CN108148629B - 便于排炭的生物质气化炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便于排炭的生物质气化炉，包括炉体、动力装置、刮炭件、括刀、空心轴和离合机构，所述炉体自上由下依次为预处理室、氧化焚烧室、还原裂解室以及炭化活化室，所述动力装置设有转轴，所述转轴伸入所述炉体内，所述空心轴套接所述转轴；所述离合机构安装于所述转轴的端部，所述离合机构能够控制所述空心轴与所述转轴的连接或分离；所述转轴与所述刮炭件连接，所述刮炭件位于所述还原裂解室内；所述空心轴与所述括刀连接，所述括刀位于所述炭化活化室内，所述炭化活化室的底部具有出炭槽口。上述便于排炭的生物质气化炉能够根据生物质原料的分级反应过程，控制炭的流动，进而将活性炭排出炉体，使用方便，便于控制与操作。

Description

便于排炭的生物质气化炉

技术领域

本发明涉及生物质设备技术领域，特别是涉及一种便于排炭的生物质气化炉。

背景技术

生物质能源是通过植物的光合作用固定于地球上的太阳能，具有可再生性、低污染性和广泛分布性等优点。生物质能转换技术可以将生物质能源转换成清洁燃料。生物质能源能够替代煤炭、石油和天然气等燃料，用于电力的生产。如此，生物质能源能够减少对环境的破坏，并且有利于解决空气污染问题。

生物质气化是生物质转化的一种方法，是通过将生物质原料加工处理后，在气化炉中缺氧燃烧，得到可燃性气体和高温炭。其中，气化炉包括炉体以及供气化介质装置。该炉体自上由下依次为预处理室、氧化焚烧室、还原裂解室以及炭化活化室。生物质原料在还原裂解室内发生还原反应，转化为生物燃气及高温炭。然而，炭堆积在炉体内，难以排出。

发明内容

基于此，有必要针对炭难以排出的问题，提供一种便于排炭的生物质气化炉。

一种便于排炭的生物质气化炉，包括炉体、动力装置、刮炭件、括刀、空心轴和离合机构，所述炉体自上由下依次为预处理室、氧化焚烧室、还原裂解室以及炭化活化室，所述动力装置设有转轴，所述转轴伸入所述炉体内，所述空心轴套接所述转轴；所述离合机构安装于所述转轴的端部，所述离合机构能够控制所述空心轴与所述转轴的连接或分离；所述转轴与所述刮炭件连接，所述刮炭件位于所述还原裂解室内；所述空心轴与所述括刀连接，所述括刀位于所述炭化活化室内，所述炭化活化室的底部具有出炭槽口。

上述便于排炭的生物质气化炉中，当炭在炭化活化室内完成还原反应后，转轴转动，从而带动刮炭件转动，进而刮炭件将还原裂解室内形成的堆积着的炭刮下，使得炭落入炭化活化室。当炭在炭化活化室内进行活化反应后成为活性炭终产物，离合机构控制空心轴与转轴连接，从而转轴带动空心轴及括刀转动，将炭化活化室内的活性炭推入出炭槽口，进而排出炉体。如此，动力装置用于控制转轴的转动，离合机构用于控制空心轴的转动，从而上述便于排炭的生物质气化炉能够根据生物质原料的分级反应过程，控制炭的流动，进而将活性炭排出炉体，使用方便，便于控制与操作。

进一步地，所述离合机构包括离合器、链轮和驱动件，所述离合器与所述转轴连接，所述离合器设有销，所述链轮与所述空心轴连接，所述链轮设有与所述销相配合的预留孔，所述驱动件与所述销连接，所述驱动件用于驱动所述销进入或离开所述预留孔。

进一步地，所述驱动件为气缸件或油缸件。

进一步地，上述便于排炭的生物质气化炉还包括具有出炭孔的承重栅盘，所述承重栅盘位于所述还原裂解室内，所述承重栅盘与所述空心轴连接，且所述承重栅盘位于所述刮炭件的下方。

进一步地，上述便于排炭的生物质气化炉还包括限位块，所述限位块套接所述转轴；所述限位块设置于所述刮炭件和所述承重栅盘之间，且所述限位块抵触所述承重栅盘。

进一步地，所述承重栅盘底部设有加强筋，所述承重栅盘通过第一轴套与所述空心轴固定连接。

进一步地，所述加强筋包括直形筋和环形筋，所述直形筋为多个，多个所述直形筋沿所述承重栅盘的径向设置，所述直形筋与所述第一轴套连接；所述环形筋环绕所述承重栅盘的圆心设置，所述环形筋与所述直形筋连接。

