一种生物质炭化装置的运作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种生物质炭化装置及其运作方法。本装置包括机壳、控制箱和烟气净化器，机壳内放置上段炭化管、中段炭化管和下段炭化管，上段炭化管通过进料管连接进料斗，上段炭化管通过输料管连接中段炭化管，中段炭化管通过输料管连接下段炭化管，下段炭化管通过出料管连接炭箱，炭箱有出料门，上段炭化管、中段炭化管和下段炭化管内均穿设一根送料螺杆，送料螺杆的端部连接驱动机构，上段炭化管和中段炭化管的外周均套接有若干电加热套，每个电加热套的尾端处均在上段炭化管或中段炭化管上设置热电偶，下段炭化管的外周套接有冷却水套，控制箱内设置时间继电器，时间继电器、驱动机构、电加热套及热电偶均通过电路连接控制箱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物质热化学转化
，涉及一种生物质的炭化工艺，特别是一种生物质炭化装置及其运作方法。
技术介绍
由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳进入大气已经产生了严重的温室效应。而生物质中的碳元素来源于空气中的二氧化碳，因此生物质炭化是自然界中碳元素固定化的一种形式，能起到积极的固碳减排的作用。而生物质炭本身用途很广，可作为清洁燃料、土壤改良剂、环境净化和废弃物处理的吸附剂等。现有的生物质炭化设备，有固定床与移动床两种类型。固定床设备大多在原有炭化土窑或气化炉的基础上改进而来，温度可控性差，不能满足生物质原料品种多样、炭化工艺参数不同的要求，产品质量参差不齐，生产周期长，而且是间歇性生产。相对于固定床设备，移动床设备的优点是连续生产，炭化温度可控。但加热速度太快，炭化时间短，使液化产物较多，炭得率低。针对生物质热解炭化反应的特点，要想生产出品质优、产量高的生物质炭，生物质炭化设备必须温度易控制，炉体本身要起到延长保温时间的作用，要有较小的升温速度，一般在30℃/min以内。有的移动床设备为延长物料在加热区间的停留时间，加长螺杆输送长度，在设备运行过程中易出现螺杆轴弯曲，导致物料被卡住而无法正常输送。有的移动床设备采用多级螺杆输送，每级均独立设置动力，使物料的输送速度无法匹配，易造成物料堵塞。另外，生物质热解炭化过程中生成的焦油容易堵塞排气管，许多设
备设计时没有考虑管路的疏通，从而影响设备的正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种能适应不同生物质原料对炭化温度、升温速率和停留时间的要求，通过相应调控作业获得优质高产生物质炭的生物质炭化装置及其运作方法。本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种生物质炭化装置，包括机壳、控制箱和烟气净化器，所述机壳内放置多层机架，所述多层机架内由上至下顺次放置上段炭化管、中段炭化管和下段炭化管，所述上段炭化管通过进料管连接进料斗，所述进料管处设置抽拉档板，所述上段炭化管通过输料管连接中段炭化管，所述中段炭化管通过输料管连接下段炭化管，所述下段炭化管通过出料管连接炭箱，所述炭箱上设置出料门，所述上段炭化管、中段炭化管和下段炭化管内均穿设一根送料螺杆，所述送料螺杆的端部连接驱动机构，所述上段炭化管和中段炭化管的外周均套接有若干电加热套，每个电加热套的尾端处均在上段炭化管或中段炭化管上设置排气孔和热电偶，所述排气孔通过导气管连接所述烟气净化器，所述导气管上分支出检查疏通管，所述检查疏通管的末端设置球阀，所述下段炭化管的外周套接有冷却水套，所述冷却水套的顶部设置进水口，底部设置出水口，所述冷却水套内的水流与所述下段炭化管内的送料方向相反，所述冷却水套的进水口和出水口通过管路连接所述烟气净化器形成循环回路，所述控制箱内设置时间继电器，所述时间继电器、驱动机构、电加热套及热电偶均通过电路连接所述控制箱。本生物质炭化装置中机壳的侧壁上悬挂控制箱，控制系统采用单片机设计，炭化反应过程中根据原料种类、目标产品及炭化工艺的需要，可在控制箱的控制面板上设置电加热套功率、加热
