一種連續炭化爐的製作方法
2023-05-13 21:27:06
一種連續炭化爐的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種連續炭化爐，包括旋轉爐、進料裝置和落料裝置，進料裝置和落料裝置分別連接於旋轉爐兩端；所述炭化爐還包括燃燒室、火道與煙氣通道；旋轉爐內腔設有煙氣換熱通道，所述煙氣換熱通道的通道壁為導熱壁，煙氣換熱通道設有煙氣入口與煙氣出口，煙氣換熱通道的煙氣入口與燃燒室之間通過火道連通，煙氣換熱通道自煙氣入口到煙氣出口沿落料口到進料口方向延伸；煙氣通道連通燃燒室與旋轉爐內腔；旋轉爐的內腔包括外熱區與內熱區，設有煙氣換熱通道一側的區域為外熱區，另一側的區域為內熱區。本發明佔地小、成本低，解決了管道易堵塞問題，提高了能源利用率，同時可以靈活調整熱解產物的比例，對生產需求的適應性極強。
【專利說明】一種連續炭化爐
【技術領域】
[0001]本發明涉及能源利用領域，更具體地涉及一種連續炭化爐，適用於小型高效的生物質制炭和工業供熱領域。
【背景技術】
[0002]隨著20世紀末化石能源逐漸枯竭，環境惡化，國際社會開始重視新能源開發，特別是在生物質能源方面的研究開發。生物質能源具有有儲量大、可再生性、可儲存與替代性、碳中性和清潔等特點，在能源利用和環境保護方面具有獨特的優勢。
[0003]中國專利CN102504835A《生物質炭化爐》公開了一種既能提高生物質原料炭化速度又能提高生物質原料炭化質量的生物質炭化爐，但是該發明沒有充分利用炭化產生的木煤氣，導致了能源的浪費，熱效率低下。
[0004]中國專利CN102032553A《一種連續迴轉式生物質熱解炭化和鍋爐供熱一體化的設備》公開了一種利用生物質熱解炭化產生木煤氣，通過燃燒後產生的高溫煙氣為生物質熱解提供高溫能量的設備。但是該設備存在以下的不足:1、僅僅是外熱式炭化方式，沒有高溫煙氣與生物質原料的內 熱式接觸，炭化效率偏低。2、採用的是傳統的絕氧熱解工藝，炭得率與可燃氣體得率不可調整。3、木煤氣抽取溫度偏低，易凝結成木焦油，造成管道堵塞，汙染設備和環境。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種節能高效並可以靈活調整熱解產物的比例連續炭化爐。為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案如下:
[0006]一種連續炭化爐，包括旋轉爐、進料裝置和落料裝置，進料裝置和落料裝置分別連接於旋轉爐兩端，旋轉爐設置進料裝置的一端為進料端，旋轉爐設置出料裝置的一端為出料端；所述炭化爐還包括燃燒室、火道與煙氣通道；
[0007]旋轉爐內腔設有煙氣換熱通道，所述煙氣換熱通道的通道壁為導熱壁，煙氣換熱通道設有煙氣入口與煙氣出口，煙氣換熱通道的煙氣入口與燃燒室之間通過火道連通，煙氣換熱通道自煙氣入口到煙氣出口沿落料端向進料端方向延伸；
[0008]煙氣通道連通燃燒室與旋轉爐內腔；
[0009]旋轉爐的內腔包括外熱區與內熱區，設有煙氣換熱通道一側的區域為外熱區，另一側的區域為內熱區。
[0010]進一步地，所述的連續炭化爐中，所述煙氣換熱通道包括火管或換熱夾層；
