专利名称：一种制造生物碳的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种材料加工装置，具体地说涉及一种用家畜粪便、农作物秸秆、稻壳、花生壳、蔗渣等生物质制造生物碳的装置。
背景技术：
科学家们将以生物质为原料，在无氧状态下干馏、热解所形成的一种炭质材料称为“生物碳”。生物碳是炭的一种形式，可以长期保存在土地中而不被分解成二氧化碳。埋到地下后可以有几百至上千年不会消失。理论上任何植物或家畜排泄物都可以在无氧环境下热解、碳化、活化后形成生物碳。制造生物碳的生物质来源广泛，如家畜粪便、农作物秸秆、稻壳、花生壳、蔗渣等。我国长期以来施肥比例严重失调，重化肥，轻有机肥；重氮肥，轻磷、钾肥；重大量元素，轻微量元素。据农业部统计，1998年全国化肥施用总量达到4085万吨，与发达国家比较相当于损失20%的养分。投肥效益下降，增肥不增产，增产不增收。据调查，20世纪50 年代我国每公斤化肥可生产粮食15公斤，70年代为9公斤，90年代为7公斤左右。施肥不合理还造成农产品品质下降，危害人类健康。表现为瓜果不甜、饭菜不香、 棉麻纤维变短，食品中有害的硝酸盐含量上升。居民消费量较大的几种主要蔬菜(尤其是叶菜、根菜)的硝酸盐含量已严重超标，对人类健康构成潜在威胁。由于施肥不合理，造成农作物生理病害加剧，水果外形、口感不佳，耐储性下降等，不仅影响我国人民的生活质量和食品安全，更严重削弱了我国农产品在国际市场上的竞争力，直接影响出口创汇。我国五大湖泊的水体已不同程度受到了污染。就太湖水体富营养化而言，来自农田流失的氮素占了氮素入湖总量的23%。为了解决上述问题，中国开始实施“沃土工程”。该工程的目标是(1)改善土壤理、化性状；有效提高土壤有机质，增加化肥利用率，增强植物抗逆能力；(2)提供植物生长所需的均衡养分；(3)激活土壤微生物，长久保持土壤活力；提高耕地质量，是发展粮食生产、巩固和提高农业综合生产能力的根本性措施。(4)使土壤肥力提高1个等级，肥料利用率提高10%，粮食生产能力提高10%左
右ο生物碳可以长期稳定地存在于自然界中，具有持久性的肥田沃土，促进土壤中微生物繁殖，促进植物生长，对二氧化碳吸收，使空气中二氧化碳减少的功能。生物碳富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以改善土壤的透气性和排水性，蓄留植物根部所需水分，有效地保存水分和养料，提高土壤肥力。生物碳在农业领域所具有的独特性能，使其在中国实施“沃土工程”过程中，起到重要的、不可替代的作用。生物碳的使用，肥了土地、富了农民。因此生物碳的需求量越来越大，仅从改良土壤角度粗略估计，我国农田对生物碳最低需要量可能在17. 6亿吨左右。随着经济发展，环境的承载能力降低，环境保护意识不断加强，促使各种污水处理后的排放标准不断提高。为了达到新的排放标准，活性碳被用于各种难以用生化方法处理的污水的深度处理。由于传统的生产活性碳的工艺生产成本高，造成活性炭价格昂贵，无法大规模用于污水处理。大量的研究证明，生物碳去除污水中的污染物有良好的效果。用传统的制造木炭的工艺和设备来进行大规模、工业化、低成本地制造生物碳是不切实际的。虽然制造生物碳的生物质原料价格便宜，但是，制造生物碳的生物质原料如家畜粪便、农作物秸秆、蔗渣等均含有大量的水分，在制造过程中，温度变化大，由预热阶段 100多度到碳化、活化阶段的600-850°C，体积变化大，最后的生物碳产品只有原料体积的 8_30%。预热阶段低温时设备排除的烟气温度很低，但是在碳化、活化阶段600-850°C高温运行时，排出的烟气温度高达400多度，烟气热损失大，高温加工后的产品温度也很高，带走大量的热量。生产流程从加入原料、预热、碳化、活化，加工周期长，设备投资大，生产成本高！在用生物质制造生物碳的过程中，如何能够可控制地(1)对原料进行碳化、活化处理时，将碳化、活化阶段的高温烟气对原料进行预热处理，将烟气中的余热回收利用；(2)将生产出来的高温生物碳输送到专门的设备中，利用高温生物炭中的热量对燃料的助燃空气进行加热，将生物碳中的余热回收利用；(3)将预热阶段产生的水蒸汽作为活化阶段需要的水蒸汽，将预热阶段水蒸汽中的热量回收利用。可以节约大量的能源。(4)将预热、碳化、活化阶段产生的混合气体进行净化分离处理，将其中的不凝可燃气输送到燃烧室，作为碳化、活化的燃料，将其中的可利用能源回收利用，减低生产成本。(5)对原料同时进行预热、碳化、活化处理，缩短加工时间，提高生产效率，降低成本。然而现有技术中此种采用家畜粪便、农作物秸秆、蔗渣等生物质为原料，无污染、 低成本、工业化制造生物碳的技术和装备至今未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造生物碳的装置。