一种利用木片、竹片制取燃气和活性炭的气化炉的制作方法

本发明涉及生物质能源技术领域，特别涉及一种利用木片、竹片制取燃气和活性炭的气化炉。

背景技术：

生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。生物质能则是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，它一直是人类赖以生存的重要能源之一，是仅次于煤炭、石油、天然气之后第四大能源，在整个能源系统中占有重要的地位。

目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能源利用技术，以达到节能减排的目的。生物质在完全或部分缺氧情况下经热解通常得到大量可燃气、活性炭(即生物质炭)，以及少量提取液。可燃气可作为清洁能源使用；活性炭含碳量高且孔隙结构发达，可以保持养分和水分，是一种理想的土壤改良剂；提取液可用于制备牲畜场所的消毒液、除臭剂，或用于生产促进作物生长的叶面肥或炭基复合肥原料。

市面上现存的气化设备(即炭化炉)在转化效率、使用性能等方面还不尽完美，还有较大的改进空间，其中加工厂对木材、竹材进行加工过程中，产生大量的木片(粉、块、刨花)、竹片(粉、块)等边角废料，通常对其的处理方法是，直接废弃或燃烧，要么造成浪费，要么造成环境污染，没有做针对性的处理，那么本申请就针对木片、竹片类碳源，而开发设计了一种木片、竹片气化设备。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用木片、竹片制取燃气和活性炭的气化炉，该气化炉上的上料压紧装置使物料向下压实，避免炉内烧空，炉中通过旋转锥形罩对木片、竹片炭化的燃气进行收集，大幅提高收集效率，且不易结焦。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种利用木片、竹片制取燃气和活性炭的气化炉，包括：上部炉体、中间炉体、以及下部炉体；

所述上部炉体、下部炉体固定于机架上，且上部炉体上方设有进料口，下部炉体下方设有出料口；

所述中间炉体绕竖直轴旋转设置于机架上，中间炉体上端旋接于上部炉体下端，中间炉体下端旋接与下部炉体上端；所述中间炉体内设有锥形罩、集气管，锥形罩固接于中间炉体内，其锥面上交错设有用于燃气进入到其内部的气通道；所述集气管一端伸至锥形罩内，另一端伸至气化炉外；

所述进料口处还设有上料压紧装置，包括：位于上部炉体上端的壳体、以及壳体内绕竖直轴转动的装料转盘，所述壳体一侧上端设有所述的进料口，另一侧下端设有贯穿至上部炉体内的挤料口；所述装料转盘上贯穿设有过料通道，挤料口正上方的压料板，以及壳体上用以驱动压料板向挤料口移动的第一伸缩杆；装料转盘转动至过料通道与进料口对齐时，用于装填物料；当装料转盘转动至过料通道与挤料口对齐时，第一伸缩杆推动压料板下移将过料通道中的物料挤入上部炉体内。

进一步地，所述锥形罩的锥面上沿其圆锥螺旋线开设螺旋刮料槽，且锥形罩转动时，将物料刮向斜下方。

进一步地，所述挤料口处横向移动设置有用以实现挤料口通断的隔板，所述壳体侧壁上设有驱动隔板移动的第二伸缩杆。

进一步地，所述上部炉体内还设有绕垂直轴转动的刮料板，所述刮料板转动时，其上倾斜朝下的刮料面将料向下施力且刮平。

进一步地，中间炉体上端通过水密封装置旋接于上部炉体下端，所述水密封装置包括：环形盛液槽、环形隔板，所述中间炉体上端设置环形盛液槽，所述上部炉体下端伸入环形盛液槽的内环中，且上部炉体下端外围设置所述的环形隔板，环形隔板下端伸入环形盛液槽的液面下；中间炉体下端也通过水密封装置旋接与下部炉体上端，所述水密封装置包括：环形盛液槽、环形隔板，所述下部炉体上端设置环形盛液槽，所述中间炉体下端伸入环形盛液槽的内环中，且中间炉体下端外围设置所述的环形隔板，环形隔板下端伸入环形盛液槽的液面下。

进一步地，所述上部炉体、下部炉体外围均设有冷却水套。

进一步地，还包括粉碎装置，其包括：倾斜设置的筛料板，粉碎壳体，粉碎壳体内绕水平轴转动的转盘，以及驱动转盘转动的粉碎电机；所述筛料板较高的一端上方设有料斗，较低的一端与粉碎壳体的进料口连通，所述转盘上铰接有粉碎刀，粉碎壳体下方的粉碎出料口处设有粉碎筛网。

进一步地，所述筛料板上方设有可转动的磁吸盘，以及远离筛料板处与磁吸盘相贴合的刮板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该气化炉上的上料压紧装置使物料向下压实，避免炉内烧空，炉中通过旋转锥形罩对木片、竹片炭化的燃气进行收集，大幅提高收集效率，且不易结焦。

1、本发明中螺旋刮料槽的截面从上至下逐渐增大，便于刮掉的物料下移；当锥形罩转动时，一方面其上的螺旋刮料槽将还原层中的炭化物一层一层刮掉，并沿斜下方排至冷却层中，防止结焦，另一方面，每刮一层，都使混在炭化物中的燃气快速得到释放并进入至气通道中，使得燃气得到充分、高效的收集。