[0011 ] 所述火管為中空管式結構，所述換熱夾層為固定於旋轉爐內壁的夾層結構。
[0012]進一步地，所述的連續炭化爐中，所述火管一端固定連接於旋轉爐落料端，火管外壁通過彈性件與旋轉爐內壁彈性連接。
[0013]進一步地，所述的連續炭化爐中，煙氣通道包括進料端煙氣通道和落料端煙氣通道；進料端煙氣通道連通內熱區和燃燒室，落料端煙氣通道連通外熱區和燃燒室；進料端煙氣通道或落料端煙氣通道設有流量調控裝置。
[0014]進一步地，所述的連續炭化爐中，旋轉爐進料端設有進料端氣櫃，旋轉爐落料端設有落料端氣櫃；進料端煙氣回流口設於進料端氣櫃，落料端煙氣回流口設於落料端氣櫃。
[0015]進一步地，所述的連續炭化爐中，火道與煙氣換熱通道之間設有火櫃，火道與煙氣換熱通道分別與火櫃連通。
[0016]進一步地，所述的連續炭化爐中，所述旋轉爐還包括保溫層，保溫層固定設置于于旋轉爐爐壁。
[0017]進一步地，所述的連續炭化爐中，旋轉爐內腔布設有用於混合物料的掀料板。
[0018]進一步地，所述的連續炭化爐還包括換熱鍋爐，換熱鍋爐的尾氣排放端與火道以管道相通連接，管道中設有流量調控裝置，所述流量調控裝置包括風機。
[0019]進一步地，所述 的連續炭化爐中，連通燃燒室與換熱鍋爐的管道預留出口，出口處裝有閥門。
[0020]本發明佔地小、成本低，解決了管道易堵塞問題，提高了能源利用率，同時可以靈活調整熱解產物的比例，對生產需求的適應性極強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明一實施方式所述一種連續炭化爐的結構圖；
[0022]圖2為圖1中連續炭化爐的A-A剖面圖。
[0023]標號說明:
[0024]1-旋轉爐
[0025]2-落料端氣櫃
[0026]3-落料裝置
[0027]4-火櫃
[0028]5-支撐環
[0029]6-火管
[0030]7-傳動齒輪
[0031]8-保溫層
[0032]9-掀料板
[0033]10-進料裝置
[0034]11-進料端風機
[0035]12-燃燒室
[0036]13-換熱鍋爐
[0037]14-火道
[0038]15-彈簧
[0039]16-支撐裝置
[0040]17-長直圓筒
[0041]18-進料端氣櫃
[0042]19-落料端風機
[0043]20-風機[0044]21-閥門【具體實施方式】
[0045]為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。
[0046]請參閱圖1與圖2，圖1為本發明一實施方式所述一種連續炭化爐的結構圖；圖2為圖1中連續炭化爐的A-A剖面圖。
[0047]所述連續炭化爐包括旋轉爐1，旋轉爐I兩端分別設有落料裝置3與進料裝置10 ；所述連續炭化爐還包括燃燒室12與煙氣通道。
