一种生物质连续分解装置的制作方法

本实用新型涉及一种生物质碳化技术领域，尤其涉及一种生物质连续分解装置。

背景技术：

秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称，现在在农业生产中产生大量的秸秆，传统的秸秆主要采用焚烧的方式进行处理，既污染空气，又得不到有效的利益。秸秆炭化是其一种有效的运用，目前正在大力推广中，秸秆炭化是将秸秆经烘干或晒干、粉碎，然后在制炭设备中，经干燥、干馏、冷却等工序，将松散的秸秆制成木炭的过程。秸秆炭化过程中，秸秆捆经上料装置输送到输送装置，再经输送装置送入风干装置，风干装置需要将秸秆捆有序的送入，才能较好对秸秆进行预烘干，从达炭化的目的。而现有的秸秆输送装置一般都采用人工完成，由于秸秆一般较重，直径一般为700mm，因而人工上料劳动强度大，既浪费人力，而且效率低。目前市面上也有秸秆输送装置，输送秸秆至风干装置时，秸秆捆杂乱无序，影响了送料的效果。风干后的秸秆捆需要通过一推进装置将秸杆捆推入炭化炉中，秸秆捆在进入炭化炉前需要将秸秆捆的空气排除，因此需要对秸秆捆进行有效压缩，让压缩后的秸秆捆有序的落入炭化炉内，且推进的速度不可控，排除空气的秸秆捆需要对其点火进行炭化，炭化前，整个高温区处于常温状态，现有技术中需要将炭和秸秆清除后，在裸露的自然空气中点火，对炭化炉加热至高温状态，碳化后的秸秆炭需要快速冷却，目前采用的冷却方式是水直喷炭的冷却方式，这种冷却方式其一降低了碳化炉的温度，需要二次点火，其二，碳化的后的热能不能有效的利用。

中国专利号为201420667038.X，公开了一种生物质炭化与冷却净化一体化装置，包括支架、热源和设置在支架上的炭化筒，炭化筒的上部具有进料口，热源用于加热炭化筒，其特征在于，还包括冷却筒和过滤筒，冷却筒通过排烟管与炭化筒连通，通过气管与过滤筒连通，冷却筒的内部设有多根冷却管，冷却筒上设有与所述冷却管连通的进水口和出水口，冷却筒的下部设有焦油出口，过滤筒与排气管连通，过滤筒中装有过滤物。上述专利的多根冷却管设置在冷却筒内，虽然能够冷却，其存在如下不足，其一是冷却效果较差，其二，由于多根冷却管设置在筒内，炭化后的炭粉的排出不畅，其三，炭粉换热后的热风未实现有效的再利用。

中国专利号201410610487.5公开了一种生物质炭化方法及其装置,该装置包括干燥室、炭化炉、除焦油装置、换热器和燃烧炉，在干燥室和炭化炉中，通过热源气体与直接接触换热，快速干燥生物质原料并使其炭化，同时设置热解气焦油回收装置，并通过设计事热能得到充分高效利用。上述发明为了完成燃烧工艺的需要，把秸秆最大的产物‘气体’在工艺中消耗，而且在燃烧过程中有一部分变成了灰。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种生物质连续分解装置，该装置使生物质在连续分解过程中产生的可燃气体、焦油和炭粉得到有效分离和利用，同时生物质分解的热得到有效回收，节约能源且环保。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种生物质连续分解装置，包括风干装置、推进装置、分解炉、冷却装置、热解气体换热器、离心脱焦机和储气罐，所述风干装置上部为进料口，下部的出料口与推进装置的进料口连接，所述推进装置的出料口与分解炉连接，推进装置的出料口与分解炉之间设有用于压缩秸秆捆的压缩腔，分解炉上的采气接口与热解气体换热器的进气口连接，热解气体换热器的出气口与离心脱焦机的进气口连接，离心脱焦机的出气口与储气罐连接；分解炉的出料口与冷却装置，所述冷却装置上设有换热风道，所述换热风道与风干装置上的热风进口连接。

所述的风干装置包括箱体、控制器和液压缸，箱体内上部设有控制秸秆捆下落的推板，箱体内下部设有开启与关闭出料口的风门，所述热风进口设在箱体上，所述的推板与风门分别与液压缸连接，所述的控制器与液压缸连锁。

