CN104609418A - 生物质材料炭化活化一体装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物质材料炭化活化一体装置，解决现有的炭化活化装置效率低，活化过程控制难、能耗大问题。本装置包括竖向的炭化炉和横向的活化炉，炭化炉内设有竖向的炭化筒，横向穿过活化炉设有活化绞龙，炭化筒的下端与活化绞龙的始端相连，炭化炉上还设有连通至活化绞龙并向活化绞龙内部喷射蒸汽的蒸汽喷管，蒸汽喷管穿过炭化炉的炉壁，所述活化炉和炭化炉均设有进气口和排气口，活化炉和炭化炉的进气口连接有燃烧炉。本发明蒸汽活化不会对炭化产生影响；活化过程采用蒸汽喷管喷射蒸汽，协同活化绞龙进行控制，可以有效控制蒸汽用量，并充分保证蒸汽与炭层的接触，保证活化效果，减少蒸汽用量，而且可以利用活化炉本身的热量，对蒸汽喷管内的蒸汽进行加热，减少加热蒸汽的额外能耗。

Description

生物质材料炭化活化一体装置

技术领域

本发明涉及一种生物质材料加工装置，特别涉及一种生物质材料炭化活化一体装置。

背景技术

生物质材料制炭活化，可以采用传统的蒸汽活化方法。传统的方法制炭和活化过程是分开的，中间需要人工转移，劳动强度大，而且炭化活化过程分批次进行，单批次处理量大，对于蒸汽活化过程，单次需要活化的量大会导致蒸汽与炭全面接触的难度加大，处理效率低。再者，活化过程中需要先加热获得高温蒸汽，然后通入活化炉中，加热蒸汽的能耗大。

中国专利2013年11月20日公开的CN103395782A号专利，名称为可移动炭化活化方法。该方法采用立式输送，从上大下依次设有进料仓、炭化区、活化区、出料挡板，然后通过设置在出料挡板下方的绞龙出料。第一、上述炭化活化方式炭化区和活化区并没有进行隔离，活化区的蒸气量控制难度大，蒸汽量过大会蔓延到炭化区，对炭化过程造成影响，而蒸汽量过小则无法满足完全活化的需求；第二、上述炭化活化方式物料堆积紧实，对于炭化区，炭化过程主要是热量的传递，对炭化效果影响不大，而对于活化区，紧实堆积的物料会导致蒸汽无法跟物料充分全面接触，影响活化效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的炭化活化装置效率低，活化过程控制难、能耗大问题，提供一种生物质材料炭化活化一体装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物质材料炭化活化一体装置，包括竖向的炭化炉和横向的活化炉，炭化炉内设有竖向的炭化筒，横向穿过活化炉设有活化绞龙，炭化筒的下端与活化绞龙的始端相连，炭化炉上还设有连通至活化绞龙并向活化绞龙内部喷射蒸汽的蒸汽喷管，蒸汽喷管穿过炭化炉的炉壁，所述活化炉和炭化炉均设有进气口和排气口，活化炉和炭化炉的进气口连接有燃烧炉。炭化炉和活化炉分离，保证活化炉的蒸汽不会对未炭化的物料产生影响，活化绞龙可以通过转速的调节，一可控制炭化筒下料速度，二可控制活化绞龙中炭层的厚度，保证蒸汽与炭的全面接触，而且每节绞龙中的炭量可控，对应的绞龙每输送一节的蒸汽用量可定量控制，节约能耗。炭化炉外侧设置夹层填充保温材料，活化炉可以采用耐火砖砌成。炭化炉、活化炉的侧壁可以设置防止内部压力过高的防爆口。炭化炉、活化炉沿气流方向的各个位置设置检测口，监测温度。

作为优选，所述蒸汽喷管为脉冲喷管，活化绞龙转动一周过程中，蒸汽喷管等间隔喷射1～5次。蒸汽喷管采用脉冲式喷射，可通过喷射次数和绞龙转速之比控制蒸汽用量，可控性高。另外，活化炉内温度可达500℃以上，蒸汽喷管采用铜管等金属管，在高温环境下可以对管内的蒸汽进行二次加热，这样对蒸汽供气的温度要求降低，节约加热蒸汽的成本。采用脉冲喷管，还能保证脉冲间隔蒸汽喷管的温度稳定。

作为优选，所述蒸汽喷管在活化炉内部分采用螺旋管盘绕若干周后连接活化绞龙。增加蒸汽喷管在活化炉内的行程，当蒸汽喷管每次喷射量较少时，可以利用活化炉内本身的温度，对管内的蒸汽进行加温，甚至可以在蒸汽喷管进口采用热水代替蒸汽，使热水在蒸汽喷管盘绕过程中迅速升温汽化形成蒸汽，进一步降低了加热蒸汽所需的额外能耗。