[0048]旋轉爐I內腔設有煙氣換熱通道與煙氣回流口，所述煙氣換熱通道的通道壁為導熱壁，煙氣換熱通道設有煙氣入口與煙氣出口，煙氣換熱通道的煙氣入口與燃燒室12之間通過火道14連通，煙氣換熱通道自煙氣入口到煙氣出口沿落料端到進料端方向延伸。延伸的方向在某些實施例中可以是直線延伸，即通過直線管道延伸，在某些實施例中可以是曲線，例如螺旋線的方式延伸，螺旋管可以從落料端至進料端方向螺旋延伸，其中的氣流雖然是螺旋方式運動，但是前進的軸向方向仍然是從落料端向進料端方向。也就是不管採用什麼具體的煙氣換熱通道形式，熱煙氣的運動方向與物料的運送方向是逆流的，這樣也可以保證熱交換的高效。[0049]燃燒室12與旋轉爐I的煙氣回流口之間通過煙氣通道連通。旋轉爐I的內腔包括外熱區與內熱區，設有煙氣換熱通道的區域為外熱區。實際上，外熱區與內熱區的區別在於外熱區設有外加熱源(即煙氣換熱通道)，對生物質原料以外熱式加熱為主，而內熱區為無外加熱源的區域，在內熱區對生物質原料以內熱式加熱即高溫煙氣的加熱作用為主。
[0050]本實施方式中煙氣換熱通道為火管6,所述火管6為中空管式結構,火管6與旋轉爐的旋轉軸平行地布設於旋轉爐I爐壁內側，火管6 —端固定連接於旋轉爐I落料端，這一固定連接的方式可以是焊接或固定式機械連接。本實施方式中，共布設有六根火管6，均為無縫不鏽鋼管，材質為耐高溫310#不鏽鋼。火管6 —端通過焊接工藝固定於旋轉爐I的落料端端面並與火櫃4相通，使得高溫煙氣可通過火櫃4進入火管6 ;火管6另一端不固定，但為了保證火管6的位置與旋轉爐I相對固定並可隨旋轉爐I轉動而一起轉動，火管6需要通過在火管6管壁設置彈性件或滑動支撐件以使其與旋轉爐I內壁非固定連接。為此，本實施方式中設有彈簧15，即對火管6的管壁設置有兩根彈簧15，對火管6進行彈性支撐。彈簧15 —端焊接於旋轉爐I爐壁內側，另一端焊接於火管6側面。
[0051]在其他實施方式中，煙氣換熱通道還可以是固定於旋轉爐內壁的夾層結構，以及其他可同時實現熱交換和煙氣輸送功能的結構。
[0052]進一步地，所述的連續炭化爐中，旋轉爐I進料端和旋轉爐I落料端分別設有進料端煙氣回流口和落料端煙氣回流口，進料端煙氣回流口和落料端煙氣回流口分別通過管道與燃燒室12連通。
[0053]本實施方式中，旋轉爐I進料端設有進料端氣櫃18，旋轉爐I落料端設有落料端氣櫃2 ;進料端煙氣回流口設於進料端氣櫃18，落料端煙氣回流口設於落料端氣櫃2。燃燒室12與進料端煙氣回流口之間的管道或燃燒室12與落料端煙氣回流口之間的管道設有流量調控裝置；在本實施方式中所述流量調控裝置為風機，即連通進料端氣櫃18與燃燒室12的管道內設有進料端風機11 ;連通落料端氣櫃2與燃燒室12的管道內設有落料端風機19，分別用於抽取內熱區的混合煙氣與外熱區的混合煙氣。從進料端氣櫃18和落料端氣櫃2抽取的混合煙氣在燃燒室12中進行配氧二次燃燒。在其他實施方式中，流量調控裝置還可以是能夠實現調控煙氣流量功能的其他裝置。
[0054]進一步地,火道14與火管6之間設有火櫃4,火道14與火管6分別與火櫃4連通，燃燒室12中的高溫煙氣通過火道14通往火櫃4並進一步進入火管6，熱量在火管6的管壁被散發至外熱區對生物質原料進行加熱，高溫煙氣最終通過火管6的出口排向內熱區。
[0055]另一方面，旋轉爐內腔設有掀料板9，它的作用是令生物質原料與高溫的混合煙氣充分接觸，受到內熱式加熱而迅速升溫。在掀料板的運動輔助下，生物質原料前進到外熱區，於是生物質原料受到火管6的外熱式加熱而實現快速炭化，同時產生可燃燒的木煤氣。這樣一來，從火管6出來的含有少量氧氣的高溫煙氣與木煤氣混合形成混合煙氣的同時伴有一次燃燒，可提供更多熱能並對生物質原料進行內熱式加熱。本實施方式中設有六根掀料板9，採用耐高溫304不鏽鋼材料，沿周向均勻焊接於旋轉爐I內壁。
