本發(fā)明涉及生物質(zhì)熱裂解制備生物炭，具體是三層套管式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著綠色環(huán)保的觀念深入人心，化石能源的過量使用造成嚴(yán)重的環(huán)境問題，引起人們的廣泛關(guān)注。然而，工業(yè)社會的快速發(fā)展又離不開能源的消耗。鑒于此，生物質(zhì)資源作為一種唯一的可再生碳源，具有儲量豐富、簡單易得、種類繁多等顯著優(yōu)勢。生物質(zhì)資源的能源化利用，是解決工業(yè)社會綠色快速發(fā)展的關(guān)鍵所在。在生物質(zhì)資源能源化利用過程中，熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程引起廣泛關(guān)注，尤其是生物質(zhì)熱裂解制備生物炭。這主要?dú)w因于生物炭具有極強(qiáng)的類煤屬性，在煤炭應(yīng)用場景下，生物炭完全可以實現(xiàn)對煤炭的等效替代，而無需對燃燒設(shè)備做大規(guī)模改動。

2、傳統(tǒng)的生物質(zhì)熱裂解制備生物炭工藝，通常采用反應(yīng)釜或是土窯悶燒的間歇式生產(chǎn)形式：將生物質(zhì)原料置于密封的空間內(nèi)，同時施以足夠的外熱引發(fā)生物質(zhì)熱裂解過程。生物質(zhì)原料在密封的空間內(nèi)，在長達(dá)幾天至幾十天的時間內(nèi)，發(fā)生緩慢的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)產(chǎn)物生物炭。這種生物炭的制備工藝具有顯著的不足：一是生產(chǎn)工藝的不連續(xù)性；二是產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定性；三是生產(chǎn)過程的長周期性。顯然，無法適應(yīng)于大工業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)需求。

3、相比于間歇式生產(chǎn)過程，近些年研發(fā)形成了連續(xù)式生物質(zhì)熱裂解制備生物炭工藝：生物質(zhì)原料分布于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部，通過一定的揚(yáng)料擋板使得生物質(zhì)原料在回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動過程中充分?jǐn)噭樱源_保生物質(zhì)原料與外熱源的充分接觸。然而，這種生產(chǎn)方式存在的不足：一是生物質(zhì)熱裂解形成生物炭后，產(chǎn)品的易磨性顯著增強(qiáng)，在揚(yáng)料過程產(chǎn)品相互摩擦，造成出料產(chǎn)品中粉料占比顯著提高；二是熱解可燃?xì)馀c物料輸送在同一空間，發(fā)生二次熱裂解過程，使得生物炭的得炭率降低；三是熱解氣經(jīng)由料層從體系分離，會將產(chǎn)品中的輕質(zhì)粉料一并帶出，進(jìn)一步降低了生物炭產(chǎn)品的得炭率。

4、基于此，現(xiàn)在提供三層套管式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)裝置，可以消除現(xiàn)有裝置存在的弊端。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供三層套管式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)裝置，以解決背景技術(shù)中的現(xiàn)代的該產(chǎn)品的缺點問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、三層套管式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)裝置，包括安裝板、進(jìn)出料防堵組件、內(nèi)筒防堵組件，所述安裝板側(cè)壁固定連接有固定板，所述固定板側(cè)壁固定連接有外筒，所述外筒周側(cè)固定連接有兩個對稱的固定環(huán)，所述固定環(huán)通過連接架固定連接有固定圓板，兩個所述固定圓板共同通過軸承連接有中筒，所述中筒內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有螺旋槽，所述中筒與外筒通過軸承連接，兩個所述固定圓板共同固定連接有內(nèi)筒，所述內(nèi)筒側(cè)壁開設(shè)有若干熱解氣孔，其中一個所述固定圓板通過軸承連接有進(jìn)料管，另一個所述固定圓板通過軸承連接有出料管，靠近出料管的所述固定圓板側(cè)壁貫穿固定連接有熱解氣管，所述外筒周側(cè)設(shè)置有煙氣出氣箱和煙灰箱，所述煙灰箱側(cè)壁設(shè)置有煙氣進(jìn)氣口，所述煙氣出氣箱頂壁設(shè)置有煙氣出氣口；

4、所述進(jìn)出料防堵組件設(shè)置在進(jìn)料管和出料管處，用于防止進(jìn)料管和出料管堵塞；

5、所述內(nèi)筒防堵組件設(shè)置在內(nèi)筒內(nèi)，防止內(nèi)筒的熱解氣孔被堵塞。

6、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供以下可選技術(shù)方案：

7、在一種可選方案中：所述固定板上表面固定連接有電機(jī)，所述外筒周側(cè)固定連接有兩個連接板，兩個所述連接板共同通過軸承連接有第一旋轉(zhuǎn)軸，所述電機(jī)通過同步帶傳動件與第一旋轉(zhuǎn)軸傳動連接，所述第一旋轉(zhuǎn)軸兩端均固定連接有第一齒輪，所述固定圓板通過軸承連接有齒圈，所述齒圈設(shè)置有內(nèi)齒和外齒，所述第一齒輪與齒圈外齒嚙合，所述齒圈與中筒固定連接。