所述推进装置包括缸体，缸体的一端与液压缸连接，另一端与压缩腔连接，压缩腔与分解炉的进料口连接，所述缸体上设有进料口，缸体内设有活塞，活塞通过连杆与液压缸连接。

所述压缩腔为一筒体，压缩腔内设有锥形筒，锥形筒的内壁设有刺片，锥形筒与压缩腔之间形成气体通道，压缩腔上设有与气体通道相通的采气接口。

分解炉的壳体由外套管和内套管组成，外套管与内套管之间形成夹层，内套管的内壁上设有耐火层，耐火层上设有点火圈，点火圈在耐火层的内壁上呈圆周布设。

所述的冷却装置包括壳体，所述壳体为双层壳体，双层壳体之间形成空腔，空腔内设有隔板，隔板沿壳体的圆周方向呈螺旋形设置，所隔板将空腔分隔成螺旋形换热风道, 壳体上设有与换热风道相通的冷风进口和热风出口；热风出口与风干装置上的热风进口连接。

所述热解气体换热器包括换热器箱体、换热管、导流罩壳和液体收集斗，所述换热管竖直安装在换热器箱体内，所述导流罩壳设置在换热器箱体的外侧上部，导流罩壳与换热器箱体的外壁之间形成导流腔，所述换热管与导流腔连通；所述液体收集斗设置在换热器箱体的外侧下部，所述换热管与液体收集斗连通；所述的导流罩壳的顶部设有防爆口，防爆口上设有防爆膜。

所述离心脱焦机包括离心缸、负压缸和离心体，离心缸上设有进气口，所述负压缸与离心缸通过法兰盖连接，所述离心体位于离心缸内，离心体包括离心分流管，离心分流管竖直穿过法兰盖位于离心缸和负压缸内，离心分流管与转动机构连接，位于离心缸内的离心分流管的外侧设置滤网，离心分流管上设有通气孔，离心缸上设有焦油出口；位于负压缸内的离心分流管上设有通气孔，负压缸上设有出气口，出气口与吸风机连接，出气口通过吸风机与储气罐连接。

本实用新型具有以下优点：

1本实用新型生物质连续分解装置中冷却装置通过风冷产生的高温热气返回到秸秆风干装置用于秸秆的干燥，热能实现了回收再利用实现了生物质原料的连续分解，提高了炭、可燃气体、焦油和木醋的回收率，且达到了环保的要求。

2、本实用新型风干装置的两级推板，将从进料口进入的秸秆捆挡住并进行风干，秸秆捆风干后开启推板，使秸秆捆有序的落入推进装置；生物质原料进入推进分解炉时，有序的推进，风干效果好。

3、本实用新型压缩腔内设有锥形筒，锥形筒的内壁设有刺片，锥形筒与压缩腔之间形成气体通道，压缩腔上设有与气体通道相通的采气接口，在推进过程中，由于采气装置筒体的内部椎体，秸秆捆被压缩挤出其内部的空气，秸秆捆有序的从进料口进入，则活塞推动排空气后的秸秆捆落入炭化炉内，从而提高秸秆的炭化率；刺片为倒刺，刺片的刺尖的朝向推进装置的出料口，活塞推动秸秆捆到一定位置时，活塞需要退回，将下一个秸秆捆落入再继续向前推，由于倒刺的作用，可以减少被压缩后的秸秆退回，从而提高空气排出效果以及压缩效果。

4、本实用新型的冷却装置的壳体的内部为炭粉通道，所述炭粉通道内设有冷却管，冷却管在炭粉通道内为三层，且错位排列，冷却管在炭粉通道的径向上三层错位排列，即不仅在冷却装置的壳体上实施流动冷却介质进行冷却，同时在炭粉通道内加装冷却管，且采用三层错位排列，进一步降低炭粉的温度和提高冷却效果。