[0056]換熱鍋爐13的尾氣排放端與火道14相通連接，連接管道中設有風機20，可將換熱鍋爐的低溫尾氣引入火道14，從而調整火道14中的高溫煙氣的溫度，使得高溫煙氣溫度穩定在400°C _800°C之間，防止旋轉爐I高溫變形，保障旋轉爐I運行的可靠性。
[0057]本實施方式中，連續炭化爐還包括長直圓筒17，採用304不鏽鋼卷板焊接而成，安裝時與水平面成3度角放置。所述長直圓筒17與旋轉爐爐腔同軸，長直圓筒17與旋轉爐I爐壁內側之間設有保溫層8，用於保持旋轉爐I內溫度、防止能量散失。保溫層8包括底層、中間層與上層，底層為30mm厚的保溫棉、中間層為鐵絲網、上層為0.5mm厚的薄鐵皮。保溫層8覆蓋於旋轉爐I外 壁並通過螺釘固定，使得保溫層能與旋轉爐一起旋轉。
[0058]落料裝置3為一螺旋落料器，其外部帶有水冷循環。落料裝置3通過法蘭連接固定於落料端氣櫃2下端面。落料端氣櫃2採用301不鏽鋼板材，焊接成方形櫃體；連通落料端氣櫃2與燃燒爐12的管道口設於落料端氣櫃2的上端面，以防止固炭粉塵隨煙氣進入燃燒室12。落料端氣櫃2通過金屬橡膠密封圈與旋轉爐I外部動密封配合。進料裝置10為螺旋進料器，與進料端氣櫃18法蘭連接，並伸入旋轉爐I內部，使得原料可以順利進入旋轉爐內部。
[0059]本實施方式中，連續炭化爐還設有傳動裝置，具體為傳動齒輪7，材質為45#Cr材料，通過減速電機帶動傳動齒輪轉動，為旋轉爐提供旋轉動力。此外，連續炭化爐還設有2個支撐環5，材質為高強度304不鏽鋼，利用鍥形塊固定於旋轉爐I外壁，並置於由水泥地基和地基上的滾輪組成的支撐裝置16上，為旋轉爐提供支撐與輔助旋轉。當然，其他實施方式中還可以採取除此之外的其他業內公知的傳動與支撐結構。
[0060]另外，燃燒室12與換熱鍋爐13之間的管道預留出口並裝有閥門21，可為用戶的其它熱能需求(如烘乾、燒結等)提供便利，以達到對能源的最大程度的優化利用。
[0061]在本實施方式所述連續炭化爐的實際生產使用過程中對生物質原料含水率有要求，因此在使用前需要先將生物質原料進行烘乾，將其含水率控制在10%以內。再將該生物質原料通過進料裝置引入旋轉爐I的內熱區。在內熱區，由火管6出來的含有少量氧氣的高溫煙氣與木煤氣相混合形成混合煙氣，在高溫下伴有一次燃燒。生物質原料在掀料板9的作用下，與高溫的混合煙氣充分接觸，受到內熱式加熱而迅速升溫。接著，生物質原料前進到外熱區，受到火管6的外熱式加熱，實現快速炭化，同時產生可燃燒的木煤氣。從火管6出來的含有少量氧氣的高溫煙氣與木煤氣混合形成混合煙氣的同時伴有一次燃燒，可提供更多熱能並對生物質原料進行內熱式加熱。炭化後的固體炭由落料裝置3冷卻落料。混合煙氣可通過進料端風機11與落料端風機19的作用，經管道進入燃燒室12進行配氧燃燒。配氧燃燒後產生的高溫煙氣分兩路引出:一路經火道14引入火管6，為生物質原料迅速炭化提供高溫熱能；另一路直接引入換熱鍋爐5，在其中產生高溫蒸汽，可為工業生產提供熱能。