8、在一種可選方案中：所述進(jìn)出料防堵組件包括第二齒輪，所述進(jìn)料管和出料管內(nèi)側(cè)壁均設(shè)置有螺旋槽，所述進(jìn)料管和出料管均固定連接有第二齒輪，所述第二齒輪與齒圈內(nèi)圈嚙合。

9、在一種可選方案中：所述內(nèi)筒防堵組件包括第二旋轉(zhuǎn)軸和第三齒輪，兩個所述固定圓板共同通過軸承連接有第二旋轉(zhuǎn)軸，所述第二旋轉(zhuǎn)軸一端固定連接有第三齒輪，所述第三齒輪與第二齒輪嚙合，所述第二旋轉(zhuǎn)軸位于內(nèi)筒內(nèi)的部分固定連接有凸輪，所述凸輪周側(cè)設(shè)置有若干凸起，所述內(nèi)筒熱解氣孔處側(cè)壁均設(shè)置有套筒，所述套筒通過兩個連接塊與內(nèi)筒內(nèi)側(cè)壁固定連接，所述套筒貫穿滑動連接有防堵桿，所述防堵桿側(cè)壁固定連接有彈簧板，所述彈簧板與套筒之間固定連接有彈簧，所述防堵桿貫穿內(nèi)筒的熱解氣孔，所述防堵桿與凸輪抵接。

10、在一種可選方案中：所述防堵桿靠近凸輪的側(cè)壁設(shè)置有滾珠。

11、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：

12、1、本發(fā)明的外筒具有蓄熱功能的煙氣熱交換空間，能有效避免煙氣溫度波動對熱解過程的影響，同時大大降低環(huán)境溫度的影響。

13、2、本發(fā)明的中筒為帶有螺旋槽結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)原料輸送通道，一方面中筒減薄物料的堆積層厚度，另一方面獨(dú)有的螺旋槽結(jié)構(gòu)能有效避免物料旋轉(zhuǎn)過程中的相互摩擦；

14、3、本發(fā)明的內(nèi)筒為熱解可燃?xì)獾妮斔屯ǖ?，?nèi)筒表面采用均勻分布孔洞的多孔管路結(jié)構(gòu)，熱解氣孔比生物質(zhì)物料尺寸小，在實際應(yīng)用過程中，允許熱解可燃?xì)獯┻^而避免物料穿過，實現(xiàn)熱解可燃?xì)鈴纳锾勘砻娴目焖俜蛛x，避免二次熱解反應(yīng)的發(fā)生，提高熱解過程的得炭率。

15、4、本發(fā)明通過齒圈轉(zhuǎn)動的同時帶動第二齒輪轉(zhuǎn)動，第二齒輪帶動進(jìn)料管和出料管轉(zhuǎn)動，由于進(jìn)料管和出料管內(nèi)均設(shè)置有螺旋槽，可以輔助生物質(zhì)材料進(jìn)出，避免堵塞進(jìn)料管和出料管。

16、5、本發(fā)明通過第二齒輪轉(zhuǎn)動的同時帶動第三齒輪轉(zhuǎn)動，第三齒輪帶動第二旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，第二旋轉(zhuǎn)軸帶動凸輪轉(zhuǎn)動，凸輪的凹陷凸起部位與彈簧配合，帶動防堵桿上下往復(fù)運(yùn)動，防堵桿在內(nèi)筒的熱解氣孔內(nèi)活動，避免生物質(zhì)材料堵塞熱解氣孔導(dǎo)致熱解可燃?xì)鉄o法通過氣孔進(jìn)入內(nèi)筒內(nèi)。影響熱解可燃?xì)獾漠a(chǎn)出。

17、6、本發(fā)明通過伺服電機(jī)可同時對外筒、凸輪、進(jìn)料管、出料管進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)使，額外設(shè)置驅(qū)動馬達(dá)，有助于設(shè)備減重和降低成本。

