一種生物質碳化設備的製作方法

2023-07-07 18:49:56

一種生物質碳化設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種生物質碳化設備，輸送機按褶皺方式在豎直方向上設置，每兩個輸送機之間通過波紋管連接，在輸送機的外表包裹有電加熱裝置，在輸送機和波紋管外設有保溫層，保溫層將整個輸送機和波紋管完全包裹，電加熱裝置與保溫層之間的間隙為加熱空間，在波紋管內設有溫度探頭，在輸送機上設有與輸送機內腔連通的油氣輸送管，每個輸送機上的油氣輸送管與設置在加熱空間內的噴氣燃燒機構連接，出料口與冷卻機構連通。本實用新型解決了現有技術存在的油氣堵塞管道、以及碳化受熱不均勻、碳化溫度梯度過小或無梯度引起的碳化質量差的問題，具有能耗低，無汙染的特點，可應用於各種生物質的碳化。
【專利說明】一種生物質碳化設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種生物質碳化設備，屬於生物質碳化【技術領域】。
【背景技術】
[0002]生物炭技術是將生物質(如作物秸杆和林業廢棄物等)或其衍生物進行碳化，然後以一定的方式施用於土壤以獲得相應經濟、生態和環境收益的科學和技術理念。生物炭技術在我國農業中的固碳潛力和對我國農業增收、農業可持續發展、生態環境改善潛力的評估表明，如果生物炭技術能夠在我國農業中推廣應用，僅作物秸杆的碳化就可以每年固定5億噸CO2當量。如果該固碳方式被納入聯合國碳減排方案或我國將其納入未來國內碳交易市場之中，則按目前的國際碳市場價格13歐元/噸估算，該技術的應用可使我國農業每年增收4000億元人民幣。如此大的經濟收益必然大幅度提高秸杆利用價值，從而從根本上解決我國秸杆有效利用率低下和秸杆焚燒問題。
[0003]目前，國內外生物質碳化方法在技術途徑的選擇上普遍採用乾餾法，即在無氧條件下加熱使生物質產生裂解反應，最終生成炭黑、生物油、和成氣等。自1970年直至今利用乾餾法原理生產生物炭的技術專利就有近170項之多。乾餾法途徑技術相對簡單、成本較低。其中 CN102020999A、CN200920232191.9、CN201110433923.2 等技術均涉及利用生物質生產生物炭等產品，但這些技術存在以下問題:1、在回收裂解油、合成氣的時候油氣輸送管道會出現堵塞的問題。2、加熱生物質的溫度梯度過小或無溫度梯度從而影響生物質碳化產率和質量。3、碳化溫度控制不精確。4、設備結構布置不合理，存在佔地大或者碳化質量不好的問題。5、生產成品生物炭多直接用水冷卻，從而對生物炭成品質量造成影響等。6、容易造成大氣汙染。

【發明內容】

[0004]本實用新型要解決的技術問題:提供一種生物質碳化設備，以解決:在回收裂解油、合成氣的時候油氣輸送管道會出現堵塞的問題，同時解決碳化溫度不精確和碳化過程中的能源問題及汙染問題；加熱生物質的溫度梯度過小或無溫度梯度從而影響生物質碳化產率和質量的問題；設備結構布置不合理，存在佔地大的問題；成品因冷卻方式不佳對質量有影響的問題。
[0005]本實用新型的技術方案:
[0006]一種生物質碳化設備，包括進料鬥、輸送機和出料口，所述輸送機按褶皺方式在豎直方向上設置，且上一個輸送機的出口通過波紋管與下一個輸送機的進口相連接，在輸送機的外表包裹一層電加熱裝置，在輸送機和波紋管外設有保溫層，保溫層將整個輸送機和連接上下輸送機的波紋管完全包裹，電加熱裝置與保溫層之間的間隙為加熱空間，在波紋管內設有溫度探頭，溫度探頭與溫控系統連接，溫控系統又與電加熱裝置連接，在輸送機上設有與輸送機內腔連通的油氣輸送管，每個輸送機上的油氣輸送管與設置在加熱空間內的噴氣燃燒機構連接，所述出料口與冷卻機構連通。[0007]上述噴氣燃燒機構包括燃料補充管、空氣管、噴油嘴和點火槍，燃料補充管穿過空氣管並設置在空氣管內，且燃料補充管與噴油嘴連接，點火槍設置在空氣管的下方並向上傾斜。
[0008]前述的油氣輸送管與空氣管連通。
[0009]前述的空氣管上設有旋轉閥。
[0010]前述的空氣管與空氣增壓機連接。
