生物质能转化炉

摘要

本发明涉及一种应用热解技术理论，将农作物秸秆热解炭化处理的设备，具体的说是一种生物质能转化炉。该转化炉包括反应器驱动装置、穹顶窑式加热炉、回转式反应器、螺旋进料装置、可燃气体回收利用装置、烟尘处置装置、自动操纵控制显示装置、螺旋出料装置，所述的回转式反应器上带有反应器驱动装置、并通过反应器支撑支撑固定，转化炉上配置的自动操纵控制显示系统，统一操纵调控螺旋进料装置、螺旋出料装置、回转式反应器驱动装置等主要工作部件的装料、热解、炭化、出料等作业程序及运动参数，使热解炭化物料能自装料开始就始终连续不断向出料口方向运动，实现不间断的连续投料、连续出料、连续生产作业。

权利要求

1.一种生物质能转化炉，其特征在于：该转化炉包括反应器驱动装置(1)、穹顶窑式加热炉(3)、回转式反应器(4)、螺旋进料装置(8)、可燃气体回收利用装置(12)、烟尘处置装置(14)、自动操纵控制显示装置(16)、螺旋出料装置(17)，所述的回转式反应器(4)上带有反应器驱动装置(1)、并通过靠反应器支撑(6)支撑固定，回转式反应器(4)以倾斜12°角度穿过穹顶窑式加热炉(3)，其中段设置在燃烧室(22)内，在回转式反应器(4)的进料口端设置有螺旋进料装置(8)，出料口端设置有螺旋出料装置(17)，可燃气体回收利用装置(12)和烟尘处置装置(14)设置在穹顶窑式加热炉(3)上，自动操纵控制显示装置(16)连接转化炉的上述各部件，完成设定的操纵控制调节指令，同时完成显示记录和打字功能。

2.根据权利要求1所述的一种生物质能转化炉，其特征在于：所述的穹顶窑式加热炉(3)被设计成普通穹顶窑式结构形式，采用原煤燃烧加热方式，回转式反应器(4)采取倾斜12°角度贯穿通过穹顶窑式加热炉(3)的燃烧室(22)方式安装其中；在穹顶窑式加热炉(3)的下部，设计有可升降式炉箅(5)，带有与配套通风机相联接的进风口(20)、出渣口(21)；在加热炉的上部，设计有排烟口(15)，与烟尘处置系统(14)相联接；在穹顶窑式加热炉(3)的燃烧室(22)内，设计有可燃气体喷咀(13)，与可燃气体回收利用装置(12)联接；

穹顶窑式加热炉(3)的外壳由普通钢板焊成，内衬耐火保温材料。

3.根据权利要求1所述的一种生物质能转化炉，其特征在于：所述的回转式反应器(4)被设计成两端均全敝开的圆筒形，在回转式反应器(4)内壁上设计安装了不同角度的断续状螺旋叶片(2)；回转式反应器(4)的进料端与螺旋进料装置(8)相联接，靠带气锁装置的密封进料斗(9)封闭隔氧；回转式反应器(4)的出料端与螺旋出料装置(17)相联接，靠带气锁装置的密封出料斗(18)封闭隔氧。

4.根据权利要求1所述的一种生物质能转化炉，其特征在于：所述的螺旋进料装置(8)与回转式反应器(4)的进料端相联接；在进口处设置安装了带气锁装置的密封进料斗(9)，在上部设计有排气口(11)与可燃气体回收利用装置(12)相联接；在螺旋进料装置(8)中，还设计安装了螺旋推送器(7)。

5.根据权利要求1所述的一种生物质能转化炉，其特征在于：所述的可燃气体回收利用装置(12)设置有带逆止阀的单向进气口与设在螺旋进料装置(8)上的排气口(11)相联接，设置有可燃气体排放口与设在穹顶窑式加热炉(3)燃烧室内的可燃气体喷咀(13)相联接，设置有冷凝水排放口(10)与配套设施循环蓄水池相联接。

6.根据权利要求1所述的一种生物质能转化炉，其特征在于：所述的自动操纵控制显示系统(16)选配国内已有成熟技术的由计算机、HMI软件、编程控制器、变频器组成的系统组件，连接转化炉的所有工作部件及相应的显示器、传感器、反应器，完成设定的操纵控制调节指令，同时完成显示记录和打字功能。

7.根据权利要求1所述的一种生物质能转化炉，其特征在于：所述的螺旋出料装置(17)与回转反应器(4)的出料端相联接；在出料口处设计安装了带气锁装置的密封出料斗(18)；在螺旋出料装置(17)中还设计安装了螺旋推送器(19)。

