一种高效隧道式断续热解炉的制作方法

本发明属于生物质燃料热解设备,具体涉及一种高效隧道式断续热解炉。

背景技术：

我司开发的第一代隧道式生物质断续热解炉（专利申请号201610131973.8），加热方式为内加热式，即烟气直接与生物质接触。虽然热解效率高，制造成本低，但在实际使用过程中还存在如下缺陷：

1.燃烧机的工作不稳定，随着热解气的不断增加，炉内压力随之增加，燃烧机不能正常工作，炉温升不上，影响产量。

2.热解气含氮气多,热值低,利用价值低。

3.设计的活动导轨在实操过程中，操作步骤繁琐，浪费人力和时间。

4.液压顶杆不能耐高温，在持续高温的炉内，其作用失效，密封性得不到保证。

5.利用钢环拖拽网状炉框移动的方式需要人工在高温环境下操作，且钩挂钢环的步骤繁琐，安全性和便捷性差。

6.带有保温层的窑车，蓄热量大，加热需要消耗大量的能源，冷却同样消耗能源，并占用加热时间，占用冷却时间，降低了产量。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种能够保证炉内温度、操作简便、密封性好的高效隧道式断续热解炉。

本发明解决问题的技术方案是：一种高效隧道式断续热解炉，包括隧道式炉体，炉体分为烘干区、热解区、冷却区，炉体内设有用于装填待加热物质的可移动网状炉框；

所述烘干区的炉体上设有热风入口和湿气排出口，烘干区的入口处设有烘干区门，烘干区门外设有驱动网状炉框移动的驱动机构；

所述冷却区的炉体两侧设有冷却气体进口和冷却气体出口，冷却区的出口处设有冷却区门；

所述烘干区和热解区的交界处，以及热解区和冷却区的交界处设有能够将热解区完全隔绝成密闭空腔的密封门；

所述热解区炉体上连接有燃烧室，热解区炉体设有排烟口，在热解区炉体内壁及炉体内腔顶部排布有多根火管，每一根火管的入口与燃烧室连通，每一根火管的出口与排烟口连通。

上述方案中,高温烟气并不直接与待加热物质接触,而是通入火管,通过火管向待加热物质提供热量。这样就避免了热解气进入炉内而影响燃烧机的工作，能够保证燃烧机的工作压力正常，保证炉温能够按需升降。

进一步的，所述热解区炉体包括中空外壳、沿外壳内壁铺设的保温砖，所述火管与保温砖固定连接；

所述外壳外壁上间隔固定有多个风机，所述风机的叶片穿过外壳和保温砖并伸入靠近火管外侧。

上述方案中，设计风机用于搅拌火管散发出来的热量，强制热解气与火管进行换热，提高热解效率。

进一步的，所述热解区炉体两侧内壁分别间隔设有扰流板，且相对两侧的扰流板交叉设置，使得高温烟气碰到扰流板的阻碍形成折线路径流动。

扰流板的设计可以引导高温烟气呈折线前进，热解气温度逐渐降低。这样依次有序的充分与待加热物质接触，反应充分，能耗更低，热量损失小。

进一步的，所述炉体内底部铺有导轨，网状炉框设置在导轨上，网状炉框底部设有至少四对车轮，车轮支承在导轨上；

所述烘干区和热解区的交界处，以及热解区和冷却区的交界处的导轨断开，其断开的宽度大于密封门的厚度；

所述网状炉框相邻的两个车轮之间的距离大于导轨断开的宽度。

上述方案中，将导轨断开的目的是为了能够容置密封门，使其顺利密封到位。在网状炉框底部设计多对车轮是为了保证网状炉框能够顺利跨过导轨断开的部分，而不至于翻倒。而且，这种设计能够使得网状炉框移动迅速，节约人力，操作简单。

进一步的，

还包括设置于热解区内用于拖动网状炉框水平移动的拖拽机构,该拖拽机构包括在炉体内位于导轨下方的拖拽车、以及位于炉体外的可实现正反转的第二卷扬机，第二卷扬机通过拖拽绳与拖拽车连接；

所述拖拽车顶部铰接有挡板，该挡板后侧面与拖拽车车体之间连接有弹簧，挡板前侧面连接有第一拖拽绳，所述第一拖拽绳绕过滑轮组件并与第二卷扬机连接；所述挡板竖立起来后的高度大于网状炉框车轴所在平面的高度；