为实现上述目的，本发明提供的制造生物碳的装置，其主要结构为一可旋转的预热室，位于热烟气室内，预热室两端分别连接出料滚筒和进料滚筒， 预热室内壁安装有多排挡板，每排挡板由多块挡板组成，挡板的斜边与预热室内壁呈一水平夹角左旋；出料滚筒的外壁设有传动齿圈，传动齿圈与驱动装置连接，由驱动装置驱动出料滚筒带动预热室在托辊上转动；进料滚筒和出料滚筒外壁安装有滚圈，滚圈坐落在托辊上；出料滚筒的另一端连接一中间料仓，中间料仓的下部连接一螺旋输送机；进料滚筒的另一端连接一气体收集室；气体收集室的混合气出口与喷淋洗涤冷却塔的进气口连接；一干馏室，位于燃烧室内，干馏室的内壁安装有多排挡板，每排挡板由多块挡板组成，挡板的斜边与干馏室内壁呈一水平夹角左旋；干馏室两端分别连接前滚筒和后滚筒； 前滚筒的另一端与进料室连接，后滚筒的另一端与出料室连接，出料室下方连接冷却室，出料室的混合气出口与喷淋洗涤冷却塔的进气口连接；后滚筒的外壁设有传动齿圈，传动齿圈与驱动装置连接；前滚筒外壁和后滚筒外壁安装有滚圈，滚圈坐落在托辊上；由驱动装置驱动后滚筒带动干馏室在托辊上转动；燃烧室内位于干馏室的下部安装有外来燃料燃烧器和不凝可燃气燃烧器；燃烧室顶部与热烟气室底部之间设有热烟气管道。所述的制造生物碳的装置，其中，出料滚筒与中间料仓的连接处、进料滚筒与气体收集室的连接处、后滚筒与出料室的连接处以及前滚筒与进料室的连接处各安装有密封装置。所述的制造生物碳的装置，其中，预热室的转速为l-3r/min;干馏室的转速为 2-5r/min。所述的制造生物碳的装置，其中，预热室与出料滚筒连接部位，预热室与进料滚筒连接部位，干馏室与后滚筒连接部位，干馏室与前滚筒连接部位均为锥形体。所述的制造生物碳的装置，其中，预热室与出料滚筒连接部位以及干馏室与后滚筒连接部位的锥形体内有导料板。所述的制造生物碳的装置，其中，预热室与出料滚筒连接部位以及预热室与进料滚筒连接部位均为一锥形体，锥形体内有导料板。所述的制造生物碳的装置，其中，预热室内壁的挡板的高度为预热室直径的 15%-25%，每块挡板顶部有50° -60°度角折弯，折弯部分为挡板高度的20-30% ；每排两块挡板之间有5-10mm的膨胀缝；干馏室内壁的多排挡板的高度为干馏室直径的 15%-25%，每块挡板顶部有50° -60°度角折弯，折弯部分为挡板高度的20-30%;每排两块挡板之间有5-10mm的膨胀缝。所述的制造生物碳的装置，其中，出料滚筒内和出料筒内均设有螺旋导料板，螺旋导料板与滚筒的垂直夹角为左旋10° -15°，螺旋导料板的高度为滚筒直径的15-30%。所述的制造生物碳的装置，其中，进料室的外侧安装有螺旋输送机和蒸汽输入口， 螺旋输送机出料端伸入到前滚筒与锥形体连接处；螺旋输送机的上部安装有蒸汽输入管； 进料室与燃烧室之间安装有烟气管道，烟气管道中间安装有阻火阀和调节阀。所述的制造生物碳的装置，其中，冷却室的进风室与助燃风机的出风室连接，冷却室的出风室与助燃风管连接。所述的制造生物碳的装置，其中，出料室的外侧壁上安装有观察镜、射灯和检修门，观察镜和射灯安装在检修门上。本发明制造生物碳的装置由控制柜控制运行。本发明提供的制造生物碳的装置，可以采用家畜粪便、农作物秸秆、蔗渣等生物质为原料，无污染、低成本、工业化地制造生物碳。
图1为本发明的设备结构示意图；图2为沿图1中a-a线的剖面示意图。图3为沿图1中b_b线的剖面示意图。图中标记说明1料仓，2螺旋输送机，3气体收集室，4混合气出口，5进料滚筒，6螺旋导料板，7托辊，8密封装置，9锥形体，10挡板，11出料滚筒，12驱动装置，13中间料仓，14观察镜，15射灯，16检修门，17热烟气室，18烟气排放口，19热烟气通道，20耐火保温材料，21金属外壳， 22温度传感器，23出料导料板，24蒸气输入口，25蒸气输入管，26前滚筒，27干馏室，28燃烧室，29后滚筒，30进料室，31排料阀，32阻火阀，33烟气管道，34控制柜，35底座，36外来燃料燃烧器，37不凝可燃气燃烧器，38助燃风管，39出料室，40混合气出口，41混合气管，42 喷淋洗涤冷却塔，43进气口，44出气口，45水泵，46排水管，47喷头，48排送风机，49不凝可燃气管，50冷却室，51进风室，52助燃风机，53管板，54出料阀，55冷却风管，56出风室，57 传动齿圈，58预热室，59生物质原料，60循环水池，61调节阀，62滚圈。
