上部開有探視窗4，并與頂蓋5上平面通過螺栓連接，其作用是能夠觀察生物炭產生的過程。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，在連續式炭化爐7的頂蓋5正上部裝有物料主動壓實器電機3，物料主動壓實器電機3輸出下軸端端部與物料主動壓實器6通過鍵構成固定連接，能夠將物料主動導入到爐體，并將喂入的物料壓實，防止反料，推動物料在爐體內移動。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，連續式炭化爐7的頂蓋5左上部裝有喂料斗2，并通過關風器I連接與頂蓋5固接。能夠實現連續喂料，關風器I保證熱解過程中防止氣體進入。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，連續式炭化爐7上部為圓柱形，外部直徑為1400mm,下部為倒置圓臺形，圓臺直徑為500mm,整體設計高度4200mm,內裝有倒料筒15,由直徑為IOOOmm耐熱鋼制成，最高設計溫度1200°C，下端有爐門20。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，在連續式炭化爐7右側壁上部開有上出風口 8、中部開有中出風口 26、下端開有下出風口 28，出風口的軸線與連續式炭化爐7的外壁相切，3個出風口位置分布在連續式炭化爐7的上、中、下部，實現了生物炭生產過程中的從連續式炭化爐不同的位置抽出空氣，提高炭的產率。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，在連續式炭化爐7的四周均布4個上進風口 27和4個下進風口 16，進風口的軸線與連續式炭化爐7的軸線垂直，通過調節風量來實現溫度的調節。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，在連續式炭化爐7的四周均布4列檢測探測孔9，徑向每列有11個檢測探測孔9，探測孔直徑為14_，裝有耐高溫石英玻璃，檢測探測孔均勻分布，實時探測爐體內炭化過程，并采集多點實時溫度。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，連續式炭化爐7下方的擾動器19通過擾動器電機21帶動,通過帶輪和皮帶構成皮帶傳動機構,且擾動器19軸線與連續式炭化爐7的軸線重合，擾動器19破壞熱解炭化后的物料壓實層，減小料層間、物料顆粒及其相互間熱解傳熱傳質的阻礙，利于充分炭化反應。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，連續式炭化爐7下方裝有插板式篩板10，插板式篩板10裝有加熱棒，當物料充滿連續式炭化爐7時，能夠自動加熱，點燃原料，開始炭化，同時能夠按照生物炭的產量調整插板式篩板10，保證產生的生物炭落入三通出料口
13。 上述的內加熱連續式生物炭成套設備，螺旋輸送機11左部與三通出料口 13下方固接，出料關風器12通過螺栓連接方式與螺旋輸送機11右下端固接，螺旋輸送機11通過螺旋輸送機電機22帶動。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，炭化過程中產生的可燃氣通過上出風口