5、本实用新型的热解气体换热器包括换热器箱体、换热管、导流罩壳和液体收集斗，换热管竖直安装在换热器箱体内，导流罩壳设置在换热器箱体的外侧上部，导流罩壳与换热器箱体的外壁之间形成导流腔，所述换热管与导流腔连通；所述液体收集斗设置在换热器箱体的外侧下部，所述换热管与液体收集斗连通，生物质热解气体通过进气口与第一换热管连接，气体在第一换热管内向下流动被冷却水换热后部分水、焦油和木醋酸液液化流入液体收集斗，热解气体在压力的作用通过与液体收集斗连通的第二换热管向上流动进行热交换，水、焦油和木醋酸液被继续液化，热解气体流入导流罩壳，并折流返回继续进入第三换热管向下流动进行热交换，以此循环，最后从最末一级换热管并通过出气口流出，生物质热解气体在换热器箱体内，沿换热管上下往复折流换热，提高了换热效果，水、焦油和木醋酸液等从热解气体中得到有效分离。

6、本实用新型的是采用负压的方式对生物质气体内的焦油分离，在出气口端连接吸风机，气体通过进气口进入离心缸后，由于吸风机的作用，负压缸的气压降低，离心分流管上的通气孔使其内部气压降低，生物质燃气在离心缸内被吸入离心分流管内，使生物质燃气内的焦油被滤网吸附，不会形成雾状的焦油，由于离心体的旋转，在离心力的作用下，吸附在滤网上的焦油不能沿滤网向离心分流管内扩散，即焦油只能附着在滤网表面，在离心力的作用下落入离心缸内，从焦油出口排出，而出气口排出的气体（或被吸风机吸入的气体）为合格的气体，即分离的焦油不会形成雾状，也不会扩散至出气口（或排气通道），提高了脱焦效果，从而使生物质热解气体符合工艺要求。

附图说明

图1为本实用新型生物质连续分解装置结构示意图；

图2为风干装置的结构示意图；

图3为推进装置的结构示意图；

图4为压缩腔结构示意图；

图5为碳化装置的结构示意图；

图6为冷却装置的结构示意图；

图7为热解气体换热器的结构示意图；

图8为离心脱焦机的结构示意图。

图中标记：1、风干装置，11、箱体，12、风门，13、推板，14、控制器，15、液压缸，16、秸秆捆，17、热风进口；

2、推进装置，21、缸体，22、液压缸，23、采气接口，24、活塞，25、进料口，26、刺片，27、锥形筒，28、气体通道；

3、分解炉，31、外套管，32、内套管，33、夹层，34、耐火层，35、点火圈；

4、冷却装置，41、壳体，42、热风出口，43、冷风进口，44、换热风道，45、隔板，46、冷却管，47、炭粉通道；

5、热解气体换热器，51、换热器箱体，52、换热管，53、导流罩壳，54、液体收集斗，55、导流腔，56、防爆口；

6、离心脱焦机，61、离心缸，62、负压缸，63、进气口，64、出气口，65、焦油出口，66、离心分流管，67、离心体，68、通气孔；

7、储气罐，8、压缩腔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

实施例1

一种生物质连续分解工艺，包括如下步骤：

(1)将生物质原料送入风干装置进行干燥，将干燥后的生物质原料利用推进装置推入炭化炉，在推进过程中对生物质原料进行压缩；本步中还包括将生物质原料（生物质原料是指植物的秸杆）进行整理上料，和整理后将生物质原料传送至风干装置的步骤；在推进过程对生物质原料（即秸秆捆）压缩的目的是排出其内部的空气，提高分解生成炭的比例（防止化为灰烬）。

(2)将压缩后的生物质原料在炭化炉点火分解，当生物质原料达到分解温度后：

a.打开气体采集阀采集生物质分解产生的气体，将采集到的气体过滤、冷却和除焦，并压缩至储气罐，备用；储存的可燃气体可用于发电或家用；

b．将分解后的生物质炭，送入冷却装置，在冷却装置通入冷空气进行换热，将换热后的热气通入步骤(1)中的风干装置对生物质原料进行干燥；分解后炭通过冷风换热，得到的高温热风回流到风干装置，对秸杆捆风干，高温炭的热得到回收且循环利用；