所述拖拽车后端连接有第二拖拽绳,所述第二拖拽绳绕过滑轮组件并与第二卷扬机连接；

在地下设有装满水的水封箱，所述第一拖拽绳和第二拖拽绳位于炉体外的部分埋入地下且穿过水封箱，第一拖拽绳和第二拖拽绳埋入地下的绳段外套装有套管；

位于炉体与水封箱之间的套管，一端延伸至与炉体对接，另一端插入水封箱中；位于第二卷扬机与水封箱之间的套管，一端插入水封箱中，另一端与第二卷扬机连接；

所述拖拽机构设有两套，一套设置于冷却区，另一套设置于烘干区，且位于烘干区的拖拽机构与位于冷却区的拖拽机构镜像对称设置。

设计拖拽机构可以方便的拖动网状炉框，其工作过程为，正常状态下，挡板收到弹簧的拉力呈放倒状态，当需要推动网状炉框前进时，启动第二卷扬机正转，第一拖拽绳拉动挡板呈竖直状态并拖动拖拽车向前移动，移动过程中，挡板会顶住网状炉框的车轴，并带动网状炉框一起移动。

当拖拽车需要后退时，启动第二卷扬机反转，挡板放倒，第二拖拽绳拉动拖拽车后退。

在烘干区设置一套拖拽机构的目的在于，当需要关闭密封门的时候，若网状炉框刚好位于交界处，阻挡了密封门的放下，可利用拖拽机构使网状炉框后退，腾出密封门的空间。

进一步的，所述密封门包括与炉体固定连接并与炉体内腔连通的承载箱体；

箱体内腔中安装有炉门，炉门上靠近热解区的一侧固定有密封框，该密封框为板材合围形成的箱型结构，靠近热解区的一侧完全敞开；箱体靠近热解区一侧的内壁上与密封框对应的位置设有密封槽，密封槽内设有耐高温纤维垫，密封框可插入密封槽内形成密封结构；

靠近热解区一侧的箱体内壁和炉门之间设有弹簧，远离热解区的炉门一侧设有可往复移动的顶杆，顶杆延伸至箱体外部；顶杆与箱体之间的接触部位填充有石棉绳；

还包括将炉门上下提升的炉门提升机构。

上述方案中，箱体是各结构件安装的一个支撑载体。炉门的作用是将热解区和烘干区、冷却区完全隔离开来，密封框与密封槽配合的结构是保证热解区的气密性。弹簧与顶杆机构的配合可以使得炉门沿炉体轴向移动，关闭炉门时通过顶杆将炉门顶紧，弹簧被压缩，打开炉门时松开顶杆，弹簧靠弹力将炉门弹开。石棉绳的作用在于防止漏气。

进一步的，所述箱体上靠近热解区的一侧设有冷却用水套，水套上设有水套进水口和水套出水口；

所述炉门为空心腔结构，炉门顶部设有进水管和出水管，进水管至插入炉门空心腔下部，箱体顶部设有进水管接头和出水管接头，进水管和进水管接头、出水管和出水管接头之间分别通过软管连通；

所述密封框的腔内紧贴炉门的位置设有耐高温纤维层；

所述炉门提升机构包括第一卷扬机、固定于箱体一侧的第一水箱，第一卷扬机通过穿过箱体壁的钢丝绳与炉门顶部连接，钢丝绳与箱体壁的穿孔处套接有管道，该管道一端与箱体壁固定并与箱体内腔连通，另一端没入第一水箱中，钢丝绳从管道内穿过。

上述方案中，设计水套是为了冷却热解区与烘干区、冷却区的交界处；空心腔炉门循环水的设计能够冷却炉门；耐高温纤维层的作用在于隔热，隔绝热解区传到炉门的热量。

设计管道及第一水箱可以形成水封，目的在于保证与炉体连通的箱体的气密性，防止外界空气通过箱体进入炉体。

进一步的，所述顶杆包括液压杆以及固定在液压杆前端的冷却杆，所述冷却杆包括杆体、在杆体内开设的循环回路、设置于杆体上且与循环回路连通的冷却液进口和冷却液出口。

由于液压杆一般不能耐高温，在其前端设置冷却杆能够保证液压杆正常工作不失效，从而保证密封门的密封性。

优选的，所述燃烧室位于热解区的炉体上靠近冷却区的那一端，所述排烟口位于靠近烘干区的那一端。

优选的，所述隧道式炉体横截面为矩形或圆形。

本发明的热解炉工作过程为：

（a）打开烘干区门、冷却区门、以及两个密封门；将多个依次紧靠的装填有待加热物质的可移动网状炉框从烘干区门处推入炉体内，可移动网状炉框依次排满热解区后，关闭热解区的两个密封门。