具体实施例方式请结合附图，本发明的制造生物碳的装置，其结构为预热室58位于热烟气室17内，预热室58两端与出料滚筒11和进料滚筒5相连接，其中，出料滚筒11与中间料仓13连接，连接处安装密封装置8，进料滚筒5与气体收集室3连接，连接处安装密封装置8。气体收集室3的混合气出口 4通过混合气管41与喷淋洗涤冷却塔42的进气口 43连接，预热室58的长度为2-8米，直径0. 8-1. 5米，预热室58内原料的填充率为预热室 58体积的45-55%，预热室58的长度和直径根据原料处理量和填充率进行设计。出料滚筒11的长度为1. 5-2米，进料滚筒5的长度为1_1. 5米，进料滚筒5、出料滚筒11的直径为400mm-600mm。预热室58设计转速l_3r/min ；出料滚筒11的外壁设有传动齿圈57，传动齿圈57与驱动装置12连接。进料滚筒 5、出料滚筒11外壁安装有滚圈62，滚圈62坐落在托辊7上，由驱动装置12驱动出料滚筒 11带动预热室58在托辊7上转动；预热室58与出料滚筒11连接的部位采用锥形体9，锥形体9的水平长度为 200mm-400mm，锥形体9内有导料板；预热室58与进料滚筒5连接的部位采用锥形体9，锥形体9的水平长度为 200mm-400mm ；预热室58外壁与热烟气室17上、下、左、右内壁的距离为150-300mm ；预热室58内壁安装有多排挡板10 (请参阅图2)，挡板10的斜边与预热室58内壁水平夹角左旋5° -20°度，每两排挡板10之间的距离为200mm-300mm，每排挡板10 由多块挡板10组成；挡板10的高度为预热室58直径的15% -25%，每块挡板10的长度为300mm-600mm，每块挡板10顶部有50° -60°度角折弯，折弯部分为挡板10高度的 20-30%。每排两块挡板10之间有5-10mm的膨胀缝；出料滚筒11内有螺旋导料板6，螺旋导料板6与出料滚筒11的垂直夹角为左旋 10° -15°，螺旋导料板6的高度为出料滚筒11直径的15-30%;
进料滚筒5内有螺旋导料板6，螺旋导料板6与进料滚筒5的垂直夹角为右旋 10° -15°，螺旋导料板6的高度为进料滚筒5直径的15-30% ；中间料仓13的外侧壁上安装有观察镜14、射灯15、检修门16。观察镜14和射灯 1安装在检修门16上。中间料仓13的下部与干馏室27的螺旋输送机2的进料口连接。气体收集室3的外侧壁上安装检修门16、螺旋输送机2。螺旋输送机2与检修门 16为一体，螺旋输送机2进料口上部安装有料仓1。热烟气室3的金属外壳21内为耐火保温材料20 ；干馏室27位于燃烧室28内，干馏室27两端与前滚筒沈和后滚筒四相连接，其中，后滚筒四与出料室39连接，连接处安装密封装置8，前滚筒沈与进料室30连接，连接处安装密封装置8。干馏室27的长度为2-8米，直径0. 5-1. 2米，干馏室27内原料的填充率为干馏室 27体积的35-45%，干馏室27的长度和直径根据原料处理量和填充率进行设计。前滚筒沈的长度为1-1. 5米，后滚筒四的长度为1. 5-2米，前滚筒沈、后滚筒四的直径为400mm-600mm。干馏室27设计转速2_5r/min ；后滚筒四的外壁设有传动齿圈57，传动齿圈57与驱动装置12连接。前滚筒26、 后滚筒四外壁安装有滚圈62，滚圈62坐落在托辊7上，由驱动装置12驱动后滚筒四带动干馏室27在托辊7上转动；干馏室27与后滚筒四连接的部位采用锥形体9，锥形体9的水平长度为 200mm-400mm，锥形体9内有导料板；干馏室27与前滚筒沈连接的部位采用锥形体9，锥形体9的水平长度为 200mm-400mm ；干馏室27外壁与燃烧室观两侧内壁的距离为200-300mm，干馏室27外壁与燃烧室28顶内壁的距离为200-300mm，干馏室27外壁与燃烧室28底部内壁的距离为 500-800mm，燃烧室28顶部与热烟气室17底部之间有热烟气管道19 ；干馏室27内壁安装有多排挡板10 (请参阅图2，干馏室内壁的挡板与预热室内壁的挡板结构相同)，挡板10的斜边与干馏室27内壁水平夹角左旋10° -20°度，每两排挡板10之间的距离为200mm-300mm，每排挡板10由多块挡板10组成；挡板10的高度为干馏室27直径的15% -25%，每块挡板10的长度为300mm-600mm，每块挡板10顶部有 50° -60°度角折弯，折弯部分为挡板10高度的20-30%。每排两块挡板10之间有5-10mm 的膨胀缝；后滚筒四内有螺旋导料板6，螺旋导料板6与后滚筒四的垂直夹角为左旋 10° -15°，螺旋导料板6的高度为后滚筒四直径的15-30% ；前滚筒沈内有螺旋导料板6，螺旋导料板6与前滚筒沈的垂直夹角为右旋 10° -15°，螺旋导料板6的高度为前滚筒沈直径的15-30%。出料室39下部设有冷却室50，出料室39的外侧壁上安装有观察镜14、射灯15、检修门16。观察镜14和射灯15安装在检修门16上。出料室39的金属外壳21之间为耐火保温材料20。进料室30的外侧安装有螺旋输送机2和蒸汽输入口 24，螺旋输送机2出料端伸入到前滚筒沈与锥形体9连接处。螺旋输送机2的上部安装有蒸汽输入管25。