作为优选，所述蒸汽喷管沿活化绞龙输送方向设有若干个。可以选择一点或者多点喷射蒸汽，保证活化效果。

作为优选，所述活化炉的后端依次设有冷却水箱和出料仓，活化绞龙依次穿过活化炉、冷却水箱后在出料仓位置出炭。

作为优选，所述炭化筒的外侧为炭化炉热风室，炭化炉上端设有烟气室，烟气室和炭化炉热风室隔离，炭化筒的上方设有下料斗，下料斗底端为锥形，在下料斗底端和炭化筒顶端内壁之间具有环形气隙，环形气隙连通炭化筒和烟气室，烟气室通过回烟管连接燃烧炉的进风口，回烟管上还设有作为气流动力的引风机。物料炭化过程中，产生的裂解气通过环形气隙、烟气室、回烟管进入燃烧炉烧掉，既防止炭化筒内胀气，又减少排放，在回烟管上可以装设冷凝器，将可冷凝的焦油等物质分离回收。

作为优选，所述活化绞龙的末端下方设有出料仓，出料仓顶部通过集烟管连接烟气室。将最终出料的裂解气也通过集烟管收集到烟气室处理。

作为优选，所述炭化炉内采用若干块水平隔板将炭化炉内、炭化筒外的空间分隔成上下多层，水平隔板具有上下贯通的通气孔，炭化炉的进气口、上下相邻水平隔板通气孔、炭化炉的排气口从下到上左右交替设置，形成蛇形折返的气道。蛇形折返的气道增加了热风的行程，提高换热效果。进一步地，可以在炭化筒上开设连通左右两侧的连管，使热风能进入连管对炭化筒内层进行加热。

所述活化炉内采用若干块竖直隔板将活化炉内、活化绞龙外的空间分隔成左右多室，竖直隔板具有左右贯通的通气孔，活化炉的进气口、相邻竖直隔板的通气孔、活化炉的排气口沿炭化绞龙输送方向上下交替设置，形成蛇形上下的气道。

作为优选，所述活化炉的排气口通过回气管连接到炭化炉的中段，并通过炭化炉排气口统一排气。活化炉物料起始温度比较高，因此经过活化炉的热风热损失小，可以通过回气管进入炭化炉利用，并采用同一排气，便于尾气处理。

本发明采用立式炭化和卧式活化结合方式，串联一体完成生物质材料炭化、活化的过程，串联中又炭化和活化过程隔离，使蒸汽活化不会对炭化产生影响；活化过程采用蒸汽喷管喷射蒸汽，协同活化绞龙进行控制，可以有效控制蒸汽用量，并充分保证蒸汽与炭层的接触，保证活化效果，减少蒸汽用量，而且可以利用活化炉本身的热量，对蒸汽喷管内的蒸汽进行加热，减少加热蒸汽的额外能耗。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明图1中A处结构示意图。

图中：1、进料口，2、冷凝器，3、回烟管，4、提升机，5、下料斗，6、水平隔板，7、炭化炉进气口，8、烟气室，9、炭化炉排气口，10、炭化炉，11、炭化筒，12、回气管，13、集烟管，14、蒸汽喷管，15、检测口，16、连管，17、溢流管，18、冷却水箱，19、排水口，20、进水口，21、出料仓，22、竖直隔板，23、活化绞龙，24、活化炉，25、活化炉进气口，26、下料斗锥形底端，27、环形气隙。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。

实施例：一种生物质材料炭化活化一体装置，如图1、2所示。本装置包括立式的炭化炉10和卧式的活化炉24，炭化炉内设有竖直的炭化筒11，活化绞龙23横向穿过活化炉两端，炭化筒的底端与活化绞龙的首端相连。炭化筒的外侧为炭化炉的气室，炭化炉气室的外侧设有保温夹层，夹层内填充保温材料。活化炉采用耐火砖砌成，活化绞龙外侧为活化炉的气室。炭化炉、活化炉采用燃烧炉供热风。

如图1所示，炭化炉进气口7位于炭化炉下端左侧，炭化炉排气口9位于炭化炉上端右侧，炭化炉10内、炭化筒11外采用上下两块水平隔板6分隔成上、中、下三层。下侧的水平隔板靠右侧开设连通上下的通气孔；上侧的水平隔板靠左侧开设连通上下的通气孔；在炭化炉内形成从下到上，蛇形折返的气道。同时，炭化筒在上、中、下三层位置分别设有横向连通炭化筒筒壁的连管16。炭化炉的中层侧面设有防爆口，中层和上层侧面分别设有检测口。

