一种连续式生物质炭化装置及生产方法与流程

本发明属于生物质加工领域，涉及生物质如农作物秸秆、谷壳、林业废弃物等炭化装置，具体地涉及一种连续式生物质炭化装置及生产方法。

背景技术

目前，我国农、林业存在农作物秸秆、谷壳、林业废弃物等生物质，这些废弃资源中，有被直接遗弃，或就地焚烧。这些废弃物作天然肥料遗弃到农田里，其中有害物质和病原菌会侵入水体，进而严重污染环境及水体，严重影响农村的生态环境。生物质作为废弃资源未能合理有效利用，造成可再生资源的巨大浪费。

将这些废弃的生物质资源进行合理的资源再利用具有较为迫切的现实意义和经济效果，生物质制炭生产是利用可再生资源的一条重要途径，通过生物质炭化生产，达到环境保护要求，同时资源循环利用。而现有生物质炭化生产整个技术应用仍不理想，存在工作强度大，工作方式间断，工作环境恶劣、空气污染等一系列问题。现有生物质炭化加工从输入引燃到炭化生产冷却成炭输出过程，需分时分工序段完成，生产设备的局限性，生产量低，由于工作方式间断，人工输送工作效率低，因此，通过改进生物质炭化加工方法，提高生物质炭化生产工作效率，以满足广大农村大量生物质炭化生产需求，改善工作强度及工作环境的连续式炭化炉具有推进整个生物质炭化产业发展的作用。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是生物质炭生产工艺落后，制炭工作方式间断，生产效率低下，工作强度大，提供一种自动化连续进料、制炭、出炭的生物质炭化装置及生产方法，有效提高生产工作效率，通过炉内调节限氧和送风补氧，自动清扫防止堵塞，出炭绞龙自动输送，自动化连续式循环制炭工艺方法，提高成炭产量，降低工作强度，有效改善工作环境、减少空气污染。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种连续式生物质炭化装置，其特征在于，该装置包括炭化炉、进料输送机及出炭绞龙、尾气净化处理系统；所述炭化炉上设置储料斗，所述炭化炉内分别设置压料螺旋装置、炉体内胆、引风器、拨料搅拌装置；所述炉体上面安装压料螺旋装置，所述炭化炉内中心固装炉体内胆，所述炭化炉内接入补风管路,所述炉体内胆下面分别安装引风器、拨料搅拌装置；所述储料斗安装压料螺旋装置上，所述储料斗与所述压料螺旋装置之间安装限氧插板，所述引风器接尾气净化处理系统。

作为优选，所述压料螺旋装置为螺旋轴上安装螺旋叶片。

作为优选，所述补风管路设置为多层。

作为优选，引风器包括引风通道、锥筛网、旋转清扫器；其中，所述引风通道固装在炭化炉内并横向设置成隔空层，所述引风通道中心设置引风通道吸口；所述锥筛网固装在引风通道吸口上，所述旋转清扫器上设置清扫刷并套置在锥筛网内，所述清扫刷紧贴在锥筛网内面上，所述旋转清扫器上设置旋转轴带动清扫刷转动，所述引风通道外接尾气净化处理系统。

作为优选，所述炭化炉上部为直筒体、下部为倒椎体，所述拨炭搅拌装置设置在炭化炉下部倒椎体内，所述拨炭搅拌装置为旋转轴上安装拨炭搅拌杆，所述炭化炉底部设置沉炭室，所述沉炭室内设置芯轴及下料绞龙，所述沉炭室一侧对接出炭绞龙。

作为优选，所述旋转轴与芯轴连接且由芯轴带动下料绞龙、拨炭搅拌杆、旋转清扫器一起转动。

作为优选，所述芯轴为空心轴，所述芯轴下部旋转接头接入冷却循环水。

作为优选，所述下料绞龙和所述出炭绞龙上分别设置喷淋器。

作为优选，所述炭化炉上设置多个测温热电偶。

一种连续式生物质炭化生产方法，其生产步骤如下：

1)压料螺旋补料；炭化炉上部补料区域，进料输送机自动将生物质物料送入储料斗落入炭化炉内，炭化炉上部压料螺旋装置使物料散布均匀，持续加料直至物料加满整个炉体，螺旋输送将物料下压紧密，使炭化系统能够充分限氧，将储料斗内的物料充分引燃后，拨限氧插板调节限氧；

2）生物质燃烧；炭化炉中部燃烧区域，炉体内充满生物质物料并进行限氧裂解燃烧，炉体侧面补风管路送风补氧，炭化炉体内中心设置的炉体内胆，使炭化物料分布截面呈圆环形在炉体内均匀燃烧，测温热电偶监测炭化炉内温度；开启尾气净化处理系统，引风器的锥筛网及旋转清扫器自动清扫净化，引风通道从炭化炉内抽吸出炭化过程中产生的带有可燃性气体的尾气，进行净化处理；

