一种半气化生物质炭化-冷却一体化自维持装置及方法与流程

本发明涉及一种生物质炭化装置，具体涉及一种半气化生物质炭化-冷却一体化自维持装置，它属于农林废弃物资源化利用及生物质高温热裂解技术领域。

技术背景

生物质炭化是指在无氧或低氧环境下，生物质被加热升温引起分子裂解生成生物炭、可冷凝液体和可燃气体的过程。生物炭广泛应用于冶金、化工、国防、农业及环境保护等方面；可冷凝液体包括木醋液和木焦油，木醋液是一种天然的植物生长调节剂，具有促进植物生长、杀菌、防虫、防腐、脱臭、改良土壤环境等多种功效；木焦油是生产防水、防腐的优质化工原料，国内主要用于橡胶生产中的抗氧剂和阻聚剂；可燃气体主要包括co、h2和ch4等组分，单立方的热值可以达到5000千卡，作为一种清洁能源，可以为农村地区进行集中供气。

在生产中应用最为广泛的生物质炭化方法多为外热式加热，即物料与热源分开，对反应釜外壁进行加热，通过釜壁与物料以及物料内部间的热传导，实现生物质受热分解。但由于生物质热传导效率低，导致反应时间长，热解能耗升高，炭化产生的高热值可燃气体往往经过水洗之后直接排放到空气，既浪费资源又污染环境。另外，刚生成的生物炭由于具有较高温度，无法直接卸除收集，生产中常采用自然冷却方法，因此需要极长的冷却滞留时间，整体冷却效果很差，严重影响生产效率。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种半气化生物质炭化-冷却一体化自维持装置，通过加热丝对原料进行预燃，热量促使原料炭化，炭化产生的可燃烟气通过循环管道进入炉膛进行回燃，继续维持原料炭化，冷却区对热炭进行冷凝，形成了一种能耗小，自循环的高效作业装置。

本发明的技术原理：

一种半气化生物质炭化-冷却一体化自维持装置，结构主要包括炭化区、隔热区、冷却区和储料区。打开密封盖板，生物质原料由送料装置输送到炭化区炭化管道内部，送料完成后安装好密封盖板，启动电源炭化区内电加热丝对生物质原料进行加热，温度较高的原料在空气输送管送入少量氧气条件下，炭化管道内开始局部发生燃烧反应，燃烧释放的热量使得炭化区上部的原料发生炭化产生可燃烟气，当炭化区温度达到220℃时,关闭电源，电加热丝停止加热。炭化管道内的可燃烟气通过烟气输送循环管道回流到炉膛底部并在燃烧器作用下在炉膛底部进行燃烧反应，对炭化管道进行加热，维持炭化管道内原料进一步炭化。冷却管对上一批原料炭化产生的高温热炭进行冷凝循环水冷却降温，当炭化区完成生物质原料炭化的同时，冷却区也完成了上一批高温热炭的冷却，打开出料阀门，上一批次的冷却炭在重力作用下通过变径管道进入储存罐中进行收集，当前批次原料炭化后产生的高温热炭在重力作用下进入冷却区，下一批原料进入炭化区，重启电源电加热丝对原料进行预燃，冷却区对高温热炭进行冷凝降温，如此循环。

本发明的技术方案：

一种半气化生物质炭化-冷却一体化自维持装置包括炭化区、隔热区、冷却区和储料区。所述炭化区设有炭化管道，所述炭化管道设有电加热丝和空气输送管，四周由炉膛包裹，所述炉膛外层包裹保温层，底部与燃气输入管和燃烧器相连。

