本實用新型涉及生物質(zhì)碳化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能產(chǎn)生生物炭及可燃氣體的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)：

我國是木炭生產(chǎn)大國，每年木炭產(chǎn)量高達千萬噸，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，木炭的需求量也逐年上升。同時，我國還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，每年農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)廢棄物約為70億噸左右，但其利用率僅為20％，而樹枝、鋸末、稻殼等生物質(zhì)廢棄物也有上億噸被白白浪費掉。生物質(zhì)碳化技術(shù)能有效地將這些生物質(zhì)廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)碳化產(chǎn)物——可燃氣體和生物炭即木炭，這樣就能大大降低對天然木材的需求量，從而有效地保護林業(yè)資源。生物質(zhì)碳化就是利用熱化學反應原理，以木屑、農(nóng)作物秸稈、果殼等生物質(zhì)廢棄物作為生物質(zhì)原料來制備綠色可再生燃料。在碳化過程中，生物質(zhì)原料中多余的水分及揮發(fā)物被脫除，生物質(zhì)原料中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等被部分分解，最終完成炭氣聯(lián)產(chǎn)得到生物質(zhì)碳化產(chǎn)物。

目前常用的生物質(zhì)碳化裝置為手工碳化窯和半工業(yè)碳化釜，這兩種生物質(zhì)碳化裝置在工作過程中始終需要依靠外界提供熱能來對生物質(zhì)原料進行高溫碳化，碳化加熱時間至少需要10天左右，碳化時間長、產(chǎn)率低、能耗高，而且在碳化過程中產(chǎn)生污染氣體的程度更甚于將生物質(zhì)原料直接焚燒所產(chǎn)生污染氣體的程度，嚴重污染了環(huán)境。除此之外，上述兩種生物質(zhì)碳化裝置均為間歇性的手工作業(yè)，無法實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)量不高，并且碳化溫度無法精確掌控，對技術(shù)工操作經(jīng)驗的依賴性比較強，得到的生物質(zhì)碳化產(chǎn)物含量也不穩(wěn)定，品質(zhì)較差。也有部分采用炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置制炭及可燃氣體，目前市場上常見的炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置在炭化過程中均會產(chǎn)生大量焦油，焦油具有相當大的危害性：降低生物質(zhì)氣化效率，影響生物質(zhì)炭化品質(zhì)及產(chǎn)率，焦油液化后容易堵塞管道，腐蝕金屬，影響生物質(zhì)炭化的正常運行，損害炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，縮短炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置的使用壽命，焦油以及其燃燒后產(chǎn)生的氣味對人體均有害，嚴重污染了周圍的環(huán)境。目前一般采用水洗法去除炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置炭化過程中產(chǎn)生的焦油，但是水洗后的廢水難以處理，回收利用難度大，嚴重污染水資源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所需解決的技術(shù)問題是：提供一種炭化效率高、焦油含量少的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置。

為解決上述問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：所述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，包括：支撐架和帶內(nèi)腔的爐體，爐體設(shè)置于支撐架上，在爐體頂部設(shè)置有進料口以及進料斗，進料斗通過閘閥與進料口相連接，在爐體底部設(shè)置有出料口以及與出料口相連通的卸料斗；爐體內(nèi)腔從上至下依次設(shè)置有干燥室和碳化室,干燥室與爐體頂部的進料口相連通，碳化室與爐體底部的出料口相連通；在碳化室頂部的爐體側(cè)壁上設(shè)置有與爐體內(nèi)腔相連通的氣體進口，氣體進口通過進氣管道與燃燒室的出氣口相連通，燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣能通過氣體管道、氣體進口進入爐體內(nèi)腔中；在卸料斗側(cè)壁上設(shè)置有與爐體內(nèi)腔相連通的氣體出口，氣體出口通過抽氣管道與噴嘴相連接，噴嘴的噴嘴頭密封穿過燃燒室上的通孔后伸入燃燒室內(nèi)，在抽氣管道上設(shè)置有抽氣裝置，在抽氣裝置的作用下，爐體內(nèi)腔中的生物質(zhì)原料炭化產(chǎn)生的可燃氣體通過氣體出口、抽氣管道、噴嘴進入燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫煙氣；在碳化室底部設(shè)置有篩孔板，碳化室與出料口之間通過篩孔板分隔，篩孔板由驅(qū)動裝置驅(qū)動，在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下篩孔板轉(zhuǎn)動，從而使碳化室內(nèi)炭化后的生物炭通過篩孔板上的各篩孔掉落至卸料斗中。