螺旋输送机2的进料口上部安装有料仓1。进料室30与燃烧室观之间安装有烟气管道33，烟气管道33中间安装有阻火阀32和调节阀61。燃烧室28侧壁且干馏室27的下部安装有外来燃料燃烧器36和不凝可燃气燃烧器37，由干馏室27外壁对干馏室27内的物料进行间接加热，通过调节燃烧器的供热量控制燃烧室观内的温度；其中外来燃料燃烧器36以天然气、液化气、煤气或柴油为燃料，不凝可燃气燃烧器37以制造生物碳装置运行过程中有机物热解产生的不凝可燃气为燃料。燃烧室28的金属外壳21内侧为耐火保温材料20。冷却室50(剖面视图如图3所示)安装在出料室39下方。冷却室有风管55、出料阀M、进风室51、出风室56。冷却室50与出料室39连接。冷却室50的进风室51与助燃风机52的出风室连接，冷却室50的出风室56与助燃风管38连接。冷却室50的金属外壳 21之间为耐火保温材料20。出料室39的混合气出口 40通过混合气管41与喷淋洗涤冷却塔42的进气口 43 连接，喷淋洗涤冷却塔42为公知的设备，喷淋洗涤冷却塔42为圆柱形结构，下部有进气口 43、排水管21、循环水池60，上部有出气口 44，喷淋洗涤冷却塔42内上部安装有喷头47，喷头47与水泵45连接。喷淋洗涤冷却塔42的出气口 44与排送风机48进气口连接，排送风机48的出气口通过不凝可燃气管49与不凝可燃气燃烧器37连接，排水管21伸入到循环水池60中。控制柜34控制所有设备运行，监控燃烧室观、热烟气室17的温度，调整干馏室 27、预热室58的转速、转换干馏室27、预热室58的转动方向；燃烧室观、控制柜34、螺旋输送机2安装在底座35上。生物质原料59为家畜粪便、农作物秸秆、稻壳、花生壳、蔗渣等。密封装置8采用石墨密封或和迷宫式密封。制造生物碳装置按下列步骤运行(1)在料仓1中加入生物质原料59，启动驱动装置12使预热室58自气体收集室 3的方向看顺时针方向旋转，起动螺旋输送机2将料仓1中的生物质原料59输送到预热室 58内，当预热室58内的生物质原料59达到设计的填充量后，关闭螺旋输送机2。(2)预热室内的生物质原料59在挡板10的作用下，在预热室58内不停地翻动，挡板10不仅起到翻料、导料的作用，也起到增加受热面的作用，同时挡板10的折角将生物质原料59带到预热室58的顶部后抛下，延长生物质原料59与受热面接触的时间。(3)启动驱动装置12使干馏室27自进料室30方向看顺时针方向旋转，启动燃烧室观的外来燃气燃烧器对，起动排送风机48，启动水泵45向喷淋洗涤冷却塔42内的喷头 47供水；(4)初始运行时将预热室58的温度升到300°C _350°C，保持恒温1_2小时。转换预热室58的转动方向，使预热室58自气体收集室3的方向看反时针方向旋转，使预热室58 内的生物质原料59在挡板10的作用下，向出料滚筒11移动，由锥形体9内的导料板23导入出料滚筒11内，在出料滚筒11内的螺旋导料板6的作用下进入中间料仓13。(5)起动中间料仓13底部的螺旋输送机2，将进入中间料仓13中的生物质原料59 输送到干馏室27内。(6)打开射灯15，从观察镜14查看，当预热室58内的生物质原料59全部排出后，将预热室58停止转动，重新启动转换预热室58的转动方向，使预热室58自气体收集室3 的方向看顺时针方向旋转。起动螺旋输送机2将料仓1中的生物质原料59输送到预热室 58内。当预热室58内的生物质原料59达到设计的填充量后，关闭螺旋输送机2。(7)干馏室27内的生物质原料59在挡板10的作用下，在干馏室27内不停地翻动，挡板10不仅起到翻料、导料的作用，也起到增加受热面的作用，同时挡板10的折角将生物质原料59带到干馏室27的顶部后抛下，延长生物质原料59与受热面接触的时间。(8)打开射灯15，从观察镜14查看，当中间料仓13内的生物质原料59全部输送到干馏室27内后，关闭中间料仓13底部的螺旋输送机2。(9)调节外来燃料燃烧器36，打开不凝可燃气燃烧器37，以6-10°C /分钟的速率升温，当干馏室的温度达到600-650°C时，保持恒温30-60分钟，使干馏室内的生物质原料 59碳化。(10)以4_6°C /分钟的速率升温，当干馏室的温度达到750-850°C时，保持恒温 20-30分钟。当干馏室27内的温度达到750°C以上时，干馏室内已经碳化的生物质原料与水蒸汽和烟气发生活化反应。(11)水蒸汽是预热室58内产生的，通过出料滚筒11、中间料仓13、螺旋输送机2 进入干馏室27，烟气是由燃烧室观和进料室30之间的烟气管道33进入进料室30，再由进料室30通过前滚筒沈进入干馏室。如果预热室58提供的蒸汽不足，可以将外来蒸汽通过蒸汽输入口 24、蒸汽输入管25输送到干馏室内。烟气管道33上安装的阻火阀32可以防止燃烧室观中的火焰进入进料室30。