进一步地，所述刮炭件包括依次连接的第一板块、第二板块和第三板块，所述第一板块和所述第三板块之间具有间隔，所述第一板块靠近所述承重栅盘设置。

进一步地，上述便于排炭的生物质气化炉还包括悬挂杆和位于所述炭化活化室的第二轴套，所述第二轴套固定套接于所述空心轴，所述悬挂杆的一端连接于所述第二轴套，所述括刀可摆动地套接在所述悬挂杆上，所述悬挂杆靠近所述炭化活化室侧壁的一端安装有刮板，所述刮板用于刮扫所述炭化活化室侧壁上的活性炭。

进一步地，所述炭化活化室的底部还设有安装孔，所述安装孔用于安装所述空心轴，所述安装孔与所述出炭槽口之间具有间隙，所述出炭槽口处安装有炭仓，所述炭仓内设置有用于输送活性炭的炭料输送器，所述炭料输送器包括炭料输送壳体和螺旋输送轴，所述螺旋输送轴可转动地安装于所述炭料输送壳体内，所述螺旋输送轴设有螺旋叶片。

附图说明

图1为本发明实施方式中所述便于排炭的生物质气化炉的结构示意图；

图2为图1的A处放大图；

图3为图1的B处放大图；

图4为本发明实施方式中所述便于排炭的生物质气化炉的刮炭件的结构示意图；

图5为本发明实施方式中所述便于排炭的生物质气化炉的承重栅盘的结构示意图；

图6为图5的局部放大图；

图7为本发明实施方式中所述便于排炭的生物质气化炉的炭化活化室的底部结构示意图；

图8为本发明实施方式中所述便于排炭的生物质气化炉的内壳的结构示意图。

100、炉体，101、预处理室，102、氧化焚烧室，103、还原裂解室，104、炭化活化室，105、出炭槽口，106、承重栅盘，107、出炭孔，108、加强筋，109、直形筋，110、环形筋，111、安装孔，112、第一出气孔，113、主过滤网孔，114、副过滤网孔，115、内壳，201、转轴，202、限位块，203、螺帽，204、第一轴套，205、悬挂杆，206、第二轴套，207、刮板，208、隔热层，209、轴承，210、进水口，211、出水口，300、刮炭件，301、第一板块，302、第二板块，303、第三板块，304、第一齿部，305、第二齿部，400、括刀，500、空心轴，600、离合机构，601、离合器，602、链轮，603、驱动件，604、销，605、预留孔，700、炭仓，710、炭料输送器，711、炭料输送壳体，712、螺旋输送轴，713、螺旋叶片。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”、“第四”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

在一个实施例中，结合图1至图3，一种便于排炭的生物质气化炉，包括炉体100、动力装置、刮炭件300、括刀400、空心轴500和离合机构600，炉体100自上由下依次为预处理室101、氧化焚烧室102、还原裂解室103以及炭化活化室104，动力装置设有转轴201，转轴201伸入炉体100内，空心轴500套接转轴201。离合机构600安装于转轴201的端部，离合机构600能够控制空心轴500与转轴201的连接或分离。转轴201与刮炭件300连接，刮炭件300位于还原裂解室103内。空心轴500与括刀400连接，括刀400位于炭化活化室104内，炭化活化室104的底部具有出炭槽口105(请参考图7)。

上述便于排炭的生物质气化炉中，当炭在炭化活化室104内完成还原反应后，转轴201转动，从而带动刮炭件300转动，进而刮炭件300将还原裂解室103内形成的堆积着的炭刮下，使得炭落入炭化活化室104。当炭在炭化活化室104内进行活化反应后成为活性炭终产物，离合机构600控制空心轴500与转轴201连接，从而转轴201带动空心轴500及括刀400转动，将炭化活化室104内的活性炭推入出炭槽口105，进而排出炉体100。如此，动力装置用于控制转轴201的转动，离合机构600用于控制空心轴500的转动，从而上述便于排炭的生物质气化炉能够根据生物质原料的分级反应过程，控制炭的流动，进而方便地将活性炭排出炉体100，且便于控制与操作。