進一步地，前述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，其中，在與碳化室頂部相對的爐體側(cè)壁中設(shè)置有中空的封閉腔室，氣體進口設(shè)置于爐體外側(cè)壁上且氣體進口與封閉腔室相連通，在碳化室頂部的爐體內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)有若干第一通孔，爐體內(nèi)腔通過各第一通孔與封閉腔室相連通，燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣通過氣體管道、氣體進口、封閉腔室及各第一通孔進入爐體內(nèi)腔中。

進一步地，前述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，其中，在卸料斗中橫向設(shè)置有出氣管道，出氣管道后端密封穿過氣體出口后與抽氣管道相連接，在出氣管道下端開設(shè)有若干第二通孔，在抽氣裝置的作用下，爐體內(nèi)腔中的生物質(zhì)原料炭化產(chǎn)生的可燃氣體能通過各第二通孔、出氣管道、抽氣管道、噴嘴進入燃燒室中。

進一步地，前述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，其中，在位于出氣管道下方的卸料斗側(cè)壁上設(shè)置有爐底料位計。

進一步地，前述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，其中，在碳化室底部的爐體內(nèi)腔壁上設(shè)置有向內(nèi)凹進的擱置槽，在篩孔板上設(shè)置有能伸入擱置槽中的第一連接板，第一連接板擱置于擱置槽中，從而將篩孔板懸空設(shè)置于碳化室底部；在擱置槽下方的炭化室內(nèi)腔壁上還設(shè)置有至少二個支撐座，每個支撐座均由上支撐座和下支撐座構(gòu)成，各工字形滾輪通過銷軸支承設(shè)置于對應的上支撐座和下支撐座之間，在篩孔板下端設(shè)置有能伸入各工字形滾輪的凹槽中的第二連接板，第二連接板擱置于各工字形滾輪的凹槽中，篩孔板在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動時，第二連接板和各工字形滾輪相對轉(zhuǎn)動。

進一步地，前述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，其中，所述的驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)為：在爐體外側(cè)設(shè)置有驅(qū)動電機，驅(qū)動電機的電機軸與齒輪軸相連接，齒輪軸后端通過卸料斗上的通孔密封伸入卸料斗內(nèi)，在伸入卸料斗內(nèi)的齒輪軸上設(shè)置有第一錐齒輪，在篩孔板下端設(shè)置有與第一錐齒輪相嚙合的第二錐齒輪，驅(qū)動電機通過第一錐齒輪與第二錐齒輪的嚙合傳動來驅(qū)動篩孔板轉(zhuǎn)動。

進一步地，前述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，其中，在爐體外側(cè)還設(shè)置有將生物質(zhì)原料輸送至進料斗中的進料裝置，所述的進料裝置為提升機；在卸料斗下方還設(shè)置有出料裝置，所述的出料裝置為出料絞龍，卸料斗的出料口與出料絞龍的進料口密封連接。

進一步地，前述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，其中，在卸料斗外側(cè)設(shè)置有使卸料斗中的生物炭冷卻的冷卻裝置。

進一步地，前述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，其中，所述的抽氣裝置為引風機。

進一步地，前述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，其中，在爐體頂部設(shè)置有與干燥室相連通的氣體管道以及將氣體管道封蓋住的封蓋；在干燥室頂部設(shè)置有爐頂料位計；在干燥室和碳化室的的爐體側(cè)壁上、卸料斗側(cè)壁上以及進氣管道上均分別設(shè)置有熱電偶，在干燥室和碳化室的爐體側(cè)壁上還設(shè)置有人孔。