2、本发明中当过料通道向挤料口挤料时，隔板在第二伸缩杆的作用下打开，炉内不需要挤料时，隔板在第二伸缩杆的作用关闭，防止烟气进入至过料通道中。

3、本发明中将木片、竹片下脚料倒入至料斗中，其沿筛料板移动时，将细小的石头、泥块等杂质除去，木片、竹片移至粉碎壳体中，粉碎电机带动转盘、粉碎刀转动，利用粉碎刀上的刃口进行切割，以及粉碎刀的锤击将木片、竹片破碎成分，便于给气化炉所用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明实施例的主视结构示意图；

图2为本发明图1中a处局部放大结构示意图；

图3为本发明图1中b处局部放大结构示意图；

图4为本发明图3中c处局部放大结构示意图；

图5为本发明图1中锥形罩的主视结构示意图；

图6为本发明图5中d-d剖面结构示意图；

图7为本发明图1中刮料板的俯视结构示意图；

图8为本发明图1中装料转盘的俯视结构示意图；

图9为本发明粉碎装置主视结构示意图；

图10为本发明图9中磁吸盘仰视结构示意图；

图11为本发明图9中转盘左视结构示意图。

图中：1、气化炉；101、壳体；102、装料转盘；103、挤料口；104、过料通道；105、压料板；106、第一伸缩杆；107、隔板；108、第二伸缩杆；11、上部炉体；111、进料口；112、刮料板；12、中间炉体；121、锥形罩；122、集气管；123、气通道；124、螺旋刮料槽；13、下部炉体；131、出料口；14、冷却水套；15、环形盛液槽；16、环形隔板；41、筛料板；42、粉碎壳体；43、转盘；44、粉碎电机；45、粉碎刀；46、粉碎出料口；47、粉碎筛网；48、磁吸盘；49、刮板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图11，在一个具体的实施例中，本发明实施例提供了一种利用木片、竹片制取燃气和活性炭的气化炉，所述的气化炉1包括：上部炉体11、中间炉体12、以及下部炉体13；按照内部物料处理状态分，从上至下依次为：原料层ⅰ、热解层ⅱ、氧化层ⅲ、还原层ⅳ、冷却层ⅴ；

所述上部炉体11、下部炉体13固定于机架上，且上部炉体11上方设有进料口111，下部炉体13下方设有出料口131，该处可以设置螺旋输送机进行卸料，将活性炭(即生物质炭)输出；

所述中间炉体12绕竖直轴旋转设置于机架上，中间炉体12上端旋接于上部炉体11下端，中间炉体12下端旋接与下部炉体13上端，可以是，中间炉体12通过轴线竖直的推力轴承架设于机架上，且中间炉体12上设置与旋转轴线同轴的齿圈，相应地，机架上固设电机，且电机输出端设置与齿圈配合的齿轮，从而实现中间炉体12绕竖直轴转动；所述中间炉体12内设有锥形罩121、集气管122，锥形罩121固接于中间炉体12内，且上端封口，下端开口，其锥面上交错设有用于燃气进入到其内部的气通道123，该气通道123可以是在锥形罩121的锥面上开设通向其内部的进气孔，且进气孔倾斜开设，进口处低，以免物料进入到锥形罩121的内部空间中；锥形罩121可以由多层圆锥形的壳体堆积、插接设置，即下层圆锥形的壳体上端口径小于上层圆锥形的壳体下端的口径，该插接处可以留有所述的气通道123，锥形罩121的下端外围与中间炉体12的炉内壁之间留有炭化物料下移的通道；所述集气管122一端伸至锥形罩121内，另一端伸至气化炉外，即集气管122的出气端可以贯穿下部炉体13侧壁且固定；

所述进料口111处还设有上料压紧装置，包括：位于上部炉体11上端的壳体101、以及壳体101内绕竖直轴转动的装料转盘102，装料转盘102可以由壳体101上端的电机来驱动其转动，装料转盘102可以绕轴线均布设置多个，所述壳体101一侧上端设有所述的进料口111，另一侧下端设有贯穿至上部炉体11内的挤料口103；所述装料转盘102上贯穿设有过料通道104，挤料口103正上方的压料板105，以及壳体101上用以驱动压料板105向挤料口103移动的第一伸缩杆106，可以为液压缸；装料转盘102转动至过料通道104与进料口111对齐时，用于装填物料；当装料转盘102转动至过料通道104与挤料口103对齐时，第一伸缩杆106推动压料板105下移将过料通道104中的物料挤入上部炉体11内。

具体使用时，先将装料转盘102转动使得过料通道104与进料口111对齐，将木片、竹片下脚料的粉碎料上料至进料口111处填满过料通道104内，再转动装料转盘102，使得过料通道104与挤料口103对齐，第一伸缩杆106推动压料板105下移慢慢将过料通道104中的物料挤入上部炉体11内，实现对上部炉体11物料的压紧，防止后续烧空，初始引燃，也可以在炉体设置电子引燃器，继续向炉内装填粉末，并压实，一定时长后，粉末在炉内各区域主要发生如下反应：

