本實(shí)用新型涉及生物質(zhì)能源利用領(lǐng)域，具體涉及一種炭化裝置。
背景技術(shù)：
隨著石化資源的枯竭，很多國(guó)家都在尋找發(fā)展既可再生、又環(huán)保的可替代品，于是生物質(zhì)資源成為發(fā)展的重點(diǎn)。我國(guó)農(nóng)林生物質(zhì)資源豐富，生物質(zhì)能的利用一直以直接燃燒為主，不僅熱效率低下，而且伴隨著大量的煙塵和余灰的排放，嚴(yán)重污染了環(huán)境。生物質(zhì)干餾炭化技術(shù)是生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化的重要途徑。生物質(zhì)通過(guò)干餾技術(shù)可以轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)炭、生物氣、木醋液和焦油，這些產(chǎn)物不但可以直接作為能源使用，也可以作為化工原料和生物質(zhì)炭基肥。因此，生物質(zhì)干餾炭化技術(shù)是一種清潔、高效的生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，其中炭化裝置是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵部分。
目前，生物質(zhì)炭化裝置主要有流化床、回轉(zhuǎn)窯和螺旋炭化裝置等，但都無(wú)法兼顧無(wú)氧加熱與連續(xù)生產(chǎn)的要求，一般選擇折中辦法，或犧牲連續(xù)性間斷生產(chǎn)，或犧牲無(wú)氧條件限量供氣，或自由裂解不控溫度。因此造成了當(dāng)前市場(chǎng)上炭化裝置處理效率低、炭產(chǎn)量低、排出氣體中有害成分含有量多等缺點(diǎn)。中國(guó)文獻(xiàn)專(zhuān)利CN204298328U公開(kāi)了一種生物質(zhì)干餾炭化裝置，該裝置包括進(jìn)料系統(tǒng)、干餾炭化反應(yīng)器、集炭箱、干餾冷凝凈化系統(tǒng)、液體收集箱、可燃?xì)鈨?chǔ)柜和燃燒系統(tǒng)，該裝置為臥式轉(zhuǎn)爐方式，原料的進(jìn)口和炭粉的出口設(shè)置在同側(cè)，因此在加料和出料過(guò)程中需要設(shè)置撥料裝置，操作復(fù)雜，且生產(chǎn)規(guī)模小。中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102786970A公開(kāi)了一種農(nóng)作物秸稈連續(xù)有氧快速炭化工藝，將風(fēng)干切割的秸稈以一定速率輸送至炭化器進(jìn)行有氧燃燒炭化，實(shí)現(xiàn)了大型工業(yè)化低能耗生產(chǎn)，該方法適用農(nóng)作物秸稈以及木屑等生物質(zhì)原料，而且對(duì)生物質(zhì)原料尺寸有要求。同時(shí)，該方法需要進(jìn)行有氧燃燒，炭排量高，排出氣體中因高溫形成有害成分含有量多，無(wú)法保證潔凈生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)法兼顧無(wú)氧加熱與連續(xù)生產(chǎn)的缺陷。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
本實(shí)用新型提供一種炭化裝置，包括順次連接的：進(jìn)料系統(tǒng)、炭化系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)；
其中，所述炭化系統(tǒng)是直立式的，包括中空的炭化室，套設(shè)在所述炭化室外壁的供熱室；
所述炭化室的底部還設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)物料下行的帶刮料器的旋轉(zhuǎn)底盤(pán)，所述刮料器設(shè)置在炭化室內(nèi)部；
所述進(jìn)料系統(tǒng)的出口與所述炭化反應(yīng)器的物料入口相連，所述炭化反應(yīng)器的碳粉出口與冷卻系統(tǒng)的入口相連。
所述刮料器為桶狀或柵狀，其高度方向的一端直接設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)底盤(pán)上，其表面設(shè)置有若干刀片。
所述供熱室內(nèi)設(shè)置有用于均勻熱量分布的引流板。
可選的，所述冷卻系統(tǒng)的出口還設(shè)置有物料輸送裝置。
可選的，所述供熱室的下部設(shè)置有煙氣入口，上部設(shè)置有煙氣出口。
可選的，所述熱煙氣產(chǎn)生裝置的熱煙氣出口與供熱室的煙氣入口相連。
可選的，所述炭化室頂部還設(shè)置有煤氣出口。
可選的，所述物料輸送裝置為螺旋推料器和/或皮帶輸送機(jī)。
本實(shí)用新型技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1.本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種炭化裝置，包括順次連接的：進(jìn)料系統(tǒng)、炭化系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)；其中，所述炭化系統(tǒng)是直立式的，包括中空的炭化室，套設(shè)在所述炭化室外壁的加熱室；所述炭化反應(yīng)器的底部還設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)物料下行的帶刮料器的旋轉(zhuǎn)底盤(pán)，所述刮料器設(shè)置在炭化室內(nèi)部。所述進(jìn)料系統(tǒng)的出口與所述炭化反應(yīng)器的物料入口相連，所述炭化反應(yīng)器的碳粉出口與冷卻系統(tǒng)的入口相連。