[0011]前述的燃料補充管通過旋轉閥、增壓泵與柴油儲蓄箱連接，增壓泵與增壓動力源連接。
[0012]前述的冷卻機構包括出料輸送機和套在出料輸送機外部的密封管，密封管兩端與出料輸送機外管體形成密封，每端設一個出口，且該出口與製冷系統的製冷液管路相連接。
[0013]前述油氣輸送管上設有洩壓清洗管，洩壓清洗管上設有閥門。
[0014]前述的進料鬥與輸送機之間設有剛性給料機。
[0015]前述的保溫層呈圓柱狀，內層為輕質保溫材料，外層為金屬皮。
[0016]本實用新型的有益效果:
[0017]本實用新型通過在輸送機外表包裹的電加熱裝置，可使輸送機在碳化時能提供穩定而均勻的熱量，同時電加熱裝置由溫控系統控制，因此在對生物質碳化時可調控各個電加熱裝置的加熱能量大小，不僅便於形成加熱的溫度梯度，形成上冷下熱的碳化溫度分布，同時還可以準確地將每個加熱梯度的溫度控制在I度以內的誤差範圍，從而保證生物質碳化質量；油氣輸送管設置在加熱空間內，由於加熱空間內溫度較高的原因，即可巧妙的解決回收裂解油、合成氣的時候油氣輸送管道會出現堵塞的難題；輸送機按褶皺方式在豎直方向設置，有利於在有限的空間內加大輸送機的工作長度，從而延長生物質的碳化時間，便於生物質的緩慢加熱；回收的裂解油和合成氣通過油氣輸送主管輸送到噴氣燃燒機構內與空氣混合進行燃燒，即可以節省碳化燃料，又可以防治碳化過程中的大氣汙染；碳化成品經過冷卻機構的處理，可有效的降溫製冷，便於後續的包裝和儲存；在進料鬥下方與第一個輸送機之間有鋼性給料機，既可固定給料的速度，又可防止裂解油氣從給料鬥上逸；波紋管可伸縮、擺動，使應力消除，能增加設備使用壽命。本實用新型的設備大小具有靈活可變的特點，設備的規模可根據實際需要很方便地進行放大和縮小。設備具有能耗低，無汙染的特點。
[0018]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0019]圖1是本實用新型輸送機的結構布置圖；
[0020]圖2是輸送機的剖視圖及與噴氣燃燒機構的結構示意圖；
[0021]圖3是噴氣燃燒機構的結構示意圖；
[0022]圖4是冷卻機構的截面示意圖。
[0023]【具體實施方式】:
[0024]實施例:
[0025]參考圖1至圖4，本實用新型中所涉及的電加熱裝置12、電機、溫控系統(包括PLC等)均為市購產品。電加熱裝置採用履帶式加熱器，具有加熱速度快，熱利用率高，節能顯著，勞動強度低，使用安全可靠、操作方便等特點，溫控系統有模擬量輸出/輸出模塊、A/D轉換模塊、數據處理模塊等，其中PLC採用可編程的儲存器，用於內部儲存程序，並進行各種計算。[0026]本實用新型生物質碳化設備，包括進料鬥1、輸送機2和出料口，進料鬥I與輸送機2之間安裝一個剛性給料機16，既可固定給料的速度，又可防止裂解油氣從給料鬥上逸，輸送機2按褶皺方式在豎直方向設置，處於褶皺端點的每兩個輸送機2之間的進出口均通過波紋管3連接，在輸送機2外表設有保溫層11以及包裹在輸送機2外表的電加熱裝置12，電加熱裝置12與保溫層11之間的間隙為加熱空間，在波紋管3內設有溫度探頭15，溫度探頭15與溫控系統連接，溫控系統又與電加熱裝置12連接，在輸送機2上設有與輸送機2內腔連通的油氣輸送管13，每個輸送機13上的油氣輸送管13與設置在其加熱空間內的噴氣燃燒機構4連接，所述出料口與冷卻機構7連通。
[0027]所述噴氣燃燒機構4包括燃料補充管42、空氣管41、噴油嘴44和點火槍43，燃料補充管42穿過空氣管41並設置在空氣管41內，且燃料補充管42與噴油嘴44連接，點火槍43設置在空氣管41的下方並向上傾斜，以便於混合油氣的著火燃燒，在空氣管41上設有旋轉閥6，可方便調節空氣進氣量的二次供氧，保證燃燒過程中需氧量，燃料補充管42也設有旋轉閥6，也能方便的調節燃料的二次供給量的大小，空氣管41與空氣增壓機8連接，空氣增壓機與真空主機泵連接，空氣增壓機和真空主機泵分別與控制箱連接，燃料補充管42通過旋轉閥6、增壓泵9與柴油儲蓄箱10連接，增壓泵9與增壓動力源連接。
