本實用新型屬于生物質燃料熱解設備,具體涉及一種高效隧道式斷續(xù)熱解爐。

背景技術：

我司開發(fā)的第一代隧道式生物質斷續(xù)熱解爐（專利申請?zhí)?01610131973.8），加熱方式為內加熱式，即煙氣直接與生物質接觸。雖然熱解效率高，制造成本低，但在實際使用過程中還存在如下缺陷：

1.燃燒機的工作不穩(wěn)定，隨著熱解氣的不斷增加，爐內壓力隨之增加，燃燒機不能正常工作，爐溫升不上，影響產量。

2.熱解氣含氮氣多,熱值低,利用價值低。

3.設計的活動導軌在實操過程中，操作步驟繁瑣，浪費人力和時間。

4.液壓頂桿不能耐高溫，在持續(xù)高溫的爐內，其作用失效，密封性得不到保證。

5.利用鋼環(huán)拖拽網狀爐框移動的方式需要人工在高溫環(huán)境下操作，且鉤掛鋼環(huán)的步驟繁瑣，安全性和便捷性差。

6.帶有保溫層的窯車，蓄熱量大，加熱需要消耗大量的能源，冷卻同樣消耗能源，并占用加熱時間，占用冷卻時間，降低了產量。

技術實現要素：

針對上述問題，本實用新型旨在提供一種能夠保證爐內溫度、操作簡便、密封性好的高效隧道式斷續(xù)熱解爐。

本實用新型解決問題的技術方案是：一種高效隧道式斷續(xù)熱解爐，包括隧道式爐體，爐體分為烘干區(qū)、熱解區(qū)、冷卻區(qū)，爐體內設有用于裝填待加熱物質的可移動網狀爐框；

所述烘干區(qū)的爐體上設有熱風入口和濕氣排出口，烘干區(qū)的入口處設有烘干區(qū)門，烘干區(qū)門外設有驅動網狀爐框移動的驅動機構；

所述冷卻區(qū)的爐體兩側設有冷卻氣體進口和冷卻氣體出口，冷卻區(qū)的出口處設有冷卻區(qū)門；

所述烘干區(qū)和熱解區(qū)的交界處，以及熱解區(qū)和冷卻區(qū)的交界處設有能夠將熱解區(qū)完全隔絕成密閉空腔的密封門；

所述熱解區(qū)爐體上連接有燃燒室，熱解區(qū)爐體設有排煙口，在熱解區(qū)爐體內壁及爐體內腔頂部排布有多根火管，每一根火管的入口與燃燒室連通，每一根火管的出口與排煙口連通。

上述方案中,高溫煙氣并不直接與待加熱物質接觸,而是通入火管,通過火管向待加熱物質提供熱量。這樣就避免了熱解氣進入爐內而影響燃燒機的工作，能夠保證燃燒機的工作壓力正常，保證爐溫能夠按需升降。

進一步的，所述熱解區(qū)爐體包括中空外殼、沿外殼內壁鋪設的保溫磚，所述火管與保溫磚固定連接；

所述外殼外壁上間隔固定有多個風機，所述風機的葉片穿過外殼和保溫磚并伸入靠近火管外側。

上述方案中，設計風機用于攪拌火管散發(fā)出來的熱量，強制熱解氣與火管進行換熱，提高熱解效率。

進一步的，所述熱解區(qū)爐體兩側內壁分別間隔設有擾流板，且相對兩側的擾流板交叉設置，使得高溫煙氣碰到擾流板的阻礙形成折線路徑流動。

擾流板的設計可以引導高溫煙氣呈折線前進，熱解氣溫度逐漸降低。這樣依次有序的充分與待加熱物質接觸，反應充分，能耗更低，熱量損失小。

進一步的，所述爐體內底部鋪有導軌，網狀爐框設置在導軌上，網狀爐框底部設有至少四對車輪，車輪支承在導軌上；

所述烘干區(qū)和熱解區(qū)的交界處，以及熱解區(qū)和冷卻區(qū)的交界處的導軌斷開，其斷開的寬度大于密封門的厚度；

所述網狀爐框相鄰的兩個車輪之間的距離大于導軌斷開的寬度。

上述方案中，將導軌斷開的目的是為了能夠容置密封門，使其順利密封到位。在網狀爐框底部設計多對車輪是為了保證網狀爐框能夠順利跨過導軌斷開的部分，而不至于翻倒。而且，這種設計能夠使得網狀爐框移動迅速，節(jié)約人力，操作簡單。

