新型秸秆炭化设备的制作方法

本发明涉及一种新型秸秆炭化设备，属于农用机械设备技术领域。

背景技术

我国生物质秸秆资源十分丰富，农作物秸秆年产量达7～8亿吨，约占世界秸秆年产量的19%，位居世界第一。然而，我国在秸秆资源的利用方式和利用效率上都十分落后低效，其中15%的秸秆被用来直接还田造肥，24%的秸秆被用作饲料，仅2.3%的秸秆被用作工业原料，而直接燃烧或废弃的量却超过了50%。在此情形下，秸秆资源化利用连续两年被写进政府工作报告，从2016年“鼓励秸秆资源化利用”到2017年提出“加快秸秆资源化利用”，说明了这项工作的重要性和紧迫性。但是，生物质秸秆本身存在数量大、密度低、分散度高等特点，所以必须对其进行一定的技术处理，以提高秸秆资源化利用的效率和效益。

生物质热解炭化技术是秸秆资源化利用的重要途径之一，其产物生物炭具有良好的结构特征和理化性质，在农业、能源、环保等领域都具有非常出色的应用价值，尤其可以还田使用，起到固碳减排、修复土壤、缓释肥效的功能，实现“取之于田，用之于田”的良性循环。不过，传统的生物质炭化设备，如土窑、砖窑、固定床炭化炉等，都因秸秆运输储存成本过高而受到限制，而且炭化周期长，夹生现象比较严重；在此基础上发展起来的移动式炭化设备现有技术仍存在生产连续性差、过度依赖外部热源、副产物利用不当、存在二次污染等问题，严重制约生物质热解炭化技术在农村的普及发展。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新型秸秆炭化设备，解决现的技术秸秆炭化生产连续性差的技术缺陷。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种新型秸秆炭化设备，包括炭化系统、燃烧系统和送风机；所述的炭化系统包括炭化炉、设置在炭化炉顶部用于放置秸秆方块的进料室和设置在炭化炉底部用于将炭化炉内的秸秆方块推出炭化炉的出料器，所述的进料室与炭化炉之间设置有进料闸门，打开进料闸门可将进料室内的秸秆方块输送至炭化炉内；所述的燃烧系统包括燃烧室和高温风机，所述的燃烧室的顶部设置有与油箱连通的燃烧器，所述的高温风机的进风口与燃烧室的下部连接，所述的高温风机的出风口与炭化炉连通用于将燃烧室内的高温烟气送入炭化炉内，所述的送风机与燃烧室的上部连通用于向燃烧室内充入空气。本申请在炭化炉顶部设置进料室，可持续向本申请中添加秸秆方块，在炭化炉的底部设置出料器，可持续地将完成炭化处理的秸秆炭推出炭化炉，实现本申请对秸秆持续进行炭化处理的目的，相较于现的技术，本申请提高了秸秆炭化的效率。

作为本发明的进一步改进，还包括预热系统，所述的预热系统包括换热器，所述的高温风机的出风口通过炭化传热烟气管道和预热助燃风烟气管道分别连通炭化炉和换热器，所述的送风机与换热器连通，所述的换热器通过助燃风管道连通燃烧室。本申请设置预热系统，可在空气进科燃烧系统前对空气进行预加热，便于燃烧系统内的燃烧，前且本申请的预热系统由燃烧系统提供能量，不用额外的增加能量来源，没有过多的增加本申请繁杂程度。

作为本发明的进一步改进，所述的换热器包括壳体，所述的壳体内设置有上隔板和下隔板，所述的上隔板与下隔板由多根导热管连接，并且导热管的上端和下端分别与上隔板上方和下隔板的下方相通，所述的预热助燃风烟气管道与壳体的顶端相通，所述的送风机与壳体相通并且送风机与壳体连接的部位在上隔板和下隔板之间。本申请中由燃烧室进入壳体内的高温烟气由壳体内自上面下流动，并且在壳体内与壳体内冷的空气能量交换，实现对进入壳体内冷的空气升高温度。

作为本发明的进一步改进，所述的炭化传热烟气管道上设置有多个与其相通的支管，所述的支管与炭化炉相通。本申请通地多个支管向炭化炉内通入高温烟气，使得炭化炉内的空气均匀，确保秸秆的炭化更均匀，避免夹生现象。

作为本发明的进一步改进，还包括排烟系统，所述的排烟系统包括烟囱，所述的烟囱通过排烟管道与换热器连通，所述的排烟管道上设置截止阀。本申请设置排烟系统，方便将预热系统出口的低温烟气以及燃烧产生的颗粒排出，本申请中的烟囱高耸，避免排出的燃烧颗粒以及粉尘对本申请的外表面造成污染。