[0062]在運行過程中，若混合煙氣僅由落料端氣櫃2抽取，混合煙氣中所含少量氧氣將與固炭接觸，消耗部分固炭轉換為可燃氣體(主要是CO)。該情況下可得到最大比例的可燃氣體得率。而當混合煙氣僅由進料端氣櫃18抽取時，混合煙氣中所含少量氧氣主要與木煤氣發生一次燃燒，消耗可燃氣體，從而可得到最大的固炭得率。在實際操作過程中，可通過管道中的流量調控裝置適當調整落料端氣櫃2與進料端氣櫃18抽取混合煙氣的比例，進而改變連續熱解中生成固炭與可燃氣的比例關係。更重要的是，通過木煤氣與高溫煙氣進行混合的形式，使用木煤氣中可燃氣體成份能保持較高的溫度，不易凝固成木焦油，亦不會造成管道的堵塞。
[0063]本發明佔地小、成本低，解決了管道易堵塞問題，提高了能源利用率，同時可以靈活調整熱解產物的比例，對生產需求的適應性極強。
[0064]以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括 在本發明的專利保護範圍內。
【權利要求】
1.一種連續炭化爐，包括旋轉爐、進料裝置和落料裝置，進料裝置和落料裝置分別連接於旋轉爐兩端，旋轉爐設置進料裝置的一端為進料端，旋轉爐設置出料裝置的一端為出料端；其特徵在於， 所述炭化爐還包括燃燒室、火道與煙氣通道； 旋轉爐內腔設有煙氣換熱通道，所述煙氣換熱通道的通道壁為導熱壁，煙氣換熱通道設有煙氣入口與煙氣出口，煙氣換熱通道的煙氣入口與燃燒室之間通過火道連通，煙氣換熱通道自煙氣入口到煙氣出口沿落料端到進料端方向延伸； 煙氣通道連通燃燒室與旋轉爐內腔； 旋轉爐的內腔包括外熱區與內熱區，設有煙氣換熱通道一側的區域為外熱區，另一側的區域為內熱區。
2.如權利要求1所述的連續炭化爐，其特徵在於，所述煙氣換熱通道包括火管或換熱夾層； 所述火管為中空管式結構，所述換熱夾層為固定於旋轉爐內壁的夾層結構。
3.如權利要求2所述的連續炭化爐，其特徵在於，所述火管一端固定連接於旋轉爐落料端，火管外壁通過彈性件與旋轉爐內壁彈性連接。
4.如權利要求1或2所述的連續炭化爐，其特徵在於，煙氣通道包括進料端煙氣通道和落料端煙氣通道；進料端煙氣通道連通內熱區和燃燒室，落料端煙氣通道連通外熱區和燃燒室；進料端煙氣通道或落料端煙氣通道設有流量調控裝置。
5.如權利要求4所述的連續炭化爐，其特徵在於，旋轉爐進料端設有進料端氣櫃，旋轉爐落料端設有落料端氣櫃；進料端煙氣回流口設於進料端氣櫃，落料端煙氣回流口設於落料端氣櫃。
6.如權利要求1或2所述的連續炭化爐，其特徵在於，火道與煙氣換熱通道之間設有火櫃，火道與煙氣換熱通道分別與火櫃連通。
7.如權利要求1或2所述的連續炭化爐，其特徵在於，所述旋轉爐還包括保溫層，保溫層固定設置于于旋轉爐爐壁。
8.如權利要求1或2所述的連續炭化爐，其特徵在於，旋轉爐內腔布設有用於混合物料的掀料板。
9.如權利要求1或2所述的連續炭化爐，其特徵在於，還包括換熱鍋爐，換熱鍋爐的尾氣排放端與火道以管道相通連接，管道中設有流量調控裝置，所述流量調控裝置包括風機。
10.如權利要求9所述的連續炭化爐，其特徵在於，連通燃燒室與換熱鍋爐的管道預留出口，出口處裝有閥門。
【文檔編號】C10B1/10GK103952158SQ201410214500
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】陳琛, 陳俊 申請人:南京德閩新能源科技有限公司