直立式移动床生物质炭化炉的制作方法

本实用新型涉及生物质处理装置领域，具体涉及直立式移动床生物质炭化炉，适用于生物质炭化。

背景技术：

古代生物质在地下沉积演变，逐渐形成当今的化石能源。由于人类的开采与利用，化石能源的储量已经越来越少：仅仅就目前的煤炭使用水平来说，现在地球储存的煤炭也只够使用200多年。同时由于化石能源燃烧之后的废物污染较为严重，现在不得不寻找一种新的能源来替代目前的化石能源。生物质作为一种原料易得、储能稳定、产物多样化能源，被研究人员寄予厚望。

生物质的炭化是一个复杂的过程：既有物理化学反应，又有物质的迁移、相互影响，还伴随着能量的转移。生物质炭化由多个反应过程组成，主要包括有：生物质原料的干燥，预热裂解，全面炭化分解，干馏等过程。生物质炭化各个过程的产物相互影响而且没有明显的分界，但是不同的炭化工艺、炭化参数、炭化原材料对炭化后产物的产量和品质有很大的影响。

根据国内生炭化技术相对落后现状，针对国内现有的炭化设备进行初步分析表明：现在使用的炭化设备多存在生产率受到限制、同一炭化设备生产的不同批次的产品品质存在较大差异、能耗高、生产不连续、炭化过程时间长、设备运行稳定性不高、工艺参数不易控制、多存在于实验室或者大型的工业设备、无法适应农村原料分散等缺陷。

本设计的目的是解决松散的生物质在生产过程中的不连续、炭化不充分、可燃气回用、烟气无污染等问题。该设备具有生产连续性好、产率高、结构简单、控制方便、产品品质稳定、无污染的特点。提高了生产效率、实现了大批量的生物质炭化。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供直立式移动床生物质炭化炉。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

直立式移动床生物质炭化炉，包括炭化炉支架，炭化炉支架内设置有生物质炭化炉炉体，炭化炉支架的顶部设置有电葫芦，

生物质炭化炉炉体包括进料段，

进料段包括进料绞龙外壳、进料电机、进料绞龙和进料料斗，进料绞龙竖直设置在进料绞龙外壳内，进料电机通过进料电机中间轴和进料绞龙固接在一起，进料绞龙为变螺距绞龙，进料绞龙的螺距由上到下依次变小，进料绞龙外壳为倒锥形的圆筒。

如上所述的生物质炭化炉炉体还包括干燥段，干燥段包括设置在进料绞龙外壳下方的干燥段内筒，干燥段内筒外侧壁设置有保温层，干燥段内筒的上部设置有烟气回用管，烟气回用管与干燥段内筒内部连通的进风端设置有防回料锥筒。

如上所述的生物质炭化炉炉体还包括部分热解段，部分热解段包括设置在干燥段内筒下方的部分热解段内筒，部分热解段内筒外侧壁设置有保温层，部分热解段内筒上设有闷烧区进风口和闷烧区点火口，部分热解段内筒上从上至下还设置有多个观火口。

如上所述的生物质炭化炉炉体还包括炉篦段，炉篦段包括设置在部分热解段内筒下方的炉篦段内筒，还包括第一炉篦滚筒、第二炉篦滚筒和齿轮传动机构，炉篦段内筒外侧壁设置有保温层，第一炉篦滚筒与炉篦段电机连接，第一炉篦滚筒通过齿轮传动机构与第二炉篦滚筒连接，第一炉篦滚筒和第二炉篦滚筒的旋转方向相反。

如上所述的生物质炭化炉炉体还包括炭化段，炭化段包括设置在炉篦段内筒下方的炭化段内筒，炭化段内筒外侧壁设置有保温层，炭化段内筒内设置有燃烧室，燃烧室的外壁均匀设置有若干个导热片，燃烧室与炭化段内筒之间形成圆环筒状的炭化区，炭化段内筒的顶部设置有倒锥均布器。

如上所述的燃烧室上设置有燃烧室点火口，燃烧室内的底部设置有炉栅，一次进风口布设在燃烧室的炉栅下方，二次进风口设置在燃烧室的炉栅上方，一次进风口和二次进风口分别与鼓风风机连接，燃烧室上设置有燃烧室烟气回用口，燃烧室烟气回用口通过烟气回用风机与燃烧室烟气回用口连通。

如上所述的生物质炭化炉炉体还包括出料段，出料段包括设置在炭化段内筒下方的出料通道，出料通道外侧壁设置有保温层，出料通道内设置有出料绞龙，出料绞龙与出料电机连接，出料通道的出料口套设有冷却水箱。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

1、特别适合于如谷壳，花生壳以及粉碎的棉杆等颗粒状生物质炭化原材料进行炭化，这些物料在进料绞龙的作用下有一定的流动性。

2、加速了颗粒状生物质炭化原材料的炭化过程，缩短了炭化时间，提高了生产率。因为在部分热解段，通过火源引燃和供给部分空气，使颗粒料外表面被热解燃烧，颗粒料表层及其内部迅速升温，随后经过炉篦段流落到炭化段再进一步被加热，使其完全达到裂解炭化。整个炭化过程的时间可缩短较多。