c.将冷却后的生物质炭通过炭粉铁质过滤器过滤，再用粉碎机将生物质炭粉碎并包装。

步骤a中还包括将过滤后的气体进行油水分离，将分离得到的焦油、木醋进行储存。

一种生物质连续分解装置，主要包括风干装置1、推进装置2、分解炉3、冷却装置4、热解气体换热器5、离心脱焦机6和储气罐7，所述风干装置1的上部为进料口，用于送入生物质原料捆，下部的出料口与推进装置2的进料口连接，推进装置2的出料口与分解炉3连接，推进装置2的出料口与分解炉3之间设有用于压缩秸秆捆的压缩腔8，分解炉3上的采气接口与热解气体换热器5的进气口连接，热解气体换热器5的出气口与离心脱焦机6的进气口连接，离心脱焦机6的出气口与储气罐7连接；分解炉3的出料口与冷却装置4，所述冷却装置4上设有换热风道，所述换热风道与风干装置1上的热风进口连接；本装置在风干装置之前还设有生物质原料上料装置和生物质原料输送装置，热解气体换热器5上还接有焦油分离装置（用于分离气体中的焦油与木醋），分解炉3还与炭粉铁质过滤器连接，用于除去炭粉中的铁杂质等(如图1所示)。

风干装置1（如图2所示），包括箱体11，箱体11上端为进料口，下端为出料口，秸秆输送机构将秸秆捆16通过进料口落入箱体11内进行风干，箱体11内的上部，从上至下依次设有用于阻挡秸秆捆16下落两级推板13（这里的推板就是从箱体外插入其入的挡板，其目的是挡住秸秆捆8，阻止其随意下落，必须在两个推板的控制下落入箱体的下部），所述箱体11下端设有用于关闭或开启出料口的风门12，风门12可以开闭出料口，所述箱体上设有热风进口17，因此风门12关闭出料口12，防止高温热风从出料口排出，所述两级推板13之间的距离与秸秆捆16的直径相适应，热风进口17位于推板13与风门12之间。为了实现风干过程的自动化，还包括控制器14和液压缸15推板与风门分别与液压缸连接，所述的控制器与液压缸连锁，对液压缸15进行自动控制。

推进装置2（如图3所示）包括缸体21和液压缸22，缸体21的一端通过法兰盘与液压缸22，另一端通过法兰盘与压缩腔8连接，缸体21的侧壁设有进料口25（秸秆捆16从进料口25落入推进装置内），压缩腔8的另一端为出料口，缸体21内设有用于推进秸秆捆的活塞24，所述活塞24通过连杆与液压缸22连接，液压缸22驱动活塞24在缸体21内做往复运动，将从进料口25中送入的经风干的秸秆捆16压入分解炉3中进行炭化，压缩腔8为筒体（如图4所示），筒体内设有锥形筒27，锥形筒27内部形成压缩腔，锥形筒27的小径端（直径较小的一端出口）为出料口，大径端与筒体的内壁连接，锥形筒27的内壁设有刺片26，刺片26 为倒刺，刺片26的刺尖的朝向推进装置2的出料口，所述锥形筒27与筒体之间形成气体通道28,筒体上设有采气接口23（秸秆炭化时产生的可燃气体经气体通道28由采气接口23排出并存储），采气接口23与气体通28道相通。锥形筒27的形状实际为内空的台体，即一端直径较小，另一端直径较大，内部腔体即为压缩腔，直径较小的一端为秸秆出料口，秸秆捆通过该出料口送入分解炉3内，较大的一端与筒体内壁固定，秸秆捆通过较大的一端被活塞推至较小的一端，其体积被压缩，其内部的空气被挤压，防止秸秆捆在炭化过程化为灰烬。

分解炉3（如图5所示），包括一筒体，筒体的一端与压缩腔8连接，压缩的秸秆捆送入分解炉进行炭化，筒体的另一端与冷却装置4连接，筒体包括外套管31和内套管32，所述内套管32套接在外套管31内，外套管31与内套管32之间形成夹层3，用于保温，所述内套管32的内壁上设有耐火层34，耐火层34上设有点火圈35，点火圈35在耐火层的内壁上呈圆周布设。所述的点火圈35为电发热管。

冷却装置4（如图6所示），包括壳体41，壳体41为圆筒形，壳体内部为炭粉通道47，壳体41的一端接秸秆分解炉3，壳体41的另一端为冷却后的炭或炭粉的出口，壳体41为双层壳体结构，包括外壳体与内壳体，双层壳体41之间的间隙形成空腔，空腔内设有设有隔板45，（该隔板45可为圆柱形或成凸肋状），所述隔板45沿壳体1的圆周方向呈螺旋形设置，所隔板45将空腔分隔成螺旋形换热风道44， 壳体41的外壳体设有热风出口42和冷风进口43，所述热风出口42、冷风进口43与换热风道44相连通，高温的炭或炭粉经过冷却装置时，冷风从冷风进口43进入换热风道44内，并在螺旋形的换热风道44与高温炭粉换热，换热后的高温气体从热风出口42流出，热风出口42通过风管5与风干装置1的热风进口17连接，换热后的高温热风通过风管5从热风进口17流入风干装置1内对秸秆进行烘干。