说明书

生物质能转化炉

技术领域

[0001] 本发明涉及一种应用热解技术理论，将农作物秸杆热解炭化处理的设备，具体的说是一种生物质能转化炉。

背景技术

[0002] 我国是能源消耗大国，但能源储备量较少，能源供求矛盾必然日渐突出，而且必将日显严重。在我国，实行能源供应多元化，拓展解决能源紧缺多途径，特别是积极开发利用生物质能源，是我国能源开发利用战略的必然选择。根据我国政府有关部门的规划安排，到2020年我国能源需求总量将达到25-33亿吨标准煤；我国在能源植物中开发利用的生物质能总量，至少要相当于1.5亿吨标准煤；其中70％的生物质将由农业、林业的能源植物提供。在上述规划可开发利用的能源植物资源中，农作物秸杆将是其中最主要的资源成份。

[0003] 我国是农作物秸杆生产大国。据有关资料介绍，全国现有农作物播种总面积1.44亿公顷，各种农作物平均产量2830公斤/公顷；全国各种农作物秸杆平均谷草比是
1∶4.82。据此计算，全国每年能生产各种农作物秸杆约20亿吨；在我国大力提倡鼓励开发利用生物质能的产业政策带动下，农作物秸杆已不再仅仅是农业生产的副产品或废弃物，更应该被看成是重要的生物质资源，而且这种资源在国家能源战略中占有着十分重要的位置，不能再浪费或遗弃。

[0004] 据有关资料分析，我国农作物秸杆现有处理状态是：约2.8亿吨左右的农作物秸杆能用于饲料、工业原料、肥料、民用燃料等方面的处置消耗；其余的农作物秸杆因生产当地既无法利用，又不便保存，不得不采取就地放火焚烧的办法处理。焚烧农作物秸杆产生的大量烟气，不仅严重污染大气环境，而且对公路、铁路，特别是对航空交通构成严重威害。这种现象，在我国很多地区已经成为无法治理的顽症；每年都可以见到“火烧连营”、“烟气蔽空”的新闻报导。

[0005] 本发明提出的应用热解技术理论，以农作物秸杆为主要生物质原料，转化生产固体燃料技术，属于固体生物质能转化专业技术领域。我国在固体生物质能转化专业技术领域的研究开发和应用方面，同气体生物质能转化技术、液体生物质能转化技术一样，由于政府重视，政策扶持，企业积极，成效同样显著。现在，已有很多固体生物质能转化技术成果获得了国家专利，也有一些固体生物质能产品形成了一定生产规模，固体生物质能产品市场信誉和应用范围也基本得到认可。但是，认真进行分析以后，可以认识到：我国现有的固体生物质能转化技术，或多或少都存在一定不同性质的技术或经济方面的不足。

[0006] 为了方便比较鉴别，通过日常研究积累和检索查新，按现有认知能力和水平，将与本发明同属一个专业技术领域并已公开的各种固体生物质能转化技术成果，初步归纳成三类。现概要分析介绍如下：

[0007] ①、以“机制木炭技术及成套设备”为代表的固体生物质能炭化技术，在我国技术成果公布最多，推广应用也最为普遍。由于这类技术成果应用的技术原理相同，技术实施方式类似，虽然因取得技术成果或生产企业不同，成套设备配置或规格型号略有区别，但核心技术内容没有根本区别。这类固体生物质能炭化技术的基本技术实施方式是：以植物秸杆、林木枝叶、木屑、农作物果实皮核壳等为生物质原料，先将生物质原料用机械粉碎方式加工成颗粒状；再通过加热、挤压、烘干、定型等工程技术手段，将颗粒状生物质原料制成不同型状的生物质薪棒；然后，把生物质薪棒按规定的间隙要求，码放在炭化窑(炉)中进行加热炭化处理；最终制成机制木炭，替代木质炭应用。经认真分析论证，这类固体生物质能炭化技术存在的主要不足是：炭化窑(炉)的功能决定，只能一次性分别完成装料或出料，采取单炉轮番作业方式生产，而且窑(炉)腔容积不能过大；因此，工程规模较小，生产能力较低，很难适应大规模工业化生产应用，只能供小型木炭生产企业选用。另外，机制木炭主要替代木质炭应用，产品用途范围不大，市场竞争能力不高，市场开拓空间有限，大范围推广应用难度较大。而且，现有公布的技术成果均无二次污染防治手段。

