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CN113897203A - 生物质半气化强化自热式炭化装置及控制方法与应用 - Google Patents

生物质半气化强化自热式炭化装置及控制方法与应用 Download PDF

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CN113897203A
CN113897203A CN202111048688.7A CN202111048688A CN113897203A CN 113897203 A CN113897203 A CN 113897203A CN 202111048688 A CN202111048688 A CN 202111048688A CN 113897203 A CN113897203 A CN 113897203A
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李子木
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丁子杰
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Abstract

本发明公开了一种生物质半气化强化自热式炭化装置及控制方法与应用，属于生物质热解炭化技术领域。本发明设计的炭化装置将干燥室、热解室、燃烧区、活化区集成一体，并对各区块进行优化设计，如往复式炉排及炉排挡片实现按照密度大小对生物炭的筛分；气体燃烧室与热解室、干燥室及活化室充分换热后被炉体外部设计的集气区回收、分类后又重新被燃烧区和活化区利用；固体燃烧室通过多燃烧通道设计实现充分燃烧；活化室内生物炭在第一空心挡板与第二空心挡板之间以S形路线运动并与高温烟气及水蒸气之间实现充分活化，设计有利于提高生物炭的转化效率，同时提高了生物炭的品质。且整个炭化过程生产连续，效率高，为中草药渣的炭化技术提供重要指导。

Description

生物质半气化强化自热式炭化装置及控制方法与应用
技术领域
本发明涉及一种炭化炉，属于生物质热解炭化技术领域，具体地涉及一种生物质半气化强化自热式炭化装置及控制方法与应用。
背景技术
随着中药的普及和制药行业的发展，大量中草药渣如何处理成为亟待解决的问题。早在2015年，中草药残渣的年产量就达到3000万吨，近年来又呈现出迅速增长的趋势，这些中草药残渣如何利用是当前需要解决的重要技术问题。
热解技术是热化学技术之一，生物质在限氧条件下热解制备的特征产物称为生物炭。生物炭是一种疏松多孔的富碳固体，因具备多孔结构、高比表面积和丰富含氧官能团而被广泛用作各类废水中去除污染物的吸附剂。
现有生产活性炭的设备往往存在干燥、炭化、燃烧、活化设备分离从而造成大量物质和能量的损失、活化效果不佳、成品炭质量不高等问题，直接影响了生物炭的运用前景。目前已有生物质生产活性炭的专利，如：中国发明专利2006101454562公开了一种制备颗粒活性炭的方法。该方法先将原料筛分，过筛的细料依次放入干燥炉、挤压机、炭化炉、活化炉进行干燥、挤压成型、炭化、活化，最后再将活化料经破碎、筛分、煮洗、干燥获得成品颗粒活性炭。本发明不添加化学药剂，避免了对环境的污染，但生产过程中多个反应器独立，物料转移过程中造成物质的损失和能量的耗散，且生产效益不高。中国发明专利CN2017101148220公开了一种煤制活性炭炉。该活性炭炉设有燃烧单元、反应单元和电加热单元。反应炉升温通过电加热与天然气燃烧产生的热量相结合，能够实现煤制活性炭中炭化和活化的一体化，并形成循环连续生产的模式。电加热单元由多根硅碳棒和温度自控器组成，反应炉升温的部分能量由电加热提供，此法需要消耗大量电能，且需要提供外源天然气，生产成本较高。另外，生成的水蒸气、二氧化碳与通入的氮气得到的混合气体并未均匀的分布到反应单元，从而无法使气体和原料进行高效充分的活化反应。中国发明专利CN2016104544920公开了一种连续式生物质炭气联产装置。炉体内腔从上至下依次设置有干燥室和炭化室；热解过程中产生的热解气在燃烧室燃烧后，高温烟气被送至炭化室与生物炭接触换热。碳化室底部设置有筛孔板，碳化室与出料口之间通过筛孔板分隔，筛孔板由驱动装置驱动。该装置工作过程中产生的焦油含量少，得到的生物炭及可燃气体热值高。但在热解过程中仍存在换热不充分、生物炭品质较低等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种生物质半气化强化自热式炭化装置及控制方法与应用，该炭化装置不仅转化效率高，且制得的生物炭品质优，此外，该炭化装置能充分利用自身能量，具有节省高品质能源的特征。
为实现上述技术目的，本发明公开了一种生物质半气化强化自热式炭化装置，所述炭化装置包括将干燥室、热解室、燃烧区、活化区集成一体的炉体，及位于所述炉体外部的集气区、烟气循环区及空气预热区；
