一种生物质的碳化工艺与处理设备制造技术

本发明专利技术涉及固体弃物的处理技术领域，具体为一种生物质的碳化工艺与处理设备，包括干燥部、碳化部和机电部和外部装置，生物质原料进入干燥部后，在提升搅拌的同时加热排气，完成干燥，并转运至碳化部的顶部，然后在加压沉降的过程中被加热碳化、保温冷却、密闭排出至外部装置进行收集，得到的碳基材料用于制造其他的高碳材料，将生物质废弃物中的碳封存于碳基材料中，而且，在干燥和碳化处理过程中产生的高温气体和冷却余热用于干燥加热，分解出的可燃气用于碳化加热的能源，废水经过净化后再利用，烟气清洗后排放。有益效果为：降低生物质废弃物的各种处理成本并实现资源化利用，将有机碳转化为无机碳，封存于材料中，减少碳排放，促进碳中和。进碳中和。进碳中和。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质的碳化工艺与处理设备


[0001]专利技术涉及固体弃物的处理
，具体为一种生物质的碳化工艺与处理设备。

技术介绍

[0002]当前，农业、林业生产，以及城市绿化运维等行业中，各种生物质废弃物主要是通过遗弃、焚烧等方法进行处理。遗弃处理不仅污染环境、占用土地，而且有机质的分解也会释放出巨量的CH4、CO2等温室气体，以及其他有害气体；焚烧处理不仅产生有毒、有害气体，而且排放大量温室气体，不利于实现碳中和，焚烧产物多为灰烬，再利用的价值低，经济效益差。
[0003][0004]在建筑材料中，墙体材料占比大，但目前的墙体材料多为水泥砂浆制品，如砂加气砌块、ALC墙板、GRC墙板、钢筋混凝土墙板等，不仅自重大，而且不利于实现节能减排。可见，将上述碳基材料用于建筑等材料中，具有十分重要的现实意义。
[0005]本专利技术中的“碳基材料”界定为生物质经过高温碳化后的生成物，包括骨料和粉体，是生产其他高碳材料的原料。