作为本发明的进一步改进，所述的炭化炉的上部通过可燃气管道与燃烧室连通。本申请中的燃烧室与炭化炉连通，炭化炉内秸秆炭化分解产生的可燃气和焦油蒸气携带部分炭颗粒进入燃烧室内，并在燃烧室内充分燃烧，此时可停止从油箱对燃烧器供油，节约燃油。

作为本发明的进一步改进，所述的出料器包括转动轴和驱动电机，所述的驱动电机设置在炭化炉外，炭化炉的下部开有秸秆炭方块出口，所述的转动轴转动设置在炭化炉内，转动轴的一端伸出炭化炉外与驱动电机的输出轴连接，转动轴的另一端伸出秸秆炭方块出口内，所述的转动轴上设置有螺旋叶片。本申请中的驱动电机驱动；转动轴转动，转动轴上的螺旋叶片将炭化后的秸秆炭从炭化炉的底部推出。

作为本发明的进一步改进，还包括出料室，所述的出料室与秸秆炭方块出口连通，所述的转动轴远离驱动电机的一端伸入到出料室内，出料室远离驱动电机的一侧开有出料口。本申请设置出料室，在冷却过程中避免空气接触，保证较高的出炭质量。

作为本发明的进一步改进，所述的炭化炉内的上部设置有用于测量炭化炉内热解炭化工况的第一热电偶。本申请通过设置第一热电偶，检测炭化炉内的温度，从而控制炭化炉内的温度，使其处于秸秆的炭化工况最好的范围内。

作为本发明的更进一步改进，还包括移动设备，所述的炭化系统、燃烧系统和送风机均设置在移动设备上。本申请位于移动设备上，可在农田内直接使用，无而运输秸秆，避免秸秆的运输产生的成本，从而整体上降低秸秆炭化的成本，经济性好。

综上所述，本发明的有益效果是：采用本申请对秸秆炭化的连续性好、炭化效率高，使用成本低，炭化效果好，并且本申请还具有结构简单、移动灵活、使用方便的优点。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

其中：1、进料室；2、进料闸门；3、第一热电偶；4、炭化炉；5、出料器；6、出料室；7、检修孔；8、燃烧器；9、燃烧室；10、第二检修孔；11、排渣管；12、高温风机；13、送风机；14、截止阀；15、换热器；16、烟囱；17、油箱；18、移动设备；19、可燃气管道；20、高温烟气管道；21、助燃风管道；22、空气管道；23、排烟管道；24、预热助燃风烟气管道；25、炭化传热烟气管道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

如图1-图2所述的新型秸秆炭化设备，包括炭化系统、燃烧系统、送风机13和移动设备18。

所述的炭化系统包括设置在移动设备18上的炭化炉4、设置在炭化炉4顶部用于放置秸秆方块的进料室1和设置在炭化炉4底部用于将炭化炉4内的秸秆方块推出炭化炉4的出料器5，所述的进料室1与炭化炉4之间设置有进料闸门2，打开进料闸门2可将进料室1内的秸秆方块输送至炭化炉4内。

本申请中的炭化炉4包括四块竖直设置的板状的炉壁，炉壁的底部固定在移动设备18上，所述的四块炉壁首尾相接形成横截面这矩形的框架式结构，在所述的四个炉壁的内表面设置有耐火混凝土浇注成的耐火层，在耐火层与炉壁之间设置有保温层，以减少炭化炉4的热损失，所述的进料室包括个竖直设置的支撑板和水平设置的顶板，所述的四块支撑板首尾相接形成矩形的框架结构，所述的顶板为矩形状，所述的顶板的四边分别与四块支撑板的顶部边沿固定连接，所述的支撑板的底部分别与四块炉壁的顶部相接并固定，本申请中所述的进料闸门2是可在炭化炉4顶部水平推拉的推拉板，在炭化炉4的上部开有水平滑槽，所述的推拉板的两侧位于水平滑槽内并可在水平滑槽内滑动，通过推拉进料闸门2，可实现炭化炉4与进料室1连通或者将两者隔开，当拉动进料闸门2使炭化炉4与进料室1相通时，进料室1内的秸秆方块可掉落在炭化炉4内，将进料闸门2向内推动，炭化炉4与进料室1被隔开，可向进料室1内放入秸秆方块，进料闸门2可起到支撑秸秆方块的作用，本申请在其中一个支撑板上开有进料口，可从进料口将秸秆方块放入到进料室1内，以实现不间断地进出料，保证生产的连续性。本申请中炭化炉4和进料室1的横截面均为矩形，契合农村秸秆方块的打包方式。

