一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐的製作方法

2023-09-23 02:29:05 1

一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，包括炭化爐體，還包括設置在炭化爐體內的燃燒室、與燃燒室底部連通的一次進風通道和與燃燒室底部連通填料通道，炭化爐體與燃燒室之間構成炭化室；燃燒室的頂部通過煙囪與炭化爐體外部連通，燃燒室下部設置有十字型煙氣回用管道，燃燒室上部設置有十字型二次進風管道，燃燒室外壁連接有導熱片。本實用新型操作簡單，對原料適應性強且原材料價廉易得，可以實現生物質原料的就地炭化就地處理，減少運輸和處理成本，對環境汙染小，具有良好的應用前景。
【專利說明】一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及生物質炭化領域，具體涉及一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐。適用於對農林業廢棄物的就地炭化，就地利用，解決了材料收集難，運輸難的問題。
【背景技術】
[0002]我國的生物質資源十分豐富，每年都產生大量的農作物秸杆，由於缺乏切實可行的處理及應用技術，除了少部分用作飼料、燃料和工業燃料以外，大部分在田間直接焚燒，造成嚴重的環境汙染。以外，還有一部分秸杆被直接丟棄，浪費了寶貝的自然資源。廢棄的秸杆、稻殼等生物質原料自然腐爛會產生嚴重的CH4，嚴重破壞著臭氧層，加劇了全球氣候變化。因此，急需開發環境友好型、經濟高效的基於農林業廢棄物的處理裝置和利用方式。
[0003]生物質炭化技術是公認的解決氣候變化問題的可行技術措施之一，具有原材料來源廣泛、生產成本低、生態安全、無汙染、可大面積推廣等顯著特點。生物質炭化後產生的生物炭應用於生態與環境領域，可以固碳減排，是一種有效的「碳匯」技術，與農、林業相結合，可解決農林廢棄物汙染與溫室氣體排放問題。生物炭施入農田，可有效改善土壤理化性質，增加作物產量，促進農業可持續發展。應用於能源領域，可成為替代煤、石油、天然氣的清潔能源。生物炭進一步加工成活性炭，可用於重金屬汙染吸附、水質淨化等。
[0004]目前，生物質炭化主要用於燒烤和取暖等生活用途，需要把切碎的生物質原料先機械壓縮成棒狀或塊狀，然後再炭化爐中炭化。轉化效率低且能源消耗嚴重。現在有的炭化設備比較簡陋，存在生產成本高、能耗大和得炭率低等問題，切設備多為實驗室裝置和工業設備，無法實現移動對生物質原料的就地炭化。而且沒有煙氣回收利用裝置，炭化過程中產生的氣體直接排放到大氣中，容易造成二次汙染。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的就在於克服現有技術存在的問題，提供一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，能將熱裂解過程中產生的可燃性氣體回收利用的生物質炭製備，解決生物質炭化裝置無法移動，實現就地處理，炭化效率不高，焦油煙氣等二次汙染嚴重，加量操作不便等問題。操作簡單，原材料價廉易得，且可實現移動，方便對農林業廢棄物的就地炭化，就地利用，解決了材料收集難，運輸難的問題。具有良好的應用前景。
[0006]本實用新型的目的可通過下列技術方案實現:
[0007]一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，包括炭化爐體，
[0008]還包括設置在炭化爐體內的燃燒室、設置在炭化爐體底部且與燃燒室底部連通的一次進風通道和一端與燃燒室連通且另一端伸出炭化爐體外的填料通道，炭化爐體與燃燒室之間構成炭化室；
[0009]燃燒室的頂部與煙囪一端連通，煙囪另一端伸出炭化爐體外部，燃燒室下部設置有煙氣回用管道，燃燒室上部設置有二次進風管道，煙氣回用管道通過帶有閥門的煙氣管與炭化室連通，二次進風管道通過帶有閥門的進風管與炭化爐體外部連通；[0010]燃燒室外壁連接有導熱片。
[0011]如上所述的煙氣管包括第一煙氣管和第二煙氣管，第一煙氣管一端與炭化室連通，另一端與第二煙氣管一端連通，第一煙氣管上設置有帶有第一閥門的出氣口，第二煙氣管上設置有第二閥門。
[0012]如上所述的炭化爐體內壁設置有保溫夾層，保溫夾層內填充有珍珠巖。
[0013]如上所述的一次進風通道包括一次進風口和伸入到一次進風口且設置在燃燒室下方的接灰抽屜。
[0014]如上所述的煙氣回用管道為十字型分布在燃燒室底部，煙氣回用管道的側部開設有側孔；二次進風管道為十字型分布在燃燒室頂部，二次進風管道的底部開設有底孔。
[0015]如上所述的炭化爐體上設置有底部支架，底部支架包括支架本體和設置在炭化爐體兩側的軸承組件，支架本體與軸承組件連接。
[0016]如上所述的導熱片包括第一導熱片和第二導熱片，第一導熱片高度大於等於燃燒室的高度；第二導熱片高度小於等於燃燒室的高度。