关闭密封门的操作步骤为：

开启第一卷扬机将炉门慢慢放下,用顶杆将炉门朝热解区的方向推,弹簧被压缩,密封框插入密封槽中。

（b）再次推入装填有待加热物质的可移动网状炉框排满烘干区，之后关闭烘干区门，热风从热风入口通入烘干区对待加热物质进行烘干，湿气从湿气排出口排出。

（c）关闭冷却区门。

（d）针对不同的待加热物质（生物质、生活垃圾、矿物质和金属等）,根据具体情况调节燃烧室内的温度，使其维持设定温度(根据具体情况可维持在300℃～1200℃），燃烧室内的高温烟气进入火管并通过风机搅拌，强制热解气与火管进行热交换。然后受到扰流板的引导，呈折线前进，直至从排烟口排出，这样依次有序的充分与待加热物质接触，使待加热物质在热解区充分热解反应，达到规定时间后停止输送高温烟气。

（e）打开热解区的两个密封门，开动驱动机构，将烘干区内已经烘干的待加热物质推入热解区，于此同时，已经热解好的相同数量的网状炉框被顺势顶出热解区，从而进入冷却区。

打开密封门的过程为步骤（a）中关闭密封门的逆过程。

（f）启动第二卷扬机，利用拖拽车拖动网状炉框，将冷却区中的网状炉框向冷却区出口方向移动一段距离（该距离以密封门能够自由放下为准），关闭两个密闭门。

（g）再次推入装填有待加热物质的可移动网状炉框排满烘干区，之后关闭烘干区门。于此同时，从冷却气体进口通入冷却气体介质（在600℃以下可用二氧化碳，高于600℃可用氮气），冷却后的气体从冷却气体出口排出。在这一过程中，同时进行的还有继续从燃烧室往热解区的火管通入高温烟气进行热解反应。

（h）冷却完成后，打开冷却区门，启动第二卷扬机将冷却区内的网状炉框拖至外面。待热解区反应完成，重复步骤（e）～（h）即可不断循环进行烘干、热解、冷却的工序。

本发明的显著效果是：

1.在炉内布局火管，高温烟气并不直接与待加热物质接触,而是通入火管,通过火管向待加热物质提供热量。这样就避免了热解气进入炉内而影响燃烧机的工作，能够保证燃烧机的工作压力正常，保证炉温能够按需升降。

2.设计风机用于搅拌火管散发出来的热量，强制热解气与火管换热，提高热解效率。

3.取消活动导轨，对网状炉框进行改进，保证网状炉框能够顺利跨过导轨断开的部分，而不至于翻倒。使得网状炉框移动迅速，省去了开合活动导轨的繁琐步骤，节约人力，操作更简单。

4.带冷却设施的顶杆保证能够顶紧密封门而不失效，确保密封性。

5.得到的炭的灰分少，采用火管方式加热，整个热解区处于一个无氧的环境，不再有氧气燃烧待加热物质产生灰分。

6.干净的热解气燃烧不会产生积炭，长期保持火管干净。

7.拖拽机构的使用，改进了之前的钢环钩挂的方式，不需要工人在高温环境下进行操作，安全性高，操作步骤简单便捷。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明热解炉主视图。

图2为本发明热解炉俯视图。

图3为图2中B-B视图。

图4为图2中A-A视图。

图5为图2中C-C视图。

图6为密封门结构主视图。

图7为顶杆结构示意图。

图8为顶杆局部放大图。

图9为导轨俯视图。

图10为拖拽机构放大图。

图中：1-烘干区，2-热解区，3-冷却区，4-炉体，5-网状炉框,6-密封门,7-导轨,10-第二卷扬机,11-热风入口，12-湿气排出口，13-烘干区门，14-活塞缸，15-火管，16-风机，21-扰流板，22-燃烧室，23-排烟口， 27-拖拽车,28-挡板,29-弹簧,30-第一拖拽绳，31-冷却气体进口，32-冷却气体出口,33-冷却区门， 36-水封箱，37-套管,41-保温砖，42-外壳，51-滑轮组件,52-第二拖拽绳，61-箱体,62-炉门，63-密封框,64-密封槽,65-耐高温纤维垫，66-弹簧,67-顶杆，68-石棉绳,69-水套,70-耐高温纤维层，71-第一卷扬机，72-第一水箱,73-钢丝绳,74-管道，81-车轴， 83-车轮， 621-进水管,622-进水管接头，623-软管，671-液压杆，672-冷却杆，673-杆体，674-循环回路，675-冷却液进口，676-冷却液出口，691-水套进水口，692-水套出水口。