如图1所示，本申请中所述的出料器5包括转动轴和安装在移动设备18上的驱动电机，所述的驱动电机设置在炭化炉4外侧部分的移动设备18上，炭化炉4的下部开有秸秆炭方块出口，所述的转动轴通过安装在炉壁上的轴承（图中未示出）转动设置在炭化炉4内，转动轴的一端伸出炭化炉4外与驱动电机的输出轴通过联轴器连接，转动轴的另一端伸出秸秆炭方块出口内，所述的转动轴上设置有螺旋叶片，驱动电机工作，驱动转动轴旋转，转动轴上的螺旋叶片将炭化后的秸秆推出。本申请在驱动电机所在一侧的炉壁上开有第一检修孔7，并且在检修孔7处转动设置第一检修门，方便对炭化炉4内部进行维修，本申请中检修门的安装系现有技术，本申请不予详述。

如图1所示，本申请中所述的燃烧系统包括通过第一支撑架可拆卸的安装（如螺栓安装等）在移动设备18上的燃烧室9和高温风机12，所述的燃烧室9为中空的壳体结构，燃烧室9的顶部设置有与油箱17连通的燃烧器8，所述的燃烧器8伸入燃烧室9内，所述的高温风机12的进风口与燃烧室9的下部连通，所述的高温风机12的出风口与炭化炉4连通用于将燃烧室9内的高温烟气送入炭化炉4内，所述的送风机13也与燃烧室9上的燃烧器8连通用于向燃烧器8提供空气，本申请中的油箱17内盛放柴油，所述的柴油与空气由燃烧器8向燃烧室内喷出混合使柴油在燃烧室8内燃烧产生高温烟气，本申请在燃烧室9上开有第二检修孔10并配以可打开和关闭的第二检修门，以方便进入燃烧室9对其内部进行维修。本申请在燃烧室9内设置有多个第二热电偶，第二热电偶用于检测燃烧室9内的温度，以将其温度控制在600～800℃之间。本申请中燃烧室9的内壁面浇注有耐火层和保温层，其耐火层和保温层与炭化炉的耐火层和保温层相同，且均系现有技术，本申请不予详述。

本实施例中燃烧室9内产生的高温烟气进入炭化炉4内与炭化炉4内的秸秆方块接触，秸秆受热后分解，分解后的秸秆由出料器5推出后直接撒向家田当中，以达到固碳减排、修复土壤、缓释肥效的作用，多余的秸秆炭可作为秸秆炭产品以收取经济效益。

实施例二：

本实施例是在实施例一的基础上做的改进，与实施例一相比，本实施例还设置有预热系统，所述的预热系统可拆卸的设置在移动设备上，本申请中所述的预热系统包括通过第二支架可拆卸的安装（如采用螺栓安装）在移动设备18上的换热器15，所述的高温风机12的进风口通过高温烟气管道20与燃烧室9的下部连通，所述的高温风机12的出风口通过炭化传热烟气管道25和预热助燃风烟气管道24分别连通炭化炉4和换热器15，本申请中炭化传热烟气管道25和预热助燃风烟气管道24通过三通与高温风机12的出风口连通，所述的送风机13通过空气管道22与换热器15连通，所述的换热器15通过助燃风管道21连通燃烧室9。

本实施例中所述的换热器15包括壳体，所述的壳体内设置有上隔板和下隔板，所述的上隔板和下隔板将壳体分成上腔室、中腔室和下腔室三个隔开的部分，所述的上隔板与下隔板由多根导热性能较好的导热管固定连接，并且导热管的上端和下端分别与上隔板上方的上腔室和下隔板的下方的下腔室相通，所述的预热助燃风烟气管道24与壳体的顶端相通（即与上腔室相通），所述的送风机13与壳体相通并且送风机13与壳体连接的部位在上隔板和下隔板之间（即与本申请中的中腔室相通），本申请中燃烧室9内由高温风机抽出的高温烟气有一部分通过预热助燃风烟气管道24进入到换热器15的上腔室内，并由导热管进入下腔室内，面送风机13将空气鼓入换热器15的中腔室内，并且与通过导热管内的高温烟气完成热交换，本申请中助燃风管道21的两端分别与换热器15的中腔室的上端以及燃烧室9顶部的燃烧器8连通，所述的空气管道22远离送风机13的一端与换热器15的中腔室的底部相通，如此送风机13鼓入的空气由下向上输送，而高温烟气由上向下输送，两者换热时间长，换热效果更佳，本申请中经过换热，经由换热器15送到燃烧室9内的空气温度达到200℃。

本实施例优选的在所述的炭化传热烟气管道25上设置有多个与其相通的支管，本申请优选的支管的数量为三根，所述的支管远离炭化传热烟气管道25的一端与炭化炉4相通，如此炭化炉4内的温度均匀，更加有利于秸秆方块的炭化。本实施例其余结构与实施例一相同，具体可参考实施例一，本实施例不予赘述。

