專利名稱：一種用于還田的生物質(zhì)炭制取及燃?xì)庥酂峄厥绽醚b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用于還田的生物質(zhì)炭制取及燃?xì)庥酂峄厥绽醚b置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種用于還田的生物質(zhì)炭(尤其是秸稈生物質(zhì)炭)的制取及燃?xì)?余熱回收利用裝置，屬于生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]我國的生物質(zhì)資源十分豐富，據(jù)統(tǒng)計，全國僅各種秸稈的年產(chǎn)量就達(dá)7億噸，除少 部分用于飼料、燃料和工業(yè)原料等用途外，大部分被廢棄和焚燒，其中約有1億噸秸稈在田 間焚燒，造成資源浪費和嚴(yán)重空氣污染。近年來，國家對生物質(zhì)的能源化利用越來越重視， 大力開展對生物質(zhì)固化、氣化和液化燃料的研究，但由于生物質(zhì)本身的多樣性和復(fù)雜性，生 物質(zhì)能源化利用仍處于低效率、高耗能的利用方式，無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商品化推廣。[0003]生物質(zhì)炭是指生物質(zhì)在缺氧或無氧條件下熱解產(chǎn)生的含碳物質(zhì)，被認(rèn)為是大氣二 氧化碳的重要儲體，具有高度穩(wěn)定性。生物質(zhì)炭施到土壤中，可增加碳在土壤中的封存時 間，提高土壤碳庫容量，減少溫室氣體排放。同時因炭的孔隙結(jié)構(gòu)，具有很大的表面積，持水 性、吸附性均較強，在一定量下對農(nóng)田施炭，可增加土壤陰、陽離子交換量，吸附氮、磷及礦 物離子，減少養(yǎng)分損失，維持土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡，從而提高土壤肥力，增加作物產(chǎn)量。因此， 生物質(zhì)炭化還田(或稱為“生物質(zhì)炭肥”)不失為一種新型的利用方式，有可能成為人類應(yīng) 對全球氣候變暖和低碳排放的一條重要途徑。[0004]目前，生物質(zhì)炭化主要用于燒烤和取暖等生活用能，需要把切碎的生物質(zhì)原料先 機械壓縮成棒狀或者塊狀，然后在炭化爐內(nèi)炭化。現(xiàn)有的炭化設(shè)備比較簡陋，存在生產(chǎn)成本 高、能耗大和得炭率低等問題，而且沒有煙氣余熱回收利用裝置，炭化過程中產(chǎn)生的氣體直 接排放到大氣中，容易造成二次污染。此外，用于還田的生物質(zhì)炭的制備技術(shù)和工藝與作為 燃料用的生物質(zhì)炭有較大差異，現(xiàn)有設(shè)備無法滿足其生產(chǎn)要求，因此，開發(fā)一種新型的生物 質(zhì)炭制取及燃?xì)庥酂峄厥绽醚b置十分必要。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種適合于土壤還田要求的生 物質(zhì)炭制備及燃?xì)庥酂峄厥绽玫难b置，能將高溫?zé)煔馔ㄟ^冷卻、凈化、過濾后變成潔凈的 可燃?xì)怏w，熱交換后的熱水可用于溫室甲魚等特種水產(chǎn)的養(yǎng)殖，尾氣排放符合環(huán)保要求。[0006]本實用新型的用于還田的生物質(zhì)炭制取及燃?xì)庥酂峄厥绽醚b置，包括通過輸氣 管依次相連的氣力送料裝置，炭化爐，換熱器，凈化器、炭過濾器和水封阻火器。