一种内燃内热式生物质连续炭化系统的制作方法

本实用新型属于生物质炭化技术领域，具体涉及一种内燃内热式生物质连续炭化系统。

背景技术：

生物质炭化是指利用热化学反应原理，将生物质原料（秸秆：棉花、篦麻、向日葵等植物秆，林业三生物：林业废弃物和木材加工剩余物）通过一定的工艺加工、化学反应生成产品及副产品的过程。在炭化过程中，生物质原料中多余的水分及挥发物被脱除，纤维素、半纤维素、木质素等被部分分解，不仅可以得到生物炭，同时还能产出可燃气体、可冷凝液体（木焦油和木醋液）等产物。

中国专利：授权公告号CN205740890、授权公告日2016年11月30日的实用新型专利公开了一种连续式生物质炭气联产装置，炉体顶部设置有进料口，底部设置有出料口及卸料斗，炉体内腔从上至下依次设置有干燥室和炭化室，在炭化室顶部的炉体侧壁上设置有与炉体内腔相连通的气体进口，气体进口通过进气管与燃烧室的出气口相连通，在卸料斗侧壁上设置有与炉体内腔相连通的气体出口，气体出口通过抽气管道与喷嘴相连接，喷嘴的喷嘴头密封穿过燃烧室上的通孔后伸入燃烧室内，在抽气管道上设置有抽气装置，炭化室底部设置有筛孔板，炭化室与出料口之间通过筛孔板分隔，筛孔板由驱动装置驱动。虽然其得到的可燃气体热值高达1250kcal/m³，但仍然存在以下缺陷：

1、该装置为外燃内热式炭化炉，结构复杂，需单独设置燃烧室、燃烧器，加热点火困难；

2、该装置仅适用于较大颗粒（粒径大于30mm）的生物质原料，对于粒径小于30mm的生物质原料，由于堆积密实，间隙小，透气性极差，高温烟气很难穿透物料层，从而导致中间部分原料难以炭化，影响生物炭的产量和质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的上述问题，提供一种适用于小颗粒生物质原料炭化的内燃内热式生物质连续炭化系统。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案如下：

一种内燃内热式生物质连续炭化系统，包括内燃内热式直立炉，所述内燃内热式直立炉的内部包括由上至下依次相通的进料段、干燥段、干馏炭化段、冷却段，所述冷却段内设置有花墙，所述花墙的两侧径向设置有多个位于花墙的导气孔下方的布气栅，所述布气栅近导气孔布置，且与导气孔之间形成多个分气道。

所述布气栅为锯齿状结构或由多个不锈钢栅条按5～10mm的等间距竖直排列而成，且相邻的所述布气栅之间的距离为100～300mm。

所述系统还包括煤气净化装置，所述干燥段的顶部设置有集气伞阵，所述集气伞阵的排气口依次通过桥管、煤气净化装置、回炉煤气管路与气体混合器的进气外管相通，所述进气外管内部同轴设置的进气内管与空气管路相通，气体混合器的排气口依次通过花墙的主气道、导气孔与分气道的进口相通。

所述煤气净化装置包括水封集气箱、文氏塔、旋流板塔、煤气风机、旋风除雾器，所述水封集气箱的进气端与桥管的排气端相通，水封集气箱的排气端依次经由文氏塔、旋流板塔、煤气风机、旋风除雾器与回炉煤气管路的进气端相通。

所述水封集气箱、文氏塔的排液口均通过一号回收管路与木醋和木焦油澄清分离热槽相通，所述旋流板塔、煤气风机、旋风除雾器的排液口均通过二号回收管路与木醋和木焦油澄清分离冷槽相通。

所述干馏炭化段设置有若干个测温热电偶，所述测温热电偶由内燃内热式直立炉的炉壁延伸至相邻布气栅的中垂线与花墙的顶面的交接处附近；

所述内燃内热式直立炉的底部设置有与冷却段的底部相通的木醋液封出焦槽。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型一种内燃内热式生物质连续炭化系统包括内燃内热式直立炉，内燃内热式直立炉的内部包括由上至下依次相通的进料段、干燥段、干馏炭化段、冷却段，冷却段内设置有花墙，花墙的两侧径向设置有多个位于花墙的导气孔下方的布气栅，所述布气栅近导气孔布置，且与导气孔之间形成多个分气道，该设计通过在花墙两侧布置布气栅，并与导气孔之间形成多个分气道，不仅实现了布气的均匀，而且使得由导气孔排出的气体沿水平方向穿透小颗粒物料层，从而解决小颗粒物料的透气性问题，保证了本内燃内热式直立炉能够适用于粒度在3～120mm的物料的干馏炭化。因此，本实用新型适用于粒度在3～120mm的物料的干馏炭化。