本實用新型的有益效果是：(1)該裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，僅在裝置啟動初始階段需要由外部提供熱能，在裝置正常工作高溫碳化產(chǎn)生可燃氣體后，炭化所需的熱能則不需要由外界提供，能耗低，碳化過程中的能量利用率高；而且在碳化過程中無廢氣排放；(2)在炭化過程中采用高溫煙氣從炭化室頂部向下流動、炭化產(chǎn)生的可燃氣體從炭化室底部流出的方式，傳熱效率高，能有效促進生物質(zhì)原料的炭化，大大提高了碳化速率，生物質(zhì)原料干燥、碳化全過程由原來的10小時縮短到8小時，此外還能有效降低可燃氣體中的焦油含量，提高可燃氣體及生物炭的品質(zhì)；(3)采用該裝置無需設(shè)置焦油去除裝置，簡化了裝置的結(jié)構(gòu)，大大降低制造成本，且不會污染水資源。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中去除支撐架以及進料裝置后的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中炭化室頂部的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4所圖3中A部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖圖。

圖5是圖2中炭化室底部的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是圖5中B部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是圖5中篩孔板與支撐座的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是圖5中E部分的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是圖2中卸料斗的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是圖9中F部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實施例對本實用新型所述的技術(shù)方案作進一步詳細的說明。

如圖1和圖2所示，本實用新型所述的連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置，包括：支撐架1和帶內(nèi)腔的爐體2，爐體2設(shè)置于支撐架1上，在爐體2的頂部設(shè)置有進料口21以及進料斗31，進料斗31通過閘閥32與爐體2的進料口21相連接，在爐體2的底部設(shè)置有出料口22以及與出料口22相連通的卸料斗33。在實際使用過程中，在支撐架1上從下至上間隔設(shè)置有若干平臺11，在支撐架1上還設(shè)置有能到達任一平臺11的梯子。爐體2的內(nèi)腔從上至下依次設(shè)置有干燥室23和碳化室24,干燥室23與爐體2頂部的進料口21相連通，碳化室24與爐體2底部的出料口22相連通。在碳化室24頂部的爐體側(cè)壁上設(shè)置有與爐體內(nèi)腔相連通的氣體進口25，氣體進口25通過進氣管道41與燃燒室5的出氣口51相連通，燃燒室5內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣能通過氣體管道41、氣體進口25進入爐體內(nèi)腔中。在卸料斗33的側(cè)壁上設(shè)置有與爐體內(nèi)腔相連通的氣體出口34，氣體出口34通過抽氣管道42與噴嘴6相連接，噴嘴6的噴嘴頭61穿過燃燒室5上的通孔后伸入燃燒室5內(nèi)。在抽氣管道42上設(shè)置有抽氣裝置，本實施例中抽氣裝置采用引風機43。啟動引風機43，爐體內(nèi)腔中的生物質(zhì)原料炭化產(chǎn)生的可燃氣體通過氣體出口34、抽氣管道42、噴嘴6進入燃燒室5內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫煙氣。在碳化室24的底部設(shè)置有篩孔板7，碳化室24與爐體2的出料口22之間通過篩孔板7分隔，篩孔板7由驅(qū)動裝置驅(qū)動，在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下篩孔板7轉(zhuǎn)動，從而使碳化室24內(nèi)炭化后的生物炭通過篩孔板7上的各篩孔掉落至卸料斗33中。

如圖1所示，本實施例中在爐體2的外側(cè)還設(shè)置有將生物質(zhì)原料輸送至進料斗31中的進料裝置，本實施例中進料裝置采用提升機10。在卸料斗33下方還設(shè)置有出料裝置，本實施例中出料裝置采用出料絞龍20，卸料斗33的出料口與出料絞龍20的進料口密封連接。工作時，從卸料斗33的出料口輸出的生物炭溫度較高，將卸料斗33的出料口與出料絞龍20的進料口密封連接，這樣可以避免出現(xiàn)從卸料斗33的出料口輸出的高溫生物炭因接觸外界含氧空氣而燃燒的現(xiàn)象，此外還能通過出料絞龍20在出料運輸過程中使生物炭在出料絞龍20中降溫，保證從出料絞龍20的出料口輸出的生物炭不會出現(xiàn)與空氣接觸而燃燒的現(xiàn)象。在實際操作中，為使生物炭冷卻更加充分，通常還會在卸料斗33的外側(cè)設(shè)置有使卸料斗33中的生物炭冷卻的冷卻裝置，冷卻裝置可以水冷裝置、風冷裝置等，水冷裝置可以采用能套設(shè)在卸料斗33上的水套，通過水套中的冷卻水對卸料斗33中的生物炭間接冷卻。本實施例中，在爐體2的頂部設(shè)置有與干燥室23相連通的氣體管道以及將氣體管道封蓋住的封蓋，在實際使用過程中氣體管道通常處于被封蓋封住狀態(tài)，當爐體內(nèi)腔中需要氧氣時，可將封蓋打開，為爐體內(nèi)腔中補充氧氣。本實施例中，在干燥室23的頂部還設(shè)置有爐頂料位計81。在干燥室23和碳化室24的的爐體側(cè)壁上、卸料斗33的側(cè)壁上以及進氣管道41上均分別設(shè)置有熱電偶83，在干燥室23和碳化室24的爐體側(cè)壁上還設(shè)置有人孔84。