[0017]如上所述的第一導熱片的個數至少為一個；第二導熱片的個數至少為一個，第一導熱片和第二導熱片均勻的間隔分布在燃燒室的外壁。
[0018]如上所述第一導熱片和第二導熱片均為Q235型碳鋼。
[0019]本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果:
[0020](I)適應範圍廣。本裝置為可移動式，可適應廣大農村地區的需要，實現生物質原料的就地處理。
[0021 ] ( 2 )熱效率高。由於一次通風和二次通風的相互作用，使得燃燒室內可燃部分可以燃燒完全，且由於煙氣回用裝置對炭化室內可燃氣體的再次回收利用，實現了資源的二次利用，並且在炭化室和爐體之間採用了保溫技術，減少了熱量的損失。
[0022](3)採用本裝置製備的生物質炭得率高，且可以進一步加工成生物質炭肥，用於還田和調節土壤PH值。
[0023](4)設置了煙氣回用裝置，將炭化室內產生的高溫可燃氣體通入燃燒室內再次燃燒，實現資源二次利用的同時最大限度的減少了對環境的排放汙染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型的總體結構正視示意圖。
[0025]圖2是本實用新型的總體結構側視示意圖。
[0026]圖3是煙氣回用管道的結構示意圖。
[0027]圖4是煙氣管布置示意圖。
[0028]圖中，1-炭化爐體；2_燃燒室；3_炭化室；4_填料通道；5_—次進風通道；6-二次進風管道；7-煙氣回用管道；8-第一導熱片；9_第二導熱片；10_爐蓋；11-煙囪；12_底部支架；13_保溫夾層；14_進風管；15_煙氣管；16_第一閥門；17_第二閥門；1501_第一煙氣管；1502_第二煙氣管。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。[0030]如圖廣圖2所示，一次進風通道5包括一次進風口、風門和接灰室，一次進風口與接灰室相連，整個做成一個抽屜的形狀，通過控制接灰抽屜的開度大小，來控制一次進風量的大小，在炭化過程結束以後，拉出抽屜，將燃燒以後的灰燼倒出。
[0031]填料通道4由填料口和填料口門組成，填料口為方形結構，如圖1所示，在炭化過程中，通過填料口往燃燒室內添加少量生物質來為炭化室內的生物質燃料炭化提供熱量。
[0032]導熱片可以由4塊第一導熱片8和4塊第二導熱片9組成，導熱片均採用Q235型碳鋼製作而成，導熱片焊接在燃燒室2的外壁上，均勻分布在燃燒室2的四周，由於煙囪的抽力作用，炭化室3底部溫度往往比上部溫度更低，通過添加4塊第二導熱片9來實現將燃燒室2內的熱量更好的導向炭化室3底部，實現炭化室3內熱量的均勻分布，使炭化過程均勻同步進行。
[0033]煙囪11位於燃燒室2的上方，通過轉接的方式從炭化室3側面出去。通過煙囪11的抽力作用，實現燃燒室內生物質原料的充分燃燒。
[0034]炭化室3是由燃燒室外壁和保溫層內壁圍成的圓筒形結構，在炭化過程開始時，通過打開爐蓋10往炭化室3內加入生物質原料，蓋上爐蓋10使炭化室3在炭化過程處於無氧狀態進行炭化。保溫夾層13為一夾層，通過往裡添加珍珠巖的方式進行保溫。
[0035]進風管14採用圓管結構，通過炭化爐體I底部將空氣送入二次進風管道6中，二次進風管道6採用十字型管道布置，通過底部朝下開若干小孔的方式將二次進風均與送入燃燒室2中。二次進風管道6位於燃燒室2的上部，主要作用是將空氣從二次進風管道6上若干小孔引出，與未燃盡的可燃氣體混合，實現二次燃燒。
[0036]如圖2所示，在剛開始炭化過程中打開煙氣管15上面的第一閥門16將產生的水蒸氣排入到空氣中，到乾燥過程結束以後，關閉第一閥門16，打開第二閥門17，將炭化過程中產生的可燃性氣體通入煙氣回用管道7再次燃燒，煙氣回用管道7位於爐柵的上方，爐柵設置於燃燒室的底部，煙氣回用管道7採用十字型管道布置，通過煙氣回用管道7側部開孔的方式將炭化室內產生的可燃性氣體送入燃燒室內再次燃燒。
[0037]炭化爐體I設置有底部支架12，底部支架12包括支架本體和設置在炭化爐體I兩側的軸承組件，支架本體與軸承組件連接。底部支架14採用翻轉型結構，在炭化過程中通過卡銷的定位作用將炭化爐固定，當炭化過程結束以後，通過翻轉將炭化形成的生物質炭倒出。
[0038]生物質原料在炭化爐內主要經歷預熱乾燥階段、熱裂解階段、固體分解階段和燃燒階段。引爐時，將一次進風通道的一次進風口全開，在燃燒室內加入需要燃燒的生物質原料(如農林業生產過程產生的秸杆、剪枝以後的樹枝、鋸末、刨花等)適量，打開爐蓋10，從炭化爐體I頂部將需要炭化的生物質原料(如農林業生產過程產生的秸杆、剪枝以後的樹枝、鋸末、刨花等)加入炭化室3內，加滿以後，將爐蓋10密封壓緊，從填料通道4的加料口處引燃燃燒室2內的適量生物質燃料，通過犧牲這部分生物質原料來炭化在炭化室3內的生物質原料，剛開始炭化過程中，將第一閥門16打開，使剛開始炭化過程中產生的水蒸氣直接排入空氣中，隨著炭化過程的繼續進行，當炭化室內溫度上升到均勻200°C時，物料基本乾燥完畢以後，此時關閉第一閥門16，打開第二閥門17，使炭化室3內產生的可燃性氣體送入燃燒室2內再次燃燒，即炭化開始之後熱分解產生的可燃氣體便用作進行炭化的能源。