進一步的，

還包括設置于熱解區(qū)內用于拖動網狀爐框水平移動的拖拽機構,該拖拽機構包括在爐體內位于導軌下方的拖拽車、以及位于爐體外的可實現正反轉的第二卷揚機，第二卷揚機通過拖拽繩與拖拽車連接；

所述拖拽車頂部鉸接有擋板，該擋板后側面與拖拽車車體之間連接有彈簧，擋板前側面連接有第一拖拽繩，所述第一拖拽繩繞過滑輪組件并與第二卷揚機連接；所述擋板豎立起來后的高度大于網狀爐框車軸所在平面的高度；

所述拖拽車后端連接有第二拖拽繩,所述第二拖拽繩繞過滑輪組件并與第二卷揚機連接；

在地下設有裝滿水的水封箱，所述第一拖拽繩和第二拖拽繩位于爐體外的部分埋入地下且穿過水封箱，第一拖拽繩和第二拖拽繩埋入地下的繩段外套裝有套管；

位于爐體與水封箱之間的套管，一端延伸至與爐體對接，另一端插入水封箱中；位于第二卷揚機與水封箱之間的套管，一端插入水封箱中，另一端與第二卷揚機連接；

所述拖拽機構設有兩套，一套設置于冷卻區(qū)，另一套設置于烘干區(qū)，且位于烘干區(qū)的拖拽機構與位于冷卻區(qū)的拖拽機構鏡像對稱設置。

設計拖拽機構可以方便的拖動網狀爐框，其工作過程為，正常狀態(tài)下，擋板收到彈簧的拉力呈放倒狀態(tài)，當需要推動網狀爐框前進時，啟動第二卷揚機正轉，第一拖拽繩拉動擋板呈豎直狀態(tài)并拖動拖拽車向前移動，移動過程中，擋板會頂住網狀爐框的車軸，并帶動網狀爐框一起移動。

當拖拽車需要后退時，啟動第二卷揚機反轉，擋板放倒，第二拖拽繩拉動拖拽車后退。

在烘干區(qū)設置一套拖拽機構的目的在于，當需要關閉密封門的時候，若網狀爐框剛好位于交界處，阻擋了密封門的放下，可利用拖拽機構使網狀爐框后退，騰出密封門的空間。

進一步的，所述密封門包括與爐體固定連接并與爐體內腔連通的承載箱體；

箱體內腔中安裝有爐門，爐門上靠近熱解區(qū)的一側固定有密封框，該密封框為板材合圍形成的箱型結構，靠近熱解區(qū)的一側完全敞開；箱體靠近熱解區(qū)一側的內壁上與密封框對應的位置設有密封槽，密封槽內設有耐高溫纖維墊，密封框可插入密封槽內形成密封結構；

靠近熱解區(qū)一側的箱體內壁和爐門之間設有彈簧，遠離熱解區(qū)的爐門一側設有可往復移動的頂桿，頂桿延伸至箱體外部；頂桿與箱體之間的接觸部位填充有石棉繩；

還包括將爐門上下提升的爐門提升機構。

上述方案中，箱體是各結構件安裝的一個支撐載體。爐門的作用是將熱解區(qū)和烘干區(qū)、冷卻區(qū)完全隔離開來，密封框與密封槽配合的結構是保證熱解區(qū)的氣密性。彈簧與頂桿機構的配合可以使得爐門沿爐體軸向移動，關閉爐門時通過頂桿將爐門頂緊，彈簧被壓縮，打開爐門時松開頂桿，彈簧靠彈力將爐門彈開。石棉繩的作用在于防止漏氣。

進一步的，所述箱體上靠近熱解區(qū)的一側設有冷卻用水套，水套上設有水套進水口和水套出水口；

所述爐門為空心腔結構，爐門頂部設有進水管和出水管，進水管至插入爐門空心腔下部，箱體頂部設有進水管接頭和出水管接頭，進水管和進水管接頭、出水管和出水管接頭之間分別通過軟管連通；