(8)、中出風口 26和下出風口 28，導入到可燃氣入口 14，實現可燃氣回用，實現爐體內加熱，滿足爐體內供熱增溫，降低了運行成本。上述的內加熱連續式生物炭成套設備，吊車18安裝在操作平臺17的左側，下部裝有吊鉤25，能夠將物料運送到操作平臺頂部。本發明的內加熱連續式生物炭成套設備中，操作平臺能夠將吊車和連續式炭化爐固接在一起，形成一個整體，設計合理。操作平臺的上部通過滑輪與吊車滑動聯系，保證了物料從地面運送到操作平臺的頂部，然后進入料斗。本發明的連續式炭化爐通過連接臂與操作平臺固接，設計合理，連續式炭化爐上安裝喂料斗、物料主動壓實器、擾動器、檢測探測口、三通出料口等，其中上部安裝喂料斗，同時裝有關風器，生產過程中能夠實現連續喂料，并防止氣體進入；本發明中物料主動壓實器6設計合理，能夠將物料主動導入到爐體，并將喂入的物料壓實，防止反料，推動物料在爐體內移動；在連續式炭化爐的四周均布4列檢測探測孔，徑向每列有11個檢測探測孔9，探測孔直徑為14_，裝有耐高溫石英玻璃，檢測探測孔均勻分布，實·時探測爐體內炭化過程，并采集多點實時溫度；在連續式炭化爐下部專門設計擾動器，破壞熱解炭化后的物料壓實層，減小料層間、物料顆粒及其相互間熱解傳熱傳質的阻礙，利于充分炭化反應。炭化過程中產生的可燃氣通過中出風口和下出風口排出，然后導入到可燃氣入口，實現可燃氣回用，滿足爐體內供熱增溫，降低了運行成本。產生的生物炭通過連續式炭化爐下端的三通出料口落入到螺旋輸送機中，然后通過螺旋輸送機電機帶動螺旋將生物炭排出。具有以上結構特點的內加熱連續式生物炭成套設備所具有的優點如下:(1)本發明解決了連續喂料的問題。由于生物質原料松散、流動性差且形狀不規貝U，物料顆粒之間容易搭接或黏著，導致喂料不暢，本發明采用吊車和喂料關風器上料喂料，實現了實時計量、連續喂料，隔斷與空氣接觸，同時設計了主動壓實器，工作時，可將生物質原料帶動旋轉喂入，同時不斷產生壓縮力對松散物料壓實，增加了物料流動性和密實度；(2)本發明提高了生物炭產量。在連續式炭化爐內安裝擾動器，通過擾動器抄動物料，破壞已有的壓實層，減小料層間、物料顆粒及其相互間熱解傳熱傳質的阻礙，利于充分反應，提高產率和能量獲得率。(3)本發明采用內加熱，降低了能耗。本發明的連續式炭化爐內部由耐熱鋼制成，內部整體設計高度4200_，最高設計溫度1200°C，采用內熱加輔助補充外熱方式為爐體內增溫保溫提供熱量，即在插板式篩板10裝有加熱棒，當物料充滿連續式炭化爐7時，能夠自動加熱，點燃原料，開始炭化，同時生產過程中產生的可燃氣回用，滿足爐體內供熱增溫，降低了能耗。(4)本發明實現了生產過程中實時監測。在連續式炭化爐內部設計了檢測探測孔，均勻分布，實時探測爐體內炭化過程，并采集多點實時溫度，實現了實施監測。


圖1為內加熱連續式生物炭成套設備主視示意圖2為內加熱連續式生物炭成套設備A向示意圖；圖3炭化設備A-A剖面示意圖；圖4炭化設備B-B剖面示意具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明的具體結構和工作過程進行描述。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，I為喂料關風器，2為喂料斗，3為物料主動壓實器電機，4為探視孔，5為頂蓋，6為物料主動壓實器，7為連續式炭化爐，8為出風口，9為檢測探測孔，10為插板式篩板，11為螺旋輸送機，12為出料關風器，13為三通出料口，14為可燃氣入口，15為導料筒，16為進風口，17為操作平臺，18為吊車，19為擾動器，20為爐門，21為擾動器電機，22為螺旋輸送機電機，23為連接臂，24為滑輪，25為吊鉤，26為中出風口，27為上進風口，28為下出風口，29為保溫層。喂料關風器1、喂料斗2、物料主動壓實器電機3、探視窗4、頂蓋5、物料主動壓實器
