烟梗热解气化、生物质炭制备系统的制作方法

本实用新型涉及一种生物质热解气化、生物质炭制备装置，特别涉及一种烟梗热解气化、生物质炭制备系统。

背景技术：

世界烟草产业在经历了多年的风雨发展后，已成为一个非常庞大的产业。到目前为止，全球共有125多个国家进行烟草种植，超过120多个国家进行卷烟生产。全球烟叶种植面积达到400多万公顷，烟叶年生产总量约1000万吨左右。主要的生产国家有中国、美国、巴西、印度等国。我国烟草植物的种植面积和产量均居世界首位，烟草种植与产品加工在国民经济发展中发挥着重要的作用,烟草在我国农产品收入中，仅次于稻、麦、棉花、大豆、玉米，居第六位。目前国内外种植的烟草主要用作卷烟。作为烟草生产大国，我国每年烟叶产量450至500万吨。如云南作为烟草大省,每年烤烟产量中约有30％至35％属干无法进行卷烟加工的低等或等外级烟叶未能得到合理利用，各卷烟企业也积存有大量的烟末，还有大量的上部烟叶、烟花和烟草秸秆等烟草废弃物，估计每年烟草废弃物的数量约120万吨以上。每年都有大量的废次烟叶、烟梗等下脚料被烧掉，这样不仅浪费资源，而且造成环境严重污染。

长期以来，烟草废弃物造成了大量的烟草资源浪费以及环境压力，传统烟草废弃物主要处置方式为：直接晒干焚烧、直接回填到农田，仅有非常少的原料被用于医药中间体制造以及农药生产等，如表所示。这些粗放的处理方式除了浪费了大量有效烟草资源，破坏了生态环境外，不但没有为烟农的经济收入带来显著改善，反而还造成了烟草生态种植环境朝着破坏-生产-破坏的恶性循环发展，同时还使得不法分子有机可乘利用劣质烟叶原料进行假烟制造。因此，如何合理、高效地利用烟草废弃物资源，为烟草产业及其他行业提供具有高利用性及创新性的综合研发技术和产品，形成烟草产业完整的循环经济体系，达到节约和高效循环利用资源的目的，促进烟草种植农业地区经济增长和社会和谐稳定，已成为摆在中国烟草产业循环经济发展面前的一项迫切而艰巨的任务。

烟草行业的复烤厂(公司)是烟草产业链上的重要环节，加工过程中产生的烟梗等占原料的25-30％，烟梗等烟草废弃物都被纳入烟草专卖管理范畴。但目前国内烟草行业还没有研究出烟梗废弃物的环保处理比较有效的方法。随着生产经营的持续发展，烟梗废弃物不断增加，传统的无效填埋、焚烧等方法的处理能力极其有限，大量的烟梗废弃物占用库存，存在着专卖、环保、物流和安全等方面的隐患。针对该烟草行业库囤的烟梗等废料，实施烟梗废弃物再利用项目，既符合国家的能源、环保和产业政策，又能节能降耗，发展循环经济，产生良好的经济效益和社会效益，研究烟草废弃烟梗再利用方案无疑是迫在眉睫的课题。

本实用新型的目的是解决上述问题，提供了一种能够无害化处置烟草废弃物、制备生物质炭的设备和处理工艺，可以得到碳含量在80％以上具有一定经济价值的烟梗炭。将烟梗通过热解过程转变为烟梗炭可以减少农业废弃物对环境的污染，还可以以可再生能源替代不可再生能源。生物质炭通过碳负效应可以近乎永久性地将大气中的碳固定起来，添加到土壤中的生物质炭不易被微生物分解，被认为是一种对陆地生态系统中的CO₂起到长期的碳汇作用的新方法。因此，近几年来生物质炭被学术界、企业和政府部门广泛关注。将生物质炭用作土壤改良剂，可以对土壤产生很多有益的作用，它可以改善土壤的物理性质、增强土壤的保水能力、促进土壤微生物种群的发展和增强微生物的活性、减少土壤养分的淋失、促进养分的循环，并且可以增加土壤有机碳的含量，从而促进植物的生长。生物质炭表面带有负电荷，具有较高的CEC(土壤阳离子交换量)，可以提高土壤对养分离子钙、钾、镁和NH4+等的吸持能力，提高土壤的肥力。

烟梗炭的另一个重要特征是具有较高的pH值，一般呈碱性，因此可以用于酸性土壤的改良。由于烟梗炭比较稳定，用烟梗炭中和土壤酸度可以克服直接施用农作物秸秆存在的不足。烟梗炭还是一种优质的活性炭原料，可用来生产具有高品质的活性炭，具有广泛的用途。

烟梗原料具有受热会发生剧烈膨胀的特性，膨胀率可达原体积的3至5倍。申请人另一专利：生物质燃气、生物质制备系统公开的热解反应器，为水平结构，反应空间有限，容易发生进料堵塞现象。热解反应装置的进料方式为由上向下进料，存在烟梗热解气由进料通道向外泄露等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：解决现有技术中热解气化、生物质炭制备系统用于烟梗原料时存在的问题，提供一种烟梗热解气化、生物质炭制备系统。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种烟梗热解气化、生物质炭制备系统，包括进料单元、热解反应单元、出料单元、以及热解反应控制系统，所述进料单元包括进料仓、旋转进料装置；所述热解反应单元包括热解反应本体、生物质炭出料口、生物质燃气出口，热解反应本体内设有螺旋推进装置，送风装置；所述出料单元具有螺旋出料装置，所述热解反应本体为具有金属外壳的长方形腔体，该腔体前端高出、隆起；