所述密封框的腔內緊貼爐門的位置設有耐高溫纖維層；

所述爐門提升機構包括第一卷揚機、固定于箱體一側的第一水箱，第一卷揚機通過穿過箱體壁的鋼絲繩與爐門頂部連接，鋼絲繩與箱體壁的穿孔處套接有管道，該管道一端與箱體壁固定并與箱體內腔連通，另一端沒入第一水箱中，鋼絲繩從管道內穿過。

上述方案中，設計水套是為了冷卻熱解區(qū)與烘干區(qū)、冷卻區(qū)的交界處；空心腔爐門循環(huán)水的設計能夠冷卻爐門；耐高溫纖維層的作用在于隔熱，隔絕熱解區(qū)傳到爐門的熱量。

設計管道及第一水箱可以形成水封，目的在于保證與爐體連通的箱體的氣密性，防止外界空氣通過箱體進入爐體。

進一步的，所述頂桿包括液壓桿以及固定在液壓桿前端的冷卻桿，所述冷卻桿包括桿體、在桿體內開設的循環(huán)回路、設置于桿體上且與循環(huán)回路連通的冷卻液進口和冷卻液出口。

由于液壓桿一般不能耐高溫，在其前端設置冷卻桿能夠保證液壓桿正常工作不失效，從而保證密封門的密封性。

優(yōu)選的，所述燃燒室位于熱解區(qū)的爐體上靠近冷卻區(qū)的那一端，所述排煙口位于靠近烘干區(qū)的那一端。

優(yōu)選的，所述隧道式爐體橫截面為矩形或圓形。

本實用新型的熱解爐工作過程為：

（a）打開烘干區(qū)門、冷卻區(qū)門、以及兩個密封門；將多個依次緊靠的裝填有待加熱物質的可移動網狀爐框從烘干區(qū)門處推入爐體內，可移動網狀爐框依次排滿熱解區(qū)后，關閉熱解區(qū)的兩個密封門。

關閉密封門的操作步驟為：

開啟第一卷揚機將爐門慢慢放下,用頂桿將爐門朝熱解區(qū)的方向推,彈簧被壓縮,密封框插入密封槽中。

（b）再次推入裝填有待加熱物質的可移動網狀爐框排滿烘干區(qū)，之后關閉烘干區(qū)門，熱風從熱風入口通入烘干區(qū)對待加熱物質進行烘干，濕氣從濕氣排出口排出。

（c）關閉冷卻區(qū)門。

（d）針對不同的待加熱物質（生物質、生活垃圾、礦物質和金屬等）,根據具體情況調節(jié)燃燒室內的溫度，使其維持設定溫度(根據具體情況可維持在300℃～1200℃），燃燒室內的高溫煙氣進入火管并通過風機攪拌，強制熱解氣與火管進行熱交換。然后受到擾流板的引導，呈折線前進，直至從排煙口排出，這樣依次有序的充分與待加熱物質接觸，使待加熱物質在熱解區(qū)充分熱解反應，達到規(guī)定時間后停止輸送高溫煙氣。

（e）打開熱解區(qū)的兩個密封門，開動驅動機構，將烘干區(qū)內已經烘干的待加熱物質推入熱解區(qū)，于此同時，已經熱解好的相同數量的網狀爐框被順勢頂出熱解區(qū)，從而進入冷卻區(qū)。

打開密封門的過程為步驟（a）中關閉密封門的逆過程。

（f）啟動第二卷揚機，利用拖拽車拖動網狀爐框，將冷卻區(qū)中的網狀爐框向冷卻區(qū)出口方向移動一段距離（該距離以密封門能夠自由放下為準），關閉兩個密閉門。

（g）再次推入裝填有待加熱物質的可移動網狀爐框排滿烘干區(qū)，之后關閉烘干區(qū)門。于此同時，從冷卻氣體進口通入冷卻氣體介質（在600℃以下可用二氧化碳，高于600℃可用氮氣），冷卻后的氣體從冷卻氣體出口排出。在這一過程中，同時進行的還有繼續(xù)從燃燒室往熱解區(qū)的火管通入高溫煙氣進行熱解反應。