其中，生物质原料依次通过预处理室101、氧化焚烧室102、还原裂解室103以及炭化活化室104，并通过控制各分室的反应条件，实现生物质原料的分级气化，有效去除焦油。生物质原料在预处理室101内，在20℃-200℃的温度条件下进行蒸发干燥，继续在200℃-600℃温度下发生热解反应，生物质原料裂解得到第一中间产物，该第一中间产物包括可燃气、焦油及炭。该第一中间产物进入到氧化焚烧室102，在900℃-1300℃温度条件及气化介质的作用下发生氧化反应，得到第二中间产物。该第二中间产物包括二氧化碳、水蒸气、炭和焦油。可选地，该气化介质为空气、氧气或水蒸气中的一种或多种。该第二中间产物向下进入到还原裂解室103，在900℃-1100℃温度条件发生还原反应，得到第三中间产物。该第三中间产物包括生物燃气及炭。可选地，该生物燃气的组份包括一氧化炭28份-42份、氢气25份-30份和甲烷10份-20份。该炭进入到炭化活化室104，在450℃-900℃温度条件以及加入水蒸气或二氧化碳的作用下进行活化反应，得到碘值大于800mg/g的活性炭终产物。该炉体100的气化效率高、焦油可完全分解，气体组份调控能力强，原料适用范围广，其运行稳定。该自除焦油式生物质气化反应方法在生产高品质生物燃气的同时，能够生产高附加值的生物炭和活性炭。

进一步地，结合图1至图3，离合机构600包括离合器601、链轮602和驱动件603，离合器601与转轴201连接，离合器601设有销604，链轮602与空心轴500连接，链轮602设有与销604相配合的预留孔605，驱动件603与销604连接，驱动件603用于驱动销604进入或离开预留孔605。当销604***链轮602的预留孔605中，则转轴201与空心轴500实现连接，空心轴500随着转轴201转动而转动。同理，当销604离开链轮602的预留孔605，空心轴500不随着转轴201转动而转动。

进一步地，驱动件603为气缸件或油缸件。

进一步地，请参考图5和图6上述便于排炭的生物质气化炉还包括具有出炭孔107的承重栅盘106，承重栅盘106位于还原裂解室103内，承重栅盘106与空心轴500连接，且承重栅盘106位于刮炭件300的下方。承重栅盘106起到分隔开还原裂解室103和炭化活化室104的作用。并且，承重栅盘106的出炭孔107能够筛选高温炭的尺寸，使得小于该出炭孔107的尺寸才能进入到炭化活化室104中，大于该出炭孔107的尺寸将会被旋转的刮炭件300打碎，直至高温碳能够通过出炭孔107。

进一步地，请参考图1至图3，上述便于排炭的生物质气化炉还包括限位块202，限位块202套接转轴201。限位块202设置于刮炭件300和承重栅盘106之间，且限位块202抵触承重栅盘106。限位块202抵触承重栅盘106，避免承重栅盘106上移，进而避免承重栅盘106与刮炭件300干涉，从而实现对承重栅盘106的定位。

具体地，请参考图1至图3，转轴201靠近刮炭件300的一端安装有螺帽203。螺帽203抵触刮炭件300。螺帽203对刮炭件300进行定位和锁定。其中，螺帽203通过松紧螺丝固定在转轴201上。

进一步地，请参考图1至图3，承重栅盘106底部设有加强筋108，承重栅盘106通过第一轴套204与空心轴500固定连接。由于承重栅盘106底部设置有加强筋108，从而承重栅盘106的刚度大，不易变形，避免因承重栅盘106变形而导致刮炭件300卡死。

此外，由于空心轴500与转轴201离合连接，所以承重栅盘106可随着转轴201转动而转动，也可以转轴201转动而承重栅盘106不转动。

进一步地，请参考图1至图6，加强筋108包括直形筋109和环形筋110，直形筋109为多个，多个直形筋109沿承重栅盘106的径向设置，直形筋109与第一轴套204连接。环形筋110环绕承重栅盘106的圆心设置，环形筋110与直形筋109连接。多个直形筋109沿承重栅盘106的径向设置，环形筋110环绕承重栅盘106的圆心设置，能有效地防止承重栅盘106变形。并且，直形筋109、环形筋110和第一轴套204连成一体，使得整体的刚度大，抵抗变形能力强。

具体地，环形筋110与直形筋109焊接，直形筋109与第一轴套204焊接，第一轴套204与空心轴500焊接。焊接提高整体性，提高结构件的刚度。

进一步地，请参考图1至图4，刮炭件300包括依次连接的第一板块301、第二板块302和第三板块303，第一板块301和第三板块303之间具有间隔，第一板块301靠近承重栅盘106设置。第一板块301和第三板块303之间具有间隔，第一板块301和第三板块303之间通过第二板块302连接，从而刮炭件300具有折弯结构，有利于提高刮炭件300的刚度与强度，进而提高刮炭件300的使用寿命。