实施例三：

如图2所示，本实施例是在实施例二的基础上做的进一步改进，与实施例二相比较，本实施便还在移动设备上设置有排烟系统，所述的排烟系统包括烟囱16，所述的烟囱16的底下部通过排烟管道23与换热器15的底部连通（即与本申请中的下腔室相通），所述的排烟管道23上设置截止阀14，本申请通过关闭截止阀14，截止阀14用于调节排烟管道23的排烟量和进入炭化炉4内的高温烟气量，上述排烟量和高温烟气的总和一定，截止阀14开的大，排烟管道23的排烟量增加，高温循环烟气量必然减少，与高温风机配合使用，在炉内热解开始时，可燃气气及焦油蒸气产量较低，此时燃烧产生的高温烟气量较低，此时截止阀就需调小，减少排烟量，保证进入炭化炉的高温循环烟气量，当热解逐渐稳定，可燃气及焦油蒸气产量逐渐增加，截止阀14需要由小慢慢开大，否则高温循环烟气量过大，稀释可燃气中的可燃组分，炭化炉内高温烟气流速过高也不利于炭化效果，本申请中的烟囱16可直接焊接在移动设备18上，也可在烟囱16的底部设置连接法兰，通过螺栓将烟囱可拆卸的安装在移动设备18上。本实施例其余的结构与实施例二相同，具体可参考实施例二，本实施例不予赘述。

实施例四：

本实施例是在实施例三的基础上的改进，本实施例三相比，本实施例优选的将支管与炭化炉4的下部相通，所述的炭化炉4的上部通过可燃气管道19与燃烧室9的上部连通，并且在连通油箱18与8的管道上设置阀门，炭化炉4内秸秆炭化分解产生的可燃气和焦油蒸气携带部分秸秆炭颗粒进入燃烧室9内，并在燃烧室9内充分燃烧，此时可关闭阀门，停止从油箱17对燃烧器8供油，节约能源，本申请中的燃烧室9的底部设置有排渣管11，以方便燃烧室9内燃烧后的废渣排出，所述的排渣管11上设置有阀门（图中未示出），本实施例其余的结构与实施例三相同。

实施例五：

本实施例系在实施例一或实施例二或实施例三或实施例四的其础上的进一步改进，本实施例设置有出料室6，所述的出料室6与秸秆炭方块出口连通，所述的转动轴远离驱动电机的一端伸入到出料室6内，出料室6远离驱动电机的一侧开有出料口。本申请中的出料器5将秸秆从炭化炉4内推出进入出料室4内并在出料室4内自然冷却至室温后取出，本申请中出料室6由不锈钢板密板密焊制成，一方面不锈钢的导热性好，秸秆冷却速度快，另一方面由于出料室4内空气含量较低，防止炭化后的秸秆在高温下与空气接触反应，影响出炭质量。

所述的炭化炉4内的上部设置有用于测量炭化炉4内热解炭化工况的第一热电偶3，检测炭化炉4内的温度，以控制炭化炉4内的温度在400～600℃之间，此温度下秸秆的炭化工况最好，本实施例中第一热电偶3的数量为两个，分别设置在炭化炉4的上部和下部。本实施例其余的结构与实施例一或实施例二或实施例三或实施例四的结构相同。

实施例六：

本实施例是对实施例五的进一步改进，本实施例中所述的移动设备18是拖车，所述的炭化系统、燃烧系统和送风机13均通过螺栓可拆卸地安装在拖车上，本申请中所述的油箱17是拖车的油箱，本申请中的高温风机12和送风机13均由拖车上的发电机提供电能。本实施例其余的结构与实施例五相同，具体参考实施例五。

本发明具有如下的优点：1、进料室、炭化室契合农村秸秆方块打包方式，无需其它预处理措施，操作简便，可实现“就地炭化，就地还田”运行模式，节省秸秆的运输储存成本。2、进料闸门与出料器5之间的配合操作，可实现不间断进出料，无需熄火停炉，保证生产的连续性。3、燃烧室产生的高温烟气分为多路进入炭化室内，提高炭化室内速度场和温度场的均匀性，保证秸秆炭化质量，避免夹生现象；除了高温烟气本身携带的热量为秸秆炭化供热外，高温烟气中的氧气与秸秆原料反应也为炭化过程提供一部分热量，可通过调节高温烟气进风量实现对炭化过程的控制，提高炭化品质。4、炭化室内产生的可燃气及焦油蒸气进入燃烧室燃烧，一方面能直接解决焦油带来的二次污染问题；另一方面燃烧产生的高温烟气一部分为炭化室提供热量，一部分进入换热器预热助燃风，提高燃烧室的燃烧效率，实现能量的综合利用，提高炭化设备的热效率。5、整体设备移动性强，可根据不同地方秸秆处理时间的差异性，灵活调用，增加设备的使用率。

以上说明书中未做特别说明的部分均为现有技术，或者通过现有技术即可实现。而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。