（h）冷卻完成后，打開冷卻區(qū)門，啟動第二卷揚機將冷卻區(qū)內的網狀爐框拖至外面。待熱解區(qū)反應完成，重復步驟（e）～（h）即可不斷循環(huán)進行烘干、熱解、冷卻的工序。

本實用新型的顯著效果是：

1.在爐內布局火管，高溫煙氣并不直接與待加熱物質接觸,而是通入火管,通過火管向待加熱物質提供熱量。這樣就避免了熱解氣進入爐內而影響燃燒機的工作，能夠保證燃燒機的工作壓力正常，保證爐溫能夠按需升降。

2.設計風機用于攪拌火管散發(fā)出來的熱量，強制熱解氣與火管換熱，提高熱解效率。

3.取消活動導軌，對網狀爐框進行改進，保證網狀爐框能夠順利跨過導軌斷開的部分，而不至于翻倒。使得網狀爐框移動迅速，省去了開合活動導軌的繁瑣步驟，節(jié)約人力，操作更簡單。

4.帶冷卻設施的頂桿保證能夠頂緊密封門而不失效，確保密封性。

5.得到的炭的灰分少，采用火管方式加熱，整個熱解區(qū)處于一個無氧的環(huán)境，不再有氧氣燃燒待加熱物質產生灰分。

6.干凈的熱解氣燃燒不會產生積炭，長期保持火管干凈。

7.拖拽機構的使用，改進了之前的鋼環(huán)鉤掛的方式，不需要工人在高溫環(huán)境下進行操作，安全性高，操作步驟簡單便捷。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型熱解爐主視圖。

圖2為本實用新型熱解爐俯視圖。

圖3為圖2中B-B視圖。

圖4為圖2中A-A視圖。

圖5為圖2中C-C視圖。

圖6為密封門結構主視圖。

圖7為頂桿結構示意圖。

圖8為頂桿局部放大圖。

圖9為導軌俯視圖。

圖10為拖拽機構放大圖。

圖中：1-烘干區(qū)，2-熱解區(qū)，3-冷卻區(qū)，4-爐體，5-網狀爐框,6-密封門,7-導軌,10-第二卷揚機,11-熱風入口，12-濕氣排出口，13-烘干區(qū)門，14-活塞缸，15-火管，16-風機，21-擾流板，22-燃燒室，23-排煙口， 27-拖拽車,28-擋板,29-彈簧,30-第一拖拽繩，31-冷卻氣體進口，32-冷卻氣體出口,33-冷卻區(qū)門， 36-水封箱，37-套管,41-保溫磚，42-外殼，51-滑輪組件,52-第二拖拽繩，61-箱體,62-爐門，63-密封框,64-密封槽,65-耐高溫纖維墊，66-彈簧,67-頂桿，68-石棉繩,69-水套,70-耐高溫纖維層，71-第一卷揚機，72-第一水箱,73-鋼絲繩,74-管道，81-車軸， 83-車輪， 621-進水管,622-進水管接頭，623-軟管，671-液壓桿，672-冷卻桿，673-桿體，674-循環(huán)回路，675-冷卻液進口，676-冷卻液出口，691-水套進水口，692-水套出水口。

具體實施方式

如圖1～10所示，一種高效隧道式斷續(xù)熱解爐，包括隧道式爐體4，爐體4分為烘干區(qū)1、熱解區(qū)2、冷卻區(qū)3。所述爐體4橫截面為矩形或圓形。

所述爐體4內底部鋪有導軌7，導軌7上設有有用于裝填待加熱物質的網狀爐框5，網狀爐框5底部設有至少四對車輪83，車輪83支承在導軌7上。

所述烘干區(qū)1和熱解區(qū)2的交界處，以及熱解區(qū)2和冷卻區(qū)3的交界處的導軌7斷開，其斷開的寬度大于密封門的厚度。

所述網狀爐框5相鄰的兩個車輪83之間的距離大于導軌7斷開的寬度。

所述烘干區(qū)1的爐體上設有熱風入口11和濕氣排出口12，烘干區(qū)1的入口處設有烘干區(qū)門13，烘干區(qū)門13外設有驅動網狀爐框5移動的驅動機構，所述驅動機構優(yōu)選為活塞缸14。