6、操作平臺17和吊車18組成了本發明的喂料部分，吊車18與操作平臺17頂部通過滑輪24構成滑動連接，吊車18下端的吊鉤25能夠將物料從地面提升到喂料斗2中。喂料關風器I置于頂蓋5左上部并與頂蓋5上平面通過螺栓連接，探視窗4置于頂蓋5右上部并與頂蓋5上平面通過螺栓連接，喂料斗2固接在喂料關風器I上部，物料主動壓實器電機3置于頂蓋5正中間，在物料主動壓實器電機3輸出下軸端端部與物料主動壓實器6通過鍵構成固定連接。熱解炭化主體由連續式炭化爐7、出風口 8、檢測探測孔9、插板式篩板10、螺旋輸送機11、出料關風器12、三通出料口 13、螺旋輸送機電機22、擾動器19和擾動器電機21組成，連續式炭化爐7外面裝有保溫層29， 通過連接臂23與操作平臺17固接。在頂蓋5下端與連續式炭化爐7上端通過螺栓連接，連續式炭化爐7與操作平臺17中層固接，在物料主動壓實器6右下方，在連續式炭化爐7右側壁上有上出風口 8、中出風口 26、下出風口 28，出風口的軸線與連續式炭化爐7的外壁相切，在連續式炭化爐7外壁均布上進風口 27和下進風口 16，進風口的軸線與連續式炭化爐7的軸線垂直。連續式炭化爐7圓柱面上，軸向方向有4組檢測探測孔9與連續式炭化爐7固接，徑向每組有11個檢測探測孔9，插板式篩板10垂直固接在連續式炭化爐7下端右邊。三通出料口 13置于插板式篩板10下方與連續式炭化爐7下端固接，擾動器電機21置于連續式炭化爐7下方與擾動器19下端通過帶輪和皮帶構成皮帶傳動機構，擾動器19置于連續式炭化爐7下半內部與三通出料口 13構成轉動連接，擾動器19軸線與圓柱型連續式炭化爐7軸線重合。螺旋輸送機11左部與三通出料口 13下方固接，出料關風器12通過螺栓連接方式與螺旋輸送機11右下端固接，螺旋輸送機電機22位于插板式篩板10下方螺旋輸送機11右上方通過皮帶和帶輪與螺旋輸送機11右端構成皮帶傳動結構。本發明結合圖例說明如下:實施例:采用生物質成型燃料生產生物炭采用本發明的內加熱連續式生物炭成套設備生產生物炭，原料為生物質成型燃料，直徑8mm，長度約20 30mm。干燥后重量大約I噸生物質成型燃料經吊鉤通過吊車提升到操作平臺的頂部，導入到喂料斗，喂入到喂料關風器中，當物料充滿料斗后，慢慢打開喂料關風器，物料經主動式壓實器輸送進入炭化爐體內，在輸送過程中被逐漸壓實，因生物質攜帶少量空氣，此時點燃電阻棒，爐內引燃部分生物質，提升爐內溫度，通過進出風口控制風量，可調節升溫速率，隨著物料加入，爐體內溫度升高，生物質開始發生熱解反應，被加熱到300 350°C以上時，炭化反應發生。此時將出風口產生的可燃氣，通過可燃氣入口導入到連續式炭化爐中，為滿足爐體內供熱增溫。壓實器和擾動器均以轉速4.5轉/分的速度轉動，實現連續喂料和連續出料，此時生產后的生物炭被向下輸送，進入三通出料口，然后再進入螺旋輸送機，此時要關閉出料關風器，待生物炭溫度降低到60°C以下時，同時螺旋輸送機中充滿了生物炭，然后打開出料關風器，將生產的生物炭排出。生產過程中物料不斷的喂入、炭化、生成生物炭，實現了連續生產。最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普 通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種內加熱連續式生物炭成套設備，包括喂料斗(2)、連續式炭化爐(7)、操作平臺(17)和三通出料口(13)，其特征在于，操作平臺(17)上部通過滑輪(24)與吊車(18)滑動連接、中部通過連接臂(23)與連續式炭化爐(7)固接，喂料斗(2)通過關風器(I)連接在連續式炭化爐(7)的頂蓋(5)上，連續式炭化爐(7)的頂部裝有物料主動壓實器￠)、下部四周均布檢測探測孔(9)，三通出料口(13)的上部與連續式炭化爐(7)內部的擾動器(19)轉動連接，下部與螺旋輸送機(12)連接。
2.根據權利要求1所述的內加熱連續式生物炭成套設備，其特征在于在頂蓋(5)下端與連續式炭化爐(7)上端通過螺栓連接，連續式炭化爐(7)外部裝有保溫層(29)。