[0008] ②、以“双炉腔式生物质能炭化炉”为代表的固体生物质能炭化技术，在我国应用也比较普遍；由于在此基础上又有很多改进，变型产品较多，公布的技术成果或专利技术也相应较多。但是，经过认真研究分析，在众多变型产品中，变型改进点，都是集中在用高温气化方法，把生物质原料转化成可燃气体的生产方式和设备结构形式上。尽管现在已有双炉腔结构、上吸式结构、干馏式结构、隧道式结构等不同形式的高温热解可燃气发生装置问世，但核心技术内容却没有根本区别。这类固体生物质能炭化技术的基本技术实施方式是：以农作物秸杆、木屑等为生物质原料，先将生物质原料用机械粉碎方式加工成短小碎段后，分别装入高温气化炉腔(或称高温热解可燃气发生装置)和热解炭化炉腔；然后点燃高温气化炉腔内的生物质原料碎段，使其进行高温热解气化反应，转化成可燃气体；再把已产生的可燃气体引进热解炭化炉腔，利用已产生的可燃气体燃烧发热，热解炭化热解炭化炉腔中的生物质原料碎段，使其转化成生物质炭化物；最后将已产生的生物质炭化物从排料口排出，与其他添加物混合搅拌，经挤压成型后制成固体生物质燃料应用。经认真分析论证，这类固体生物质能炭化技术存在的主要不足是：有部分生物质原料经高温热解气化后，大部分碳原子已经被转化成可燃气体分子中的结构被燃烧掉，生物质原料变成了草木灰，基本丧失燃烧发热功能；因此，使最终形成的生物质炭化物产品中必然存在灰分成份大大增加，出现发热值较低的质量不高问题。另外，由于双炉腔结构形式限制，设计的炉腔容量不可能很大；为了能量平衡匹配，必须一次性分别完成装料或出料，采取单炉轮番作业方式生产，必然造成工程规模较小，生产能力较低，不能适应大规模工业化生产应用，只能供中小型企业选用，经济规模和经济效益都将受到限制。而且，现有公布的技术成果均无二次污染同步防治手段。

[0009] ③、以“生物质颗粒燃料成型技术”为代表的生物质能直接燃烧利用技术，因该技术科技含量不高，复杂程度较低，设备选型容易，在国内也有比较广泛应用。这类固体生物质能直接燃烧利用技术的基本技术实施方式是：以农作物秸杆为主要生物质原料，先将生物质原料用机械粉碎方式加工成短小碎段，然后按一定比例掺混进相当数量的精煤粉、化学助燃剂、粘结剂等助燃添加物后，再经机械设备进行混合、搅拌、挤压等致密性加工成型后，直接应用于燃烧发热，替代原煤。这类固体生物质能直接燃烧利用技术存在的主要不足是：产品发热值低，必须与原煤、燃气等其他发热值高的原料混合使用；而且生物质资源转化利用率不高，浪费量大，只能为特定需要用户定向生产，市场竞争能力不强。

发明内容

[0010] 本发明的目的是针对现有技术存在的缺点和不足，提供一种应用热解技术理论，将植物秸杆转化成具有较高发热值的固体炭化物，实现连续投料或出料、连续生产作业，提高生产能力，满足大规模工业化生产需要的生物质能转化炉。

[0011] 本发明的目的是这样实现的，该转化炉包括反应器驱动装置、穹顶窑式加热炉、回转式反应器、螺旋进料装置、可燃气体回收利用装置、烟尘处置装置、自动操纵控制显示装置、螺旋出料装置，所述的回转式反应器上带有反应器驱动装置、并通过靠反应器支撑支撑固定，回转式反应器以倾斜12°角度穿过穹顶窑式加热炉，其中段设置在燃烧室内，在回转式反应器的进料口端设置有螺旋进料装置，出料口端设置有螺旋出料装置，可燃气体回收利用装置和烟尘处置装置设置在穹顶窑式加热炉上，自动操纵控制显示装置转化炉的上述各部件，完成设定的操纵控制调节指令，同时完成显示记录和打字功能。

[0012] 所述的穹顶窑式加热炉被设计成普通穹顶窑式结构形式，采用原煤燃烧加热方式，回转式反应器采取倾斜12°角度贯穿通过穹顶窑式加热炉的燃烧室方式安装其中；在穹顶窑式加热炉的下部，设计有可升降式炉箅，带有与配套通风机相联接的进风口、出渣口；在加热炉的上部，设计有排烟口，与烟尘处置系统相联接；在穹顶窑式加热炉的燃烧室内，设计有可燃气体喷咀，与可燃气体回收利用装置联接；穹顶窑式加热炉的外壳由普通钢板焊成，内衬耐火保温材料。

[0013] 所述的回转式反应器被设计成两端均全敝开的圆筒形，在同转式反应器内壁上设计安装了不同角度的断续状螺旋叶片；回转式反应器的进料端与螺旋进料装置相联接，靠带气锁装置的密封进料斗封闭隔氧；回转式反应器的出料端与螺旋出料装置相联接，靠带气锁装置的密封出料斗封闭隔氧。

[0014] 所述的螺旋进料装置与回转式反应器的进料端相联接；在进口处设置安装了带气锁装置的密封进料斗，在上部设计有排气口与可燃气体回收利用装置相联接；在螺旋进料装置中，还设计安装了螺旋推送器。