該裝置是直立式的，利用重力和旋轉(zhuǎn)底盤(pán)驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)塊從上到下實(shí)現(xiàn)干燥和干餾過(guò)程，無(wú)氧參與，避免了因高溫形成的有害成分含量高的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)潔凈生產(chǎn)，獲得高質(zhì)量的碳粉；同時(shí)，旋轉(zhuǎn)底盤(pán)設(shè)置有刮料器，在刮料器的作用下，干餾后的生物質(zhì)塊立刻變成粉末狀，能夠現(xiàn)實(shí)高效處理和規(guī)模處理。
2.本實(shí)用新型提供的炭化裝置，適合各種生物質(zhì)，包括植物通過(guò)光合作用生成的有機(jī)物(如植物、動(dòng)物及其排泄物)、垃圾等，進(jìn)料為高密度的生物質(zhì)塊，比散狀生物質(zhì)干餾速度快，同等量干餾速度要快1/4至1/2。
附圖說(shuō)明
為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中：
圖1是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型炭化工藝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中附圖標(biāo)記表示為：1-進(jìn)料系統(tǒng)；2-炭化系統(tǒng)；21-炭化室；211-物料入口；212-碳粉出口；213-煤氣出口；22-供熱室；221-煙氣入口；222-煙氣出口；23-引流板；24-旋轉(zhuǎn)底盤(pán)；3-供熱系統(tǒng)；31-熱煙氣產(chǎn)生裝置；311-熱煙氣出口；4-冷卻系統(tǒng)；41-冷卻器；42-木醋液加入裝置；5-物料輸送裝置；6-倉(cāng)庫(kù)。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
實(shí)施例
本實(shí)施例提供一種炭化裝置，如圖1所示，包括順次連接的：進(jìn)料系統(tǒng)1、炭化系統(tǒng)2、供熱系統(tǒng)3、冷卻系統(tǒng)4；進(jìn)料系統(tǒng)1的出口與炭化系統(tǒng)2的物料入口211相連，炭化系統(tǒng)2的碳粉出口212與冷卻系統(tǒng)4的入口相連。
進(jìn)料系統(tǒng)1將打包生物質(zhì)形成高密度生物質(zhì)塊，將生物質(zhì)壓成成塊狀，所述生物質(zhì)壓塊在第一方向的厚度遠(yuǎn)小于其在第二方向和第三方向上的厚度，即在Z軸方向上的高度遠(yuǎn)小于X軸和Y軸方向上的高度；作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例中，生物質(zhì)壓塊為餅狀。不但擴(kuò)大了可使用的生物質(zhì)的范圍，而且方便處理，增加了生物質(zhì)的處理量，提高了干餾效率。
炭化系統(tǒng)2為直立式的，包括中空的炭化室21，套設(shè)在炭化室21外壁的供熱室22；炭化室21的底部還設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)物料下行的帶刮料器的旋轉(zhuǎn)底盤(pán)24，刮料器設(shè)置在炭化室21內(nèi)部。生物質(zhì)塊在重力以及旋轉(zhuǎn)底盤(pán)24的驅(qū)動(dòng)下，在炭化反應(yīng)器2內(nèi)自上而下移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)干燥和干餾過(guò)程。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例中，如圖1所示，刮料器為在圓形面上設(shè)置的若干刀片，直接設(shè)置在旋轉(zhuǎn)底盤(pán)24的上表面。旋轉(zhuǎn)底盤(pán)24的直徑小于或等于生物質(zhì)塊的直徑，旋轉(zhuǎn)底盤(pán)24由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
作為本實(shí)用新型的可變換實(shí)施例，刮料器還可以為立體的桶狀或柵狀，其高度方向的一端直接設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)底盤(pán)24上，其表面設(shè)置有若干刀片，均可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