技术实现思路

[0006]专利技术的目的在于提供一种生物质的碳化工艺与处理设备，以解决上述
技术介绍
中提出的问题，主要专利技术目的具体如下：
[0007]第一，实现垃圾的资源化利用。在缺氧的条件下对生物质进行碳化处理，生成高含碳量的碳基材料，可用来制造其他的高碳材料，实现生物质废弃物的资源化利用。
[0008]第二，减少生物质废弃碳排放。生物质一定是含碳的化合物，包括大部分的碳氢化合物及其衍生物，上述生物质的碳化处理，可将有机碳转化为无机碳，将绝大多数的碳元素锁定在碳基材料中，从而减少生物质废弃物的碳排放，如生物质废弃物焚烧中会产生CO2，填埋中会分解为CH4、CO2。
[0009]第三，降低生物质废弃物处理成本。本专利技术的生物质废弃物碳化处理设备体积小、操作简单，可就近布置，减少生物质废弃物的收集、运输和处理等环节的人力、经济、能源等成本的消耗，例如农村秸秆的就地处理等。
[0010]第四，降低垃圾处理能源消耗。生物质废弃物的碳化过程多数为吸热反应，需要消耗大量热量。为了减少能耗，专利技术中需要采取高效的保温措施，尽可能地利用余热进行加热，尤其是，充分利用碳化过程产生的可燃气作为碳化的能源，不仅是节约能源的需要，也是减少污染的需要。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0012]一种生物质的碳化工艺与处理设备，包括干燥部、碳化部、机电部和外部装置，其中，干燥部和碳化部垂直设置、上部连通，构成n形结构，其特征在于：经过破碎处理后的生物质原料从进料口进入干燥部，在被提升搅拌的同时加热排气，并干燥装运至碳化部的顶
部，然后在加压沉降的过程中依次被加热碳化、保温冷却、密闭排出至外部装置进行收集，成为碳基材料。
[0013]提升搅拌是指干燥部内设置的提升装置将生物质原料向上提升，并不断搅拌、排出空气，干燥部的内部从下向上依次为与大气隔绝的进料腔、干燥腔、转运腔。进料口上大下小，下部与进料腔相连通，且由生物质原料封堵进料腔的口部，阻止空气进入进料腔、干燥腔，保障后续的干燥与碳化。
[0014]加热排气是指生物质原料在提升搅拌过程中被提升装置内部设置的电热装置和干燥腔外表包围设置的余热加热装置加热，蒸汽和挥发物等高温气体从转运腔顶部侧壁设置的排气孔排入排气腔。
[0015]干燥转运是指生物质原料经过加热排气后，完成干燥，并被转运腔内设置的转运机构推入碳化部的挤压腔，成为待碳化物料。
[0016]加压沉降是指待碳化物料受到挤压腔顶部中心设置的挤压机构的推挤、加压，均布于挤压腔，并向下沉降，依次进入碳化腔、保温腔、冷却腔、出碳腔。
[0017]加热碳化是指待碳化物料被碳化腔外表包围设置的电加热装置和碳化部内部设置的燃烧室加热，生成高温碳化物。
[0018]保温冷却是指高温碳化物在保温腔内的沉降过程达到设定的保温时间，然后进入冷却腔冷却成为常温的碳基材料；加热碳化和保温冷却过程中产生的气体上升并依次流经挤压腔、转运腔、排气孔，进入排气腔。
[0019]密闭排出是指碳基材料沉降至出碳腔，通过管式螺旋输送机推出至碳化部外侧设置的提升机中，并由提升机输送到储炭桶中。
[0020]碳化部的内部为密闭、等径、竖向、耐高温的圆桶结构，从上向下依次为挤压腔、碳化腔、保温腔、冷却腔、出碳腔，其中，挤压腔与排气转运腔相连通，冷却腔的外表包围设置有冷凝管；冷凝管为螺旋状，其上、下端分别与换热腔的顶部、底部接口连接。
[0021]燃烧室为竖向、耐高温的圆管结构，贯穿碳化腔、保温腔、冷却腔、出碳腔的中心，其上部通过弯管与烟气腔的顶部连通，并与碳化腔的腔壁固定，其下部与出碳腔的腔底固定，其底端与大气连通，其内部设有燃烧装置；
[0022]燃烧装置从上向下依次为烧嘴传感器、点火器、烧嘴、气管、风机，烧嘴位于燃烧室内的平面中心，高度位于保温腔的中上部，其下部与气管连通、固定，风机固定在燃烧室的底部进风口，烧嘴传感器实时检测燃烧温度，与点火器一起沿气管敷设、固定，气管上方连接烧嘴，下部通过弯头转为横管，在风机的上方横向穿出燃烧室，并与燃气管道和外部备用燃气接入的电磁阀连接。
[0023]干燥部的内部温度为上高下低，加热排气和干燥转运中的加热以余热加热装置加热为主，温度不足时才启动电加热装置进行加热。余热加热装置包括排气腔、换热腔、烟气腔，其中，排气孔与排气腔连通。干燥、碳化、保温过程中产生的气体均为高温气体，含热量较高，这些气体从排气孔流入排气腔后从上向下流动，在加热干燥部内壁的同时被逐渐冷却，成为气液混合物，流入排气腔底部设置的气液分离机构中，分离出的可燃气通过燃气管道接至燃烧装置。
[0024]燃烧室内燃烧产生的高温烟气通过弯管进入烟气腔的顶部后向下流动，在加热干燥部内壁的同时被逐渐冷却，成为气液混合物，流入烟气腔底部设置的烟气净化机构中，烟
气经过净化之后通过烟囱排出。
[0025]冷凝管内高温的冷媒从换热腔的顶部流入后向下流动，在加热干燥部内壁的同时被逐渐冷却，然后从换热腔底部流出，并被泵入冷却腔外底层的冷凝管中。
[0026]碳化腔从上向下加热温度逐渐提高，以燃烧室的加热为主，温度不足时才启动电加热装置进行加热；碳基材料的碳化深度分一级碳化、二级碳化、三级碳化、四级碳化，与加热温度、保温时间、沉降速度相关，由机电部控制；沉降速度、提升搅拌的速度与出碳腔碳基材料的排出速度相关，由机电部控制。