所述炉体顶端设有进料口、出气口，所述炉体底端设有集炭口、进气口；所述进料口朝向干燥室，所述干燥室内设有坡式透气干燥板，所述坡式透气干燥板的中部高于沿长度方向延伸的两端，且所述坡式透气干燥板的两端末端边沿与所述炉体内侧壁之间留有空隙；
所述热解室内设有位于所述坡式透气干燥板下方且沿所述炉体内侧壁周向分布的往复式炉排，所述往复式炉排一端固定连接所述炉体内侧壁，另一端连接沿竖直方向布置的炉排挡片，所述炉排挡片底端设有高密度生物质流入燃烧区的镂空通孔；
所述燃烧区包括依次位于所述往复式炉排下方的气体燃烧室、固体燃烧室，其中，所述气体燃烧室还连通所述热解室、干燥室；
所述活化区包括用于收集由炉排挡片顶端溢出低密度生物炭的集炭室、位于所述集炭室下方的生物质活化室，所述生物质活化室通过炉体底端集炭口连接位于所述炉体外部的储炭仓；
所述集气区包括连接所述炉体顶端出气口的凝汽器，所述凝汽器出口连接两条支路，一条支路连接储气罐，所述储气罐的气路通向所述气体燃烧室，另一条支路连接储水罐一端，所述储水罐另一端连接水蒸气发生器，所述水蒸气发生器通过炉体底端进气口连接生物质活化室；
所述烟气循环区包括一端连接所述固体燃烧室的烟气暂储仓，所述烟气暂储仓另一端连接生物质活化室；且所述烟气暂储仓与固体燃烧室相连接气路上设有抽气装置；
所述空气预热区包括连接所述固体燃烧室的空气管道，所述空气管道尾端连接外部引风机，且所述空气管道上还设有换热管。
进一步地，所述往复式炉排上设有一个或两个及两个以上间隔分布的炉排挡片，当所述炉排挡片超过一个时，相邻各炉排挡片的高度沿生物质流动方向呈梯度变化。
进一步地，各所述炉排挡片上设有震动装置。
进一步地，各所述炉排挡片的镂空通孔旁设有用于调整镂空通孔开合程度的流量调节板。
进一步地，各所述炉排挡片顶端还设有用于将低密度生物炭转移至集炭室的过渡板。
进一步地，所述固体燃烧室由沿水平方向并列布置的一个以上燃烧通道组成，各燃烧通道之间设有烟灰通道，所述固体燃烧室内还设有灰渣清理口和布风板。
进一步地，各所述燃烧通道内设有挡炭板或/和促燃块或/和限速块。
进一步地，所述生物质活化室为内侧壁夹层设计的空心腔体，在所述空心腔体内设有锥型分料器、位于所述锥型分料器下方的中空支撑柱，及沿所述中空支撑柱轴向和/或周向分布的一个以上第一空心挡板，各所述第一空心挡板间平行设置且与所述中空支撑柱轴不平行且不垂直，各第一空心挡板与所述中空支撑柱内部相通形成水蒸气通道；
所述生物质活化室内侧壁上设有一个以上第二空心挡板，各所述第二空心挡板间平行设置且不平行于第一空心挡板；各第二空心挡板与所述生物质活化室内侧壁相通形成烟气通道；
各所述第一空心挡板板面及各所述第二空心挡板板面均设有通孔。
为更好实现本发明技术目的，本发明还公开了上述生物质半气化强化自热式炭化装置的控制方法，它包括如下步骤：
1)未进料前，将事先储气罐内燃气送入气体燃烧室内燃烧并控制所述气体燃烧室内温度为600～700℃，将一定量燃气经换热管送入空气通道且点燃后送入固体燃烧室，燃烧后的烟气进入烟气暂储仓并送入生物质活化室内侧壁内，将事先预留在储水罐内水通过水蒸气发生器转化后送入生物质活化室的中央支撑柱内，控制所述生物质活化室内温度为400～500℃；
2)向炉体进料，开启往复式炉排；生物质在干燥室内完成预干燥，在热解室内热解后，高密度生物质进入固体燃烧室内燃烧生成高温烟气，低密度生物质转移至生物质活化室内与进入所述生物质活化室内的高温烟气、水蒸气充分活化，制得的生物炭经炉体底端集炭口送入储炭仓；
气体收集装置将收集到的气体送入凝汽器，冷凝的水送入储水罐后被水蒸气发生器转化为水蒸气送入生物质活化室的水蒸气通道，未冷凝的热解气送入储气罐后继续转移至气体燃烧室内燃烧。
此外，本发明还公开了上述生物质半气化强化自热式炭化装置用于将中草药渣热解为生物炭。
有益效果：
1、本发明设计的炭化装置将干燥室、热解室、燃烧区、活化区集成一体，并对各区块进行优化设计，如往复式炉排及炉排挡片实现按照密度大小对生物炭的筛分；气体燃烧室与热解室、干燥室及活化室充分换热后被炉体外部设计的集气区回收、分类后又能重新被燃烧区和活化区利用；固体燃烧室通过多通道设计实现充分燃烧；活化室内生物炭在第一空心挡板与第二空心挡板之间以S形路线运动以实现充分活化，这些都有利于提高生物炭的转化效率，同时提高了生物炭的品质。
2、本发明设计的炭化装置将炭化炉主体与外部的集气区、烟气循环区、空气预热区等协调作用，在不需要额外能量的基础上，实现能量的自给自足。
附图说明
图1为本发明设计的炭化装置结构示意图；
图2为本发明设计的炭化装置结构示意图；
图3为图1中炉体内部结构示意图；
图4为图1中炭化装置运行的工艺流程图；
其中，上述附图中各部件编号如下：
炉体1(其中，顶端1.1、进料口1.2、出气口1.3、底端1.4、集炭口1.5、进气口1.6、内侧壁1.7、气体收集装置1.8)；
空隙H；
干燥室2(其中，坡式透气干燥板2.1)；
热解室3(其中，往复式炉排3.1、炉排挡片3.2(其中，第一炉排挡片3.21、第二炉排挡片3.22、第三炉排挡片3.23、一级物料区I、二级物料区II、三级物料区III)、镂空通孔3.3、流量调节板3.4、过渡板3.5、震动装置3.6)；