为了更好的降低炭粉的冷却效果，在炭粉通道47内设有冷却管46，冷却管46在炭粉通道47的径向上布置三层，且错位排列，冷风通过冷却管的入口进入，从其出口排出（也可接入热风出口42），使高温炭粉经过炭粉通道47内与冷却管46接触，快速降低炭化后炭粉的温度。

热解气体换热器5（如图7所示），包括换热器箱体51、换热管52、导流罩壳53和液体收集斗54，换热管52 竖直安装在换热器箱体51内，导流罩壳53至少为两个，设置在换热器箱体51的外侧上部（也就是导流罩壳53设置在换热器箱体51的外侧，且位于换热器箱体51上部，导流罩壳8为罩形）导流罩壳53与换热器箱体51的外壁之间形成导流腔55，换热管52与导流腔连通；液体收集斗54设置在换热器箱体51的外侧下部，所述换热管52与液体收集斗54连通；所述的导流罩壳53的顶部设有防爆口56，防爆口上设有防爆膜。热器箱体51上分别设有冷却水进口和冷却水出口，还设有气体进口和气体出口，换热管52与换热器箱体51之间形成冷却水通道，冷却水从冷却水进口通入换热器箱体51，并经冷却水通道与换热管52内的高温热解气体进行换热，换热后的冷却水从冷却水出口流出，液体收集斗54至少为两个（与导流罩壳53相对应），其用于收集生物质热解气体中被液化的液体，液体收集斗54设置在换热器箱体51的外侧下部，所述换热管52与液体收集斗54连通。

离心脱焦机6（如图8所示），包括离心缸61、负压缸62和离心体67，离心缸61上设有进气口63，负压缸62与离心缸61通过法兰盖连接，所述离心体67位于离心缸61内，离心体67包括离心分流管66，离心分流管66竖直穿过法兰盖位于离心缸61和负压缸62内离心分流管66（即一根管子，负压缸62与离心缸61相互独立，通过离心分流管66相通），法兰盖将离心分流管66分隔为两段，其一段位于离心缸61内，另一段位于负压缸62内，离心分流管66与转动机构连接（图中未示出），位于离心缸61内的离心分流管66的外侧设置滤网69，离心分流管66上设有通气孔68，离心缸61上设有焦油出口65；位于负压缸62内的离心分流管66上设有通气孔68，负压缸62上设有出气口64，出气口64与吸风机连接，出气口64通过吸风机与储气罐7连接。

离心缸51的上部设有密封的上法兰盖，离心分流管66的上端通过转轴穿过上法兰盖，上法兰盖内设有上支撑轴承，转轴通过支撑轴承座与皮带轮连接。

负压缸52的底部设有轴承座，轴承座内设置下支撑轴承，离心分流管66的转轴通过下支撑轴承固定在轴承座上。负压缸52的底部还设有焦油出口，由于长时间运行，离心分流管66不可避免分离的焦油由此排出。

离心脱焦机6其工作原理：采用负压的方式对生物质气体内的焦油分离，在出气口端连接吸风机，气体通过进气口进入离心缸后，由于吸风机的作用，负压缸的气压降低，离心分流管上的通气孔使其内部气压降低，生物质燃气在离心缸内被吸入离心分流管内，使生物质燃气内的焦油被滤网吸附，不会形成雾状的焦油，由于离心体的旋转，在离心力的作用下，吸附在滤网上的焦油不能沿滤网向离心分流管内扩散，即焦油只能附着在滤网表面，在离心力的作用下落入离心缸内，从焦油出口排出，而出气口排出的气体（或被吸风机吸入的气体）为合格的气体，即分离的焦油不会形成雾状，也不会扩散至出气口（或排气通道），提高了脱焦效果，从而使生物质热解气体符合工艺要求。