[发明专利]一种自动进出料生物质炭化-冷却一体化自加热装置及方法

说明书

本发明涉及一种自动进出料生物质炭化‑冷却一体化自加热装置。一种自动进出料生物质炭化‑冷却一体化自加热装置，其结构主要包括进料区、炭化区、隔热区、烟气回流区、集液区、冷却区和出料区，所述烟气回流区由烟气冷凝管、烟气缓冲装置和燃气输入管组成。通过顶部螺旋输料管向炭化管道缓慢输送原料，加热丝对炭化管内原料进行预燃，热量促使原料炭化，炭化产生的可燃烟气通过循环管道进入炉膛进行回燃，继续维持原料炭化，当原料开始稳定产生热解气时停止电加热以及停止对炭化管道通气，冷却区对热炭进行冷却，冷却后的碳通过底端螺旋输料管输出，形成了一种能耗小，自循环，炭化与冷却一体化，可连续作业的外加热式热解装置。

技术领域

本发明涉及一种生物质炭化装置，具体涉及一种连续式生物质炭化-冷却一体化自加热装置，它属于农林废弃物资源化利用及生物质高温热裂解技术领域。

背景技术

生物质炭化是指在无氧或低氧环境下，生物质被加热升温引起分子裂解生成生物炭、可冷凝液体和可燃气体的过程。生物炭广泛应用于冶金、化工、国防、农业及环境保护等方面；可冷凝液体包括木醋液和木焦油，木醋液是一种天然的植物生长调节剂，具有促进植物生长、杀菌、防虫、防腐、脱臭、改良土壤环境等多种功效；木焦油是生产防水、防腐的优质化工原料，国内主要用于橡胶生产中的抗氧剂和阻聚剂；可燃气体主要包括CO、H2和CH4等组分，单立方的热值可以达到15 MJ，作为一种清洁能源，可以为农村地区进行集中供气。

在生产中应用最为广泛的生物质炭化方法多为外热式加热，即物料与热源分开，对反应釜外壁进行加热，通过釜壁与物料以及物料内部间的热传导，实现生物质受热分解。但由于生物质热传导效率低，导致反应时间长，热解能耗升高，炭化产生的高热值可燃气体往往经过水洗之后直接排放到空气，既浪费资源又污染环境。另外，刚生成的生物炭由于具有较高温度，无法直接卸除收集，生产中常采用自然冷却方法，因此需要极长的冷却滞留时间，整体冷却效果很差，严重影响生产效率。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一自动进出料生物质炭化-冷却一体化自加热装置，利用螺旋输料机构可实现连续式和批次两种方式的原料与炭化产物的输入和输出，通过加热丝对原料进行加热，原料在通气条件下开始自燃产生热量促使原料炭化，当炭化产生的可燃烟气通过烟气回流管道进入炉膛进行燃烧维持原料炭化时，停止电加热和向原料通气，产生的热炭通过冷却区快速冷却，形成了一种能耗小，自循环和操作简单方便的高效作业装置。

本发明的技术原理：

一种自动进出料生物质炭化-冷却一体化自加热装置，结构主要包括七个部分进料区、炭化区、烟气回流区、液体回收区、隔热区域、冷却区和出料区。打开进料盖板，生物质原料在进料区螺旋输料机构及变频电机作用下以固定的速率进入炭化区，同时进料料斗完成储料工作，可进行连续式进料和分批次进料。启动电加热和进气装置对原料炭化区内部分区域的物料进行加热并输入少量的空气(507.5 ml/s)，原料在热量和少量氧气的供应下发生燃烧反应产生热空气在炭化区内向上部区域移动，使得该区域温度迅速升高到达原料炭化热解所需温度（220℃），当原料开始稳定产生可燃气体时，关闭电加热丝和原料通气装置。原料在此区域发生炭化热解反应，挥发性烟气进入烟气回流区，可冷凝挥发性烟气在烟气回流区冷凝部分发生冷凝，产生液体流入烟气存储缓冲区域进行收集。不可冷凝挥发性烟气为可燃气体进入炭化区炉膛进行燃烧，可燃烟气在炉膛发生燃烧反应释放热量对炭化主体管道进行加热，可燃烟气燃烧产生的外部供热进一步促使炭化区内物料发生热裂解反应。外部供热使物料的热裂解反应加快，产生更多的可燃烟气，可燃烟气回流炉膛进行燃烧放热又进一步促使物料发生热裂解反应，相互促进如此循环。连续热解时物料不断缓慢流入炭化区并在重力作用下不断下降进入热量隔离区和热炭冷却区，最后从螺旋出料区出碳；批次热解时反应直到炭化区内物料完成炭化停止产生可燃气体，外部供热结束，物料炭化完成。

本发明的技术方案：