其中[0007]氣力送料裝置由料斗、風(fēng)機、輸料管、第一旋風(fēng)分離器和關(guān)風(fēng)器組成，料斗的出料 口經(jīng)輸料管與第一旋風(fēng)分離器相連，第一旋風(fēng)分離器的上方連接排氣管，下方連接關(guān)風(fēng)器， 風(fēng)機設(shè)置在輸料管上；[0008]炭化爐頂部的進(jìn)料口與關(guān)風(fēng)器的出料口相通，底部與螺旋出料裝置相連，上部設(shè) 有燃?xì)獬隹?，炭化爐內(nèi)中央設(shè)有一頭部圓錐狀的風(fēng)室，在風(fēng)室與炭化室壁之間固定有若干 根進(jìn)風(fēng)管，每根進(jìn)風(fēng)管上分布有噴風(fēng)口，在炭化室壁上設(shè)有爐溫檢測口和點火通風(fēng)孔，點火通風(fēng)孔位于進(jìn)風(fēng)管的下方；[0009]換熱器為圓筒狀夾層水套，水套上部設(shè)有出水口，下部有進(jìn)水口，頂面有水蒸汽出 Π ；[0010]凈化器包括內(nèi)、外圓構(gòu)成的中空雙層筒，雙層筒內(nèi)盛水，雙層筒上部設(shè)有進(jìn)水口， 下部有出水口，頂面有出氣口，在雙層筒的下端安裝有第二旋風(fēng)分離器和第三旋風(fēng)分離器， 第二旋風(fēng)分離器與雙層筒的內(nèi)圓固定，第三旋風(fēng)分離器與雙層筒的外圓固定，第三旋風(fēng)分 離器位于第二旋風(fēng)分離器的下方，在第三旋風(fēng)分離器下方設(shè)有第一集油箱；[0011]炭過濾器包括自上而下同軸裝置的兩個雙層圓柱筒和第四旋風(fēng)分離器，上層圓柱 筒的夾層內(nèi)裝入顆粒狀炭吸附劑，上層圓柱筒的外壁有進(jìn)氣口，下層圓柱筒的內(nèi)筒為不銹 鋼網(wǎng)筒，在上下兩個圓柱筒之間有不銹鋼網(wǎng)板，在第四旋風(fēng)分離器下方設(shè)有第二集油箱；輸 氣管依次連接炭化爐的燃?xì)獬隹?、換熱器內(nèi)圓筒的上端、下端、凈化器的第三旋風(fēng)分離器、 凈化器內(nèi)圓筒的上端、炭過濾器上層圓柱筒的進(jìn)氣口、炭過濾器上層圓柱筒內(nèi)圓的上端至 水封阻火器。[0012]本實用新型與背景技術(shù)相比具有的有益效果是[0013](1)采用本裝置制備的生物質(zhì)炭得率高，適合于進(jìn)一步制取生物質(zhì)炭肥，用于土壤 還田。[0014](2)炭化室內(nèi)設(shè)置頭部圓錐狀的風(fēng)室、具有噴風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)管，爐內(nèi)溫度可調(diào)，物料 炭化均勻。[0015](3)設(shè)置了三級冷卻和凈化過程，將高溫的可燃?xì)馔ㄟ^冷卻、凈化、過濾后變成潔 凈的可燃?xì)?，熱交換后的熱水可用于溫室甲魚等特種水產(chǎn)養(yǎng)殖，尾氣排放符合環(huán)保要求。


[0016]圖1是生物質(zhì)炭制取及燃?xì)庥酂峄厥绽醚b置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0017]圖2是炭化爐的結(jié)構(gòu)放大示意圖。[0018]圖3是附圖2的A-A剖視示意圖。[0019]圖1中1、料斗；2、風(fēng)機；3、輸料管；4、螺旋出料裝置；5、炭化室；6、關(guān)風(fēng)器；7、第 一旋風(fēng)分離器；8、排氣管；9、輸氣管；10、換熱器；11、水蒸汽出口 ；12、出水口 ；13、進(jìn)水口 ； 14、凈化器；15、第二旋風(fēng)分離器；16、第三旋風(fēng)分離器；17、出氣口 ；18、出水口 ；19、進(jìn)水口 ； 20、第一集油箱；21、引風(fēng)機；22、炭過濾器；23、第四旋風(fēng)分離器；24、第二集油箱；25、水封 阻火器；26、不銹鋼網(wǎng)板[0020]圖2中501、風(fēng)室；502、爐溫檢測口 ；503、進(jìn)風(fēng)管；504、點火通風(fēng)孔；505、防護(hù)罩； 506、插板。