在整個燃燒室內燃料燃燒過程中，觀察煙囪9有無明顯黑煙，如果有黑煙，此時加大一次進風通道的一次進風口的開度，增加空氣的進入量。如果沒有，將一次進風口置於半封閉狀態，使燃燒室內原料和經煙氣回用裝置送入的可燃性氣體處於半缺氧狀態燃燒，通過二次進風管道對空氣的補充，實現生物質原料和可燃氣體的充分燃燒，減少富燃現象，在節省資源的同時實現資源效率的最大化利用。整個炭化過程中，燃燒階段2h左右，保溫在12h左右即可，相對於傳統的炭化工藝炭化時間減少了一半以上。在炭化過程結束以後，通過底部支架的翻轉將炭化形成的生物質炭倒出。
[0039]本實用新型的煙氣回用內熱式生物質炭化爐使用效果好，能實現生物質原料的98%以上的炭化，其原料適應性好，操作方便，煙塵排放量少，避免了生物質原料直接燃燒對環境的汙染，且可實現就地炭化，炭化部分原料幹基炭化產率可達到40%以上。
[0040]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
【權利要求】
1.一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，包括炭化爐體(1)，其特徵在於: 還包括設置在炭化爐體(I)內的燃燒室(2)、設置在炭化爐體(I)底部且與燃燒室(2)底部連通的一次進風通道(5)和一端與燃燒室(2)連通且另一端伸出炭化爐體(I)外的填料通道(4 )，炭化爐體(I)與燃燒室(2 )之間構成炭化室(3 ); 燃燒室(2)的頂部與煙囪(11) 一端連通，煙囪(11)另一端伸出炭化爐體(I)外部，燃燒室(2)下部設置有煙氣回用管道(7)，燃燒室(2)上部設置有二次進風管道(6)，煙氣回用管道(7)通過帶有閥門的煙氣管(15)與炭化室(3)連通，二次進風管道(6)通過帶有閥門的進風管(14)與炭化爐體(I)外部連通； 燃燒室(2)外壁連接有導熱片。
2.根據權利要求1所述的一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，其特徵在於，所述的煙氣管(15)包括第一煙氣管(1501)和第二煙氣管(1502)，第一煙氣管(1501) —端與炭化室(3)連通，另一端與第二煙氣管(1502) 一端連通，第一煙氣管(1501)上設置有帶有第一閥門(16)的出氣口，第二煙氣管(1502)上設置有第二閥門(17)。
3.根據權利要求1所述的一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，其特徵在於，所述的炭化爐體(I)內壁設置有保溫夾層(13)，保溫夾層(13)內填充有珍珠巖。
4.根據權利要求1所述的一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，其特徵在於，所述的一次進風通道(5)包括一次進風口和伸入到一次進風口且設置在燃燒室(2)下方的接灰抽屜。
5.根據權利要求1所述的一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，其特徵在於，所述的煙氣回用管道(7)為十字型分布在燃燒室(2)底部，煙氣回用管道(7)的側部開設有側孔；二次進風管道(6)為十字型分布在燃燒室(2)頂部，二次進風管道(6)的底部開設有底孔。
6.根據權利要求1所述的一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，其特徵在於，所述的炭化爐體(I)上設置有底部支架(12 )，底部支架(12 )包括支架本體和設置在炭化爐體(I)兩側的軸承組件，支架本體與軸承組件連接。
7.根據權利要求1飛任意所述的一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，其特徵在於，所述的導熱片包括第一導熱片(8)和第二導熱片(9)，第一導熱片(8)高度大於等於燃燒室(2)的高度；第二導熱片(9)高度小於等於燃燒室(2)的高度。
8.根據權利要求7所述的一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，其特徵在於，所述的第一導熱片(8)的個數至少為一個；第二導熱片(9)的個數至少為一個，第一導熱片(8)和第二導熱片(9 )均勻的間隔分布在燃燒室(2 )的外壁。
9.根據權利要求8所述的一種煙氣回用內熱式生物質炭化爐，其特徵在於，所述第一導熱片(8)和第二導熱片(9)均為Q235型碳鋼。
【文檔編號】C10B1/00GK203569020SQ201320411669
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年7月11日 優先權日:2013年7月11日
【發明者】樊啟洲, 陳寶龍, 孟亮, 張衍林, 彭抒昂 申請人:華中農業大學