3）成炭出料输出；炭化炉下部成炭区域，燃烧生成的生物炭落入炭化炉下部，拨炭搅拌装置拨炭炭料顺利下落，并逐步沉积至下料绞龙，炭料经水雾喷淋成炭，并由出炭绞龙将生成的生物炭从出炭口连续输送。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明连续式生物质炭化生产方法，由于采用炭化炉、进料输送机及出料绞龙、尾气净化处理系统，炭化炉采用了绝氧密封结构，控制整个制炭的过程，既可以绝氧停炉，也可以使燃烧限氧，进料输送机自动将生物质原料送入炭化炉，经燃烧制炭，炭化炉成炭经出炭绞龙自动输出，无需要人工操作，全自动化连续生产，整个生产工艺方法连续自动，工作效率高，生产产量高。

2、本发明连续式生物质炭化装置由于采用炭化炉顶设置进料储料斗，且储料斗下安装压料螺旋装置，储料斗与压料螺旋装置之间安装限氧插板，通过进料输送机实现了连续进料，且进入炭化炉上部压料螺旋装置使物料散布均匀，持续加料至物料加满整个炉体，螺旋输送力将物料下压紧密，为后续充分制炭提供有力条件；压料螺旋装置、限氧插板实现了边加料边限氧，强制限氧，独立工作，互不影响，结构简单且效果好。

3、本发明连续式生物质炭化装置由于采用在炭化炉中间加设炉体内胆结构，使炭化物料分布成截面呈圆环形在炉体内均匀燃烧，限制了由“边壁效应”而产生的径向温度梯度大的问题，能防止炭料形成架空，避免远离引风通道部位出现炭化不完全现象，使得炭化更均匀，燃烧更彻底通透，成炭效果好。

4、本发明连续式生物质炭化装置由于采用在炉体内胆下安装引风器和拨炭搅拌装置，吸风器上引风通道将炭化炉内制炭过程中产生的可燃烧性气体的尾气抽吸出炉外进行尾气净化处理，引风器上锥筛网及旋转清洁器自动清扫炭料，实现了工作条件下，自动清洁抽风通道的孔隙，为保障连续制炭提供了保证；拨炭搅拌装置自动拨炭，拨动成炭区的炭料，使炭料顺利的下落，而不至出现“架桥空洞”，而导致过烧成灰。

5、本发明连续式生物质炭化装置由于采用炭化炉内接入多路补风管路，炭化炉体内供氧量不足时，通过plc自动控制将由鼓风机强制送风补氧，实现限氧燃烧，在炭化炉出现异常情况时，可由补风管路向炉体内喷水灭火。

附图说明

图1是连续式生物质炭化装置系统结构示意图。

图2是连续式生物质炭化装置炭化炉结构示意图。

1-炭化炉外壳体、2-内衬耐火材料、3-测温热电偶、4-观察炉门、5-螺旋轴、6-螺旋叶片、7-压料螺旋传动机构、8-操作平台及护栏、9-储料斗、10-限氧插板、11-压料螺旋装置、12-炭化炉、13-炉体内胆、14-补风管路、15-引风器、16-引风通道、17-清扫刷、18-旋转清扫器、19-拨炭搅拌杆、20-拨炭搅拌装置、21-人孔盖、22-旋转轴、23-喷淋器、24-拨炭驱动系统、25-芯轴、26-旋转接头、27-下料绞龙、28-沉炭室、29-炉体支架、30-出炭绞龙、31-封盖板、32-出炭口、33-引风通道吸口、34-锥筛网、35-进料输送机、36-尾气净化处理系统。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进行进一步的描述。

参见图1、2，本发明提供一种连续式生物质炭化装置，由炭化炉12，进料输送机35及出炭绞龙30、尾气净化处理系统36组成。炉体支架29上安装炭化炉12，炭化炉12由炭化炉外壳体1及内衬耐火材料2构成，炭化炉12上部固装有操作平台及护栏8，炭化炉12上中部安装有观察炉门4、人孔盖21。

炭化炉12顶上安装储料斗9，炭化炉12体中部炉体是直筒体，下部呈倒锥体，炭化炉12内分别设置压料螺旋装置11、炉体内胆13、引风器15、拨炭搅拌装置20；炭化炉12直筒体内中部固装炉体内胆13，炉体内胆13上方安装压料螺旋装置11，炉体内胆13下方分别安装引风器15、拨炭搅拌装置20。在炭化炉12不同层高位置共安装有7个测温点，在炭化炉12上测温点安装多个测温热电偶3，用以监测炭化炉内温度。

炭化炉12直筒体上部安装压料螺旋装置11，炭化炉12上部有一段锥形收口用以调适以适应压料螺旋的外直径大小；压料螺旋装置11由螺旋轴4及分段螺旋叶片6组成，由压料螺旋传动机构7驱动螺旋轴4及螺旋叶片6转动，压料螺旋传动机构7带密封罩壳；储料斗9设置在压料螺旋装置上11，压料螺旋装置11一边将储料斗9下落的物料散布均匀，一边通过螺旋的输送力将物料压实，使得炭化系统能够充分限氧，储料斗9与压料螺旋装置11之间安装限氧插板10，可边加料边强制限氧。