(12)制造生物碳装置运行时，预热室58内生物质原料59中的水分受热蒸发产生大量的水蒸汽，一部分水蒸汽在排送风机48的作用下，输送到喷淋洗涤冷却塔42，水蒸汽经过冷却后成为冷凝水，通过排水管46流入循环水池60，排水管46伸入循环水池60的水中，防止空气由排水管46进入喷淋洗涤冷却塔42。一部分水蒸汽通过出料滚筒11、中间料仓13、螺旋输送机2进入干馏室27。(13)通过调正混合气管道41和烟气管道33上的调节阀61控制进入干馏室的水蒸汽和烟气。运行时通过调整排送风机的转速使预热室内保持微正压状态，使水蒸汽排出； 干馏室内保持微负压状态，便于水蒸汽和烟气排入。(14)活化结束后，转换干馏室27的转动方向，使干馏室27自进料室30方向看逆时针方向旋转，使干馏室27内制成的生物碳在挡板10的作用下，向后滚筒沈移动，进入锥形体9后，由锥形体9内的导料板23导入后滚筒沈内，在后滚筒沈内的螺旋导料板6的作用下进入冷却室50。(15)打开射灯15，从观察镜14查看，当干馏室27内的生物碳全部排出后，重新转换干馏室27的转动方向，使干馏室27自进料室30方向看顺时针方向旋转。(16)转换预热室58的转动方向，使预热室58自气体收集室3的方向看反时针方向旋转，使预热室58内的生物质原料59在挡板10的作用下，向出料滚筒11移动，进入锥形体9后，由锥形体9内的导料板23导入出料滚筒11内，在出料滚筒11内的螺旋导料板 6的作用下进入中间料仓13。(17)起动中间料仓13底部的螺旋输送机2，将进入中间料仓13中的生物质原料 59输送到干馏室27内。
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(18)打开射灯15，从观察镜14查看，当预热室58内的生物质原料59全部排出后， 重新转换预热室58的转动方向，使预热室58自气体收集室3的方向看顺时针方向旋转。起动螺旋输送机2将料仓1中的生物质原料59输送到预热室58内。当预热室58内的生物质原料59达到设计的填充量后，关闭螺旋输送机2。(19)起动螺旋输送机2将料仓1中的生物质原料59输送到预热室58内。当预热室58内的生物质原料59达到设计的填充量后，关闭螺旋输送机2。(20)启动冷却室50上的助燃风机52，空气在助燃风机52的作用下，进入进风室、 经过焊接在管板53上的风管55、出风室56、助燃风管38进入外来燃料燃烧器36和不凝可燃气燃烧器37，通过调整助燃风管3上的调节阀61调整送入外来燃料燃烧器36和不凝可燃气燃烧器37的空气量。(21)冷却室50横向安装有风管，风管两端与管板连接，管板外侧为进风室51和出风室56。空气在风管中流动，由冷却室50中的高温生物碳中的热量被风管中的空气带走。 当冷却室50内的生物碳温度降低到100°C以下时，由冷却室50底部的出料阀M排出。冷却室50内的生物活性炭排出后要及时关闭出料阀54，防止空气进入冷却室50内。实施例1 本实施例制造生物碳，生物质原料59为养牛场牛粪，将牛粪经预热、碳化、活化、 冷却制成生物碳。每天处理牛粪3吨。预热室58位于热烟气室17内，预热室58两端与出料滚筒11和进料滚筒5相连接，其中，出料滚筒11与中间料仓13连接，连接处安装密封装置8，进料滚筒5与气体收集室3连接，连接处安装密封装置8。气体收集室3的混合气出口 4通过混合气管41与喷淋洗涤冷却塔42的进气口 43连接，预热室58的长度为2米，直径0. 8米，预热室58内原料的填充率为预热室58体积的45%，预热室58的长度和直径根据原料处理量和填充率进行设计。出料滚筒11的长度为1. 5米，进料滚筒5的长度为1米，进料滚筒5、出料滚筒11 的直径为400mm。预热室58设计转速l-3r/min可调；出料滚筒11的外壁设有传动齿圈57，传动齿圈57与驱动装置12连接。进料滚筒 5、出料滚筒11外壁安装有滚圈62，滚圈62坐落在托辊7上，由驱动装置12驱动出料滚筒 11带动预热室58在托辊7上转动；预热室58与出料滚筒11连接的部位采用锥形体9，锥形体9的水平长度为200mm， 锥形体9内有导料板；预热室58与进料滚筒5连接的部位采用锥形体9，锥形体9的水平长度为200mm ；预热室58外壁与热烟气室17上、下、左、右内壁的距离为150mm ；预热室58内壁安装有多排挡板10，挡板10的斜边与预热室58内壁水平夹角左旋 5°度，每两排挡板10之间的距离为200mm，每排挡板10由多块挡板10组成；挡板10的高度为预热室58直径的25%，每块挡板10的长度为300mm，每块挡板10顶部有50°度角折弯，折弯部分为挡板10高度的20%。