如圖3和圖4所示，為使進入炭化室24中的高溫煙氣能更均勻的與炭化室24中的生物炭接觸換熱，從而使位于炭化室24中的生物炭炭化更加充分，在與碳化室24頂部相對的爐體側(cè)壁中設(shè)置有中空的封閉腔室26，氣體進口25設(shè)置于爐體外側(cè)壁上且氣體進口25與封閉腔室26相連通，在碳化室24頂部的爐體內(nèi)側(cè)壁上開設(shè)有若干第一通孔261，爐體內(nèi)腔通過各第一通孔261與封閉腔室26相連通，燃燒室5內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣能通過氣體管道41、氣體進口25、封閉腔室26及各第一通孔261進入爐體內(nèi)腔中。如圖9和圖10所示，在卸料斗33中橫向設(shè)置有出氣管道44，出氣管道44后端密封穿過氣體出口34后與抽氣管道42相連接，在出氣管道44下端開設(shè)有若干第二通孔441，啟動引風機43，爐體內(nèi)腔中的生物質(zhì)原料炭化產(chǎn)生的可燃氣體能通過各第二通孔441、出氣管道44、抽氣管道42、噴嘴6進入燃燒室5中。本實施例中在位于出氣管道44下方的卸料斗33的側(cè)壁上設(shè)置有爐底料位計82，通過爐底料位計82保證掉落至卸料斗33中的生物炭不會堵住出氣管道44下端的各第二通孔441。

如圖5、圖6、圖7和圖8所示，在碳化室24底部的爐體內(nèi)腔壁上設(shè)置有向內(nèi)凹進的擱置槽221，在篩孔板7上設(shè)置有能伸入擱置槽221中的第一連接板71，第一連接板71擱置于擱置槽221中，從而將篩孔板7懸空設(shè)置于碳化室24的底部；在擱置槽221下方的炭化室24的內(nèi)腔壁上還設(shè)置有至少二個支撐座，每個支撐座均由上支撐座222和下支撐座223構(gòu)成，各工字形滾輪224通過銷軸225支承設(shè)置于對應的上支撐座222和下支撐座223之間，在篩孔板7的下端設(shè)置有能伸入各工字形滾輪224的凹槽226中的第二連接板72，第二連接板72擱置于各工字形滾輪224的凹槽226中，篩孔板7在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動時，第二連接板72和各工字形滾輪224相對轉(zhuǎn)動。本實施例中所述的驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)為：在爐體2的外側(cè)設(shè)置有驅(qū)動電機9，驅(qū)動電機9的電機軸91與齒輪軸92相連接，齒輪軸92的后端通過卸料斗33上的通孔密封伸入卸料斗33內(nèi)，在伸入卸料斗33內(nèi)的齒輪軸92上設(shè)置有第一錐齒輪93，在篩孔板7下端設(shè)置有與第一錐齒輪93相嚙合的第二錐齒輪73，驅(qū)動電機9通過第一錐齒輪93與第二錐齒輪73的嚙合傳動來驅(qū)動篩孔板7轉(zhuǎn)動。本實施例中，如圖7所示，在篩孔板7下端還設(shè)置有上端大、下端小的圓錐筒體70，第二連接板72及第二錐齒輪73設(shè)置于圓錐筒體70上。篩孔板7在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動時，堆積于篩孔板7上的生物炭能通過各篩孔、圓錐筒體70掉落至卸料斗33中。