在炭化炉12直筒中心固装炉体内胆13，炉体内胆13使得炭化物料分布截面呈圆环形以便于均匀燃烧，防止制炭出现“夹心”。

炭化炉12直筒体的中部，炭化炉12内接入补风管路14，补风管路14安装在引风通道16上方且可设置多层，补风管路14处于炭化炉12裂解燃烧区的中上部，当炭化炉体12内供氧量不足时，通过plc自动控制将由鼓风机强制送风补氧。并且，其在炭化炉12出现异常情况时，可由补风管路14接口送入冷却水向炉体内喷水灭火。

炭化炉12直筒转倒锥体部位，炉体内胆13下面安装引风器15，引风器15由引风通道16、锥筛网34、旋转清扫器18组成，引风通道16接入炭化炉12内并横向设置成多条状或圆盘状隔空层，炉体内胆13下面引风通道16中心设置引风通道吸口33，锥筛网34固装在引风通道吸口33上，旋转清扫器18由旋转轴22及安装其上的清扫刷17组成，旋转清扫器18上的清扫刷17套置在锥筛网34内，清扫刷17紧贴在锥筛网34内面上，旋转清扫器18上旋转轴22带动清扫刷17转动且沿锥筛网34面快速清扫，清扫刷17转圈完成扫刷锥筛网34面及吸风通道，防止引风通道16会堵塞，引风通道16外接吸风净化处理系统，将炭化炉12内制炭过程中产生的的尾气抽吸出炉外进行尾气净化处理。

炭化炉12下部倒锥体内，拨炭搅拌装置20安装在倒椎体内，拨炭搅拌装置20由旋转轴22上安装拨炭搅拌杆19，旋转轴22同时带动旋转清扫器18与拨炭搅拌杆19转动，拨炭搅拌装置20用于拨动成炭区的炭料，使炭料顺利的下落，防止出现“架桥空洞”，而导致过烧成灰。

炭化炉12底部设置沉炭室28，沉炭室28外部裹有保温材料，沉炭室28内设置芯轴25及下料绞龙27，沉炭室28一侧对接出炭绞龙30，芯轴25与旋转轴22连接，拨炭驱动系统24驱动芯轴25带动旋转轴22转动使下料绞龙27、拨炭搅拌杆19、旋转清扫器18一起转动。

下料绞龙27的芯轴25内为空心，由安装在芯轴25下部的旋转接头26进行成炭降温，保证绞龙叶片不至于高温变形；下料绞龙27上设置喷淋器23，出炭绞龙30在壳体上设有喷淋器23，沉炭室28内的炭料，由喷淋器23进行初步灭火后，由下料绞龙27推送至出炭绞龙30，出炭绞龙30上喷淋器23，再次进行成炭降温，由出炭绞龙30提升到一定位置，出炭绞龙30上端分别安装有封盖板31和出炭口32，封盖板31关闭控制整体密封空间，封盖板31开张程度结合出炭绞龙30旋转转速，控制出炭口32出碳量。

连续式生物质炭化生产方法及过程，采用进料输送机35将经过预处理的生物质物料，生物质粉粹至长轴20cm及以下的小段块，投送机到炭化炉12体上部的储料斗9内，储料斗9内的物料落入炭化炉12内，通过碳化炉内上部的压料螺旋装置11将物料散布均匀，持续加料至观察炉门4后，关闭储料斗9下部拨限氧插板10，将储料斗9内的物料充分引燃后，打开限氧插板10，使引燃的物料投入炭化炉12内，并通过压料螺旋装置11拨料散布均匀，然后继续加料直至炉体物料加满整个炉体，通过压料螺旋装置11，将物料下压紧密，充分限氧。为保证火候，通过观测燃烧区的测温热电偶的温度，利用炉体侧面补风管路14进行送风，补风管路14同时在炭化燃烧出现异常情况下，作为炉内安全灭火装置，确保安全。

再开启尾气净化处理系统36，通过安装在炭化炉12炉体中下部的引风系统，引风器15的锥筛网34及旋转清扫器18，引风通道16抽吸炭化过程中产生的带有可燃性气体的尾气如氢气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳等气体。这样，炭化炉12内物料就开始限氧裂解燃烧。在碳化炉内形成三个区域，上部是补料区域，进行物料持续加料，中部是燃烧区域进行限氧燃烧，引风器15以下部分为成炭区域，所生成的生物炭在本区域内逐步沉积，并通过下料绞龙27、出料绞龙，将生成的生物炭连续输送出料，由出炭口32排出。生产过程中，通过引风系统、补风管路14、限氧插板10以及物料压实程度，调节炭化炉12内的供氧量。通过引风系统、补风管路14以及物料分布的均匀性调节供氧流道，用以保证限氧裂解燃烧的均匀性。引风器15由锥筛网34、旋转清扫器18形成动态自净，旋转清扫器18在旋转轴22带动下紧贴静态锥筛网34面旋转清扫，清扫引风通道16风隙，保证引风通道16不被堵塞。下料绞龙2的芯轴25连接的旋转轴22上设有拨炭搅拌杆19，用于防止炭料在炉内形成“架桥空洞”。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。