每排两块挡板10之间有5mm的膨胀缝；出料滚筒11内有螺旋导料板6，螺旋导料板6与出料滚筒11的垂直夹角为左旋 10°，螺旋导料板6的高度为出料滚筒11直径的15% ；进料滚筒5内有螺旋导料板6，螺旋导料板6与进料滚筒5的垂直夹角为右旋10°，螺旋导料板6的高度为进料滚筒5直径的15% ；中间料仓13的外侧壁上安装有观察镜14、射灯15、检修门16。观察镜14和射灯 1安装在检修门16上。中间料仓13的下部与干馏室27的螺旋输送机2的进料口连接。气体收集室3的外侧壁上安装检修门16、螺旋输送机2。螺旋输送机2与检修门 16为一体。热烟气室3的金属外壳21内为耐火保温材料20 ；干馏室27位于燃烧室观内，干馏室27两端与前滚筒沈和后滚筒四相连接，其中，后滚筒四与出料室39连接，连接处安装密封装置8，前滚筒沈与进料室30连接，连接处安装密封装置8。干馏室27的长度为2米，直径0. 5米，干馏室27内原料的填充率为干馏室27体积的35%，干馏室27的长度和直径根据原料处理量和填充率进行设计。前滚筒沈的长度为1米，后滚筒四的长度为1. 5米，前滚筒沈、后滚筒四的直径为400mm。干馏室27设计转速2r/min ；后滚筒四的外壁设有传动齿圈57，传动齿圈57与驱动装置12连接。前滚筒26、 后滚筒四外壁安装有滚圈62，滚圈62坐落在托辊7上，由驱动装置12驱动后滚筒四带动干馏室27在托辊7上转动；干馏室27与后滚筒四连接的部位采用锥形体9，锥形体9的水平长度为200mm， 锥形体9内有导料板；干馏室27与前滚筒沈连接的部位采用锥形体9，锥形体9的水平长度为200mm ；干馏室27外壁与燃烧室28两侧内壁的距离为200mm，干馏室27外壁与燃烧室28 顶内壁的距离为200mm，干馏室27外壁与燃烧室28底部内壁的距离为500mm，燃烧室28顶部与热烟气室17底部之间有热烟气管道19 ；干馏室27内壁安装有多排挡板10，挡板10的斜边与干馏室27内壁水平夹角左旋 10°度，每两排挡板10之间的距离为200mm，每排挡板10由多块挡板10组成；挡板10的高度为干馏室27直径的25%，每块挡板10的长度为300mm，每块挡板10顶部有50°度角折弯，折弯部分为挡板10高度的20%。每排两块挡板10之间有5mm的膨胀缝；后滚筒四内有螺旋导料板6，螺旋导料板6与后滚筒四的垂直夹角为左旋10°， 螺旋导料板6的高度为后滚筒四直径的15% ；前滚筒沈内有螺旋导料板6，螺旋导料板6与前滚筒26的垂直夹角为右旋10°， 螺旋导料板6的高度为前滚筒沈直径的15%。出料室39下部设有冷却室50，出料室39的外侧壁上安装有观察镜14、射灯15、检修门16。观察镜14和射灯15安装在检修门16上。出料室39的金属外壳21之间为耐火保温材料20。进料室30的外侧安装有螺旋输送机2和蒸汽输入口 24，螺旋输送机2出料端伸入到前滚筒沈与锥形体9连接处。螺旋输送机2的上部安装有蒸汽输入管25。进料室30 与燃烧室观之间安装有烟气管道33，烟气管道33中间安装有阻火阀32和调节阀61。燃烧室观侧壁且干馏室27的下部安装有外来燃料燃烧器36和不凝可燃气燃烧器37，由干馏室27外壁对干馏室27内的物料进行间接加热，通过调节燃烧器的供热量控制燃烧室观内的温度；其中外来燃料燃烧器36以天然气、液化气、煤气或柴油为燃料，不凝可燃气燃烧器37以制造生物碳装置运行过程中有机物热解产生的不凝可燃气为燃料。燃烧室28的金属外壳21内侧为耐火保温材料20。冷却室50安装出料室39下方。冷却室有风管55、出料阀M、进风室51、出风室 56。冷却室50与出料室39连接。冷却室50的进风室51与助燃风机52的出风室连接，冷却室50的出风室56与助燃风管38连接。冷却室50的金属外壳21之间为耐火保温材料 20。出料室39的混合气出口 40通过混合气管41与喷淋洗涤冷却塔42的进气口 43 连接，喷淋洗涤冷却塔42为公知的设备，喷淋洗涤冷却塔42为圆柱形结构，下部有进气口 43、排水管21、循环水池60，上部有出气口 44，喷淋洗涤冷却塔42内上部安装有喷头47，喷头47与水泵45连接。喷淋洗涤冷却塔42的出气口 44与排送风机48进气口连接，排送风机48的出气口通过不凝可燃气管49与不凝可燃气燃烧器37连接，排水管21伸入到循环水池60中。控制柜34控制所有设备运行，监控燃烧室观、热烟气室17的温度，调整干馏室 27、预热室58的转速、转换干馏室27、预热室58的转动方向；燃烧室观、控制柜34、螺旋输送机2安装在底座35上。密封装置8采用石墨密封。制造生物碳装置按下列步骤运行(1)在料仓1中加入生物质原料59，启动驱动装置12使预热室58自气体收集室 3的方向看顺时针方向旋转，起动螺旋输送机2将料仓1中的生物质原料59输送到预热室 58内，当预热室58内的生物质原料59达到设计的填充量后，关闭螺旋输送机2。