专利名称：一种水蒸汽式生物质炭化炉的制作方法
技术领域：
本发明属于生物质技术领域，特别涉及一种水蒸汽式生物质炭化炉。
背景技术：
据国际可再生能源组织的预测，地下石油，天然气及煤的储量，按目前的开采利用率仅够使用60年左右的时间。因此，寻找开发一种新能源与可再生能源显得尤为迫切。而生物质能源，是未来新能源与可再生能源的一个重要的发展方向。目前，生物质利用有生物质气化、生物质液化和生物质裂解技术等。其中，生物质裂解技术是最具潜力的生物质转化技术之一，生物质通过裂解可转化为3种产物可燃气、生物油和木炭。而生物质炭化就是以制取生物质炭为目的的一种裂解技术生物质在极低的升温速、温度约400 1下长时间(15 min 几天)裂解，可最大限度地得到生物质炭，生物质炭的最高产率为35% (质 量分数)。生物质炭化过程必须在加热的环境中达到的，而传统的炭化方法，如炭化窑，间歇炭化窑，密闭闷罐炭化法，干馏法等，加热时间长，效率低，生物质受热也不均匀，炭化质量与产量完全依赖于操作人员的经验，劳动强度大，可靠性低，炭产品生产的能耗高，污染严重，不能连续生产，且另外两种产物不能得到可靠的利用。这些都影响了炭化的产业化发展。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种水蒸汽式生物质炭化炉，采用水蒸气加热联合绞龙输送形式，可实现生物质炭、可燃气、焦油三联产，并且使热量循环利用，提高了炭化的效率和能源的利用率。本发明解决技术问题采用如下技术方案一种水蒸汽式生物质炭化炉，在炉体上部的炭化室中纵向设有由电机驱动的螺旋输送机，炉体外部的进料输送带延伸至所述螺旋输送机的上部，炉体外部的生物炭传送带延伸至所述螺旋输送机的下方；所述螺旋输送机的空心轴的上下端分别密封套接于套管中，位于套管内的空心轴上设有与轴内腔相通的蒸汽孔，空心轴下端的套管与高温蒸汽发生装置相通，空心轴上端的套管与水加热筒体内的蒸汽盘管连通。所述炭化室下方的炉体内设有燃烧室，所述燃烧室与所述炭化室以隔板分隔；所述燃烧室设有燃料添加口，在燃烧室内设有蒸汽包，所述蒸汽包的出口经高温蒸汽加热蛇管与空心轴下端的套管连通；蒸汽包的进口经水加热管道与所述水加热筒体的内腔相通。所述炭化室的顶部设有副产品管道与冷却筒体的内腔相通，所述冷却筒体的顶部设有可燃气出口，底部设有焦油出口 ；在冷却筒体内设有冷却水盘管，所述冷却盘管的一端经冷凝器与所述水加热筒体内的蒸汽盘管连通，另一端经冷却水管道与所述水加热筒体的内腔连通。
所述燃烧室的排烟管道与所述水加热筒体的内腔相通。在所述燃烧室的侧部经空气管道连通有空气预热器，所述空气预热器上设有鼓风机向燃烧室内供送空气，在空气预热器内腔设有烟加热蛇管，所述烟加热盘管的排烟口延伸出所述空气预热器外部，烟加热盘管的入口连通所述水加热筒体的内腔。与已有技术相比，本发明的有益效果体现在(I)绞龙(螺旋输送机)轴内部通 有水蒸汽与生物质原料产生热交换，并且绞龙起运送生物质的作用，不仅可以充分利用热能，而且使生物质均匀受热，炭化连续进行。(2)副产品管道开在炭化室上方，连接炭化室和粗燃气分离室，使炭化所产生的可燃气和焦油可以被分离收集利用，使其得到固液气三联产。(3)燃烧室所产生的烟气通入蒸汽预热室，与通入蒸汽预热室的冷却水产生热交换，加热水使其变成蒸汽。这点充分利用了燃烧产生的烟气和高温蒸汽的热能。(4)蒸汽通过冷凝器又变为冷却水，实现了水的循环利用。
