回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)粉料炭化爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)農(nóng)村節(jié)能減排和資源綜合利用領(lǐng)域，尤其涉及一種適合于炭化高值化綜合利用農(nóng)林生物質(zhì)廢料、粉料、肩末及下腳料使用的回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)粉料炭化爐。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著改革開放的深入，社會的不斷發(fā)展進步，人民尤其是農(nóng)村居民生活水平的提高，他們對生活質(zhì)量也提出了更高的要求。農(nóng)村大量燃用液化氣、煤炭等優(yōu)質(zhì)能源用作燃料，使得木材、竹材的肩末下腳料，農(nóng)作物秸桿，各種糠渣、谷殼剩余量越來越多。由于這些廢棄生物質(zhì)體積密度小，占用空間大，銷毀處理不易，又污染環(huán)境，甚至有些人直接就地荒燒，既占用耕地、浪費資源又破壞生態(tài)環(huán)境。這些問題特別存在于糧食主產(chǎn)區(qū)和沿海經(jīng)濟發(fā)達(dá)的部分地區(qū)。
[0003]生物質(zhì)炭化，是高值化綜合回收利用農(nóng)林廢棄物、農(nóng)作物秸桿，提高商品附加值的有效途徑之一。傳統(tǒng)生物質(zhì)平板炭化爐炭化室里空氣先和一部分生物質(zhì)原料發(fā)生燃燒反應(yīng)，燃燒放熱使剩余原料升溫并析出揮發(fā)分，揮發(fā)分和一部分剩余原料繼續(xù)燃燒，維持后續(xù)揮發(fā)分析出所需的熱量溫度平衡。傳統(tǒng)生物質(zhì)回轉(zhuǎn)炭化爐燃燒原油或煤氣，高溫?zé)煔庵苯舆M入爐中，由爐頭向爐尾流動，與原料逆流直接接觸，將木肩炭化，出料室定期取出炭產(chǎn)品。炭化過程中易形成粘性塑性物料，粘附在爐壁上，結(jié)塊成痂，堵塞爐膛。為了防止堵塞，在爐內(nèi)裝有鏈條串連好的星形刮刀，隨筒體轉(zhuǎn)動將粘在爐壁上的結(jié)塊物料刮下。廢煙氣從爐尾經(jīng)煙道進入廢氣回收系統(tǒng)。這些方法炭化室既揮發(fā)分燃燒又揮發(fā)分析出，加上空氣流量難以控制，室內(nèi)溫度和氧分子分布不合理，往往出現(xiàn)炭產(chǎn)品被燃燒消耗，不僅炭質(zhì)量不勻，炭產(chǎn)量降低，而且排放出大量高溫可燃性煙氣，浪費能源。
[0004]開發(fā)回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)粉料炭化爐新裝置，可以推進生物質(zhì)資源綜合利用，實現(xiàn)生物質(zhì)資源化、商品化，促進資源節(jié)約、農(nóng)業(yè)環(huán)境保護和農(nóng)民增收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服傳統(tǒng)生物質(zhì)炭化爐存在揮發(fā)分析出和揮發(fā)分燃燒供熱發(fā)生在同一空間區(qū)域，缺乏高溫?zé)o氧炭化條件，無法抑制炭燃燒消耗，炭產(chǎn)量低、炭化率低、排放高溫可燃性煙氣和污染環(huán)境等缺點，發(fā)明提供一種具有“燃燒室和析出室分開、筒體旋轉(zhuǎn)、蓄熱式燃燒”等結(jié)構(gòu)特點，“揮發(fā)分析出和燃燒過程分別調(diào)控、旋轉(zhuǎn)熱傳導(dǎo)和間接定向輻射傳熱、高效回收煙氣余熱預(yù)熱空氣”等技術(shù)特點，“無炭產(chǎn)量損失、炭化率高、無需外界熱量補充、排煙溫度低”等技術(shù)優(yōu)勢的回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)粉料炭化爐。