所述冷卻區(qū)3的爐體兩側分別設有冷卻氣體進口31和冷卻氣體出口32，冷卻區(qū)3的出口處設有冷卻區(qū)門33。

所述烘干區(qū)1和熱解區(qū)2的交界處，以及熱解區(qū)2和冷卻區(qū)3的交界處設有能夠將熱解區(qū)2完全隔絕成密閉空腔的密封門6。

所述熱解區(qū)2爐體上連接有燃燒室22，熱解區(qū)2爐體設有排煙口23。所述燃燒室22位于熱解區(qū)2的爐體上靠近冷卻區(qū)3的那一端，所述排煙口23位于靠近烘干區(qū)1的那一端。

在熱解區(qū)2爐體4內壁及爐體4內腔頂部排布有多根火管15，每一根火管15的入口與燃燒室22連通，每一根火管15的出口與排煙口23連通。

所述熱解區(qū)2爐體包括中空外殼42、沿外殼42內壁鋪設的保溫磚41，所述火管15與保溫磚41固定連接。所述外殼42外壁上間隔固定有多個風機16，所述風機16的葉片穿過外殼42和保溫磚41并伸入靠近火管15外側。

所述熱解區(qū)2爐體兩側內壁分別間隔設有擾流板21，且相對兩側的擾流板21交叉設置，使得高溫煙氣碰到擾流板21的阻礙形成折線路徑流動。

還包括設置于熱解區(qū)2內用于拖動網狀爐框5水平移動的拖拽機構,該拖拽機構包括在爐體4內位于導軌7下方的拖拽車27、以及位于爐體4外的可實現正反轉的第二卷揚機10，第二卷揚機10通過拖拽繩與拖拽車27連接。

所述拖拽車27頂部鉸接有擋板28，該擋板28后側面與拖拽車27車體之間連接有彈簧29，擋板28前側面連接有第一拖拽繩30，所述第一拖拽繩30繞過滑輪組件51并與第二卷揚機10連接。所述擋板28豎立起來后的高度大于網狀爐框5車軸81所在平面的高度。

所述拖拽車27后端連接有第二拖拽繩52,所述第二拖拽繩52繞過滑輪組件51并與第二卷揚機10連接。

在地下設有裝滿水的水封箱36，所述第一拖拽繩30和第二拖拽繩52位于爐體4外的部分埋入地下且穿過水封箱36，第一拖拽繩30和第二拖拽繩52埋入地下的繩段外套裝有套管37。

位于爐體4與水封箱36之間的套管37，一端延伸至與爐體4對接，另一端插入水封箱36中。位于第二卷揚機10與水封箱36之間的套管37，一端插入水封箱36中，另一端與第二卷揚機10連接。

所述拖拽機構設有兩套，一套設置于冷卻區(qū)3，另一套設置于烘干區(qū)1，且位于烘干區(qū)1的拖拽機構與位于冷卻區(qū)3的拖拽機構鏡像對稱設置。

所述密封門6包括與爐體4固定連接并與爐體內腔連通的承載箱體61。

箱體61內腔中安裝有爐門62，爐門62上靠近熱解區(qū)2的一側固定有密封框63，該密封框63為板材合圍形成的箱型結構，靠近熱解區(qū)2的一側完全敞開。箱體61靠近熱解區(qū)2一側的內壁上與密封框63對應的位置設有密封槽64，密封槽64內設有耐高溫纖維墊65，密封框63可插入密封槽64內形成密封結構；

靠近熱解區(qū)2一側的箱體61內壁和爐門62之間設有彈簧66，遠離熱解區(qū)2的爐門62一側設有可往復移動的頂桿67，頂桿67延伸至箱體61外部。

所述頂桿67包括液壓桿671以及固定在液壓桿671前端的冷卻桿672，所述冷卻桿672包括桿體673、在桿體673內開設的循環(huán)回路674、設置于桿體673上且與循環(huán)回路674連通的冷卻液進口675和冷卻液出口676。

頂桿67與箱體61之間的接觸部位填充有石棉繩68。

所述箱體61上靠近熱解區(qū)2的一側設有冷卻用水套69，水套69上設有水套進水口691和水套出水口692；

所述爐門62為空心腔結構，爐門62頂部設有進水管621和出水管，進水管621至插入爐門62空心腔下部，箱體61頂部設有進水管接頭622和出水管接頭，進水管621和進水管接頭622、出水管和出水管接頭之間分別通過軟管623連通；