具體實施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。[0022]參照圖1 圖3，本實用新型的用于還田的生物質(zhì)炭制取及燃?xì)庥酂峄厥绽醚b 置，包括通過輸氣管9依次相連的氣力送料裝置，炭化爐5，換熱器10，凈化器14、炭過濾器 22和水封阻火器25。其中[0023]氣力送料裝置由料斗1、風(fēng)機2、輸料管3、第一旋風(fēng)分離器7和關(guān)風(fēng)器6組成，圖示實例中，輸料管3為一水平和一垂直兩段圓管，水平段的始端與料斗1的出料口相連，垂直 段的末端切向進(jìn)入第一旋風(fēng)分離器7，兩段圓管相交處設(shè)有風(fēng)機2。第一旋風(fēng)分離器7的上 方連接排氣管8，下方連接關(guān)風(fēng)器6，第一旋風(fēng)分離器7將輸料管3內(nèi)的生物質(zhì)原料和空氣 分離，空氣向上從排氣管8排出，生物質(zhì)原料依靠關(guān)風(fēng)器6旋轉(zhuǎn)的葉輪向下送入炭化爐5，防 止空氣進(jìn)入炭化爐5或爐內(nèi)煙氣從進(jìn)料口泄漏。[0024]炭化爐5頂部的進(jìn)料口與關(guān)風(fēng)器6的出料口相通，底部與螺旋出料裝置4相連，上 部設(shè)有燃?xì)獬隹?，炭化爐5內(nèi)中央設(shè)有一頭部圓錐狀的風(fēng)室501，圖示實例中，在風(fēng)室與炭 化室壁之間固定有三根進(jìn)風(fēng)管503，每根進(jìn)風(fēng)管503上分布有噴風(fēng)口，在炭化室壁上設(shè)有三 個爐溫檢測口 502和十個點火通風(fēng)孔504，點火通風(fēng)孔504位于進(jìn)風(fēng)管503的下方，爐子啟 動時從點火通風(fēng)孔引入火苗引燃物料。三個爐溫檢測口 502分設(shè)在炭化室中部和中底部， 可隨時檢測炭化爐5內(nèi)的溫度，調(diào)整進(jìn)風(fēng)量以提高得炭率。在炭化爐5的外層有一保溫套， 內(nèi)填保溫砂，起隔熱保溫作用。在炭化爐5的進(jìn)風(fēng)管503和點火通風(fēng)孔504外側(cè)有可上下 移動調(diào)節(jié)風(fēng)量的插板506和防護(hù)罩505，防護(hù)罩可防止操作時被燙傷。[0025]換熱器10為圓筒狀夾層水套，水套上部設(shè)有出水口 12，下部有進(jìn)水口 13，頂面有 水蒸汽出口 11 ；[0026]凈化器14包括內(nèi)、外圓構(gòu)成的中空雙層筒，雙層筒內(nèi)盛水，雙層筒上部設(shè)有進(jìn)水 口 19，下部有出水口 18，頂面有出氣口 17。在雙層筒的下端安裝有第二旋風(fēng)分離器15和第 三旋風(fēng)分離器16，第二旋風(fēng)分離器15與雙層筒的內(nèi)圓固定，第三旋風(fēng)分離器16與雙層筒的 外圓固定，第三旋風(fēng)分離器16位于第二旋風(fēng)分離器15的下方，在第三旋風(fēng)分離器16下方 設(shè)有第一集油箱20 ；[0027]炭過濾器22包括自上而下同軸裝置的兩個雙層圓柱筒和第四旋風(fēng)分離器23，上 層圓柱筒的夾層內(nèi)裝入顆粒狀炭吸附劑，上層圓柱筒的外壁有進(jìn)氣口，下層圓柱筒的內(nèi)筒 為不銹鋼網(wǎng)筒，在上下兩個圓柱筒之間有不銹鋼網(wǎng)板沈，在第四旋風(fēng)分離器23下方設(shè)有第 二集油箱M ；輸氣管9依次連接炭化爐5的燃?xì)獬隹凇Q熱器10內(nèi)圓筒的上端、下端、凈化 器14的第三旋風(fēng)分離器16、凈化器14內(nèi)圓筒的上端、炭過濾器22上層圓柱筒的進(jìn)氣口、炭 過濾器22上層圓柱筒內(nèi)圓的上端至水封阻火器25。