燃烧区4(其中，气体燃烧室4.1(其中，热电偶4.11)、固体燃烧室4.2(其中，燃烧通道4.3、第一燃烧通道4.30、第二燃烧通道4.31、第三燃烧通道4.32、挡炭板4.33、促燃块4.34、布风板4.35、限速块4.36、灰渣清理口4.37、烟灰通道4.38、透气板4.39))；
活化区5(其中，集炭室5.1、生物质活化室5.2、内侧壁5.3、空心腔体5.4、锥型分料器5.5、中空支撑柱5.6、第一空心挡板5.7、第二空心挡板5.8、水蒸气通道IV、烟气通道V)；
集气区6(其中，凝汽器6.1、储气罐6.2、储水罐6.3、水蒸气发生器6.4、风机6.5、流量阀6.6)；
烟气循环区7(其中，抽气装置7.1、烟气暂储仓7.2、泵气装置7.3)；
空气预热区8(换热管8.1、空气管道8.2、送风装置8.3)；
进料斗9；
进料绞龙10(其中，进料阀门10.1)；
储炭仓11；
出料绞龙12(其中，出料阀门12.1)；
外部电机13；
引风机14；
辅助燃烧装置15；
底座16。
具体实施方式
本发明为解决现有生物质热解设备存在物质和能量损失高、活化效果不好及成品炭质量不高等问题，公开了一种生物质半气化强化自热式炭化装置。
该炭化装置包括将干燥室、热解室、燃烧区、活化区集成一体的炉体，及位于所述炉体外侧的集气区、烟气循环区及空气预热区，其中，所述集气区、烟气循环区为将从炉体回收到的气体重新送入炉体内利用，所述空气预热区为对引入的外部燃气在空气管道内加热后送入燃烧区内，进而为所述干燥室、热解室及活化区提供热量。
具体的，本发明设计的炉体顶端设有进料口、出气口，所述炉体底端设有集炭口、进气口；所述进料口朝向干燥室，所述干燥室内设有坡式透气干燥板，所述坡式透气干燥板的中部高于沿长度方向延伸的两端，且所述坡式透气干燥板的两端末端边沿与所述炉体内侧壁之间留有空隙；进而方便沿进料口流入的生物质在坡式透气干燥板上完成干燥后受重力顺利流入热解室内。
所述热解室内设有位于所述坡式透气干燥板下方且沿所述炉体内侧壁周向分布的往复式炉排，所述往复式炉排一端固定连接所述炉体内侧壁，另一端连接沿竖直方向布置的炉排挡片，所述炉排挡片底端设有高密度生物质流入燃烧区的镂空通孔，各所述炉排挡片顶端还设有低密度生物炭转移至集炭室的过渡板。其中，所述往复式炉排还连接外部电机，所述炉排挡片可以为一个或呈间隔分布的相互平行设置的两个及两个以上，且当所述炉排挡片超过一个时，相邻各炉排挡片的高度呈梯度变化，如各炉排挡片的高度沿生物质流动方向逐渐增大，而镂空通孔的设计是为了实现高密度生物质依次穿过镂空通孔流出，各所述炉排挡片的镂空通孔旁设有用于调整镂空通孔开合程度的流量调节板，且各所述炉排挡片上设有震动装置，所述流量调节板、震动装置也分别连接外部电机。
所述燃烧区包括依次位于所述往复式炉排下方的气体燃烧室、固体燃烧室，其中，所述气体燃烧室还连通所述热解室、干燥室。所述气体燃烧室内能够燃烧的气体来源于集气区，燃烧气体产生的热量提供给所述热解室和干燥室，本发明还选择在气体燃烧室内设置辅助燃烧装置。所述固体燃烧室用于燃烧从炉排挡片的镂空通孔流出的高密度生物质，为实现生物质在固体燃烧室内的充分燃烧，本发明选择在所述固体燃烧室内由沿水平方向并列布置一个以上燃烧通道，各所述燃烧通道内设有挡炭板或/和促燃块或/和限速块，且各燃烧通道之间设有烟灰通道，本发明优选各烟灰通道上分布若干个圆形通孔，且所述圆形通孔呈现上层孔径大而疏、下层孔径小而密的特点，并且在所述圆形通孔也设有流量调节板，当灰渣量大且多时，流量调节板上移，反之，其向下移动，具体工况通过控制流量调节板的上下移动调节烟气及灰渣流量。
此外，在固体燃烧室底端还设有灰渣清理口和布风板，且本发明还选择在气体燃烧室内设置辅助燃烧装置。此外，所述固体燃烧室连接所述烟气循环区内设置的烟气暂储仓一端，所述烟气暂储仓另一端连接生物质活化室，所述固体燃烧室与所述烟气暂储仓相连接的气体通路上还设有抽气装置，从而将燃烧后高温烟气转移至生物质活化室内进一步制得生物炭。
所述活化区包括用于收集由炉排挡片顶端溢出低密度生物炭的集炭室、位于所述集炭室下方的生物质活化室，所述生物质活化室通过炉体底端集炭口连接位于所述炉体外部的储炭仓；所述生物质活化室为内侧壁夹层设计的空心腔体，在所述空心腔体内设有锥型分料器、位于所述锥型分料器下方的中空支撑柱，及沿所述中空支撑柱轴向和/或周向分布的一个以上第一空心挡板，各所述第一空心挡板间平行设置且与所述中空支撑柱不平行且不垂直，各第一空心挡板与所述中空支撑柱内部相通形成水蒸气通道，且通过所述集气区导入水蒸气至中空支撑柱及各第一空心挡板内；此外，所述生物质活化室内侧壁上设有一个以上第二空心挡板，各所述第二空心挡板间平行设置且不平行于第一空心挡板；各第二空心挡板与所述低密度生物质活化室内侧壁相通形成烟气通道，由固体燃烧室产生的高温烟气输送至第二空心挡板与生物质活化室内侧壁内，与此同时，无论是第一空心挡板，还是第二空心挡板，及生物质活化室内侧壁，均开设表面通孔，实现与低密度生物质之间的充分活化。其中，本发明还优选各通孔的分布密度呈现为上疏下密的特点。