3、出料方便。在炭化结束后，可以通过出料绞龙在出料电机驱动下实现机械化出料，减少了劳动力的消耗。

4、节省了能量。部分热解段产生的可燃气上行，对干燥段中下行的物料进行干燥，这样可以回收一部分热能，同时可燃气引入到下部的炭化段的燃烧室，和用于加热的燃料一起烧掉，既节省了燃料又减少了对环境的污染。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型的生物质炭化炉炉体剖面图。

图3为图2中A-A剖面图。

图4为本实用新型的生物质炭化炉炉体立体截面示意图。

图中：1-电葫芦；2-炭化炉支架；3-生物质炭化炉炉体；4-炉篦段电机；5-烟气回用风机；6-鼓风风机；7-进料电机；10-进料电机中间轴；11-进料料斗；12-进料绞龙外壳；13-进料绞龙；14-防回料锥筒；15-干燥段内筒；16-部分热解段内筒；17-炉篦段内筒；18-齿轮传动机构；19-燃烧室；20-炭化段内筒；21-导热片；22-出料电机；23-出料绞龙；24-冷却水箱；25-烟气出口；2601-第一炉篦滚筒；2602-第二炉篦滚筒；27-观火口；28-闷烧区点火口；29-倒锥均布器；30-燃烧室点火口；31-燃烧室灰口；32-出料口；33-一次进风口；34-燃烧室烟气回用口； 36-二次进风口；37-闷烧区进风口；38-测温管；39-保温层；40-烟气回用管 。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

直立式移动床生物质炭化炉包括炭化炉支架2，生物质炭化炉炉体3设置在炭化炉支架2内，炭化炉支架2的顶部设置有电葫芦1。

生物质炭化炉炉体3包括：进料段、干燥段、部分热解段、炉篦段、炭化段和出料段。

进料段：包括进料绞龙外壳12、进料电机7、进料绞龙13和进料料斗11。进料绞龙13竖直设置在进料绞龙外壳12内，进料电机7通过进料电机中间轴10和进料绞龙13固接在一起。进料绞龙13为变螺距绞龙，由上到下螺距依次变小。进料绞龙外壳12为倒锥形的圆筒。进料绞龙13在输送生物质炭化原材料的过程中，由于进料绞龙13（变小的螺距）和外壳（变细的直径）的作用，将生物质炭化原材料压缩。这样设计的目的：一是压缩后的生物质炭化原材料起到一个密封的作用，防止内部可燃烟气外泄，便于烟气的回收利用；二是降低生物质炭化原材料中的空气含量，便于生物质炭化原材料在后续装置中形成缺氧的闷烧状态。

干燥段：干燥段包括设置在进料绞龙外壳12下方的干燥段内筒15，干燥段内筒15外侧壁设置有保温层39。干燥段内筒15的上部设置有四根烟气回用管40，这四根烟气回用管40的作用是将生物质炭化原材料在闷烧和炭化的过程中产生的大量可燃气体经过设置在烟气回用管40上的烟气回用风机5抽吸到燃烧室19中回用燃烧。同时由于烟气回用风机5的作用，在烟气回用管40处形成负压。烟气回用管40与干燥段内筒15内部连通的进风端设置有防回料锥筒14，防止干燥段上端口部位的生物质炭化原材料会进入烟气回用管40内部堵塞管道。

部分热解段：这一部分的主要作用是让生物质炭化原材料在此形成稳定的闷烧区，部分热解段包括设置在干燥段内筒15下方的部分热解段内筒16，部分热解段内筒16外侧壁设置有保温层39。部分热解段内筒16上设有闷烧区进风口37和闷烧区点火口28，部分热解段内筒16上从上至下还设置有多个观火口27。闷烧区点火口28设置有生物质点火器。闷烧区进风口37设有调节阀门，控制进风量。观火口27外面有一块玻璃板，透过玻璃板能观察生物质炭化原材料的燃烧状态。

炉篦段：这一段有个特点，首先生物质炭化原材料在未闷烧时，生物质炭化原材料不能落到炭化段里面。其次生物质炭化原材料在闷烧后，需要落到炭化段里面，值得注意的是闷烧区内的生物质炭化原材料不能完全落到炭化段里面，流动的生物质炭化原材料必须保持一个相对稳定的闷烧区。为此设计一种新式的炉篦，炉篦段包括设置在部分热解段内筒16下方的炉篦段内筒17，还包括第一炉篦滚筒2601、第二炉篦滚筒2602和齿轮传动机构18。炉篦段内筒17外侧壁设置有保温层39，第一炉篦滚筒2601由炉篦段电机4驱动旋转，第一炉篦滚筒2601通过齿轮传动机构18与第二炉篦滚筒2602连接，第一炉篦滚筒2601和第二炉篦滚筒2602的旋转方向相反，实现了第一炉篦滚筒2601和第二炉篦滚筒2602的对滚。当需要隔断生物质炭化原材料的流动时，停止炉篦段电机4；需要闷烧后的生物质炭化原材料下落时，启动炉篦段电机4。