所述密封框63的腔內緊貼爐門62的位置設有耐高溫纖維層70。

還包括將爐門62上下提升的爐門提升機構。所述爐門提升機構包括第一卷揚機71、固定于箱體61一側的第一水箱72，第一卷揚機71通過穿過箱體壁的鋼絲繩73與爐門62頂部連接，鋼絲繩73與箱體壁的穿孔處套接有管道74，該管道74一端與箱體壁固定并與箱體61內腔連通，另一端沒入第一水箱72中，鋼絲繩73從管道74內穿過。

當本熱解爐為冷卻狀態(tài)，以一種機制木炭生產的方法（專利號：ZL201210547343.0）生產的木炭棒坯料為原料送入本實用新型的熱解爐中進行生產。這種坯料是用生物質進行低溫熱解后的木炭，粉碎后加入粘合劑，擠壓成型的高密度木炭棒。

一種具體形式的熱解爐結構中，共設計十六臺網狀爐框5，其中，熱解區(qū)2十二臺，冷卻區(qū)3兩臺，烘干區(qū)1兩臺。

該熱解爐工作過程為：

（a）打開烘干區(qū)門13、冷卻區(qū)門33、以及兩個密封門6。將十二臺依次緊靠的裝填有生物質的可移動網狀爐框5從烘干區(qū)門13處推入爐體4內，網狀爐框5依次排滿熱解區(qū)2后，關閉熱解區(qū)2的兩個密封門6。

關閉密封門6的操作步驟為：

開啟第一卷揚機71將爐門62慢慢放下，用頂桿67將爐門62朝熱解區(qū)2的方向推,彈簧66被壓縮,密封框63插入密封槽64中。

（b）再次推入兩臺裝填有生物質的可移動網狀爐框排滿烘干區(qū)1，之后關閉烘干區(qū)門13，熱風從熱風入口11通入烘干區(qū)1，對生物質進行烘干，濕氣從濕氣排出口12排出。

（c）關閉冷卻區(qū)門33。

（d）針對不同的生物質,根據具體情況調節(jié)燃燒室22內的溫度，使其維持設定溫度(根據具體情況可維持在400℃～1200℃），燃燒室22內的高溫煙氣進入火管15并通過風機16攪拌，強制熱解氣與火管進行熱交換。然后受到擾流板21的引導，呈折線前進，直至從排煙口23排出，這樣依次有序的充分與生物質接觸，使生物質在熱解區(qū)充分熱解反應，達到規(guī)定時間后停止輸送高溫煙氣。

（e）打開熱解區(qū)2的兩個密封門6，開動活塞缸14，將烘干區(qū)1內已經烘干的兩臺網狀爐框5推入熱解區(qū)2，于此同時，已經熱解好的兩臺網狀爐框5被順勢頂出熱解區(qū)2，從而進入冷卻區(qū)3。

打開密封門的過程為步驟（a）中關閉密封門的逆過程。

（f）啟動第二卷揚機10，利用拖拽車拖動網狀爐框5，將冷卻區(qū)3中的網狀爐框5向冷卻區(qū)出口方向移動一段距離（該距離以密封門能夠自由放下為準），關閉兩個密閉門6。

（g）再次推入裝填有生物質的兩臺網狀爐框5排滿烘干區(qū)1，之后關閉烘干區(qū)門13。于此同時，從冷卻氣體進口31通入冷卻氣體介質（在600℃以下可用二氧化碳，高于600℃可用氮氣），冷卻后的氣體從冷卻氣體出口32排出。在這一過程中，同時進行的還有繼續(xù)從燃燒室22往熱解區(qū)2的火管15通入高溫煙氣進行熱解反應。

（h）冷卻完成后，打開冷卻區(qū)門33，啟動第二卷揚機10將冷卻區(qū)3內的兩臺網狀爐框5拖至外面。待熱解區(qū)2反應完成，重復步驟（e）～（h）即可不斷循環(huán)進行烘干、熱解、冷卻的工序。