塔式生物质连续碳化炉制造技术

本发明专利技术公开了一种塔式生物质连续碳化炉，包括炉体和安装座，炉体内腔从上至下依次设有干燥室、碳化室、高温室和冷却室，各相邻腔室分别通过活动炉栅分隔；在高温室侧壁上设有燃烧腔室，在炉体侧壁上设有带第一、第二进气口的喷嘴，喷嘴头伸入燃烧腔室内，第二进气口与带燃烧器的引风机连接；进料斗通过进料控制装置与炉体内腔相连接，在炉体底部设有带卸灰阀的卸料斗；在炉体顶部设有与干燥室相连通的气体通道，气体通道与气体净化冷却系统相连通，气体净化冷却系统的出口通过输送管路分别与喷嘴的第二进气口及卸料斗上的通孔相连通，在输送管路上设有第一风机。优点是：能实现连续生产、能耗低，生物炭产率高、品质好、质量稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物质碳化炉，尤其涉及一种塔式生物质连续碳化炉。
技术介绍
我国是木炭生产大国，每年木炭产量高达千万吨，随着国民经济的快速发展，木炭的需求量也逐年上升。同时，我国还是农业生产大国，每年农作物秸秆等生物质废弃物约为70亿吨左右，但其利用率仅为20%，而树枝、锯末、稻壳等生物质废弃物也有上亿吨被白白浪费掉。生物质碳化技术能有效地将这些生物质废弃物转化为生物质碳化产物——可燃气体和生物炭即木炭，这样就能大大降低对天然木材的需求量，从而有效地保护林业资源。生物质碳化就是利用热化学反应原理，以木屑、农作物秸秆、果壳等生物质废弃物作为生物质原料来制备绿色可再生燃料。在碳化过程中，生物质原料中多余的水分及挥发物被脱除，生物质原料中的纤维素、半纤维素、木质素等被部分分解，最终完成炭气联产得到生物质碳化产物。目前常用的生物质碳化装置为手工碳化窑和半工业碳化釜，这两种生物质碳化装置在工作过程中始终需要依靠外界提供热能来对生物质原料进行高温碳化，碳化加热时间至少需要10天左右，碳化时间长、产率低、能耗高，而且在碳化过程中产生污染气体的程度更甚于将生物质原料直接焚烧所产生污染气体的程度，严重污染了环境。除此之外，上述两种生物质碳化装置均为间歇性的手工作业，无法实现连续生产，产量不高，并且碳化温度无法精确掌控，对技术工操作经验的依赖性比较强，得到的生物质碳化产物含量也不稳定，品质较差。申请号为200510056829.4的中国专利技术专利申请中公开了一种生物质的碳化和气化以及发电装置，该装置中的碳化室采用高温烟气间接加热方式，碳化过程中需保持碳化温度600℃，能耗大；该申请中以杉木片为例得到的木炭产率仅为13%左右，产率不理想。而且该设备占地面积大，向外排出的气体中含有焦油成分，严重污染了周围的环境。申请号为201110419809.4的中国专利技术专利申请中公开了一种间歇操作的碳化炉，生物质原料通过高温厌氧热解得到生物碳。但是该装置只能间歇操作，不能实现连续生产，而且在工作过程中始终需要外部提供热源，能耗比较大而且产率仅为16%左右，产率不理想。
技术实现思路
本专利技术所需解决的技术问题是：提供一种能实现连续生产、能大大降低能耗、且能很好地掌控炉内温度从而得到稳定高品质、高产率的生物炭的塔式生物质连续碳化炉。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：所述的塔式生物质连续碳化炉，包括：安装座和带内腔的炉体，炉体安装于安装座上，炉体内腔从上至下依次设置有干燥室、碳化室、高温室和冷却室四个腔室，干燥室与炉体顶部的进料口相连通，冷却室与炉体底部的出料口相连通，各相邻腔室分别通过活动炉栅分隔；在高温室侧壁上设置有供可燃气体燃烧的燃烧腔室，可燃气体在燃烧腔室内燃烧产生的高温烟气能进入到高温室内，在炉体侧壁上设置有带第一进气口、第二进气口的喷嘴，喷嘴的喷嘴头穿过炉体侧壁的通孔后伸入燃烧腔室内，第二进气口与带燃烧器的引风机相连接，带燃烧器的引风机能提供助燃气使可燃气体在燃烧腔室内贫氧燃烧；进料斗通过进料控制装置与炉体顶部的进料口相连接，在炉体底部设置有与炉体底部的出料口相连通的卸料斗，卸料斗的出料口与卸灰阀相连接；在炉体顶部设置有与干燥室相连通的气体通道，气体通道的出气口与气体净化冷却系统的进气口相连通，气体净化冷却系统的出气口通过输送管路分别与喷嘴的第一进气口及卸料斗上的通孔相连通，在输送管路上还设置有第一风机，在第一风机的驱动下，从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、冷却后的可燃气体通过输送管路分别被输送至燃烧腔室和冷却室内。