[0006]回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)粉料炭化爐，主要包括回轉(zhuǎn)筒體，端蓋，隔火板和陶瓷蓄熱室，回轉(zhuǎn)筒體兩端各由一塊端蓋密封，端蓋呈圓盤狀，兩塊端蓋垂直于回轉(zhuǎn)筒體中心軸線安裝，兩塊端蓋圓心在回轉(zhuǎn)筒體中心軸線上，端蓋位置固定不動，回轉(zhuǎn)筒體沿自身中心軸線旋轉(zhuǎn)，端蓋和回轉(zhuǎn)筒體組成爐本體，爐本體內(nèi)腔空間被隔火板分隔成上下兩部分，上部為揮發(fā)分燃燒室，下部為揮發(fā)分析出室，析出室內(nèi)放置待炭化的生物質(zhì)粉料，隔火板呈矩形狀且水平布置，隔火板相對的兩邊分別固定在兩塊端蓋上，筒內(nèi)壁面和隔火板邊緣間距5mm?10mm，隔火板豎直均勻布置眾多細(xì)小圓孔，圓孔上部和燃燒室相連通，下部和析出室相連通，兩塊端蓋上各設(shè)置一個氣流進出口，兩個氣流進出口分別連通一個陶瓷蓄熱室，兩個陶瓷蓄熱室周期性交替預(yù)熱空氣和冷卻煙氣，陶瓷蓄熱室呈圓柱狀，兩個陶瓷蓄熱室中心軸線延長相交，交點即為過回轉(zhuǎn)筒體中心軸線的垂直平面和筒內(nèi)壁面相交線中點。
[0007]農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域炭化高值化綜合利用農(nóng)林生物質(zhì)及回收利用農(nóng)林生物質(zhì)廢料、粉料、肩末及下腳料等場所，都可以使用本發(fā)明。
[0008]發(fā)明經(jīng)濟性好，節(jié)能環(huán)保效益顯著。應(yīng)用表明:回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)粉料炭化爐投資少，安全性高；無需外界熱量補充，車間環(huán)境干凈；炭產(chǎn)量高，炭化率超過95% ;炭化溫度均勻且不接觸氧分子，炭化均勻；110°C?130°C排煙，煙氣污染物排放達(dá)到大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16297-1996)要求。
【附圖說明】
[0009]圖1為回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)粉料炭化爐通過中心軸線的豎直剖視圖，圖2為回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)粉料炭化爐垂直于中心軸線的豎直剖視圖。圖1和圖2中，I為回轉(zhuǎn)筒體，2為端蓋，3為隔火板，4為陶瓷蓄熱室。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對發(fā)明作進一步的說明。
[0011]如附圖1和附圖2所示，回轉(zhuǎn)式生物質(zhì)粉料炭化爐，主要包括回轉(zhuǎn)筒體1，端蓋2，隔火板3和陶瓷蓄熱室4。回轉(zhuǎn)筒體I兩端各由一塊端蓋2密封，端蓋2呈圓盤狀，兩塊端蓋2直徑相等，兩塊端蓋2垂直于回轉(zhuǎn)筒體I中心軸線安裝，回轉(zhuǎn)筒體I中心軸線包含兩塊端蓋2圓心，即兩塊端蓋2的圓心在回轉(zhuǎn)筒體I中心軸線上，端蓋2位置固定不動，回轉(zhuǎn)筒體I沿自身中心軸線旋轉(zhuǎn)。端蓋2和回轉(zhuǎn)筒體I組成爐本體。爐本體內(nèi)腔空間被隔火板3分隔成上下兩部分，上部為揮發(fā)分燃燒室，下部為揮發(fā)分析出室，析出室內(nèi)放置待炭化的生物質(zhì)粉料肩末原料。燃燒室位于隔火板3之上，隔火板3之下是析出室。隔火板3呈矩形狀且水平布置，隔火板3相對的兩邊分別固定在兩塊端蓋2上，并和端蓋2 —樣位置固定不動，筒內(nèi)壁面和隔火板3邊緣間距為5mm?10mm。隔火板3均勻布置眾多細(xì)小圓孔，圓孔中心軸線和回轉(zhuǎn)筒體I中心軸線垂直，圓孔上部和燃燒室相連通，下部和析出室相連通，析出室揮發(fā)分通過隔火板3上眾多細(xì)小圓孔擴散流至燃燒室。省去了析出室揮發(fā)分輸送管道，簡化了管道配置，另外為燃燒室提供了燃料，節(jié)省了外界熱量補充。兩塊端蓋2各設(shè)置一個氣流進出口，兩個氣流進出口分別連通一個陶瓷蓄熱室4。陶瓷蓄熱室4呈圓柱狀，兩個陶瓷蓄熱室4中心軸線延長相交，交點即為過回轉(zhuǎn)筒體I中心軸線的垂直平面和筒內(nèi)壁面相交線中點。經(jīng)陶瓷蓄熱室4斜向上噴入燃燒室的空氣射流中心軸線在過回轉(zhuǎn)筒體I中心軸線的垂直平面上，和筒內(nèi)壁面相交于筒內(nèi)壁面最高位置水平直線中點。