該連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置的工作過程如下：打開閘閥32，破碎后的生物質(zhì)原料經(jīng)提升機10、進料斗31、閘閥32掉落至爐體內(nèi)腔中，掉落至爐體內(nèi)腔中的生物質(zhì)原料堆積于篩孔板7上，當爐體內(nèi)腔中的生物質(zhì)原料堆積的高度到達爐頂料位計81后停止進料并關(guān)閉閘閥32。打開引風機43，并使燃燒室5燃燒產(chǎn)生高溫煙氣，裝置啟動初始階段可在燃燒室5內(nèi)放置可燃物，通過燃燒可燃物產(chǎn)生高溫煙氣，當裝置正常工作高溫炭化產(chǎn)生可燃氣體后，即可通過燃燒可燃氣體產(chǎn)生高溫煙氣，而無需再往燃燒室5內(nèi)添加可燃物。高溫煙氣通過氣體管道41、氣體進口25、封閉腔室26及各第一通孔261進入爐體內(nèi)腔中，并在引風機43的作用下向下流動，與堆積于炭化室24中的生物質(zhì)原料接觸換熱進行高溫炭化產(chǎn)生生物炭和可燃氣體，高溫炭化產(chǎn)生的可燃氣體在引風機43的作用下，通過各第二通孔441、出氣管道44、抽氣管道42、噴嘴6進入燃燒室5中燃燒產(chǎn)生高溫煙氣。當堆積于篩孔板7上的生物質(zhì)原料充分炭化形成生物炭后，啟動驅(qū)動裝置驅(qū)動篩孔板7轉(zhuǎn)動，堆積于篩孔板7上的生物炭能通過篩孔板7上的各篩孔掉落至卸料斗33中。當卸料斗33中的生物炭堆積的高度到達爐底料位計82后使篩孔板7停止轉(zhuǎn)動，此時又可通過提升機進行進料作業(yè)了，位于卸料斗33中的生物炭則通過出料絞龍20輸出。在高溫煙氣與炭化室24中的生物質(zhì)原料高溫炭化的過程中，炭化室24內(nèi)的溫度能夠?qū)Ω稍锸?3中的生物質(zhì)原料進行烘干處理。在炭化過程中采用高溫煙氣從炭化室24頂部向下流動、炭化產(chǎn)生的可燃氣體從炭化室24底部流出的方式，保證炭化室24中的溫度不低于高溫炭化反應的溫度，大大提高了生物質(zhì)原料炭化速率，此外焦油對溫度非常敏感，在高溫環(huán)境能裂解充分，從而大大降低了可燃氣體中焦油的含量，提高了生物炭及可燃氣體的熱值。

表1列舉出了連續(xù)式生物質(zhì)炭氣聯(lián)產(chǎn)裝置在爐體高度相同、爐體內(nèi)直徑不同的情況下得到的生物炭和可燃氣體的產(chǎn)量及熱值參數(shù)。從表1中可以看出，爐體的體積越大，進料量、炭產(chǎn)量、可燃氣體產(chǎn)量也越大。炭化過程中采用高溫煙氣從炭化室24頂部向下流動、炭化產(chǎn)生的可燃氣體從炭化室24底部流出的方式，得到的生物炭的熱值高達7000-8000kcal/kg，可燃氣體的熱值高達1250kcal/m³。

表1.爐體體積對生物炭及可燃氣體參數(shù)的影響

以上所述僅是本實用新型的較佳實施例，并非是對本實用新型作任何其他形式的限制，而依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)所作的任何修改或等同變化，仍屬于本實用新型要求保護的范圍。

本實用新型的有益效果是：(1)該裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，僅在裝置啟動初始階段需要由外部提供熱能，在裝置正常工作高溫碳化產(chǎn)生可燃氣體后，炭化所需的熱能則不需要由外界提供，能耗低，碳化過程中的能量利用率高；而且在碳化過程中無廢氣排放；(2)在炭化過程中采用高溫煙氣從炭化室24頂部向下流動、炭化產(chǎn)生的可燃氣體從炭化室24底部流出的方式，傳熱效率高，能有效促進生物質(zhì)原料的炭化，大大提高了碳化速率，生物質(zhì)原料干燥、碳化全過程由原來的10小時縮短到8小時，此外還能有效降低可燃氣體中的焦油含量，提高可燃氣體及生物炭的品質(zhì)；(3)采用該裝置無需設(shè)置焦油去除裝置，簡化了裝置的結(jié)構(gòu)，大大降低制造成本，且不會污染水資源。