技術(shù)特征：

1.三層套管式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)裝置，其特征在于，包括安裝板(1)、進(jìn)出料防堵組件(27)、內(nèi)筒防堵組件(28)，所述安裝板(1)側(cè)壁固定連接有固定板(2)，所述固定板(2)側(cè)壁固定連接有外筒(9)，所述外筒(9)周側(cè)固定連接有兩個對稱的固定環(huán)(16)，所述固定環(huán)(16)通過連接架固定連接有固定圓板(17)，兩個所述固定圓板(17)共同通過軸承連接有中筒(18)，所述中筒(18)內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有螺旋槽，所述中筒(18)與外筒(9)通過軸承連接，兩個所述固定圓板(17)共同固定連接有內(nèi)筒(19)，所述內(nèi)筒(19)側(cè)壁開設(shè)有若干熱解氣孔，其中一個所述固定圓板(17)通過軸承連接有進(jìn)料管(13)，另一個所述固定圓板(17)通過軸承連接有出料管(25)，靠近出料管(25)的所述固定圓板(17)側(cè)壁貫穿固定連接有熱解氣管(26)，所述外筒(9)周側(cè)設(shè)置有煙氣出氣箱(7)和煙灰箱(10)，所述煙灰箱(10)側(cè)壁設(shè)置有煙氣進(jìn)氣口(30)，所述煙氣出氣箱(7)頂壁設(shè)置有煙氣出氣口；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層套管式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)裝置，其特征在于，所述固定板(2)上表面固定連接有電機(jī)(3)，所述外筒(9)周側(cè)固定連接有兩個連接板(6)，兩個所述連接板(6)共同通過軸承連接有第一旋轉(zhuǎn)軸(5)，所述電機(jī)(3)通過同步帶傳動件(4)與第一旋轉(zhuǎn)軸(5)傳動連接，所述第一旋轉(zhuǎn)軸(5)兩端均固定連接有第一齒輪(8)，所述固定圓板(17)通過軸承連接有齒圈(11)，所述齒圈(11)設(shè)置有內(nèi)齒和外齒，所述第一齒輪(8)與齒圈(11)外齒嚙合，所述齒圈(11)與中筒(18)固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層套管式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)裝置，其特征在于，所述進(jìn)出料防堵組件(27)包括第二齒輪(12)，所述進(jìn)料管(13)和出料管(25)內(nèi)側(cè)壁均設(shè)置有螺旋槽，所述進(jìn)料管(13)和出料管(25)均固定連接有第二齒輪(12)，所述第二齒輪(12)與齒圈(11)內(nèi)圈嚙合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三層套管式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)裝置，其特征在于，所述內(nèi)筒防堵組件(28)包括第二旋轉(zhuǎn)軸(14)和第三齒輪(15)，兩個所述固定圓板(17)共同通過軸承連接有第二旋轉(zhuǎn)軸(14)，所述第二旋轉(zhuǎn)軸(14)一端固定連接有第三齒輪(15)，所述第三齒輪(15)與第二齒輪(12)嚙合，所述第二旋轉(zhuǎn)軸(14)位于內(nèi)筒(19)內(nèi)的部分固定連接有凸輪(20)，所述凸輪(20)周側(cè)設(shè)置有若干凸起，所述內(nèi)筒(19)熱解氣孔處側(cè)壁均設(shè)置有套筒(21)，所述套筒(21)通過兩個連接塊(24)與內(nèi)筒(19)內(nèi)側(cè)壁固定連接，所述套筒(21)貫穿滑動連接有防堵桿(22)，所述防堵桿(22)側(cè)壁固定連接有彈簧板(23)，所述彈簧板(23)與套筒(21)之間固定連接有彈簧，所述防堵桿(22)貫穿內(nèi)筒(19)的熱解氣孔，所述防堵桿(22)與凸輪(20)抵接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三層套管式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)裝置，其特征在于，所述防堵桿(22)靠近凸輪(20)的側(cè)壁設(shè)置有滾珠(29)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明申請了三層套管式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)裝置，涉及生物質(zhì)熱裂解制備生物炭技術(shù)領(lǐng)域，該裝置包括安裝板、進(jìn)出料防堵組件、內(nèi)筒防堵組件。本發(fā)明的外筒具有蓄熱功能的煙氣熱交換空間，有效避免煙氣溫度波動對熱解過程的影響，同時大大降低環(huán)境溫度的影響；中筒為帶有螺旋槽結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)原料輸送通道，一方面中筒減薄物料的堆積層厚度，另一方面獨(dú)有的螺旋槽結(jié)構(gòu)能有效避免物料旋轉(zhuǎn)過程中的相互摩擦；內(nèi)筒為熱解可燃?xì)獾妮斔屯ǖ?，表面采用均勻分布孔洞的多孔管路結(jié)構(gòu)，熱解氣孔比生物質(zhì)物料尺寸小，允許熱解可燃?xì)獯┻^而避免物料穿過，實現(xiàn)熱解可燃?xì)鈴纳锾勘砻娴目焖俜蛛x，避免二次熱解反應(yīng)的發(fā)生，提高熱解過程的得炭率。

技術(shù)研發(fā)人員：張志桃,楊樹全,張雙林,李文,袁志偉,李健鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽海螺生物質(zhì)能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21