图I为本发明的结构示意图；图2为图I的A部放大图。图中标号1炉体，2燃料添加口，3隔板，4生物炭传送带，5进料传送带，6副产品管道，7冷却筒体，8冷却水盘管，9可燃气出口，10冷却水管道，11焦油出口，12蒸汽盘管，13烟道，14水加热筒体，15水加热管道，16蒸汽管道，17冷凝器，18鼓风机，19烟加热蛇管，20空气预热器，21空气管道，22排烟口，23排烟管道，24高温蒸汽加热蛇管，25蒸汽包，26空心轴，27螺旋输送机，28电机，29套管，30蒸汽孔，31轴承。以下通过具体实施方式
，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施例方式实施例参见图1、2，本实施例的水蒸汽式生物质炭化炉，在炉体I上部的炭化室中纵向设有由电机28驱动的螺旋输送机27 (绞龙)，设于炉体外部的进料输送带5延伸至螺旋输送机27的上部，炉体外部的生物炭传送带4延伸至螺旋输送机的下方。螺旋输送机的空心轴26的上下端通过轴承31分别密封套接于套管29中，位于套管内的空心轴上设有与轴内腔相通的蒸汽孔30，空心轴下端的套管与高温蒸汽发生装置相通，空心轴上端的套管与水加热筒体14内的蒸汽盘管12连通。在炭化室下方的炉体内设有燃烧室，燃烧室与炭化室之间以隔板3分隔；燃烧室设有燃料添加口 2，在燃烧室内设有蒸汽包25，蒸汽包的出口经高温蒸汽加热蛇管24与空心轴下端的套管连通；蒸汽包的进口经水加热管道15与水加热筒体14的内腔相通。燃烧室的排烟管道23与水加热筒体14的内腔相通。在燃烧室的侧部经空气管道21连通有空气预热器20，空气预热器上设有鼓风机18向燃烧室内供送空气，在空气预热器内腔设有烟加热蛇管19，烟加热盘管的排烟口延伸出空气预热器外部，烟加热盘管的入口经烟道13连通水加热筒体14的内腔。在炭化室的顶部设有副产品管道6与冷却筒体7的内腔相通，冷却筒体7的顶部设有可燃气出口 9，底部设有焦油出口 ；在冷却筒体内设有冷却水盘管8，冷却盘管的一端经冷凝器17、蒸汽管道16与水加热筒体内的蒸汽盘管12连通，另一端与经冷却水管道10水加热筒体14的内腔连通。炭化室的工作过程如下生物质原料由进料传送带5送入至螺旋输送机27(绞龙)上，电机28带动绞龙转动，则生物质原料沿着绞龙的叶片向下运动，期间经过空心轴26内的高温蒸汽加热炭化，最终生物质炭由生物炭传送带4送出。这样可以使生物质受热均匀并且实现生物炭的连续生产。冷却筒体7 (粗燃气分离室)的工作过程如下炭化过程中产生的粗燃气经过副产品管道6进入冷却筒体7进行冷却分离，可燃气由可燃气出口 9排出后收集，焦油由焦油出口 11排出后收集。这样可以充分利用其他两种副产物。水-蒸汽循环系统的工作过程如下，冷却水经过冷却水盘管8冷却粗燃气使其分离，而后冷却水经过冷却水管道10进入水加热筒体，在其内被烟气和蒸汽盘管12加热，而后进入水加热管道15，进一步和蒸汽管道16发生热交换，变为蒸汽，之后蒸汽进入蒸汽包25和高温蒸汽加热蛇管24进行加热变为400-500°C的高温蒸汽，高温蒸汽通入套管29后 又通过蒸汽孔30进入空心轴内通过空心轴以炭化生物质，后又通过空心轴上端同样的蒸汽孔和套管进入蒸汽盘管12和蒸汽管道16与冷却水发生热交换，之后进入冷凝器冷凝变为冷却水，从而使其循环利用。这样使冷却水，蒸汽的热量得到充分利用，并且得到水的循环利用。