具体实施方式

如图1～10所示，一种高效隧道式断续热解炉，包括隧道式炉体4，炉体4分为烘干区1、热解区2、冷却区3。所述炉体4横截面为矩形或圆形。

所述炉体4内底部铺有导轨7，导轨7上设有有用于装填待加热物质的网状炉框5，网状炉框5底部设有至少四对车轮83，车轮83支承在导轨7上。

所述烘干区1和热解区2的交界处，以及热解区2和冷却区3的交界处的导轨7断开，其断开的宽度大于密封门的厚度。

所述网状炉框5相邻的两个车轮83之间的距离大于导轨7断开的宽度。

所述烘干区1的炉体上设有热风入口11和湿气排出口12，烘干区1的入口处设有烘干区门13，烘干区门13外设有驱动网状炉框5移动的驱动机构，所述驱动机构优选为活塞缸14。

所述冷却区3的炉体两侧分别设有冷却气体进口31和冷却气体出口32，冷却区3的出口处设有冷却区门33。

所述烘干区1和热解区2的交界处，以及热解区2和冷却区3的交界处设有能够将热解区2完全隔绝成密闭空腔的密封门6。

所述热解区2炉体上连接有燃烧室22，热解区2炉体设有排烟口23。所述燃烧室22位于热解区2的炉体上靠近冷却区3的那一端，所述排烟口23位于靠近烘干区1的那一端。

在热解区2炉体4内壁及炉体4内腔顶部排布有多根火管15，每一根火管15的入口与燃烧室22连通，每一根火管15的出口与排烟口23连通。

所述热解区2炉体包括中空外壳42、沿外壳42内壁铺设的保温砖41，所述火管15与保温砖41固定连接。所述外壳42外壁上间隔固定有多个风机16，所述风机16的叶片穿过外壳42和保温砖41并伸入靠近火管15外侧。

所述热解区2炉体两侧内壁分别间隔设有扰流板21，且相对两侧的扰流板21交叉设置，使得高温烟气碰到扰流板21的阻碍形成折线路径流动。

还包括设置于热解区2内用于拖动网状炉框5水平移动的拖拽机构,该拖拽机构包括在炉体4内位于导轨7下方的拖拽车27、以及位于炉体4外的可实现正反转的第二卷扬机10，第二卷扬机10通过拖拽绳与拖拽车27连接。

所述拖拽车27顶部铰接有挡板28，该挡板28后侧面与拖拽车27车体之间连接有弹簧29，挡板28前侧面连接有第一拖拽绳30，所述第一拖拽绳30绕过滑轮组件51并与第二卷扬机10连接。所述挡板28竖立起来后的高度大于网状炉框5车轴81所在平面的高度。

所述拖拽车27后端连接有第二拖拽绳52,所述第二拖拽绳52绕过滑轮组件51并与第二卷扬机10连接。

在地下设有装满水的水封箱36，所述第一拖拽绳30和第二拖拽绳52位于炉体4外的部分埋入地下且穿过水封箱36，第一拖拽绳30和第二拖拽绳52埋入地下的绳段外套装有套管37。

位于炉体4与水封箱36之间的套管37，一端延伸至与炉体4对接，另一端插入水封箱36中。位于第二卷扬机10与水封箱36之间的套管37，一端插入水封箱36中，另一端与第二卷扬机10连接。

所述拖拽机构设有两套，一套设置于冷却区3，另一套设置于烘干区1，且位于烘干区1的拖拽机构与位于冷却区3的拖拽机构镜像对称设置。

所述密封门6包括与炉体4固定连接并与炉体内腔连通的承载箱体61。

箱体61内腔中安装有炉门62，炉门62上靠近热解区2的一侧固定有密封框63，该密封框63为板材合围形成的箱型结构，靠近热解区2的一侧完全敞开。箱体61靠近热解区2一侧的内壁上与密封框63对应的位置设有密封槽64，密封槽64内设有耐高温纤维垫65，密封框63可插入密封槽64内形成密封结构；