(2)预热室内的生物质原料59在挡板10的作用下，在预热室58内不停地翻动，挡板10不仅起到翻料、导料的作用，也起到增加受热面的作用，同时挡板10的折角将生物质原料59带到预热室58的顶部后抛下，延长生物质原料59与受热面接触的时间。(3)启动驱动装置12使干馏室27自进料室30方向看顺时针方向旋转，启动燃烧室观的外来燃气燃烧器对，起动排送风机48，启动水泵45向喷淋洗涤冷却塔42内的喷头 47供水；(4)初始运行时将预热室58的温度升到300°C _350°C，保持恒温1小时。转换预热室58的转动方向，使预热室58自气体收集室3的方向看反时针方向旋转，使预热室58 内的生物质原料59在挡板10的作用下，向出料滚筒11移动，进入锥形体9后，由锥形体9 内的导料板23导入出料滚筒11内，在出料滚筒11内的螺旋导料板6的作用下进入中间料仓13。(5)起动中间料仓13底部的螺旋输送机2，将进入中间料仓13中的生物质原料59 输送到干馏室27内。(6)打开射灯15，从观察镜14查看，当预热室58内的生物质原料59全部排出后， 将预热室58停止转动，重新启动转换预热室58的转动方向，使预热室58自气体收集室3 的方向看顺时针方向旋转。起动螺旋输送机2将料仓1中的生物质原料59输送到预热室 58内。当预热室58内的生物质原料59达到设计的填充量后，关闭螺旋输送机2。(7)干馏室27内的生物质原料59在挡板10的作用下，在干馏室27内内不停地发动，挡板10不仅起到翻料、导料的作用，也起到增加受热面的作用，同时挡板10的折角将生物质原料59带到干馏室27的顶部后抛下，延长生物质原料59与受热面接触的时间。(8)打开射灯15，从观察镜14查看，当中间料仓13内的生物质原料59全部输送到干馏室27内后，关闭中间料仓13底部的螺旋输送机2。(9)调节外来燃料燃烧器36，打开不凝可燃气燃烧器37，以6-10°C /分钟的速率升温，当干馏室的温度达到600-650°C时，保持恒温30分钟，使干馏室内的生物质原料59碳化。(10)以4-6°C /分钟的速率升温，当干馏室的温度达到750-850°C时，保持恒温20 分钟。当干馏室27内的温度达到750度以上时，干馏室内已经碳化的生物质原料与水蒸汽和烟气发生活化反应。(11)水蒸汽是预热室58内产生的，通过出料滚筒11、中间料仓13、螺旋输送机2 进入干馏室27，烟气是由燃烧室观和进料室30之间的烟气管道33进入进料室30，再由进料室30通过前滚筒沈进入干馏室。如果预热室58提供的蒸汽不足，可以将外来蒸汽通过蒸汽输入口 24、蒸汽输入管25输送到干馏室内。烟气管道33上安装的阻火阀32可以防止燃烧室观种的火焰进入进料室30。(12)制造生物碳装置运行时，预热室58内生物质原料59中的水分受热蒸发产生大量的水蒸汽，一部分水蒸汽在排送风机48的作用下，输送到喷淋洗涤冷却塔42，水蒸汽经过冷却后成为冷凝水，通过排水管46流入循环水池60，排水管46伸入循环水池60的水中，防止空气由排水管46进入喷淋洗涤冷却塔42。一部分水蒸汽通过出料滚筒11、中间料仓13、螺旋输送机2进入干馏室27。(13)通过调正混合气管道41和烟气管道33上的调节阀61控制进入干馏室的水蒸汽和烟气。运行时通过调整排送风机的转速使预热室内保持微正压状态，使水蒸汽排出； 干馏室内保持微负压状态，便于水蒸汽和烟气排入。(14)活化结束后，转换干馏室27的转动方向，使干馏室27自进料室30方向看逆时针方向旋转，使干馏室27内制成的生物碳在挡板10的作用下，向后滚筒沈移动，进入锥形体9后，由锥形体9内的导料板23导入后滚筒沈内，在后滚筒沈内的螺旋导料板6的作用下进入冷却室50。(15)打开射灯15，从观察镜14查看，当干馏室27内的生物碳全部排出后，重新转换干馏室27的转动方向，使干馏室27自进料室30方向看顺时针方向旋转。(16)转换预热室58的转动方向，使预热室58自气体收集室3的方向看反时针方向旋转，使预热室58内的生物质原料59在挡板10的作用下，向出料滚筒11移动，进入锥形体9后，由锥形体9内的导料板23导入出料滚筒11内，在出料滚筒11内的螺旋导料板 6的作用下进入中间料仓13。(17)起动中间料仓13底部的螺旋输送机2，将进入中间料仓13中的生物质原料 59输送到干馏室27内。(18)打开射灯15，从观察镜14查看，当预热室58内的生物质原料59全部排出后， 重新转换预热室58的转动方向，使预热室58自气体收集室3的方向看顺时针方向旋转。起动螺旋输送机2将料仓1中的生物质原料59输送到预热室58内。当预热室58内的生物质原料59达到设计的填充量后，关闭螺旋输送机2。(19)起动螺旋输送机2将料仓1中的生物质原料59输送到预热室58内。当预热室58内的生物质原料59达到设计的填充量后，关闭螺旋输送机2。(20)启动冷却室50上的助燃风机52，空气在助燃风机52的作用下，进入进风室、 经过焊接在管板53上的风管55、出风室56、助燃风管38进入外来燃料燃烧器36和不凝可燃气燃烧器37，通过调整助燃风管3上的调节阀61调整送入外来燃料燃烧器36和不凝可燃气燃烧器37的空气量。(21)冷却室50横向安装有风管，风管两端与管板连接，管板外侧为进风室51和出风室56。空气在风管中流动，由冷却室50中的高温生物碳中的热量被风管中的空气带走。 当冷却室50内的生物碳温度降低到100°C以下时，由冷却室50底部的出料阀M排出。冷却室50内的生物活性炭排出后要及时关闭出料阀54，防止空气进入冷却室50内。以牛粪制成的生物碳主要成份和参数