3.根據權利要求1或2所述的內加熱連續式生物炭成套設備，其特征在于在連續式炭化爐(7)的 頂蓋(5)右上部開有探視窗(4)，并與頂蓋(5)上平面通過螺栓連接。
4.根據權利要求1或2所述的內加熱連續式生物炭成套設備,其特征在于在連續式炭化爐(7)的頂蓋(5)正上部裝有物料主動壓實器電機(3)，物料主動壓實器電機(3)輸出下軸端端部與物料主動壓實器(6)通過鍵構成固定連接。
5.根據權利要求1或2所述的內加熱連續式生物炭成套設備,其特征在于連續式炭化爐(7)的頂蓋(5)左上部裝有喂料斗(2)，并通過關風器⑴連接與頂蓋(5)固接。
6.根據權利要求1所述的內加熱連續式生物炭成套設備，其特征在于連續式炭化爐(7)上部為圓柱形,外部直徑為1400mm,下部為倒置圓臺形，圓臺直徑為500mm,整體設計高度4200mm，內裝有倒料筒(15)，由直徑為IOOOmm耐熱鋼制成，最高設計溫度1200°C，下端有爐門(20)。
7.根據權利要求1或6所述的內加熱連續式生物炭成套設備,其特征在于在連續式炭化爐(7)右側壁上部開有上出風口(8)、中部開有中出風口(26)、下端開有下出風口(28)，出風口的軸線與連續式炭化爐(7)的外壁相切。
8.根據權利要求1或6所述的內加熱連續式生物炭成套設備,其特征在于在連續式炭化爐(7)的四周均布4個上進風口(27)和4個下進風口(16)，進風口的軸線與連續式炭化爐⑵的軸線垂直。
9.根據權利要求1或6所述的內加熱連續式生物炭成套設備，其特征在于在連續式炭化爐(7)的四周均布4列檢測探測孔(9)，徑向每列有9個檢測探測孔9，探測孔直徑為14_，裝有耐高溫石英玻璃。
10.根據權利要求1或6所述的內加熱連續式生物炭成套設備,其特征在于連續式炭化爐(7)下方的擾動器(19)通過擾動器電機(21)帶動，通過帶輪和皮帶構成皮帶傳動機構，且擾動器(19)軸線與連續式炭化爐(7)的軸線重合。
11.根據權利要求1或6所述的內加熱連續式生物炭成套設備,其特征在于連續式炭化爐(7)下方裝有插板式篩板(10),插板式篩板(10)上裝有加熱棒。
12.根據權利要求1所述的內加熱連續式生物炭成套設備，其特征在于螺旋輸送機(11)左部與三通出料口(13)下方固接，出料關風器(12)通過螺栓連接方式與螺旋輸送機(11)右下端固接，螺旋輸送機(11)通過螺旋輸送機電機(22)帶動。
13.根據權利要求1所述的內加熱連續式生物炭成套設備，其特征在于炭化過程中產生的可燃氣通過上出風口(8)、中出風口(26)和下出風口(28)導入到可燃氣入口(14)。
14.根據權利要求1所述的內加熱連續式生物炭成套設備，其特征在于吊車(18)安裝在操作平臺(17)的左側 ，下部裝有吊鉤(25)，能夠將物料運送到操作平臺頂部。
全文摘要
本發明公開了一種內加熱連續式生物炭成套設備，屬于可再生能源技術領域。技術方案包括喂料斗(2)、連續式炭化爐(7)、操作平臺(17)和三通出料口(13)，操作平臺(17)中部與炭化設備主體(7)固接，上部與吊車(18)滑動連接，頂部裝有物料主動壓實器(6)，下部四周均布檢測探測孔(9)，三通出料口(13)的上部與連續式炭化爐(7)內部的擾動器(19)轉動連接。原料經喂料斗進入炭化爐體內，爐體內溫度升高，開始熱解反應，產生的生物炭被向下輸送出爐體。本發明解決在生物質炭生產過程中原料喂料不暢，炭化不充分等問題，提高了生產率，適用于不同的生物質原料。本發明為推動我國生物炭產業的發展提供了保障。
文檔編號C10B53/02GK103087738SQ20121051664
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者趙立欣, 孟海波, 姚宗路, 劉德旺, 田宜水, 袁艷文 申請人:農業部規劃設計研究院