所述集气区包括连接所述炉体顶端的出气口的凝汽器，所述凝汽器出口连接两条支路，一条支路连接储气罐，所述储气罐的气路通向所述气体燃烧室，另一条支路连接储水罐一端，所述储水罐另一端连接水蒸气发生器，所述水蒸气发生器通过气路连接生物质活化室；
所述烟气循环区包括连接所述固体燃烧室的烟气暂储仓，所述烟气暂储仓另一端连接生物质活化室；且所述烟气暂储仓与固体燃烧室相连接气路上设有抽气装置；
所述空气预热区包括连接所述固体燃烧室的输气管道，所述输气管道尾端连接外部引风机，且所述输气管道上还设有换热管。
本发明还选择在炉体进料口处设置进料斗，在所述进料斗与进料口之间安装设有进料绞龙，所述进料绞龙还连接进料控制阀。所述炉体底端设有集炭口，所述集炭口连接储炭仓，所述储炭仓与集炭口之间也设有出料绞龙，同理，所述出料绞龙也连接出料控制阀。
本发明还公开了上述炭化装置的控制方法，它包括如下步骤：
1)未进料前，将事先预留在储气罐内燃气送入气体燃烧室内燃烧并控制所述气体燃烧室内温度为600～700℃，将一定量燃气经换热管送入空气通道且点燃后送入固体燃烧室，燃烧后的烟气进入烟气暂储仓并送入生物质活化室内侧壁内，将事先预留在储水罐内水通过水蒸气发生器转化后送入生物质活化室的中央支撑柱内，控制所述生物质活化室内温度为400～500℃；
2)向炉体进料，开启往复炉排；生物质在干燥室内完成预干燥，在热解室内热解后，高密度生物质进入固体燃烧室内燃烧生成高温烟气，低密度生物质转移至生物质活化室内与进入所述生物质活化室内的高温烟气、水蒸气充分活化，制得的生物炭经炉体底端出料口送入储炭仓；
气体收集装置将收集到的气体送入凝汽器，冷凝的水送入储水罐后被水蒸气发生器转化为水蒸气送入生物质活化室的中央支撑柱内，未冷凝的热解气送入储气罐后继续转移至气体燃烧室内燃烧。
实施例1
结合图1、图2和图3，本实施例公开了一种炉体1呈四棱柱型，其底部为底座16支撑；所述炉体1还可为圆柱体或其它规则及不规则形状。
所述炭化装置包括将干燥室2、热解室3、燃烧区4、活化区5集成一体的炉体1，及位于所述炉体1外侧的集气区6、烟气循环区7及空气预热区8，其中，所述集气区6、烟气循环区7为将从炉体1回收到的气体重新送入炉体1内利用，所述空气预热区8为对引入的外部燃气在空气管道9内加热后送入燃烧区4内，进而为所述干燥室2、热解室3及活化区5提供热量。
具体的，本实施例设计的炉体1顶端1.1设有进料口1.2、出气口1.3，所述炉体1底端1.4设有集炭口1.5、进气口1.6；所述进料口1.2朝向干燥室2，所述干燥室2内设有坡式透气干燥板2.1，所述坡式透气干燥板2.1的中部高于沿长度方向延伸的两端，且所述坡式透气干燥板的两端末端边沿与所述炉体1内侧壁1.7之间留有空隙H；进而方便沿进料口1.2流入的生物质在坡式透气干燥板2.1上完成干燥后受重力流入热解室3内。与此同时，在炉体1进料口1.2处设置进料斗9，在所述进料斗9与进料口1.2之间安装设有进料绞龙10，所述进料绞龙10还连接进料阀门10.1。所述炉体1底端1.4处设有集炭口1.5，所述集炭口1.5连接储炭仓11，所述储炭仓11与集炭口1.5之间也设有出料绞龙12，同理，所述出料绞龙12也连接出料阀门12.1。所述炉体1顶端1.1处的出气口1.3还连接集气区6。
所述热解室3内设有位于所述坡式透气干燥板2.1下方且沿所述炉体1内侧壁1.7周向分布的往复式炉排3.1，所述往复式炉排3.1一端固定连接所述炉体1内侧壁1.7，另一端连接沿竖直方向布置的炉排挡片3.2，所述炉排挡片3.2底端设有高密度生物质流入燃烧区4的镂空通孔3.3，对于所述镂空形状，本实施例选择筛面由压成波浪形的筛条组成，筛条横断面为倒梯字形，但任意形状的镂空均在本发明保护范围内，与此同时，各所述炉排挡片3.2的镂空通孔3.3旁设有用于调整镂空通孔3.3开合程度的流量调节板3.4。各所述炉排挡片3.2顶端还设有低密度生物炭转移至生物质活化室5.2的过渡板3.5。本实施例选择设计三个相互平行设置的炉排挡片3.2，各炉排挡片3.2的高度沿生物质流动方向逐渐增大，其中，第一炉排挡片3.21与炉体1内侧壁1.7形成一级物料区I，第二炉排挡片3.22与所述第一炉排挡片3.21形成二级物料区II，第三炉排挡片3.23与所述第二炉排挡片3.22形成三级物料区III，各炉排挡片3.2上还设有震动装置3.6，所述震动装置3.6、流量调节板3.4及往复式炉排3.1均连接外部电机13。由干燥室2两端末端边沿流下的生物质在往复式炉排3.1中一边进行热解，一边发生移动，其中，高密度生物质穿过各镂空通孔3.3，并在各物料分级区内完成分级，得到的高密度生物质进入燃烧区4内，低密度生物质溢出各炉排挡片3.2顶端并进入生物质活化室5.2。