温度、变频电机转速以及时间继电器的时间间隔，使炭化区间内沿着物料移动的方向形成升温梯度分布，原料在炭化管内的停留时间灵活可控。在上述的生物质炭化装置中，所述烟气净化器包括壳体，所述壳体内设置管式冷却器、炭过滤器和水箱，所述管式冷却器包括位于上部的冷却水筒和下部的旋风分离器，所述旋风分离器的底部衔接有焦油收集筒，所述冷却水筒内均布输气管，所述冷却水筒的进、出水口通过软管与所述水箱相连，所述冷却水筒内水流方向与烟气流向相反，所述旋风分离器的上部设置进气导管，所述冷却水筒的上部设置出气导管，所述炭过滤器具有圆筒，所述圆筒内放置焦油吸附剂，所述圆筒上部的进气口连接上述出气导管，所述圆筒的底部还设置排气管和焦油排污口，所述水箱内放置冰块和水，所述冷却水套的进水口和出水口通过管路连接所述水箱。焦油吸附剂具体为生物质炭，可定期更换。在上述的生物质炭化装置中，所述电加热套的最大功率为2.2kW，输出功率调节范围是0～100％，最高温度为800℃。利用控制箱对各个电加热套实现独立控制，使每段炭化温度和升温速率均可独立调节。在上述的生物质炭化装置中，所述驱动机构包括变频电机，所述变频电机的输出端连接减速器，所述减速器的输出端连接链传动组件，所述链传动组件连接每根送料螺杆，三根所述送料螺杆的链传动比为1﹕1﹕1。通过相等的链传动比可保证各段炭化管内送料螺杆的轴转速一致。在上述的生物质炭化装置中，所述上段炭化管内送料螺杆与中段炭化管内送料螺杆的螺旋送料方向相反，所述送料螺杆的轴转速经变频电机驱动在0～20r/min间可调，时间继电器的时间间隔在1～600s间可调。利用控制箱操控变频电机转速和时间继电器的时间间隔，在电机带动下可控制物料在炭化管内的停留时
间。在上述的生物质炭化装置中，所述进料斗侧壁的倾斜角为50°～70°。生物质炭化常用原料对料斗壁的摩擦角一般不大于35°，设置此角度范围可以保证物料顺利落入炭化管内。在上述的生物质炭化装置中，所述检查疏通管具有连接所述排气孔的倾斜管段，所述倾斜管段向上倾斜45°角。该设计既有利于干燥及炭化过程中产生的水汽和炭化尾气向上逸出，防止烟气在炭化管内堵塞，而且方便炭化工作完成后进行疏通清理工作。在上述的生物质炭化装置中，所述机壳的前侧面设置开关门，所述进料斗装设于机壳的顶面上，所述进料斗的敞口上设置料斗盖，所述机壳的底部设置若干移动轮。通过开关门起到挡风、保温以及防止操作人员烫伤的作用。机壳底部装有4个移动轮，方便移动到原料所在地进行就地炭化。料斗盖通过螺母与进料斗敞口形成密封紧固连接。生物质炭化装置的运作方法，包括以下步骤：(1)在开始工作前预先将物料填满各个炭化管，防止开始工作后炭化管空烧对设备造成损坏，以及进料时物料接触氧气形成燃烧；(2)检查进料斗的料斗盖和炭箱的出料门是否关好，所有球阀是否处于关闭状态，同时关闭进料斗底部的抽拉挡板，使整个炭化区间处于封闭状态；(3)在控制箱的控制面板中按工艺要求设置好炭化反应的各项参数，参数的设置要求为上段炭化管、中段炭化管内热电偶的温度值均沿送料方向呈梯度增加设置；通过调节上段炭化管、中段炭化管的电加热套功率而使上、中段炭化管内的平均加热速率控制在1～30℃/min；通过调节变频电机转速和时间继电器的时间间隔而使上、中段炭化管内的停留时间控制在30min～8h；通电各个电加热套开始预热，将各段温度加热到设定值；炭化作业的工艺参数控制如下：上段炭化管从右至左热电偶温度设定值分别为：100～150℃、150～250℃、250～350℃，中段炭化管热电偶从左至右温度设定值分别为：350～500℃、500～650℃、650～800℃；(4)启动电机，按工艺要求调整好变频电机转速和时间继电器的时间间隔，运转正常后，打开进料斗的料斗盖，同时保证抽拉挡板是关闭的，加入一定量的生物质原料后，关紧并密封料斗盖，随后打开抽拉挡板使物料逐渐落入上段炭化管中，这样可避免在加料时热解气体从料斗逸出；(5)物料在送料螺杆的推动下缓慢前移同步加热，热电偶检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