原料层：20℃-200℃，热量来自下部分燃烧，原料中自由水和结合水蒸发；

热解层：200℃-500℃，热量来自下部分燃烧，原料在缺氧的条件下裂解产生大量可燃气(co，h2，ch4等)、生物炭；

氧化层：600℃-800℃，生物炭气化反应，c+o2→co2，2c+o2→2co；

还原层：800℃-600℃，发生还原反应，c+h2o→co+h2，co+h2o→co2+h2，c+co2→2co，c+2h2→ch4，co2+h2→2co+h2o；

中间炉体12转动时，带动锥形罩121转动，在氧化层、还原层产生的燃气快速从气通道123内，并通过集气管122排出得到收集，同时，锥形罩121的转动便于将还原层中的炭化物挤向冷却层中，防止结焦，冷却层中冷却后得到的生物质炭从出料口131排出得到收集，值得注意的是，初始装料落入至出料口131而未得到炭化的粉末分开收集或弃用。

优选地，所述锥形罩121的锥面上沿其圆锥螺旋线开设螺旋刮料槽124，且螺旋刮料槽124可以绕锥形罩121轴线均布设置多条，锥形罩121转动时，将物料刮向斜下方。如图所示，螺旋刮料槽124的截面从上至下逐渐增大，便于刮掉的物料下移；当锥形罩121转动时，一方面其上的螺旋刮料槽124将还原层中的炭化物一层一层刮掉，并沿斜下方排至冷却层中，防止结焦，另一方面，每刮一层，都使混在炭化物中的燃气快速得到释放并进入至气通道123中，使得燃气得到充分、高效的收集。

优选地，所述挤料口103处横向移动设置有用以实现挤料口103通断的隔板107，所述壳体101侧壁上设有驱动隔板107移动的第二伸缩杆108。当过料通道104向挤料口103挤料时，隔板107在第二伸缩杆108的作用下打开，炉内不需要挤料时，隔板107在第二伸缩杆108的作用关闭，防止烟气进入至过料通道104中。

优选地，所述上部炉体11内还设有绕垂直轴转动的刮料板112，所述刮料板112转动时，其上倾斜朝下的刮料面将料向下施力且刮平。

优选地，中间炉体12上端通过水密封装置旋接于上部炉体11下端，所述水密封装置包括：环形盛液槽15、环形隔板16，所述中间炉体12上端设置环形盛液槽15，所述上部炉体11下端伸入环形盛液槽15的内环中，且上部炉体11下端外围设置所述的环形隔板16，环形隔板16下端伸入环形盛液槽15的液面下；中间炉体12下端也通过水密封装置旋接与下部炉体13上端，所述水密封装置包括：环形盛液槽15、环形隔板16，所述下部炉体13上端设置环形盛液槽15，所述中间炉体12下端伸入环形盛液槽15的内环中，且中间炉体12下端外围设置所述的环形隔板16，环形隔板16下端伸入环形盛液槽15的液面下。当内部气压异常增大时，通过该水密封可以起到快速卸压作用，保证安全性，还可以起到冷却作用。

优选地，所述上部炉体11、下部炉体13外围均设有冷却水套14。冷却水套14上相隔设置进水管、出水管，用于对炉体进行冷却。

优选地，还包括粉碎装置，其包括：倾斜设置的筛料板41，其侧方设有振动电机，筛料板41用于筛除掉细小的石头、泥块等杂质，粉碎壳体42，粉碎壳体42内绕水平轴转动的转盘43，以及驱动转盘43转动的粉碎电机44，粉碎电机44固定于机架上，其输出端通过带传动与转盘43传动连接；所述筛料板41较高的一端上方设有料斗，较低的一端与粉碎壳体42的进料口连通，所述转盘43上铰接有粉碎刀45，该粉碎刀45可以绕转盘43均布设置多个，且粉碎刀45可以设置为月牙形，防止卡料，粉碎壳体42下方的粉碎出料口46处设有粉碎筛网47。具体使用时，将木片、竹片下脚料倒入至料斗中，其沿筛料板41移动时，将细小的石头、泥块等杂质除去，木片、竹片移至粉碎壳体42中，粉碎电机44带动转盘43、粉碎刀45转动，利用粉碎刀45上的刃口进行切割，以及粉碎刀45的锤击将木片、竹片破碎成分，便于给气化炉所用。

优选地，所述筛料板41上方设有可转动的磁吸盘48，用以除去木片、竹片下脚料的铁，磁吸盘48可以通过机架上的电机来驱动其转动，以及远离筛料板41处与磁吸盘48相贴合的刮板49。磁吸盘48有一半部分吸附面处于筛料板41上方，另一半部分吸附面处于卸料状态，当磁吸盘48吸附木片、竹片下脚料中的铁后，转动至与刮板49处时，铁被保留住除去。如图10所示，刮板49靠近磁吸盘48圆心处设置成l形勾部，便于对铁的收集。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。