所述燃烧区4包括依次位于所述往复式炉排3.1下方的气体燃烧室4.1、固体燃烧室4.2，其中，所述气体燃烧室4.1还连通所述热解室3、干燥室2，本实施例选择所述气体燃烧室4.1侧壁上设有热量及气体流出的通孔，并且在所述气体燃烧室4.1内部或外部还设置热电偶4.11及辅助燃烧装置15。所述气体燃烧室4.1内能够燃烧的气体来源于集气区6，燃烧气体产生的热量提供给所述热解室3和干燥室2。所述固体燃烧室4.2用于燃烧从炉排挡片3.2的镂空通孔3.3流出的高密度生物质，为实现生物质在固体燃烧室4.2内的充分燃烧，如图3所示，本实施例选择在所述固体燃烧室4.2内由沿水平方向并列布置三个燃烧通道4.3，其中第一燃烧通道4.30内设有挡炭板4.33及位于所述挡炭板4.33下方的促燃块4.34及布风板4.35，第二燃烧通道4.31内设有限速块4.36，且第二燃烧通道4.31内设有灰渣清理口4.37，且第一燃烧通道4.30与第二燃烧通道4.31间设有方便高温烟气溢出的烟灰通道4.38，所述第二燃烧通道4.31与第三燃烧通道4.32间设有转移高温烟气的透气板4.39，且所述第三燃烧通道4.32还连通烟气循环区7；由炉排挡片3.2的镂空通孔3.3流出的密度最大的生物质首先进入第一燃烧通道4.30内，与挡炭板4.33发生碰撞，形成统一运行速度的颗粒炭，引风机14将外部部分可燃气体经换热管8.1送至空气管道8.2内，再经送风装置8.3调节和辅助燃烧装置15加热后吹至第一燃烧通道4.30内，其中，本实施例优选在固体燃烧室4.2内、气体燃烧室4.1内设置的辅助燃烧装置15为点火装置，所述送风装置8.3为脉冲式送风仪；燃烧的可燃性气体与颗粒炭在促燃块4.34处燃烧，与此同时，布风板4.35可以有效组织气流，使第一燃烧通道4.30内的燃烧更加剧烈。燃烧后的高温烟气经过烟灰通道4.38进入第二燃烧通道4.31内，与限速块4.36发生碰撞，降低灰渣流速，使灰渣在灰渣清理口4.37处发生沉积，可通过灰渣清理口4.37定期清理灰渣。进一步燃烧过后的高温烟气通过透气板4.39进入第三燃烧通道4.32内并被烟气循环区7内设置的抽气装置7.1收集至烟气暂储仓7.2中，然后经过泵气装置7.3继续送入活化区5内。具体的，结合图1可知，所述烟气循环区7包括连接所述固体燃烧室4.2的烟气暂储仓7.2，所述烟气暂储仓7.2另一端连接生物质活化室5.2；且所述烟气暂储仓7.2与固体燃烧室4.2相连接气路上设有抽气装置7.1。
所述活化区5包括用于收集由炉排挡片3.2顶端溢出低密度生物炭的集炭室5.1、位于所述集炭室5.1下方的生物质活化室5.2，所述生物质活化室5.2通过炉体1底端1.4集炭口1.5连接位于所述炉体1外部的储炭仓12；所述生物质活化室5.2为内侧壁5.3夹层设计的空心腔体5.4，在所述空心腔体5.4内设有锥型分料器5.5、位于所述锥型分料器5.5下方的中空支撑柱5.6，及沿所述中空支撑柱5.6轴向和/或周向分布的一个以上第一空心挡板5.7，各所述第一空心挡板5.7间平行设置且与所述中空支撑柱轴5.6不平行且不垂直，各第一空心挡板5.7与所述中空支撑柱5.6内部相通，且通过导入所述集气区6收集的水蒸气至水蒸气通道IV内；此外，所述生物质活化室5.2内侧壁5.3上设有一个以上第二空心挡板5.8，各所述第二空心挡板5.8间平行设置且不平行于第一空心挡板5.7；各第二空心挡板5.8与所述生物质活化室5.2内侧壁5.3相通，由固体燃烧室4.2产生的高温烟气输送至烟气通道V内，与此同时，无论是第一空心挡板5.7，还是第二空心挡板5.8，及生物质活化室5.2内侧壁5.3，均开设表面通孔，实现与低密度生物质之间的充分活化，本实施例还优选所述第一空心挡板5.7、第二空心挡板5.8与中空支撑柱5.6之间夹角优选为30°左右。
所述集气区6包括连接所述炉体1顶端1.1的出气口1.3的凝汽器6.1，所述凝汽器6.1出口连接两条支路，一条支路连接储气罐6.2，所述储气罐6.2的气路通向所述气体燃烧室4.1，且在储气罐6.2与气体燃烧室4.1之间的气路上设有风机6.5和流量阀6.6；另一条支路连接储水罐6.3一端，所述储水罐6.3另一端连接水蒸气发生器6.4，所述水蒸气发生器6.4通过气路连接生物质活化室5.2；
所述空气预热区8包括连接所述固体燃烧室4.2的空气管道8.2，所述空气管道8.2尾端连接外部引风机14，且所述空气管道8.2上还设有换热管8.1。
实施例2
本实施例公开了实施例1所述装置的控制方法，结合图4，它包括如下步骤：
1)关闭进料绞龙11上的进料阀门11.1和出料绞龙13上的出料阀门13.1，打开气体燃烧室4.1内设置的辅助燃烧装置16，预留在储气罐6.2中的燃气经引风机15送入气体燃烧室4.1，通过调节流量阀6.6控制气体燃烧室4.1内温度稳定在600～700℃。空气预热区8上的引风机15将一定量的燃气经由换热管8.1送入空气管道8.2，经固体燃烧室4.2内设置的辅助燃烧装置16点燃后进入固体燃烧室4.2。燃烧过后的烟气经烟气循环区7上的抽气装置7.1送入烟气暂储仓7.2，泵气装置7.3按一定流量将烟气通入生物质活化室5.2内侧壁5.3。储水罐6.3中事先预留的水通入水蒸气发生器6.4，产生的水蒸气经管道送至生物质活化室5.2内的中空支撑柱5.6内。固体燃烧室4.2燃烧产生的热量经边壁传递至生物质活化室5.2为预热提供能量，整个预热过程约持续15～20分钟。