进一步地，前述的塔式生物质连续碳化炉，其中，所述的进料控制装置由第一进料阀、过渡料斗和第二进料阀组成，进料斗的出料口依次通过第一进料阀、过渡料斗和第二进料阀与炉体顶部的进料口相连接，工作时第一进料阀和第二进料阀不能同时处于开启状态。进一步地，前述的塔式生物质连续碳化炉，其中，所述的气体通道为具有一个进气口、两个出气口的通道，气体通道的进气口与干燥室相连通，气体通道的其中一个出气口与气体净化冷却系统的进气口相连通，气体通道的另一个出气口通过防爆膜密封覆盖。进一步地，前述的塔式生物质连续碳化炉，其中，所述的气体净化冷却系统包括煤气洗涤塔和捕滴器，气体通道的出气口通过连接管路依次与煤气洗涤塔和捕滴器相连接，捕滴器的出气口与输送管路的进气口相连接。进一步地，前述的塔式生物质连续碳化炉，其中，在卸灰阀上方的卸料斗侧壁上设置有与卸料斗内部相通的防堵通道；位于卸灰阀出料口处的安装座上设置有雾化喷头装置，雾化喷头装置能对从卸灰阀输出的生物碳进行降温。进一步地，前述的塔式生物质连续碳化炉，其中，在炉体底部设置有密封腔室，密封腔室将卸料斗密封于密封腔室内，卸料斗上的通孔与密封腔室相通，卸料斗的出料口从密封腔室底部伸出密封腔室外，在密封腔室侧壁设置有与密封腔室相通的接头，输送管路与接头相连通，从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、冷却后的可燃气体通过输送管路、接头、密封腔室及卸料斗上的通孔后进入冷却室内。进一步地，前述的塔式生物质连续碳化炉，其中，卸料斗上的通孔由若干小孔构成，各小孔均匀分布于卸料斗侧壁下段。进一步地，前述的塔式生物质连续碳化炉，其中，所述的活动炉栅的结构为：包括：若干间隔设置的耐高温的搅拌棒，各耐高温的搅拌棒两端分别通过轴承座支撑于炉体内腔中，各耐高温的搅拌棒分别由一个驱动电机驱动，在各驱动电机的驱动下各耐高温的搅拌棒沿相同方向以相同转速转动。进一步地，前述的塔式生物质连续碳化炉，其中，在干燥室、碳化室、高温室和冷却室四个腔室侧壁上均分别设置有热电偶、观察镜和人孔。进一步地，前述的塔式生物质连续碳化炉，其中，在炉体外侧设置有进料系统，生物质原料能通过进料系统输送至进料斗内；在卸灰阀出口处设置有卸料系统，从卸灰阀输出的生物碳能通过卸料系统输出。本专利技术的有益效果是：（1）该装置结构简单，制造成本低，仅在碳化炉启动初始阶段需要由外部提供热能，在碳化炉正常工作高温碳化产生可燃气体后，碳化炉所需的热能则不需要由外界提供，能耗低，碳化过程中的能量利用率高；而且在碳化过程中无废气排放；（2）对生物质原料的形状不受约束，碳化过程中可以对多种形状——如条状、压缩颗粒状、压缩棒等形状的生物质原料实现连续生产，对生物质原料的兼容性大，大大提高了生产效率；（3）在碳化过程中采用逆向直接换热方式，传热效率高，生物质原料能在较短时间内完全碳化，大大提高了碳化速率，从干燥、碳化到冷却的全过程中物料滞留在碳化炉内的时间一般为10小时左右；（4）能很好地掌控炉体内腔中的温度以及物料在炉体内腔中滞留的时间，保证炉体内腔中的物料受热均匀，碳化及冷却充分，避免出现过烧、夹生现象，从而得到高品质、性能稳定的生物碳。生物碳产率达到25%-30%，生物碳中的固定碳含量达到85%以上，挥发分低于5%。附图说明图1是本专利技术所述的塔式生物质连续碳化炉的结构示意图。图2是图1中去除支撑架后的塔式生物质连续碳化炉的结构示意图。图3是图2中A部分的局部放大图。图4是图2中B部分的局部放本文档来自技高网...