2、本实用新型一种内燃内热式生物质连续炭化系统中干燥段的顶部设置有集气伞阵，该集气伞阵的排气口依次通过桥管、煤气净化装置、回炉煤气管路与气体混合器的进气外管相通，进气外管内部同轴设置的进气内管与空气管路相通，气体混合器的排气口依次通过花墙的主气道、导气孔与分气道的进口相通，在生产过程中，干馏炭化过程中产生的干馏煤气会经由桥管进入煤气净化装置中进行净化处理，净化后的部分干馏煤气作为干馏炭化的热源，通过回炉煤气管路进入气体混合器中与空气混合后上升至干馏炭化段的料层间进行半无焰燃烧，形成气体热载体对干馏炭化段的干燥原料进行干馏炭化，该设计通过在花墙的主气道上游布置气体混合器，可实现炉内煤气不完全燃烧的控氧加热以及煤气和空气先混合再燃烧的方式，不仅保证了加热均匀、控温方便，而且能够有效提高干馏煤气的热值以及生物质炭的产率，同时将炭化周期缩短至6～8小时。因此，本实用新型不仅提高了干馏煤气的热值以及生物质炭的产率，而且缩短了炭化周期。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明实施例1中内燃内热式直立炉的结构示意图。

图3为图2的侧视图。

图4为实施例2中布气栅的结构示意图。

图中：

内燃内热式直立炉1、进料段11、干燥段12、干馏炭化段13、冷却段14、花墙15、主气道151、分气道152、布气栅153、导气孔154、集气伞阵16、煤气净化装置2、水封集气箱21、文氏塔22、旋流板塔23、煤气风机24、旋风除雾器25、桥管3、回炉煤气管路4、气体混合器5、进气外管51、进气内管52、一号回收管路61、二号回收管路62、木醋和木焦油澄清分离热槽71、木醋和木焦油澄清分离冷槽72、木醋液封出焦槽8、测温热电偶9；

实线所指方向为气流走向，虚线所指方向为液体的走向。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1至图4，一种内燃内热式生物质连续炭化系统，包括内燃内热式直立炉1，所述内燃内热式直立炉1的内部包括由上至下依次相通的进料段11、干燥段12、干馏炭化段13、冷却段14，所述冷却段14内设置有花墙15，所述花墙15的两侧径向设置有多个位于花墙15的导气孔154下方的布气栅153，所述布气栅153近导气孔154布置，且与导气孔154之间形成多个分气道152。

所述布气栅153为锯齿状结构或由多个不锈钢栅条按5～10mm的等间距竖直排列而成，且相邻的布气栅153之间的距离为100～300mm。

所述系统还包括煤气净化装置2，所述干燥段12的顶部设置有集气伞阵16，所述集气伞阵16的排气口依次通过桥管3、煤气净化装置2、回炉煤气管路4与气体混合器5的进气外管51相通，所述进气外管51内部同轴设置的进气内管52与空气管路相通，气体混合器5的排气口依次通过花墙15的主气道151、导气孔154与分气道152的进口相通。

所述煤气净化装置2包括水封集气箱21、文氏塔22、旋流板塔23、煤气风机24、旋风除雾器25，所述水封集气箱21的进气端与桥管3的排气端相通，水封集气箱21的排气端依次经由文氏塔22、旋流板塔23、煤气风机24、旋风除雾器25与回炉煤气管路4的进气端相通。

所述水封集气箱21、文氏塔22的排液口均通过一号回收管路61与木醋和木焦油澄清分离热槽71相通，所述旋流板塔23、煤气风机24、旋风除雾器25的排液口均通过二号回收管路62与木醋和木焦油澄清分离冷槽72相通。

所述干馏炭化段13设置有若干个测温热电偶9，所述测温热电偶9由内燃内热式直立炉1的炉壁延伸至相邻布气栅153的中垂线与花墙15的顶面的交接处附近；

所述内燃内热式直立炉1的底部设置有与冷却段14的底部相通的木醋液封出焦槽8。

本发明内容说明如下：

本实用新型所述原料可以是秸秆、稻壳、花生壳、杂木、废竹料等农林废弃物和/或生活垃圾RDF，其形状可以是颗粒、压块或片状（如木片、竹片等），可提高原料的利用率，降低生产成本。同时，本实用新型装置对物料的水分适应范围较大，可实现小于25%含水量的原料直接入炉。