2)打开进料阀门11.1，打开往复式炉排3.2，启动震动装置3.6以3Hz频率震动，启动流量调节板3.4使其移动至最低处。中草药渣按一定流量送入炉体1进料口1.2，掉落至坡式透气干燥板2.1上，利用重力作用进入一级物料区I，当药渣堆积高度超过第一炉排挡片3.21高度时，药渣进入二级物料区II，当药渣堆积高度超过第二炉排挡片3.22高度时，药渣进入三级物料区III。约5h后，缓慢调节流量调节板3.4使密度较大的高灰分药渣炭从炉排挡片3.2下部的镂空通孔3.3通过，密度较小的低灰分药渣炭漫过第三炉排挡片3.23进入集炭室5.1。
3)密度较大的高灰分药渣炭进入第一燃烧通道4.30，与挡炭板4.33发生碰撞，防止未发生燃烧的炭颗粒进入烟灰通道4.38，同时统一炭颗粒速度。
空气预热区8上的引风机15将经换热管8.1送至空气管道8.2，再经送风装置8.3调节和辅助燃烧装置16加热吹至第一燃烧通道4.30。第一燃烧通道4.30下部设置的促燃块4.34，可以有效汇聚气体，同时布风板4.35可以有效组织气流，使炭颗粒与高温空气在挡炭板4.33下部区域发生剧烈燃烧，未燃烧充分的炭颗粒与促燃块4.34发生碰撞，将颗粒表面灰分抖落，在促燃块4.34区域燃尽。燃烧后的灰分随高温烟气一起通过烟灰通道4.38被吹入第二燃烧通道4.31。灰分进入第二燃烧通道4.31后与限速块4.36发生碰撞，降低灰渣流速，使灰渣在灰渣清理口4.37处发生沉积，可通过灰渣清理口4.37定期清理灰渣。燃烧过后的高温烟气通过透气板4.39进入第三燃烧通道4.32，进一步地被抽气装置7.1收集存入烟气暂储仓7.2，再由泵气装置7.3按一定流量送入生物质活化室5.2的内侧壁5.3。
集炭室5.1中的低密度炭以一定流量进入生物质活化室5.2，经锥型分料器5.5分料后，与第一空心挡板5.7的直接受压面接触过程中被高温烟气和水蒸气活化，活化后的生物炭在集炭口15堆积，活化过程约持续12～15分钟。活化炭经出料绞龙13送至储炭仓12进行储存。
4)炉体1出气口1.3处设置的气体收集装置1.8将收集到的气体送入集气区6内的凝汽器6.1，冷凝的水送入储水罐6.3储存，再由水蒸气蒸发器6.4转化为水蒸气，送入生物质活化室5.2内；未冷凝的热解气送入储气罐6.2，由引风机15按一定流量送入气体燃烧室4.1进行燃烧，同时，燃烧后的高温烟气经往复式炉排3.1上行，为物料热解炭化提供热量。
应用例1
炭化原料为混合中草药渣，平均密度为100kg/m3，热解室的体积为22.3m3，可容纳物料2.23t，炭化周期为5h，24h可以炭化10.70t药渣原料。此时绞龙的螺旋直径为10cm，转轴直径4cm，螺距为1cm，转速为30r/min。产炭率约为45％，10.70t物料总能量中大约有30％用于炉体升温与炭化过程的保温，连续式炭化一天产炭4.86t，产炭效率为0.203t/h。
应用例2
炭化原料为全草类中草药渣，平均密度为70kg/m3，热解室的体积为22.3m3，可容纳物料1.56t，炭化周期为5h，24h可以炭化7.49t药渣原料。此时绞龙的螺旋直径为10cm，转轴直径4cm，螺距为1cm，转速为20r/min。产炭率约为40％，7.49t物料总能量中大约有30％用于炉体升温与炭化过程保温，连续式炭化一天产炭3.01t，产炭效率为0.125t/h。
应用例3
炭化原料为藤、木、茎枝类中草药渣，平均密度为120kg/m3，热解室的体积为22.3m3，物料通道可容纳2.68t，炭化周期为5h，24h可以炭化12.86t药渣原料，此时绞龙的螺旋直径为10cm，转轴直径4cm，螺距为1cm，转速为36r/min。产炭率约为50％，12.86t物料总能量中大约有30％用于炉体升温与炭化过程保温，连续式炭化一天产炭6.43t，产炭效率为0.268t/h。
综上所述，本发明设计的炭化装置及方法在提高生物炭转化效率的基础上，还实现了能量的充分自用，其为中草药渣的炭化技术提供重要指导。
以上实施例仅为最佳举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。除上述实施例外，本发明还有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物质半气化强化自热式炭化装置，其特征在于，所述炭化装置包括将干燥室(2)、热解室(3)、燃烧区(4)、活化区(5)集成一体的炉体(1)，及位于所述炉体(1)外部的集气区(6)、烟气循环区(7)及空气预热区(8)；
所述炉体(1)顶端(1.1)设有进料口(1.2)、出气口(1.3)，所述炉体(1)底端(1.4)设有集炭口(1.5)、进气口(1.6)；所述进料口(1.2)朝向干燥室(2)，所述干燥室(2)内设有坡式透气干燥板(2.1)，所述坡式透气干燥板(2.1)的中部高于沿长度方向延伸的两端，且所述坡式透气干燥板(2.1)的两端末端边沿与所述炉体(1)内侧壁(1.7)之间留有空隙；