[0012]兩個陶瓷蓄熱室4對稱布置。兩個氣流進出口周期性交替承擔(dān)空氣進入口及煙氣排出口功能，相對應(yīng)的兩個陶瓷蓄熱室4周期性交替承擔(dān)快速預(yù)熱助燃空氣和快速冷卻燃燒煙氣功能。兩個陶瓷蓄熱室4結(jié)構(gòu)尺寸，陶瓷蓄熱體種類、用量及堆放方式相同。陶瓷蓄熱體放在鑄鐵支撐架上，陶瓷蓄熱室4陶瓷蓄熱體之上的空間為上集氣室，上集氣室和燃燒室通過氣流進出口相連通，陶瓷蓄熱體之下的空間為下集氣室，下集氣室側(cè)壁設(shè)置進空氣進入或煙氣排出管。陶瓷蓄熱室4內(nèi)裝有比表面積>800m2/m3、Al203含量>80%的陶瓷球或蜂窩狀蓄熱體。氣流進出口為空氣進入口時，和其相聯(lián)通的陶瓷蓄熱室4高溫陶瓷體傳熱給助燃空氣，將助燃空氣預(yù)熱到600°C以上溫度水平，起到快速預(yù)熱助燃空氣功能。氣流進出口為煙氣排出口時，和其相聯(lián)通的陶瓷蓄熱室4高溫?zé)煔鈧鳠峤o低溫陶瓷體，離開陶瓷蓄熱室4的煙氣溫度低至110°C?130°C，起到快速冷卻燃燒煙氣功能。在高頻切換裝置作用下，助燃空氣通道及燃燒煙氣通道交替切換周期在30s?60s范圍。
[0013]回轉(zhuǎn)筒體I呈圓筒形，由鋼板卷制并焊接而成，沿回轉(zhuǎn)筒體I中心軸線方向筒內(nèi)徑不變。炭化爐除爐本體外，還包括支承裝置、帶擋輪支承裝置，爐頭爐尾密封裝置?；剞D(zhuǎn)筒體I最外層金屬殼體中間有多個滾圈，水平或傾斜2°?5°安裝在多對托輪上，分擔(dān)爐本體重力作用?；剞D(zhuǎn)筒體I中部外面裝有大齒輪以推動回轉(zhuǎn)筒體I轉(zhuǎn)動。擋輪裝置能控制爐體上下竄動，做到工作時不搖動?；剞D(zhuǎn)筒體I設(shè)置用于裝料及卸炭的操作口。除回轉(zhuǎn)筒體I沿自身中心軸線勻速旋轉(zhuǎn)外，兩塊端蓋2，隔火板3和兩個陶瓷蓄熱室4位置均固定不動，不隨筒體旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
[0014]設(shè)置爐頭爐尾密封裝置，以解決回轉(zhuǎn)筒體I和兩塊端蓋2之間的圓周狀連接處密封不嚴(yán)導(dǎo)致的漏氣或吸氣問題。隔火板3邊緣和筒內(nèi)壁面之間留有5mm?1mm間距。隔火板3不阻礙回轉(zhuǎn)筒體I沿自身中心軸線旋轉(zhuǎn)，但隔火板3能促使粉料適應(yīng)于回轉(zhuǎn)筒體I旋轉(zhuǎn)而沿圓周方向翻滾，筒體內(nèi)壁面不粘附塊團狀膠結(jié)物，筒體內(nèi)壁面光滑整潔，無放炮爆燃不安全隱患。析出室揮發(fā)分穿過隔火板3圓孔擴散流動到燃燒室，為燃燒室補充燃料。析出室空間被粉料占據(jù)，無額外氣相空間存在，燃燒室煙氣及成分(包括過剩氧分子)難以穿過隔火板3眾多細(xì)小圓孔擴散流動到析出室。除粉料溫度900°C?950°C外，析出室缺乏氧氣和著火源等條件，減少了炭燃燒消耗。
[0015]從內(nèi)向外回轉(zhuǎn)筒體I和兩塊端蓋2結(jié)構(gòu)依次是耐火層一保溫層一金屬殼體?；剞D(zhuǎn)筒體I和端蓋2最外層金屬殼體溫度<120°C。隔火板3可以是陶瓷厚板或耐高溫金屬厚板，也可以由耐火磚砌筑而成。
[0016]從回轉(zhuǎn)筒體I操作門裝入含水率不超過10%的待炭化生物質(zhì)粉料。在隔火板3上面放置少量生物質(zhì)粉料并點燃，900°C?950°C火焰直接沖擊筒內(nèi)襯，同時開啟陶瓷蓄熱系統(tǒng)，使得燃燒室內(nèi)襯耐火層快速升溫到800°C赤紅狀態(tài)。爐內(nèi)火焰將熱量以對流換熱和輻射傳熱方式傳遞給筒內(nèi)壁面。旋轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)筒體1，使得粉料邊旋轉(zhuǎn)邊翻動，不斷地接觸到赤紅的已蓄熱足夠多的筒內(nèi)壁面。在筒體耐火內(nèi)襯900 °C?950 0C高溫作用下，粉末均勻受熱，快速完