其中，第一板块301靠近承重栅盘106，第三板块303用于刮炭，刮下的炭能够暂时存放在第一板块301和第三板块303形成的间隔中。第一板块301用于将刮下的炭推入承重栅盘106的出炭孔107中。第一板块301和第三板块303形成的间隔起到缓存活性炭的作用，避免刮炭件300被活性炭卡死、无法转动。第一板块301起到碾压活性炭的作用，将活性炭粉碎，便于排炭和后续使用。

具体地，请参考图1至图4，第一板块301的边缘设有第一齿部304，第三板块303的边缘设有第二齿部305。第一齿部304能够方便地推铲活性炭，避免活性炭黏附在承重栅盘106上。第二齿部305能够方便刮动刮炭件300上方的炭。其中，第一齿部304可以设置于第一板块301的一侧，也可以设置于第一板块301的两侧。

具体地，第一齿部304的齿顶朝下设置，第二齿部305的齿顶朝上设置。

具体地，第一轴套204位置可调地安装于空心轴500。如此，通过调整第一轴套204的位置，控制刮炭件300与承重栅盘106之间的距离，从而控制输出的活性炭的尺寸大小。如果活性炭尺寸过大，第一板块301将碾压粉碎该活性炭。

进一步地，请参考图1至图3，上述便于排炭的生物质气化炉还包括悬挂杆205和位于炭化活化室104的第二轴套206，第二轴套206固定套接于空心轴500，悬挂杆205的一端连接于第二轴套206，括刀400可摆动地套接在悬挂杆205上，悬挂杆205靠近炭化活化室104侧壁的一端安装有刮板207，刮板207用于刮扫炭化活化室104侧壁上的活性炭。由于括刀400可摆动地套接在悬挂杆205上，所以括刀400既能随着空心轴500转动而转动，又在旋转的过程中摆动，括刀400运动更加灵活，有利于将活性炭扫入出炭槽口105。并且，括刀400摆动设置，使得括刀400具有柔性，避免卡死。此外，刮板207能够将黏附在炭化活化室104侧壁上的活性炭刮下，避免因炭化活化室104侧壁上黏附太多的活性炭而导致后续的高温炭无法进入炭化活化室104。

进一步地，请参考图1至图3，炭化活化室104的底部还设有安装孔111(请参考图7)，安装孔111用于安装空心轴500，安装孔111与出炭槽口105之间具有间隙，出炭槽口105处安装有炭仓700，炭仓700内设置有用于输送活性炭的炭料输送器710，炭料输送器710包括炭料输送壳体711和螺旋输送轴712，螺旋输送轴712可转动地安装于炭料输送壳体711内，螺旋输送轴712设有螺旋叶片713。活性炭落入炭仓700后，能够自动地连续地被炭料输送器710运输离开炉体100，节省人力搬运。

其中，安装孔111与出炭槽口105之间具有间隙，动力装置与炭仓700互不干扰，避免动力装置阻挡活性炭的输出。此外，高温炭进入炭化活化室104内，高温炭能够消耗炭化活化室104的氧气，从而使得炭化活化室104成为真空腔室。

具体地，请参考图1至图3，动力装置的动力源位于炉体100的底部。为避免炭化活化室104内的高温影响离合机构600工作，离合机构600和炉体100底部之间设置有隔热层208。隔热层208套在空心轴500上。其中，隔热层208开设有进水口210和出水口211。如此，冷却水从进水口210流入，并从出水口211流出，降低隔热层208的温度，避免高温影响离合机构600工作。

具体地，请参考图1至图3，隔热层208与空心轴500的连接处缠绕着涂油耐高温润滑油的石棉绳，从而提高连接的密封性。隔热层208和离合机构600之间设置有轴承209。轴承209套接于空心轴500。轴承209用于对隔热层208进行定位。轴承209与隔热层208的接触面涂胶，提高轴承209与隔热层208的接触处的密封性。

具体地，请参考图1至图3，炭化活化室104内设置有温度传感器和湿度传感器。炉体100外部设置有控制器和显示器。显示器、温度传感器和湿度传感器与控制器电性连接。如此，工作人员能够从炉体100的外部了解炭化活化室104内的温度和湿度信息。

具体地，请参考图7，出炭槽口105处设置有用于与炭仓700连接的法兰。法兰连接能够保证连接的气密性，避免空气混入炭化活化室104中，并且，法兰连接有利于快速地连接和拆卸。