[0027]干燥部、碳化部的高度相等，其底座为钢制的整体结构，进料腔、出碳腔位于底座内，进料腔的下部还设有排水槽和由电机驱动的驱动提升装置的传动机构。出碳腔和燃烧室的底面等高，架空固定在底座上，架空和空余的空间为底座空腔,布置有其他装置，设置有燃烧室空气进入的通道。管式螺旋输送机于燃烧室的底部两侧各设1套，其部分管壁与出碳腔的腔底构成整体、密封的W形腔底，阻止空气进入出碳腔。
[0028]干燥部、碳化部的底座以上部分均设有外保温层，外保温层为多层结构，最内侧的保温层采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质的碳化工艺与处理设备，包括干燥部、碳化部、机电部和外部装置，其中，干燥部和碳化部垂直设置，上部连通，构成n形结构，其特征在于：经过破碎处理后的生物质原料从进料口(1)进入所述干燥部的下部，在被提升搅拌的同时加热排气，并干燥装运至所述碳化部的顶部，然后在加压沉降的过程中依次被加热碳化、保温冷却、密闭排出；所述提升搅拌是指所述干燥部内设置的提升装置(2)将所述生物质原料向上提升，并不断搅拌、排出空气，所述干燥部的内部从下向上依次为进料腔(3)、干燥腔(4)、转运腔(5)；所述加热排气是指所述生物质原料在所述提升搅拌过程中被所述提升装置(2)内部设置的电加热装置和所述干燥腔(4)外表包围设置的余热加热装置加热，包括蒸汽和挥发物的高温气体从所述转运腔(5)顶部侧壁设置的排气孔(6)排入排气腔(7)；所述干燥转运是指所述生物质原料经过所述加热排气后，完成干燥，并被所述转运腔(5)内设置的转运机构(8)推入所述碳化部的挤压腔(9)，成为待碳化物料；所述加压沉降是指所述待碳化物料受到所述挤压腔(9)顶部中心设置的挤压机构(10)的推挤、加压，均布于所述挤压腔(9)，并向下沉降，依次进入碳化腔(11)、保温腔(12)、冷却腔(13)、出碳腔(14)；所述加热碳化是指所述待碳化物料被所述碳化腔(11)内壁外包围设置的电加热装置和所述碳化部内部设置的燃烧室(15)加热，生成高温碳化物；所述保温冷却是指所述高温碳化物在所述保温腔(12)内的沉降过程达到设定的保温时间，然后进入所述冷却腔(13)冷却成为常温、高含碳量的碳基材料；所述的加热碳化和保温冷却过程中产生的高温气体上升并依次流经所述的挤压腔(9)、转运腔(5)、排气孔(6)，进入排气腔(7)；所述密闭排出是指所述碳基材料沉降至所述出碳腔(14)，通过管式螺旋输送机(16)推出至所述碳化部外侧设置的提升机(17)中，再由提升机输送到储炭桶中。2.根据权利要求1所述的一种生物质的碳化工艺与处理设备，其特征在于：所述碳化部的内部为密闭、等径、竖向、耐高温的圆桶结构，从上向下依次为所述的挤压腔(9)、碳化腔(11)、保温腔(12)、冷却腔(13)、出碳腔(14)，其中，所述挤压腔(9)与所述转运腔(5)相连通，所述冷却腔(13)的外表包围设置有冷凝管(18)；所述冷凝管(18)为螺旋状，其上、下端分别与换热腔(19)的顶部、底部接口连接；所述碳化腔(11)从上向下加热温度逐渐提高，以所述燃烧室(15)的加热为主，以所述电加热装置加热为辅；所述碳基材料的碳化深度分一级碳化、二级碳化、三级碳化、四级碳化，与所述的加热温度、保温时间、沉降速度相关，由所述机电部控制；所述沉降速度、提升搅拌的速度与所述出碳腔(14)碳基材料的排出速度相关，由所述机电部控制；所述燃烧室(15)为竖向、耐高温的圆管结构，贯穿所述的碳化腔(11)、保温腔(12)、冷却腔(13)、出碳腔(14)的中心，其上部通过弯管(20)与烟气腔(21)的顶部连通，并与所述碳化腔(11)的腔壁固定，其下部与出碳腔(14)的腔底固定，其底端与大气连通，其内部设有燃烧装置；所述燃烧装置从上向下依次为烧嘴传感器(22)、点火器(23)、烧嘴(24)、气管(25)、风机(26)，所述烧嘴(24)位于所述燃烧室(15)内的平面中心，高度位于所述保温腔(12)的中上部，其下部与所述气管(25)连通、固定，所述风机(26)固定在所述燃烧室(15)的底部进风
口，所述烧嘴传感器(22)实时检测燃烧温度，与所述点火器(23)一起沿所述气管(25)敷设、固定，所述气管(25)上方连接所述烧嘴(24)，下部通过弯头转为横管，在所述风机(26)的上方横向穿出所述的燃烧室(15)，并与燃气管道(27)和外部备用燃气接入的电磁阀(28)连接。3.根据权利要求2所述的一种生物质的碳化工艺与处理设备，其特征在于：所述干燥部内部温度为上高下低，所述的加热排气和干燥转运中的加热以所述余热加热装置加热为主，所述提升装置(2)内的电加热装置加热为辅；所述余热加热装置包括所述的排气腔(7)、换热腔(19)、烟气腔(21)，所述的高温气体从所述排气孔(6)流入所述排气腔(7)后从上向下流动，在加热所述干燥部内壁的同时被逐渐冷却，成为气液混合物，流入所述排气腔(7)底部设置的气液分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙王虎，马鑫，许立，王健，孙誉宁，杨跃军，
申请(专利权)人：扬州智光环保科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：