【技术保护点】
塔式生物质连续碳化炉，包括：安装座和带内腔的炉体，炉体安装于安装座上，其特征在于：炉体内腔从上至下依次设置有干燥室、碳化室、高温室和冷却室四个腔室，干燥室与炉体顶部的进料口相连通，冷却室与炉体底部的出料口相连通，各相邻腔室分别通过活动炉栅分隔；在高温室侧壁上设置有供可燃气体燃烧的燃烧腔室，可燃气体在燃烧腔室内燃烧产生的高温烟气能进入到高温室内，在炉体侧壁上设置有带第一进气口、第二进气口的喷嘴，喷嘴的喷嘴头穿过炉体侧壁的通孔后伸入燃烧腔室内，第二进气口与带燃烧器的引风机相连接，带燃烧器的引风机能提供助燃气使可燃气体在燃烧腔室内贫氧燃烧；进料斗通过进料控制装置与炉体顶部的进料口相连接，在炉体底部设置有与炉体底部的出料口相连通的卸料斗，卸料斗的出料口与卸灰阀相连接；在炉体顶部设置有与干燥室相连通的气体通道，气体通道的出气口与气体净化冷却系统的进气口相连通，气体净化冷却系统的出气口通过输送管路分别与喷嘴的第一进气口及卸料斗上的通孔相连通，在输送管路上还设置有第一风机，在第一风机的驱动下，从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、冷却后的可燃气体通过输送管路分别被输送至燃烧腔室和冷却室内。

【技术特征摘要】
1.塔式生物质连续碳化炉，包括：安装座和带内腔的炉体，炉体安装于安装座上，其特征在于：炉体内腔从上至下依次设置有干燥室、碳化室、高温室和冷却室四个腔室，干燥室与炉体顶部的进料口相连通，冷却室与炉体底部的出料口相连通，各相邻腔室分别通过活动炉栅分隔；在高温室侧壁上设置有供可燃气体燃烧的燃烧腔室，可燃气体在燃烧腔室内燃烧产生的高温烟气能进入到高温室内，在炉体侧壁上设置有带第一进气口、第二进气口的喷嘴，喷嘴的喷嘴头穿过炉体侧壁的通孔后伸入燃烧腔室内，第二进气口与带燃烧器的引风机相连接，带燃烧器的引风机能提供助燃气使可燃气体在燃烧腔室内贫氧燃烧；进料斗通过进料控制装置与炉体顶部的进料口相连接，在炉体底部设置有与炉体底部的出料口相连通的卸料斗，卸料斗的出料口与卸灰阀相连接；在炉体顶部设置有与干燥室相连通的气体通道，气体通道的出气口与气体净化冷却系统的进气口相连通，气体净化冷却系统的出气口通过输送管路分别与喷嘴的第一进气口及卸料斗上的通孔相连通，在输送管路上还设置有第一风机，在第一风机的驱动下，从气体净化冷却系统的出气口输出的净化、冷却后的可燃气体通过输送管路分别被输送至燃烧腔室和冷却室内。
2.按照权利要求1所述的塔式生物质连续碳化炉，其特征在于：所述的进料控制装置由第一进料阀、过渡料斗和第二进料阀组成，进料斗的出料口依次通过第一进料阀、过渡料斗和第二进料阀与炉体顶部的进料口相连接，工作时第一进料阀和第二进料阀不能同时处于开启状态。
3.按照权利要求1或2所述的塔式生物质连续碳化炉，其特征在于：所述的气体通道为具有一个进气口、两个出气口的通道，气体通道的进气口与干燥室相连通，气体通道的其中一个出气口与气体净化冷却系统的进气口相连通，气体通道的另一个出气口通过防爆膜密封覆盖。
4.按照权利要求1所述的塔式生物质连续炭化炉，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥利先，赵达斌，
申请(专利权)人：张家港天源生物能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32