利用重力和旋轉(zhuǎn)底盤(pán)驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)塊從上到下實(shí)現(xiàn)干燥和干餾過(guò)程，無(wú)氧參與，避免了因高溫形成的有害成分含量高的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)潔凈生產(chǎn)，獲得高質(zhì)量的碳粉；同時(shí)，旋轉(zhuǎn)底盤(pán)24設(shè)置有刮料器，經(jīng)干餾后的生物質(zhì)炭是非常脆的餅狀，在刮料器的作用下，干餾后的生物質(zhì)塊立刻變成粉末狀，能夠現(xiàn)實(shí)自動(dòng)化的高效處理和規(guī)?；幚?。
供熱系統(tǒng)3包括熱煙氣產(chǎn)生裝置31，熱煙氣產(chǎn)生裝置31出口311與供熱室22下部設(shè)置的煙氣入口221相連，與炭化系統(tǒng)2進(jìn)行熱交換后的煙氣從供熱室22上部的煙氣出口222排出。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例中，煙氣出口222外部還設(shè)置有熱風(fēng)機(jī)，用于牽引煙氣排出。
熱煙氣可以是干餾氣的一部分經(jīng)過(guò)燃燒后產(chǎn)生的廢熱，也可以是其它符合條件的廢熱，能夠顯著減少設(shè)備能量消耗。
從炭化室21出來(lái)的碳粉因溫度高遇到空氣易自燃，因此要冷卻到80℃以下，本實(shí)施例中，采用冷卻器41對(duì)碳粉進(jìn)行冷卻。
所述炭化裝置還包括物料輸送裝置5，作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例，物料輸送裝置5包括順次連接的螺旋推料器和皮帶輸送機(jī)，冷卻后的碳粉依次通過(guò)螺旋推料器和皮帶輸送機(jī)運(yùn)送至倉(cāng)庫(kù)6。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例，在皮帶輸送機(jī)輸送碳粉的過(guò)程中，還包括在碳粉中加入木醋液的裝置42，不但可以確保碳粉完全降至80℃以下，而且，木醋液是生物質(zhì)低溫干餾產(chǎn)生的，含很多有機(jī)質(zhì)，配入適量對(duì)增強(qiáng)碳粉肥效有益。
本實(shí)施例還提供一種采用所述的炭化裝置的炭化工藝，包括以下步驟：
S1.將生物質(zhì)形成生物質(zhì)塊
將生物質(zhì)打捆和/或壓縮成有形生物質(zhì)塊，并通過(guò)輸送設(shè)備，如傳送帶和/或提升機(jī)，送入炭化室21。
生物質(zhì)塊直徑為800mm～1600mm，含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％～20％，密度為小于0.6t/m3。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例中，生物質(zhì)塊為餅狀，直徑為1200mm，含水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14％，密度為0.5t/m3。
S2.生物質(zhì)塊炭化
將生物質(zhì)塊加入進(jìn)料系統(tǒng)1，在生物質(zhì)塊的重力以及旋轉(zhuǎn)底盤(pán)24的驅(qū)動(dòng)下，生物質(zhì)塊在炭化室21內(nèi)自上而下移動(dòng)，供熱系統(tǒng)3提供的熱煙氣通過(guò)煙氣入口221進(jìn)入供熱室22，對(duì)炭化室21提供熱量，進(jìn)行熱交換后的煙氣由煙氣出口222經(jīng)熱風(fēng)機(jī)牽引排出。
生物質(zhì)塊在干餾的過(guò)程中逐漸變薄，最終得到的生物質(zhì)炭被刮料器破碎成碳粉，炭化產(chǎn)生的煤氣通過(guò)設(shè)置在炭化室21頂部的煤氣出口213排出。
生物質(zhì)塊的進(jìn)料速率為0.1t/h～2t/h，供熱系統(tǒng)3的供熱溫度為400℃～800℃，炭化室21的底部壓力為0.2MPa～1.5MPa。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例中，生物質(zhì)塊的進(jìn)料速率為1t/h，供熱溫度為600℃，炭化室21的底部壓力為0.85MPa。
S3.碳粉冷卻
碳粉從炭化室21底部排出并輸送至冷卻系統(tǒng)4，從炭化室21底部出來(lái)的碳粉為400℃左右，冷卻器41采用空冷或水冷的方式對(duì)碳粉進(jìn)行冷卻。碳粉出料速率為0.1t/h～3t/h。作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例中，碳粉出料速率為1t/h。
然后，通過(guò)物料輸送裝置5將碳粉運(yùn)送至倉(cāng)庫(kù)。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例，物料輸送裝置5包括螺旋推料器和皮帶輸送機(jī)，冷卻后的碳粉依次通過(guò)螺旋推料器和皮帶輸送機(jī)運(yùn)送至倉(cāng)庫(kù)。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例，在皮帶輸送機(jī)輸送碳粉的過(guò)程中，還包括在碳粉中加入木醋液的步驟，不但可以確保碳粉完全降至80℃以下，而且，木醋液是生物質(zhì)低溫干餾產(chǎn)生的，含很多有機(jī)質(zhì)，配入適量對(duì)增強(qiáng)碳粉肥效有益。
顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。