靠近热解区2一侧的箱体61内壁和炉门62之间设有弹簧66，远离热解区2的炉门62一侧设有可往复移动的顶杆67，顶杆67延伸至箱体61外部。

所述顶杆67包括液压杆671以及固定在液压杆671前端的冷却杆672，所述冷却杆672包括杆体673、在杆体673内开设的循环回路674、设置于杆体673上且与循环回路674连通的冷却液进口675和冷却液出口676。

顶杆67与箱体61之间的接触部位填充有石棉绳68。

所述箱体61上靠近热解区2的一侧设有冷却用水套69，水套69上设有水套进水口691和水套出水口692；

所述炉门62为空心腔结构，炉门62顶部设有进水管621和出水管，进水管621至插入炉门62空心腔下部，箱体61顶部设有进水管接头622和出水管接头，进水管621和进水管接头622、出水管和出水管接头之间分别通过软管623连通；

所述密封框63的腔内紧贴炉门62的位置设有耐高温纤维层70。

还包括将炉门62上下提升的炉门提升机构。所述炉门提升机构包括第一卷扬机71、固定于箱体61一侧的第一水箱72，第一卷扬机71通过穿过箱体壁的钢丝绳73与炉门62顶部连接，钢丝绳73与箱体壁的穿孔处套接有管道74，该管道74一端与箱体壁固定并与箱体61内腔连通，另一端没入第一水箱72中，钢丝绳73从管道74内穿过。

当本热解炉为冷却状态，以一种机制木炭生产的方法（专利号：ZL201210547343.0）生产的木炭棒坯料为原料送入本发明的热解炉中进行生产。这种坯料是用生物质进行低温热解后的木炭，粉碎后加入粘合剂，挤压成型的高密度木炭棒。

一种具体形式的热解炉结构中，共设计十六台网状炉框5，其中，热解区2十二台，冷却区3两台，烘干区1两台。

该热解炉工作过程为：

（a）打开烘干区门13、冷却区门33、以及两个密封门6。将十二台依次紧靠的装填有生物质的可移动网状炉框5从烘干区门13处推入炉体4内，网状炉框5依次排满热解区2后，关闭热解区2的两个密封门6。

关闭密封门6的操作步骤为：

开启第一卷扬机71将炉门62慢慢放下，用顶杆67将炉门62朝热解区2的方向推,弹簧66被压缩,密封框63插入密封槽64中。

（b）再次推入两台装填有生物质的可移动网状炉框排满烘干区1，之后关闭烘干区门13，热风从热风入口11通入烘干区1，对生物质进行烘干，湿气从湿气排出口12排出。

（c）关闭冷却区门33。

（d）针对不同的生物质,根据具体情况调节燃烧室22内的温度，使其维持设定温度(根据具体情况可维持在400℃～1200℃），燃烧室22内的高温烟气进入火管15并通过风机16搅拌，强制热解气与火管进行热交换。然后受到扰流板21的引导，呈折线前进，直至从排烟口23排出，这样依次有序的充分与生物质接触，使生物质在热解区充分热解反应，达到规定时间后停止输送高温烟气。

（e）打开热解区2的两个密封门6，开动活塞缸14，将烘干区1内已经烘干的两台网状炉框5推入热解区2，于此同时，已经热解好的两台网状炉框5被顺势顶出热解区2，从而进入冷却区3。

打开密封门的过程为步骤（a）中关闭密封门的逆过程。

（f）启动第二卷扬机10，利用拖拽车拖动网状炉框5，将冷却区3中的网状炉框5向冷却区出口方向移动一段距离（该距离以密封门能够自由放下为准），关闭两个密闭门6。

（g）再次推入装填有生物质的两台网状炉框5排满烘干区1，之后关闭烘干区门13。于此同时，从冷却气体进口31通入冷却气体介质（在600℃以下可用二氧化碳，高于600℃可用氮气），冷却后的气体从冷却气体出口32排出。在这一过程中，同时进行的还有继续从燃烧室22往热解区2的火管15通入高温烟气进行热解反应。

（h）冷却完成后，打开冷却区门33，启动第二卷扬机10将冷却区3内的两台网状炉框5拖至外面。待热解区2反应完成，重复步骤（e）～（h）即可不断循环进行烘干、热解、冷却的工序。