[0028]當(dāng)炭化爐5點火后正常運行時，粉碎后的生物質(zhì)原料從料斗1經(jīng)輸料管3被風(fēng)機 2送入第一旋風(fēng)分離器7，在第一旋風(fēng)分離器7和關(guān)風(fēng)器6的作用下，原料和空氣被分離，空 氣從排氣管8排出，原料送入炭化爐5。在炭化爐5原料首先被熱解產(chǎn)生的熱量干燥，進(jìn)入 預(yù)熱解狀態(tài)。然后原料被熱解和炭化，轉(zhuǎn)化成固體炭和CO、H2等成分的可燃?xì)怏w及少量焦 油，炭化爐5底部溫度控制在450-650°C。固體炭進(jìn)入炭化室下部自然冷卻，由螺旋出料裝 置4自動出炭。產(chǎn)生的高溫可燃?xì)怏w內(nèi)夾雜灰塵、水蒸汽和焦油氣，由輸氣管9輸入換熱器 10，高溫氣體從上往下走，冷卻水從下往上進(jìn)，兩者流向正好相反，使熱交換充分，熱水可用 于溫室甲魚等特種水產(chǎn)的養(yǎng)殖。經(jīng)換熱器10 —次冷卻后排出的氣體從第三旋風(fēng)分離器16 的切向進(jìn)入，氣體中夾雜的灰塵被部分分離出進(jìn)入第一集油箱20，當(dāng)氣體從下往上走時，受 到水的二次冷卻，使焦油氣和水蒸氣冷凝液化，通過第二旋風(fēng)分離器15分離，流入第一集 油箱20。[0029]二次冷卻后的氣體在引風(fēng)機21的作用下進(jìn)入炭過濾器22的上層圓柱筒中，經(jīng)過 夾層中顆粒炭過濾，從上下兩個圓柱筒之間的不銹鋼網(wǎng)板26和下層圓柱筒的內(nèi)筒網(wǎng)孔中擴(kuò)散出來，進(jìn)入到上部圓柱筒頂部的輸氣管中。水蒸汽和焦油氣被進(jìn)一步吸附過濾，灰塵也 被第四旋風(fēng)分離器23再次旋風(fēng)分離后進(jìn)入第二集油箱M。[0030]本實用新型的裝置在燃燒生物質(zhì)原料時，產(chǎn)生的夾雜灰塵、水蒸汽和焦油氣的高 溫可燃?xì)怏w內(nèi)，經(jīng)換熱器10的一次冷卻，凈化器14的二次冷卻和分離，炭過濾器22的三次 吸附和分離，最終得到潔凈、干燥的可燃?xì)怏w通入水封阻火器25，防止氣體回火反燒。[0031]上述具體實施方式
用來解釋說明本實用新型，而不是對本實用新型進(jìn)行限制，在 本實用新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本實用新型作出的任何修改和改變，都落 入本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于還田的生物質(zhì)炭制取及燃?xì)庥酂峄厥绽醚b置，其特征在于包括通過輸氣 管(9)依次相連的氣力送料裝置，炭化爐(5)，換熱器(10)，凈化器(14)、炭過濾器02)和 水封阻火器0幻。其中氣力送料裝置由料斗(1)、風(fēng)機O)、輸料管(3)、第一旋風(fēng)分離器(7)和關(guān)風(fēng)器(6)組 成，料斗(1)的出料口經(jīng)輸料管C3)與第一旋風(fēng)分離器(7)相連，第一旋風(fēng)分離器(7)的上 方連接排氣管(8)，下方連接關(guān)風(fēng)器(6)，風(fēng)機( 設(shè)置在輸料管C3)上；炭化爐( 頂部的進(jìn)料口與關(guān)風(fēng)器(6)的出料口相通，底部與螺旋出料裝置(4)相連， 