质炭化装置，包括机壳、控制箱和烟气净化器，所述机壳内放置多层机架，其特征在于，所述多层机架内由上至下顺次放置上段炭化管、中段炭化管和下段炭化管，所述上段炭化管通过进料管连接进料斗，所述进料管处设置抽拉档板，所述上段炭化管通过输料管连接中段炭化管，所述中段炭化管通过输料管连接下段炭化管，所述下段炭化管通过出料管连接炭箱，所述炭箱上设置出料门，所述上段炭化管、中段炭化管和下段炭化管内均穿设一根送料螺杆，所述送料螺杆的端部连接驱动机构，所述上段炭化管和中段炭化管的外周均套接有若干电加热套，每个电加热套的尾端处均在上段炭化管或中段炭化管上设置排气孔和热电偶，所述排气孔通过导气管连接所述烟气净化器，所述导气管上分支出检查疏通管，所述检查疏通管的末端设置球阀，所述下段炭化管的外周套接有冷却水套，所述冷却水套的顶部设置进水口，底部设置出水口，所述冷却水套内的水流与所述下段炭化管内的送料方向相反，所述冷却水套的进水口和出水口通过管路连接所述烟气净化器形成循环回路，所述控制箱内设置时间继电器，所述时间继电器、驱动机构、电加热套及热电偶均通过电路连接所述控制箱。

【技术特征摘要】
1.一种生物质炭化装置，包括机壳、控制箱和烟气净化器，所述机壳内放置多层机架，其特征在于，所述多层机架内由上至下顺次放置上段炭化管、中段炭化管和下段炭化管，所述上段炭化管通过进料管连接进料斗，所述进料管处设置抽拉档板，所述上段炭化管通过输料管连接中段炭化管，所述中段炭化管通过输料管连接下段炭化管，所述下段炭化管通过出料管连接炭箱，所述炭箱上设置出料门，所述上段炭化管、中段炭化管和下段炭化管内均穿设一根送料螺杆，所述送料螺杆的端部连接驱动机构，所述上段炭化管和中段炭化管的外周均套接有若干电加热套，每个电加热套的尾端处均在上段炭化管或中段炭化管上设置排气孔和热电偶，所述排气孔通过导气管连接所述烟气净化器，所述导气管上分支出检查疏通管，所述检查疏通管的末端设置球阀，所述下段炭化管的外周套接有冷却水套，所述冷却水套的顶部设置进水口，底部设置出水口，所述冷却水套内的水流与所述下段炭化管内的送料方向相反，所述冷却水套的进水口和出水口通过管路连接所述烟气净化器形成循环回路，所述控制箱内设置时间继电器，所述时间继电器、驱动机构、电加热套及热电偶均通过电路连接所述控制箱。2.根据权利要求1所述的生物质炭化装置，其特征在于，所述烟气净化器包括壳体，所述壳体内设置管式冷却器、炭过滤器和水箱，所述管式冷却器包括位于上部的冷却水筒和下部的旋风分离器，所述旋风分离器的底部衔接有焦油收集筒，所述冷却水筒内均布输气管，所述冷却水筒的进、出水口通过软管与所述水箱相连，所述冷却水筒内水流方向与烟气流向相反，所述旋风分离器的上部设置进气导管，所述冷却水筒的上部设置出气导管，所述炭过滤器具有圆筒，所述圆筒内放置焦油吸附剂，所述圆筒上部的进气口连接上述出气导管，所述圆筒的底部还设置排气管和焦油排污口，所述水箱内放置冰块和水，所述冷却水套的进水
\t口和出水口通过管路连接所述水箱。3.根据权利要求1所述的生物质炭化装置，其特征在于，所述电加热套的最大功率为2.2kW，输出功率调节范围是0～100％，最高温度为800℃。4.根据权利要求1所述的生物质炭化装置，其特征在于，所述驱动机构包括变频电机，所述变频电机的输出端连接减速器，所述减速器的输出端连接链传动组件，所述链传动组件连接每根送料螺杆，三根所述送料螺杆的链传动比为1﹕1﹕1。5.根据权利要求4所述的生物质炭化装置，其特征在于，所述上段炭化管内送料螺杆与中段炭化管内送料螺杆的螺旋送料方向相反，所述送料螺杆的轴转速经变频电机驱动在0～20r/min间可调，时间继电器的时间间隔在1～600s间可调。6.根据权利要求1所述的生物质炭化装置，其特征在于，所述进料斗侧壁的倾斜角...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛奎川，严伟，钱湘群，陈忠良，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33