分气道152：本实用新型将相邻的分气道152之间的距离设定在100～300mm，保证了混合气沿水平方向获得更优的穿透效果，实际应用时可根据物料粒度的分布确定。

本实用新型得到的干馏煤气部分作为内加热源，剩余的煤气可用于点火燃烧或煤气发电。干馏料可直接用于燃煤电厂，亦可加工成机制木炭、活性炭，或经木醋液封出焦槽8浸渍后作为炭基肥初产品使用。经澄清分离后的木醋可供水封集气箱21、文氏塔22、旋流板塔23以及木醋液封出焦槽8循环使用，也可作为叶面肥等使用。

实施例1：

参见图1至图3，一种内燃内热式生物质连续炭化系统，包括内燃内热式直立炉1、煤气净化装置2，所述内燃内热式直立炉1的内部包括由上至下依次相通的进料段11、干燥段12、干馏炭化段13、冷却段14，所述干燥段12的顶部设置有集气伞阵16，所述干馏炭化段13设置有若干个测温热电偶9，所述冷却段14内设置有花墙15，所述煤气净化装置2包括水封集气箱21、文氏塔22、旋流板塔23、煤气风机24、旋风除雾器25，所述花墙15的两侧径向设置有多个位于花墙15的导气孔154下方的布气栅153，所述布气栅153为锯齿状结构，相邻的布气栅153之间的距离为200mm，其近导气孔154布置，且与导气孔154之间形成多个分气道152，所述集气伞阵16的排气口依次通过桥管3、水封集气箱21、文氏塔22、旋流板塔23、煤气风机24、旋风除雾器25、回炉煤气管路4与气体混合器5的进气外管51相通，所述进气外管51内部同轴设置的进气内管52与空气管路相通，气体混合器5的排气口依次通过花墙15的主气道151、导气孔154与分气道152的进口相通，所述水封集气箱21、文氏塔22的排液口均通过一号回收管路61与木醋和木焦油澄清分离热槽71相通，所述水封集气箱21、文氏塔22的排液口均通过一号回收管路61与木醋和木焦油澄清分离热槽71相通，所述旋流板塔23、煤气风机24、旋风除雾器25的排液口均通过二号回收管路62与木醋和木焦油澄清分离冷槽72相通，所述测温热电偶9由内燃内热式直立炉1的炉壁延伸至相邻布气栅153的中垂线与花墙15的顶面的交接处附近，所述内燃内热式直立炉1的底部还设置有与冷却段14的底部相通的木醋液封出焦槽8。

上述内燃内热式生物质连续炭化系统的生产工艺，依次按照以下步骤进行：

干燥：先将原料由进料段11送入内燃内热式直立炉1内，然后原料进入干燥段12与气体热载体换热以完成干燥，其中，所述原料为农林废弃物、生活垃圾RDF中的至少一种，其粒径为3～120mm，含水量为25%以下，所述干燥温度为150～200℃；

干馏炭化和冷却：首先，干燥后的原料在自身重力的作用下进入干馏炭化段13被气体热载体干馏炭化以得到干馏煤气以及干馏料，然后干馏料经由冷却段14排出后进入木醋液封出焦槽8，经其中的木醋液浸渍后作为炭基肥初产品使用，同时干馏煤气随着气体热载体流向干燥段12，与干燥段12的原料换热后依次经集气伞阵16、桥管3依次进入水封集气箱21、文氏塔22、旋流板塔23、煤气风机24、旋风除雾器25内进行净化冷却处理，净化冷却后的部分煤气通过回炉煤气管路4后由进气外管51进入气体混合器5内部，与经由进气内管52进入气体混合器5的空气按所需比例混合均匀形成混合气，混合气再依次通过主气道151、导气孔154、分气道152、布气栅153后与冷却段14内的干馏料换热，随后上升至干馏炭化段13的料层间进行半无焰燃烧，形成气体热载体对干馏炭化段13的干燥原料进行干馏炭化，水封集气箱21、文氏塔22内部产生的木醋和木焦油的混合物经由一号回收管路61进入木醋和木焦油澄清分离热槽71内，旋流板塔23、煤气风机24、旋风除雾器25内部产生的木醋和木焦油的混合物经由二号回收管路62进入木醋和木焦油澄清分离冷槽72内，分离得到木醋、木焦油，其中，所述干馏炭化的温度为250～650℃，所述煤气与空气的体积比为1.7～2.1∶1。

实施例2：

参见图4，与实施例1的不同之处在于：

所述布气栅153由多个不锈钢栅条按5mm的等间距竖直排列而成。

采用上述实施例系统生产得到的干馏煤气的热值大于1500kcal/m³，超过常规生物质气化煤气热值的40%左右，得到的生物质炭的产率高达30%～40%，远高于常规生物质气化多联产的15%～25%。