所述热解室(3)内设有位于所述坡式透气干燥板(2.1)下方且沿所述炉体(1)内侧壁(1.7)周向分布的往复式炉排(3.1)，所述往复式炉排(3.1)一端固定连接所述炉体(1)内侧壁(1.7)，另一端连接沿竖直方向布置的炉排挡片(3.2)，所述炉排挡片(3.2)底端设有高密度生物质流入燃烧区(4)的镂空通孔(3.3)；
所述燃烧区(4)包括依次位于所述往复式炉排(3.1)下方的气体燃烧室(4.1)、固体燃烧室(4.2)，其中，所述气体燃烧室(4.1)还连通所述热解室(3)、干燥室(2)；
所述活化区(5)包括用于收集由炉排挡片(3.2)顶端溢出低密度生物炭的集炭室(5.1)、位于所述集炭室(5.1)下方的生物质活化室(5.2)，所述生物质活化室(5.2)通过炉体(1)底端(1.4)集炭口(1.5)连接位于所述炉体(1)外部的储炭仓(11)；
所述集气区(6)包括连接所述炉体(1)顶端(1.1)出气口(1.3)的凝汽器(6.1)，所述凝汽器(6.1)出口连接两条支路，一条支路连接储气罐(6.2)，所述储气罐(6.2)的气路通向所述气体燃烧室(4.1)，另一条支路连接储水罐(6.3)一端，所述储水罐(6.3)另一端连接水蒸气发生器(6.4)，所述水蒸气发生器(6.4)通过炉体(1)底端(1.4)进气口(1.6)连接生物质活化室(5.2)；
所述烟气循环区(7)包括一端连接所述固体燃烧室(4.2)的烟气暂储仓(7.2)，所述烟气暂储仓(7.2)另一端连接生物质活化室(5.2)；且所述烟气暂储仓(7.2)与固体燃烧室(4.2)相连接气路上设有抽气装置(7.1)；
所述空气预热区(8)包括连接所述固体燃烧室(4.2)的空气管道(8.2)，所述空气管道(8.2)尾端连接外部引风机(14)，且所述空气管道(8.2)上还设有换热管(8.1)。
2.根据权利要求1所述生物质半气化强化自热式炭化装置，其特征在于，所述往复式炉排(3.1)上设有一个或两个及两个以上间隔分布的炉排挡片(3.2)，当所述炉排挡片(3.2)超过一个时，相邻各炉排挡片(3.2)的高度沿生物质流动方向呈梯度变化。
3.根据权利要求2所述生物质半气化强化自热式炭化装置，其特征在于，各所述炉排挡片(3.2)上设有震动装置(3.6)。
4.根据权利要求1～3所述生物质半气化强化自热式炭化装置，其特征在于，各所述炉排挡片(3.2)的镂空通孔(3.3)旁设有用于调整镂空通孔(3.3)开合程度的流量调节板(3.4)。
5.根据权利要求1～3所述生物质半气化强化自热式炭化装置，其特征在于，各所述炉排挡片(3.2)顶端还设有用于将低密度生物炭转移至集炭室(5.1)的过渡板(3.5)。
6.根据权利要求1所述生物质半气化强化自热式炭化装置，其特征在于，所述固体燃烧室(4.2)由沿水平方向并列布置的一个以上燃烧通道(4.3)组成，各燃烧通道(4.3)之间设有烟灰通道，所述固体燃烧室(4.2)内还设有灰渣清理口和布风板。
7.根据权利要求6所述生物质半气化强化自热式炭化装置，其特征在于，各所述燃烧通道(4.3)内设有挡炭板或/和促燃块或/和限速块。
8.根据权利要求1所述生物质半气化强化自热式炭化装置，其特征在于，所述生物质活化室(5.2)为内侧壁(5.3)夹层设计的空心腔体(5.4)，在所述空心腔体(5.4)内设有锥型分料器(5.5)、位于所述锥型分料器(5.5)下方的中空支撑柱(5.6)，及沿所述中空支撑柱(5.6)轴向和/或周向分布的一个以上第一空心挡板(5.7)，各所述第一空心挡板(5.7)间平行设置且与所述中空支撑柱轴(5.6)不平行且不垂直，各第一空心挡板(5.7)与所述中空支撑柱(5.6)内部相通形成水蒸气通道IV；
所述生物质活化室(5.2)内侧壁(5.3)上设有一个以上第二空心挡板(5.8)，各所述第二空心挡板(5.8)间平行设置且不平行于第一空心挡板(5.7)；各第二空心挡板(5.8)与所述生物质活化室(5.2)内侧壁(5.3)相通形成烟气通道V；
各所述第一空心挡板(5.7)板面及各所述第二空心挡板(5.8)板面均设有通孔。
9.一种权利要求1～8中任意一项所述生物质半气化强化自热式炭化装置的控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
1)未进料前，将事先预留在储气罐(6.2)内燃气送入气体燃烧室内燃烧(4.1)并控制所述气体燃烧室(4.1)内温度为600～700℃，将一定量燃气经换热管(8.1)送入空气管道(8.2)且点燃后送入固体燃烧室(4.2)，燃烧后的烟气进入烟气暂储仓(7.2)并送入生物质活化室(5.2)内侧壁(5.3)内，将事先预留在储水罐(6.3)内水通过水蒸气发生器(6.4)转化后送入生物质活化室(5.2)的中央支撑柱(5.6)内，控制所述生物质活化室(5.2)内温度为400～500℃；