[0028]在油氣輸送管13上設有洩壓清洗管14，洩壓清洗管14上設有閥門，可方便對油氣輸送管清洗以及洩壓，保證工作的正常進行。
[0029]所述的冷卻機構7包括出料輸送機71和套在出料輸送機71外部的密封管72，密封管72兩端與出料輸送機71外管體形成密封，每端設一個出口，且該出口與製冷系統的製冷液管路相連接，以實現對生物質碳化成品的冷卻降溫。
[0030]保溫層11呈圓柱狀，內層為30 - 70cm厚的輕質保溫材料，外層為金屬皮，既能保溫，又具有一定的強度，保溫層11上可安裝檢修門，以便於檢修。
[0031]啟動時，電動機帶動輸送機2運轉，溫控系統根據預先設定好的溫度，即電加熱裝置2從前往後具有加熱溫度逐漸增大的特點，控制每個輸送機2上的電加熱裝置12對輸送機2進行加熱，生物質經由進料鬥I進入，經過輸送機2時被逐漸裂解，所產生的裂解油和合成氣經由油氣輸送管13、送入到噴氣燃燒機構4內進行燃燒，剛開始時由於裂解油和合成氣較少，需要燃料補充管42進行燃料補充，到生物質產生的裂解油和合成氣較多時，可以關掉燃料補充管42，生物質碳化完成後進入冷卻機構7進行冷卻，以便於後續的包裝儲存。
[0032]本實用新型也可以根據溫度探頭15反饋回來的溫度值，溫控系統根據預先設定好的程序實現電加熱裝置12的加熱大小調控。
【權利要求】
1.一種生物質碳化設備，包括進料鬥(I)、輸送機(2)和出料口，其特徵在於:所述輸送機(2 )按褶皺方式在豎直方向上設置，且上一個輸送機(2 )的出口通過波紋管(3 )與下一個輸送機(2)的進口相連接,在輸送機(2)的外表包裹一層電加熱裝置(12),在輸送機(2)和波紋管(3 )外設有保溫層(11)，保溫層(11)將整個輸送機(2 )和連接上下輸送機的波紋管(3)完全包裹，電加熱裝置(12)與保溫層(11)之間的間隙為加熱空間，在波紋管(3)內設有溫度探頭(15 ),在輸送機(2 )上設有與輸送機(2 )內腔連通的油氣輸送管(13 ),每個輸送機(13 )上的油氣輸送管(13 )與設置在加熱空間內的噴氣燃燒機構(4 )連接，所述出料口與冷卻機構(7)連通。
2.根據權利要求1所述的一種生物質碳化設備，其特徵在於:所述噴氣燃燒機構(4)包括燃料補充管(42 )、空氣管(41)、噴油嘴(44)和點火槍(43 )，燃料補充管(42 )穿過空氣管(41)並設置在空氣管(41)內，且燃料補充管(42)與噴油嘴(44)連接,點火槍(43)設置在空氣管(41)的下方並向上傾斜。
3.根據權利要求1或2所述的一種生物質碳化設備，其特徵在於:所述的油氣輸送管(13)與空氣管(41)連通。
4.根據權利要求2所述的一種生物質碳化設備，其特徵在於:所述的空氣管(41)上設有旋轉閥(6)。
5.根據權利要求2所述的一種生物質碳化設備，其特徵在於:所述的空氣管(41)與空氣增壓機(8)連接。
6.根據權利要求2所述的一種生物質碳化設備，其特徵在於:所述的燃料補充管(42)通過旋轉閥(6 )、增壓泵(9 )與柴油儲蓄箱(10 )連接，增壓泵(9 )與增壓動力源連接。
7.根據權利要求1所述的一種生物質碳化設備，其特徵在於:所述的冷卻機構(7)包括出料輸送機(71)和套在出料輸送機(71)外部的密封管(72 )，密封管(72 )兩端與出料輸送機(71)外管體形成密封，每端設一個出口，且該出口與製冷系統的製冷液管路相連接。
8.根據權利要求1所述的一種生物質碳化設備，其特徵在於:所述油氣輸送管(13)上設有洩壓清洗管(14)，洩壓清洗管(14)上設有閥門。
9.根據權利要求1所述的一種生物質碳化設備，其特徵在於:所述的進料鬥(I)與輸送機(2)之間設有剛性給料機(16)。
10.根據權利要求1所述的一種生物質碳化設備，其特徵在於:所述的保溫層(11)呈圓柱狀，內層為輕質保溫材料，外層為金屬皮。
【文檔編號】C10G1/00GK203807395SQ201420225173
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】李心清, 何雲勇 申請人:中國科學院地球化學研究所