权利要求
1.一种制造生物碳的装置，其主要结构为一可旋转的预热室，位于热烟气室内，预热室两端分别连接出料滚筒和进料滚筒，预热室内壁安装有多排挡板，每排挡板由多块挡板组成，挡板的斜边与预热室内壁呈一水平夹角左旋；出料滚筒的外壁设有传动齿圈，传动齿圈与驱动装置连接，由驱动装置驱动出料滚筒带动预热室在托辊上转动；进料滚筒和出料滚筒外壁安装有滚圈，滚圈坐落在托辊上；出料滚筒的另一端连接一中间料仓，中间料仓的下部连接一螺旋输送机；进料滚筒的另一端连接一气体收集室；气体收集室的混合气出口与喷淋洗涤冷却塔的进气口连接；一干馏室，位于燃烧室内，干馏室的内壁安装有多排挡板，每排挡板由多块挡板组成， 挡板的斜边与干馏室内壁呈一水平夹角左旋；干馏室两端分别连接前滚筒和后滚筒；前滚筒的另一端与进料室连接，后滚筒的另一端与出料室连接，出料室下方连接冷却室，出料室的混合气出口与喷淋洗涤冷却塔的进气口连接；后滚筒的外壁设有传动齿圈，传动齿圈与驱动装置连接；前滚筒外壁和后滚筒外壁安装有滚圈，滚圈坐落在托辊上；由驱动装置驱动后滚筒带动干馏室在托辊上转动；燃烧室内位于干馏室的下部安装有外来燃料燃烧器和不凝可燃气燃烧器；燃烧室顶部与热烟气室底部之间设有热烟气管道。
2.根据权利要求1所述的制造生物碳的装置，其中，出料滚筒与中间料仓的连接处、进料滚筒与气体收集室的连接处、后滚筒与出料室的连接处以及前滚筒与进料室的连接处各安装有密封装置。
3.根据权利要求1所述的制造生物碳的装置，其中，预热室的转速为l-3r/min；干馏室的转速为2-5r/min。
4.根据权利要求1所述的制造生物碳的装置，其中，预热室与出料滚筒连接部位，预热室与进料滚筒连接部位，干馏室与后滚筒连接部位，干馏室与前滚筒连接部位均为一锥形体。
5.根据权利要求1所述的制造生物碳的装置，其中，干馏室与后滚筒连接部位以及预热室与出料滚筒连接部位的锥形体内有导料板。
6.根据权利要求1所述的制造生物碳的装置，其中，预热室内壁的挡板的高度为预热室直径的15% _25%，每块挡板顶部有50o-60o度角折弯，折弯部分为挡板高度的20-30%; 每排两块挡板之间有5-10mm的膨胀缝；干馏室内壁的多排挡板的高度为干馏室直径的 15%-25%，每块挡板顶部有50° -60°度角折弯，折弯部分为挡板高度的20-30%;每排两块挡板之间有5-10mm的膨胀缝。
7.根据权利要求1所述的制造生物碳的装置，其中，进料滚筒内和出料筒内均设有螺旋导料板，螺旋导料板与滚筒的垂直夹角为左旋10° -15°，螺旋导料板的高度为滚筒直径的 15-30% ο
8.根据权利要求1所述的制造生物碳的装置，其中，进料室的外侧安装有螺旋输送机和蒸汽输入口，螺旋输送机出料端伸入到前滚筒与锥形体连接处；螺旋输送机的上部安装有蒸汽输入管；进料室与燃烧室之间安装有烟气管道，烟气管道中间安装有阻火阀和调节阀。
9.根据权利要求1所述的制造生物碳的装置，其中，冷却室的进风室与助燃风机的出风口连接，冷却室的出风室与助燃风管连接。
10.根据权利要求1所述的制造生物碳的装置，其中，出料室的外侧壁上安装有观察镜、射灯和检修门，观察镜和射灯安装在检修门上。
全文摘要
一种制造生物碳的装置预热室位于热烟气室内，预热室两端分别连接出料滚筒和进料滚筒；出料滚筒的另一端连接一中间料仓，中间料仓的下部连接一进料室；进料滚筒的另一端连接一气体收集室；气体收集室的混合气出口与喷淋洗涤冷却塔的进气口连接；干馏室位于燃烧室内，干馏室两端分别连接前滚筒和后滚筒；前滚筒的另一端与进料室连接，后滚筒的另一端与出料室连接，出料室下方连接冷却室，出料室的混合气出口与喷淋洗涤冷却塔的进气口连接；燃烧室内位与干馏室的下部安装有外来燃料燃烧器和不凝可燃气燃烧器；燃烧室顶部与热烟气室底部之间设有热烟气管道。本发明提供的制造生物碳的装置，可以无污染、低成本、工业化地制造生物碳。
文档编号C10B53/00GK102443404SQ20101051027
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者张大伟 申请人:密西西比国际水务有限公司, 张大伟