如图1所示，活化炉进气口25位于活化炉左端下部，活化炉排气口位于活化炉右端上部，活化炉24内、活化绞龙23外采用左右两块竖直隔板22分隔成左中右三室。左侧的竖直隔板靠上部开设连通左右的通气孔；右侧的竖直隔板靠下侧开设连通左右的通气孔；在活化炉内形成从左到右，蛇形上下的气道。活化炉排气口通过回气管12连接到炭化炉的中层，然后通过炭化炉排气管9统一排气。活化炉24的左室设有两个蒸汽喷管14，中室设有一个蒸汽喷管14，蒸汽喷管穿过活化炉炉壁连接到活化绞龙，蒸汽喷管为可调频率的脉冲喷管。本例中蒸汽喷管14在活化炉内采用直管，如果要降低蒸汽初始供汽温度，也可以将蒸汽喷管14在活化炉内部分换成螺旋盘管。在活化炉的左室、中室分别设有检测口15。在活化炉的中室、右室分别设有防爆口。

炭化炉10上方设有烟气室8，烟气室和炭化炉气室隔离。炭化筒11的上方设有下料斗5，下料斗通过提升机4与底部的进料口1连接。如图2所示，下料斗为锥形斗，下料斗锥形底端26与炭化筒11顶端内壁之间具有环形气隙27，环形气隙连通炭化筒11和烟气室8，烟气室的左侧通过回烟管3连接到冷凝器2，冷凝器下方设置焦油收集桶，冷凝器上方出气侧通过风机连入燃烧炉的进风侧。

活化炉的右侧设有冷却水箱18，冷却水箱底部左侧设进水口20，顶部右侧设置排水口19，顶部左侧还设置有溢流管17。活化绞龙23依次穿过活化炉、冷却水箱后，活化绞龙末端下方设置出料仓21，出料仓21的顶部设有集烟管13，集烟管另一端连接到烟气室。

生物质材料从进料口进料，进入炭化筒，并在炭化筒向下移动完成炭化，炭化筒底端的炭化物料通过活化绞龙水平输送，通过活化绞龙的转速可控炭化筒内物料下降的速度以及活化绞龙内的炭层厚度。根据活化绞龙的转速调节蒸汽喷管的脉冲频率，保证蒸汽与炭层的全方位接触，保证活化效率和效果，并降低蒸汽用量。

Claims (10)

1.一种生物质材料炭化活化一体装置，其特征在于：包括竖向的炭化炉和横向的活化炉，炭化炉内设有竖向的炭化筒，横向穿过活化炉设有活化绞龙，炭化筒的下端与活化绞龙的始端相连，炭化炉上还设有连通至活化绞龙并向活化绞龙内部喷射蒸汽的蒸汽喷管，蒸汽喷管穿过炭化炉的炉壁，所述活化炉和炭化炉均设有进气口和排气口，活化炉和炭化炉的进气口连接有燃烧炉。

2.根据权利要求1所述的生物质材料炭化活化一体装置，其特征在于：所述蒸汽喷管为脉冲喷管，活化绞龙转动一周过程中，蒸汽喷管等间隔喷射1～5次。

3.根据权利要求1或2所述的生物质材料炭化活化一体装置，其特征在于：所述蒸汽喷管在活化炉内部分采用螺旋管盘绕若干周后连接活化绞龙。

4.根据权利要求1或2所述的生物质材料炭化活化一体装置，其特征在于：所述蒸汽喷管沿活化绞龙输送方向设有若干个。

5.根据权利要求1或2所述的生物质材料炭化活化一体装置，其特征在于：所述活化炉的后端依次设有冷却水箱和出料仓，活化绞龙依次穿过活化炉、冷却水箱后在出料仓位置出炭。

6.根据权利要求1或2所述的生物质材料炭化活化一体装置，其特征在于：所述炭化筒的外侧为炭化炉热风室，炭化炉上端设有烟气室，烟气室和炭化炉热风室隔离，炭化筒的上方设有下料斗，下料斗底端为锥形，在下料斗底端和炭化筒顶端内壁之间具有环形气隙，环形气隙连通炭化筒和烟气室，烟气室通过回烟管连接燃烧炉的进风口，回烟管上还设有作为气流动力的引风机。

7.根据权利要求6所述的生物质材料炭化活化一体装置，其特征在于：所述活化绞龙的末端下方设有出料仓，出料仓顶部通过集烟管连接烟气室。

8.根据权利要求1或2所述的生物质材料炭化活化一体装置，其特征在于：所述炭化炉内采用若干块水平隔板将炭化炉内、炭化筒外的空间分隔成上下多层，水平隔板具有上下贯通的通气孔，炭化炉的进气口、上下相邻水平隔板通气孔、炭化炉的排气口从下到上左右交替设置，形成蛇形折返的气道。

9.根据权利要求1或2所述的生物质材料炭化活化一体装置，其特征在于：所述活化炉内采用若干块竖直隔板将活化炉内、活化绞龙外的空间分隔成左右多室，竖直隔板具有左右贯通的通气孔，活化炉的进气口、相邻竖直隔板的通气孔、活化炉的排气口沿炭化绞龙输送方向上下交替设置，形成蛇形上下的气道。

10.根据权利要求9所述的生物质材料炭化活化一体装置，其特征在于：所述活化炉的排气口通过回气管连接到炭化炉的中段，并通过炭化炉排气口统一排气。