炭化段：该段主要为闷烧后生物质炭化原材料的炭化提供大部分的热量。炭化段包括燃烧室19、设置在炉篦段内筒17下方的炭化段内筒20。炭化段内筒20外侧壁设置有保温层39，燃烧室19设置在炭化段内筒20中，燃烧室19的外壁均匀设置有八个导热片21，燃烧室19与炭化段内筒20之间是一个圆环筒状的炭化区，八个导热片焊接在燃烧室19的外壁，加快热量的传导。闷烧后的生物质炭化原材料由炉篦段下落到炭化区中。炭化段内筒20的顶部设置有倒锥均布器29，生物质炭化原材料在下落的过程中经过倒锥均布器29，相对均匀地落入到炭化区之后，生物质燃料由燃烧室点火口30加入燃烧室19中，燃烧室19内部燃烧的生物质燃料为生物质炭化原材料提供热量来进行炭化。一次进风口33布设在燃烧室19的炉栅下方，二次进风口36设置在燃烧室19的炉栅上方约20cm的位置，生物质燃料燃烧用的空气由一次进风口33和二次进风口36提供，一次进风口33和二次进风口36分别与鼓风风机6连接，含有可燃热裂解气的烟气由与燃烧室19连通的烟气出口25通入烟气净化设备中。燃烧室19上设置有燃烧室烟气回用口34，燃烧室烟气回用口34通过烟气回用风机5与燃烧室烟气回用口34连通，烟气回用管40上设置有烟气回用阀门，生物质燃料在燃烧的过程中打开烟气回用阀门，通入烟气回用管40收集的可燃烟气，进行二次利用。生物质燃料燃烧后剩下的灰分落入炉柵下面，由燃烧室灰口31将灰分清理出来。

出料段：出料段包括设置在炭化段内筒20下方的出料通道，出料通道外侧壁设置有保温层39，出料通道内设置有出料绞龙23，出料绞龙23与出料电机22连接，出料通道的出料口32套设有冷却水箱24，需要出料时，启动出料电机22。高温生物质炭在经过冷却水箱24冷却后，通过出料口32出料。

整个生物质炭化炉炉体3设置有五十二根测温管38，可以通过测温管38测量生物质炭化炉炉体3内部温度。具体分布如下：

干燥段内筒15内设置有三层测温管38，每层测温管38包括四根测温管38，同一层的四根测温管38沿干燥段内筒15的周向均匀设置。

部分热解段内筒16内设置有三层测温管38，每层测温管38包括四根测温管38，同一层的四根测温管38沿部分热解段内筒16的周向均匀设置。

炭化段中每两个导热片21之间有三根或者四根测温管38，共有二十八根。

下面结合图1～ 4来描述一个完整的工作流程。

在使用之前需要预先准备好生物质炭化原材料，例如：锯末、花生壳、碎木屑等。首先将生物质燃料从燃烧室点火口30放入燃烧室19中，并点燃生物质燃料进行预热。再将生物质炭化原材料装袋，通过电葫芦1起吊倒入进料料斗11中。开启进料电机7（炉篦段电机4关闭），待生物质炭化原材料充满部分热解段，且干燥段充满一半时，停止进料电机7。此时在闷烧区点火口28处将生物质炭化原材料点燃。开启烟气回用风机5，打开烟气回用阀门，控制闷烧区的进风量。等待部分热解段内筒16内的火苗升过最高一个观火口27后，先打开进料电机7并调节至适当的转速，再打开炉篦段电机4并调节至适当的转速。之后等待生物质炭化原材料将炭化区充满80%，最后打开出料电机22缓慢出料。

在这个过程中应当控制好进料电机7、炉篦段电机4和出料电机22的转速，可以适当的起停，防止闷烧区内的生物质炭化原材料全部落到炭化区，同时也保证生物质炭化需要的保温时间。在生物质炭化炉运行的过程中，保证燃烧室19内部的温度足够，也需要时刻注意往进料料斗11里面添料。

本实用新型的第一个突出特点是利用两部分的热量：第一部分来源于生物质炭化原材料，原材料在部分热解段中闷烧，为闷烧后原材料的炭化提供部分热量；第二部分的热量来源于生物质燃料，这一部分热量由炭化段内部的燃烧室19提供。第二个特点是对热量的充分利用：生物质炭化原材料的闷烧和炭化产生的气体携带了大量的热量，这一部分热量在干燥段内对生物质炭化原材料进行干燥，为接下来的生物质炭化原材料的闷烧做准备。第三个特点是对可燃气的充分利用：生物质炭化原材料在闷烧和炭化的过程中产生大量的可燃气体，这部分可燃气体在烟气回用风机5的作用下通入燃烧室19燃烧，继续产生热量。

本实用新型按照实施例进行了说明，在不脱离本实用新型适用性和原理的情况下本产品还可以作出适当的改进与完善，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。