所述冷却区设有冷却管道，四周由冷却区壳体包裹，所述冷却区壳体外表面设有进水口和出水口，内部装有冷却循环水。

所述储料区上部设有变径管道，所述的变径管道下方与储料阀门相连，所述储料阀门下方与储料罐相连。

所述加热丝和空气输送管均在炭化管道左右两侧设有对称两排，所述储料区各部件之间均采用快装接头进行安装连接，所述的原料炭化区和热炭冷却区中的管道均设有温度探头。

作为优选，所述的原料炭化区总长度为1米，电加热主体长度为0.8米，所述热炭冷却区长度为0.5米，装置总长度约为2.2米。

作为优选，所述的燃气输出循环管道上安装有防爆风机，所述燃烧器的功率为20千瓦，所述炭化管道和炉膛选用310s不锈钢材料。

本发明所具有的有益效果：

本发明通过加热丝对原料进行预燃，热量促使原料炭化，炭化产生的可燃烟气通过循环管道进入炉膛进行回燃，继续维持原料炭化。同时，冷却区对热炭进行在线冷凝，原料炭化和热炭冷却同时进行，形成了一种能耗小，自循环的高效作业装置。

附图说明

附图1、图2、图3分别是本发明的一种半气化生物质炭化-冷却一体化自维持装置的主视图、右视图和剖视图。

图中：1.密封盖板，2.生物质原料，3.炭化管道，4.烟囱，5.上端温度探头，6.左上端电加热丝，7.左上端空气输送管，8.炭化区下端温度探头，9.左下端电加热丝，10.左下端空气输送管，11.炭化区壳体，12.隔热材料，13.上端出水口，14.冷却区壳体，15.冷却管，16.变径管道，17.出料阀门，18.储料罐，19.烟气输出横管，20.烟气输出竖管，21.烟气输入管，22.燃烧器，23.冷却区温度探头，24.下端进水口，25.炉膛，26.炉膛内壁，27.保温层，28.冷凝水，29.右上端电加热丝，30.右上端空气输送管，31.右下端电加热丝，32.右下端空气输送管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

实施例一

一种半气化生物质炭化-冷却一体化自维持装置包括炭化区、隔热区、冷却区和储料区。所述炭化区设有炭化管道3，所述炭化管道3设有电加热丝和空气输送管，四周由炉膛25包裹，所述炉膛25外层包裹保温层27，底部与燃气输入管21和燃烧器22相连。

所述冷却区设有冷却管道15，四周由冷却区壳体14包裹，所述冷却区壳体14外表面设有进水口24和出水口13，内部装有冷却循环水28。

所述储料区上部设有变径管道16，所述的变径管道16下方与储料阀门17相连，所述储料阀门17下方与储料罐18相连。

所述加热丝和空气输送管均在炭化管道3左右两侧设有对称两排，所述储料区各部件之间均采用快装接头进行安装连接，所述的原料炭化区和热炭冷却区中的管道均设有温度探头。

作为优选，所述的原料炭化区总长度为1米，电加热主体长度为0.8米，所述热炭冷却区长度为0.5米，装置总长度约为2.2米。

作为优选，所述的燃气输出循环管道上安装有防爆风机，所述燃烧器的功率为20千瓦，所述炭化管道3和炉膛25选用310s不锈钢材料。

实施例二

本发明结构主要包括炭化区、隔热区、冷却区和储料区。打开密封盖板1，生物质原料2由送料装置输送到炭化区炭化管道3内部，送料完成后安装好密封盖板1，启动电源炭化区内电加热丝对生物质原料2进行加热，温度较高的原料2在空气输送管送入少量氧气条件下，炭化管道3内开始局部发生燃烧反应，燃烧释放的热量使得炭化区上部的原料2发生炭化产生可燃烟气，当炭化区温度达到220℃时,关闭电源，电加热丝停止加热。炭化管道3内的可燃烟气通过烟气输送循环管道回流到炉膛25底部并在燃烧器22作用下在炉膛25底部进行燃烧反应，对炭化管道3进行加热，维持炭化管道3内原料2进一步炭化。冷却管15对上一批原料2炭化产生的高温热炭进行冷凝循环水冷却降温，当炭化区完成生物质原料炭化的同时，冷却区也完成了上一批高温热炭的冷却，打开出料阀门17，上一批次的冷却炭在重力作用下通过变径管道16进入储存罐18中进行收集，当前批次原料2炭化后产生的高温热炭在重力作用下进入冷却区，下一批原料2进入炭化区，重启电源电加热丝对原料2进行预燃，冷却区对高温热炭进行冷凝降温，如此循环。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。