燃烧室的工作过程如下燃料由燃料添加口 2加入燃烧加热蒸汽包25，产生的烟气由排烟管道23排入水加热筒体14加热冷却水。这样充分利用了烟气中所含的热量。空气预热器的工作过程如下烟气通过烟道13通入烟加热蛇管19中，空气由鼓风机18通入空气预热器20中，空气被加热蛇管19加热后通过空气管道21通入燃烧室中，烟气则由排烟口 22排出。本发明使用水蒸气加热联合绞龙输送形式，可以使生物质受热均匀且连续生产，并且达到生物炭，可燃气，焦油三联产的效果。除此以外，水-蒸汽循环管路的设计使水得以循环利用，并且充分利用热能，提高了炭化的效率。
权利要求
1.ー种水蒸汽式生物质炭化炉，其特征在干 在炉体(I)上部的炭化室中纵向设有由电机(28)驱动的螺旋输送机(27)，炉体外部的进料输送带(5)延伸至所述螺旋输送机(27)的上部，炉体外部的生物炭传送带(4)延伸至所述螺旋输送机的下方； 所述螺旋输送机的空心轴(26)的上下端分别密封套接于套管(29)中，位于套管内的空心轴上设有与轴内腔相通的蒸汽孔(30)，空心轴下端的套管与高温蒸汽发生装置相通，空心轴上端的套管与水加热筒体(14)内的蒸汽盘管(12)连通。
2.根据权利要求I所述的ー种水蒸汽式生物质炭化炉，其特征在于，所述炭化室下方的炉体内设有燃烧室，所述燃烧室与所述炭化室以隔板(3)分隔； 所述燃烧室设有燃料添加ロ( 2 )，在燃烧室内设有蒸汽包(25 )，所述蒸汽包的出口经高温蒸汽加热蛇管(24)与空心轴下端的套管连通；蒸汽包的进ロ经水加热管道(15)与所述水加热筒体(14)的内腔相通。
3.根据权利要求I所述的ー种水蒸汽式生物质炭化炉，其特征在于，所述炭化室的顶部设有副产品管道(6)与冷却筒体(7)的内腔相通，所述冷却筒体(7)的顶部设有可燃气出ロ(9)，底部设有焦油出口 ；在冷却筒体内设有冷却水盘管(8)，所述冷却盘管的一端经冷凝器(17)与所述水加热筒体内的蒸汽盘管(12)连通，另一端经冷却水管道(10)与所述水加热筒体(14)的内腔连通。
4.根据权利要求I所述的ー种水蒸汽式生物质炭化炉，其特征在于，所述燃烧室的排烟管道(23)与所述水加热筒体(14)的内腔相通。
5.根据权利要求I所述的ー种水蒸汽式生物质炭化炉，其特征在于，在所述燃烧室的侧部经空气管道(21)连通有空气预热器(20)，所述空气预热器上设有鼓风机(18)向燃烧室内供送空气，在空气预热器内腔设有烟加热蛇管(19)，所述烟加热盘管的排烟ロ延伸出所述空气预热器外部，烟加热盘管的入口连通所述水加热筒体(14)的内腔。
全文摘要
本发明公开了一种水蒸汽式生物质炭化炉，在炉体上部的炭化室中纵向设有由电机驱动的螺旋输送机，炉体外部的进料输送带延伸至所述螺旋输送机的上部，炉体外部的生物炭传送带延伸至所述螺旋输送机的下方；所述螺旋输送机的空心轴的上下端分别密封套接于套管中，位于套管内的空心轴上设有与轴内腔相通的蒸汽孔，空心轴下端的套管与高温蒸汽发生装置相通，空心轴上端的套管与水加热筒体内的蒸汽盘管连通。本发明炭化炉采用水蒸气加热联合绞龙输送形式，可实现生物质炭、可燃气、焦油三联产，并且使热量循环利用，提高了炭化的效率和能源的利用率。
文档编号C10J3/30GK102776030SQ20121029229
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者张兵, 李慧, 汪洪波, 邢献军, 马培勇, 高永伟 申请人:合肥工业大学