具体地，请参考图1至图3，炭化活化室104结构包括外壳和内壳115(请参考图8)，内壳115用于接收来自还原裂解室103的燃气和活性炭，内壳115安装于外壳内，内壳115的侧壁设有第一出气孔112，外壳设有第二出气孔，第二出气孔与第一出气孔112错开设置。如此，来自还原裂解室103的燃气和活性炭落入内壳115中。其中，燃气依次通过第一出气孔112和第二出气孔后离开炉体100，便于收集利用，而第二出气孔与第一出气孔112错开设置，使得燃气的流动不会形成对流。如此，燃气能够依次通过内壳115的第一出气孔112和外壳的第二出气孔，炭粉由于气流通道为曲折通道而不易通过第一出气孔112和第二出气孔，第二出气孔处得到的燃气中炭粉含量低，燃气纯度高。

具体地，请参考图8，第一出气孔112包括主过滤网孔113和副过滤网孔114，主过滤网孔113的所在平面与第二出气孔的所在平面垂直，副过滤网孔114的所在平面与第二出气孔的所在平面平行。副过滤网孔114位于第二出气孔的上方，和/或，副过滤网孔114位于第二出气口的下方。如此，主过滤网孔113和副过滤网孔114均不会第二出气孔相对设置，从而燃气流通的通道为曲折通道，有效地阻止炭粉达到第二出气孔，从而提高燃气的纯度。并且，主过滤网孔113和副过滤网孔114增加了燃气的流通通道，加快了燃气的输出效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种便于排炭的生物质气化炉，其特征在于，包括炉体、动力装置、刮炭件、括刀、空心轴和离合机构，所述炉体自上由下依次为预处理室、氧化焚烧室、还原裂解室以及炭化活化室，所述动力装置设有转轴，所述转轴伸入所述炉体内，所述空心轴套接所述转轴；所述离合机构安装于所述转轴的端部，所述离合机构能够控制所述空心轴与所述转轴的连接或分离；所述转轴与所述刮炭件连接，所述刮炭件位于所述还原裂解室内；所述空心轴与所述括刀连接，所述括刀位于所述炭化活化室内，所述炭化活化室的底部具有出炭槽口；

所述便于排炭的生物质气化炉还包括具有出炭孔的承重栅盘，所述承重栅盘位于所述还原裂解室内，所述承重栅盘与所述空心轴连接，且所述承重栅盘位于所述刮炭件的下方；

所述刮炭件包括依次连接的第一板块、第二板块和第三板块，所述第一板块和所述第三板块之间具有间隔，所述第一板块靠近所述承重栅盘设置。

2.根据权利要求1所述的便于排炭的生物质气化炉，其特征在于，所述离合机构包括离合器、链轮和驱动件，所述离合器与所述转轴连接，所述离合器设有销，所述链轮与所述空心轴连接，所述链轮设有与所述销相配合的预留孔，所述驱动件与所述销连接，所述驱动件用于驱动所述销进入或离开所述预留孔。

3.根据权利要求2所述的便于排炭的生物质气化炉，其特征在于，所述驱动件为气缸件或油缸件。

4.根据权利要求1所述的便于排炭的生物质气化炉，其特征在于，所述便于排炭的生物质气化炉还包括限位块，所述限位块套接所述转轴；所述限位块设置于所述刮炭件和所述承重栅盘之间，且所述限位块抵触所述承重栅盘。

5.根据权利要求1所述的便于排炭的生物质气化炉，其特征在于，所述承重栅盘底部设有加强筋，所述承重栅盘通过第一轴套与所述空心轴固定连接。

6.根据权利要求5所述的便于排炭的生物质气化炉，其特征在于，所述加强筋包括直形筋和环形筋，所述直形筋为多个，多个所述直形筋沿所述承重栅盘的径向设置，所述直形筋与所述第一轴套连接；所述环形筋环绕所述承重栅盘的圆心设置，所述环形筋与所述直形筋连接。

7.根据权利要求1所述的便于排炭的生物质气化炉，其特征在于，所述便于排炭的生物质气化炉还包括悬挂杆和位于所述炭化活化室的第二轴套，所述第二轴套固定套接于所述空心轴，所述悬挂杆的一端连接于所述第二轴套，所述括刀可摆动地套接在所述悬挂杆上，所述悬挂杆靠近所述炭化活化室侧壁的一端安装有刮板，所述刮板用于刮扫所述炭化活化室侧壁上的活性炭。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的便于排炭的生物质气化炉，其特征在于，所述炭化活化室的底部还设有安装孔，所述安装孔用于安装所述空心轴，所述安装孔与所述出炭槽口之间具有间隙，所述出炭槽口处安装有炭仓，所述炭仓内设置有用于输送活性炭的炭料输送器，所述炭料输送器包括炭料输送壳体和螺旋输送轴，所述螺旋输送轴可转动地安装于所述炭料输送壳体内，所述螺旋输送轴设有螺旋叶片。

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