所述旋转进料装置连接到与热解反应本体内，并且旋转进料装置与热解反应本体成一定夹角，使得热解反应本体的进料方式为由下向上进料；

本发明所述烟梗热解气化、生物质炭制备系统，优选热解反应本体为前、中、后三段高度不同的贯通腔体，前、后两段为方形腔体，且前段腔体的高度大于后段腔体的高度，中间段为连接前、后两段，且高度逐渐降低的过渡段腔体，所述前段腔体即连接进料单元一侧的腔体，所述后段腔体即连接出料单元一侧的腔体。更优选前段腔体高于后段腔体二分之一高度。

本实用新型在热解反应本体前段腔体内壳的顶部安装有挡料板，热解反应本体内壳顶部有气体混合装置。所述气体混合装置为数片相邻设置的热风挡板，优选三片，每两片挡板之间有空隙。

本实用新型生物质燃气出口处和生物质炭出料口内部分别安装电加热温度控制的电炉丝。

本实用新型所述螺旋出料装置末端连接有出炭旋转阀。

本实用新型处理的烟梗原料具有受热会发生剧烈膨胀的特性，膨胀率可达原体积的3至5倍。水平结构的热解反应器，反应空间有限，容易发生进料堵塞现象。本实用新型公开的热解反应器上腔体为中间隆起结构，具有一定向上倾斜角度的斜坡，增加了反应的空间，减少了烟梗进料时的堵塞情况。本实用新型将原专利的螺旋进料装置由上方进料改进为下方进料，螺旋进料装置与热解反应器本体有一定夹角，这种改进有利于增加系统的气密性，并降低烟梗在进料过程中提前受热膨胀。

本实用新型所述的烟梗热解气化、生物质炭制备系统，设置了可自由调节高度的挡料板，可调节热解反应器中的料层高度，有利于控制热解反应的强度；设置了破焦装置，可防止烟梗因膨胀而发生“结焦”。

本实用新型所述的烟梗热解气化、生物质炭制备系统在出炭单元设置了旋转阀，可以增加热解反应器的气密性，减少热解反应器“冒烟”现象，并且更有利于热解反应器的温度控制。

本实用新型所述的烟梗热解气化、生物质炭制备系统，所述隔热层为轻质的耐高温耐腐蚀隔热材料。

本实用新型具有积极的效果：一、增加了反应空间、减少了烟梗因膨胀而发生的进料堵塞现象；二、由下向上的进料方式，避免了在进料过程中，烟梗热解气由进料通道向外泄露，并且减少了热量向螺旋进料装置中的烟梗传递。可减小烟梗在进料过程中的膨胀，降低螺旋进料装置因膨胀而叶片卡死的可能性；三、增加了挡料板和破焦装置，可精确控制热解反应器中的料层高度，彻底解决进料堵塞现象；四、在出炭单元设置了旋转阀，增加了热解反应器的气密性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型热解反应单元的剖切示意图。

其中，进料单元1：进料仓11、螺旋进料装置12；

热解反应单元2：热解反应本体21、螺旋推进装置22、送风装置23、热风夹套24、生物质炭出料口25、生物质燃气出口26、接口27、隔热层28、破焦装置29；

出料单元3：水冷套31、螺旋出料装置32、出炭旋转阀33；

热解反应控制系统4：螺旋推进调速器41、送风控制阀42、挡料板43、气体混合装置44。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，图2，本实用新型烟梗热解气化、生物质炭制备系统具有热解反应本体21，为具有金属外壳、有隆起的长方形腔体，分为前、中、后三段高度不同的贯通腔体，前、后两段为方形腔体，且前段腔体的高度大于后段腔体的高度，中间段为连接前、后两段，且高度逐渐降低的过渡段腔体，分为上下可分离的两部分；接口27在腔体的末端下部，热解反应本体21前端连接螺旋进料装置12，有两个出料口，分别为上方的生物质燃气出口26和下方的生物质炭出料口25；进料仓11与螺旋进料装置12连接；生物质炭出料口25与螺旋出料装置32连接；热解反应本体21底部装有双螺旋结构螺旋推进装置22，螺旋叶片为带式、且有横向耙齿，耙齿在高温区数量减少，螺旋轴内有热风通过，且热解反应本体21底部装有送风装置23；在热解反应本体21底部有多孔箱，其孔为疏密间隔的，热风通过管道，经过送风控制阀42从多孔箱体中通入热解反应本体21内；热解反应本体21前段内壳的顶部安装挡料板43，控制热解器中的料层高度；热解反应本体21前段安装了破焦装置29，防止烟梗结焦；螺旋推进调速器41是安装在螺旋推进装置22前端的变频调速器；热解反应本体21内壳顶部有气体混合装置44，其为3片相邻设置的热风挡板，2片挡板之间有一段空隙，燃气在空隙中碰撞混合。生物质燃气出口26处和生物质炭出料口25内部周围分别安装电加热温度控制的电炉丝，其作用为防止焦油结焦的装置，热解反应本体21外部有热风夹套24，内部，除腔体底部外其他3个面均安装有耐高温隔热层28，热风夹套24内部导热设施为热风导向叶片，加强传热设施为传热筋片，螺旋出料装置32外部装有水冷套31，螺旋出料装置32另一端与出炭旋转阀33相连接。出炭旋转阀33可保证热解反应器的密封性，防止多余的空气漏入热解反应器，并防止烟梗热解气通过出料单元排除。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。