上部設(shè)有燃?xì)獬隹冢炕癄t(5)內(nèi)中央設(shè)有一頭部圓錐狀的風(fēng)室(501)，在風(fēng)室與炭化室壁 之間固定有若干根進(jìn)風(fēng)管(503)，每根進(jìn)風(fēng)管(50 上分布有噴風(fēng)口，在炭化室壁上設(shè)有爐 溫檢測口 (502)和點火通風(fēng)孔(504)，點火通風(fēng)孔(504)位于進(jìn)風(fēng)管(503)的下方；換熱器(10)為圓筒狀夾層水套，水套上部設(shè)有出水口(12)，下部有進(jìn)水口(13)，頂面 有水蒸汽出口(11)；凈化器(14)包括內(nèi)、外圓構(gòu)成的中空雙層筒，雙層筒內(nèi)盛水，雙層筒上部設(shè)有進(jìn)水 口(19)，下部有出水口(18)，頂面有出氣口(17)，在雙層筒的下端安裝有第二旋風(fēng)分離器(15)和第三旋風(fēng)分離器(16)，第二旋風(fēng)分離器(15)與雙層筒的內(nèi)圓固定，第三旋風(fēng)分離器(16)與雙層筒的外圓固定，第三旋風(fēng)分離器(16)位于第二旋風(fēng)分離器(15)的下方，在第三 旋風(fēng)分離器(16)下方設(shè)有第一集油箱00)；炭過濾器0 包括自上而下同軸裝置的兩個雙層圓柱筒和第四旋風(fēng)分離器(23)，上 層圓柱筒的夾層內(nèi)裝入顆粒狀炭吸附劑，上層圓柱筒的外壁有進(jìn)氣口，下層圓柱筒的內(nèi)筒 為不銹鋼網(wǎng)筒，在上下兩個圓柱筒之間有不銹鋼網(wǎng)板( )，在第四旋風(fēng)分離器下方設(shè) 有第二集油箱04)；輸氣管(9)依次連接炭化爐(5)的燃?xì)獬隹凇Q熱器(10)內(nèi)圓筒的上 端、下端、凈化器(14)的第三旋風(fēng)分離器(16)、凈化器(14)內(nèi)圓筒的上端、炭過濾器02) 上層圓柱筒的進(jìn)氣口、炭過濾器0 上層圓柱筒內(nèi)圓的上端至水封阻火器05)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于還田的生物質(zhì)炭制取及燃?xì)庥酂峄厥绽醚b置，其特征 是在炭化爐(5)的外層有一保溫套，內(nèi)填保溫砂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于還田的生物質(zhì)炭制取及燃?xì)庥酂峄厥绽醚b置，其特征 是在炭化爐(5)的進(jìn)風(fēng)管(503)和點火通風(fēng)孔(504)外側(cè)有調(diào)節(jié)風(fēng)量的插板(506)和防護(hù) 罩(505)。
專利摘要本實用新型公開的用于還田的生物質(zhì)炭制取及燃?xì)庥酂峄厥绽醚b置，包括通過輸氣管依次相連的氣力送料裝置，炭化室，換熱器，凈化器、炭過濾器和水封阻火器。該裝置在燃燒生物質(zhì)原料時，產(chǎn)生的夾雜灰塵、水蒸汽和焦油氣的高溫可燃?xì)怏w內(nèi)，經(jīng)換熱器的一次冷卻，凈化器的二次冷卻和分離，炭過濾器的三次吸附和分離，最終得到潔凈、干燥的可燃?xì)怏w通入水封阻火器，防止氣體回火反燒。本實用新型裝置適合于進(jìn)一步制取生物質(zhì)炭肥，用于土壤還田。設(shè)置了三級冷卻和凈化過程，將高溫的可燃?xì)馔ㄟ^冷卻、凈化、過濾后變成潔凈的可燃?xì)?，熱交換后的熱水可用于溫室甲魚等特種水產(chǎn)養(yǎng)殖，尾氣排放符合環(huán)保要求。
文檔編號C10B57/10GK201817446SQ20102057028
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者吳偉祥, 盛奎川, 錢湘群, 陳忠良, 陳英旭 申請人:浙江大學(xué)