2)向炉体(1)进料，开启往复式炉排(3.1)；生物质在干燥室(2)内完成预干燥，在热解室(3)内热解后，高密度生物质进入固体燃烧室(4.2)内燃烧生成高温烟气，低密度生物质转移至生物质活化室(5.2)内与进入所述生物质活化室(5.2)内的高温烟气、水蒸气充分活化，制得的生物炭经炉体(1)底端(1.4)集炭口(1.5)送入储炭仓(11)；
气体收集装置(1.8)将收集到的气体送入凝汽器(6.1)，冷凝的水送入储水罐(6.3)后被水蒸气发生器(6.4)转化为水蒸气送入生物质活化室(5.2)的水蒸气通道IV，未冷凝的热解气送入储气罐6.2后继续转移至气体燃烧室(4.1)内燃烧。
10.一种权利要求1～8中任意一项所述生物质半气化强化自热式炭化装置用于将中草药渣热解为生物炭。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115651712A (zh) * 2022-10-28 2023-01-31 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 用于联产富氢合成气及活性炭的装置及方法、活性炭
WO2025073011A1 (en) * 2023-10-06 2025-04-10 BioCarbon Pty Ltd Biomass pyrolysis system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102226092A (zh) * 2011-05-30 2011-10-26 南京师范大学 连续式生物质低温热解炭化方法及其炭化炉
CN104031656A (zh) * 2014-05-29 2014-09-10 北京化工大学 一种生物质半气化产炭炉
CN106854471A (zh) * 2015-12-08 2017-06-16 山东龙口凯祥有限公司 连续式生物质温控炭化炉
CN108085023A (zh) * 2018-01-29 2018-05-29 西北农林科技大学 一种半气化生物质炭化-冷却一体化自维持装置及方法
CN109609137A (zh) * 2018-12-04 2019-04-12 张家港市天源机械制造有限公司 生物质连续式炭化炉
CN110079337A (zh) * 2019-04-29 2019-08-02 河南科技大学 一种生物质热解气再循环利用的炭化炉及生物质炭化方法
CN209702654U (zh) * 2019-01-31 2019-11-29 新疆乾海环保科技有限公司 一种高温炭化还原炉装置
CN211284247U (zh) * 2019-12-23 2020-08-18 常州市华源干燥设备有限公司 一种连续式炭化装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102226092A (zh) * 2011-05-30 2011-10-26 南京师范大学 连续式生物质低温热解炭化方法及其炭化炉
CN104031656A (zh) * 2014-05-29 2014-09-10 北京化工大学 一种生物质半气化产炭炉
CN106854471A (zh) * 2015-12-08 2017-06-16 山东龙口凯祥有限公司 连续式生物质温控炭化炉
CN108085023A (zh) * 2018-01-29 2018-05-29 西北农林科技大学 一种半气化生物质炭化-冷却一体化自维持装置及方法
CN109609137A (zh) * 2018-12-04 2019-04-12 张家港市天源机械制造有限公司 生物质连续式炭化炉
CN209702654U (zh) * 2019-01-31 2019-11-29 新疆乾海环保科技有限公司 一种高温炭化还原炉装置
CN110079337A (zh) * 2019-04-29 2019-08-02 河南科技大学 一种生物质热解气再循环利用的炭化炉及生物质炭化方法
CN211284247U (zh) * 2019-12-23 2020-08-18 常州市华源干燥设备有限公司 一种连续式炭化装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115651712A (zh) * 2022-10-28 2023-01-31 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 用于联产富氢合成气及活性炭的装置及方法、活性炭
CN115651712B (zh) * 2022-10-28 2025-07-18 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 用于联产富氢合成气及活性炭的装置及方法、活性炭
WO2025073011A1 (en) * 2023-10-06 2025-04-10 BioCarbon Pty Ltd Biomass pyrolysis system

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