[0015] 所述的可燃气体回收利用装置设置有带逆止阀的单向进气口与设在螺旋进料装置上的排气口相联接，设置有可燃气体排放口与设在穹顶窑式加热炉燃烧室内的可燃气体喷咀相联接，设置有冷凝水排放口与配套设施循环蓄水池相联接。

[0016] 所述的自动操纵控制显示系统选配国内已有成熟技术的由计算机、HMI软件、编程控制器、变频器组成的系统组件，连接转化炉的所有工作部件及相应的显示器、传感器、反应器，完成设定的操纵控制调节指令，同时完成显示记录和打字功能。

[0017] 所述的螺旋出料装置与回转反应器的出料端相联接；在出料口处设计安装了带气锁装置的密封出料斗；在螺旋出料装置中还设计安装了螺旋推送器。

[0018] 本发明具有以下积极效果：

[0019] ①本发明应用热解技术理论，通过采取能适应大规模工业化生产要求的独创技术方案及专有核心设备——秸杆炭化生物质能转化炉，将植物秸杆转化成具有较高发热值的固体炭化物，该固体炭化物与添加进的煤矸石粉、劣质褐煤粉、化学助燃挥发剂等有较低发热值的可燃物相混合，就可制取成生质能固体燃料，替代原煤应用，是一项具有新颖性、创造性和实用性的科技成果。采用这项科技成果，把生物质资源转化成生物质能固体燃料，是实现对生物质资源深度开发利用的新领域，是解决能源紧缺、加快农业经济发展、增加农民收益的新途径；而且本发明实现产品化以后，整体投资额度不大，产品应用范围广泛，运营成本费用不高，经济效益较高，社会效益良好，极具市场推广应用样板示范作用，发展前景十分广泛。

[0020] ②本发明采用了独创的技术方案和自主研发设计的专有核心技术装备——秸杆炭化生物质能转化炉，有针对性地解决了固体生物质能转化技术能够充分利用生物质资源，提高生物质能转化利用率，增加固体生物质能产物发热值，扩大固体生物质能产物市场应用范围，提高市场竞争能力等重大技术经济问题；同时，也有针对性地解决了固体生物质能转化技术能够进行不间断连续投料，不间断连续热解炭化处理、不间断连续出料，实现连续生产作业的关键性难题。这是对我国固体生物质能转化专业技术领域里现有技术水平和专用设备结构形式的新突破，达到了新高度。与国内现有比较普遍应用的“机制木炭技术及成套设备”、“双炉腔式生物质能炭化炉”、“生物质颗粒燃料成型技术”等固体生物质能转化技术相比，在技术先进性、功能完善性、投资风险性、二次污染同步治理等方面，特别是在产品适应范围，市场竞争能力、运营经济效益、适应大规模工业化生产要求等方面，都有着十分明显的优势。

[0021] 附图说明

[0022] 图1是本发明生物质能转化炉整体结构示意图。

[0023] 图2是本发明热解炭化处理反应条件运行参数曲线图。

[0024] 具体实施方式

[0025] 本发明应用的技术原理是热解技术理论，热解就是指对有机物质在绝氧或近似绝氧条件下进行加热分解的技术过程。热解是化学科学领域里的基本反应原理之一，在应用科学领域中早已得到广泛应用。

[0026] 本发明以农作物秸杆为主要原料；农作物秸杆是天然生物有机物质。在有机物质的分子结构中，碳元素是其主要构成成分。有机物质分子结构的特点是：在绝氧或近似绝氧环境中，在高温加热作用下，能够使有机物质的分子结构发生断键、异构化等化学反应，也能够产生重新裂解、聚合、氢化等结构性变化；最终将因加热温度、升温速率等反应条件不同，分别转化成气态、液态、固态等不同形式的不同新物质。

[0027] 通过上述对热解技术理论的分析认识，能得出如下结论：本发明根据有机物质分子结构的基本特点，应用热解技术理论，在对生物质原料——农作物秸杆进行热解技术处理过程中，通过使用先进恰当的工程技术手段，制造形成缺氧间接加热的热解环境，并能精确选择并严格控制加热温度、升温速率、保温时间等热解反应条件，就能够使农作物秸杆基本上全部转化成固体形态的生物质炭化物。

[0028] 由附图1所示，该转化炉包括反应器驱动装置(1)、穹顶窑式加热炉(3)、回转式反应器(4)、螺旋进料装置(8)、可燃气体回收利用装置(12)、烟尘处置装置(14)、自动操纵控制显示装置(16)、螺旋出料装置(17)，所述的回转式反应器(4)上带有反应器驱动装置(1)、并通过靠反应器支撑(6)支撑固定，回转式反应器(4)以倾斜12°角度穿过穹顶窑式加热炉(3)，其中段设置在燃烧室(22)内，在回转式反应器(4)的进料口端设置有螺旋进料装置(8)，出料口端设置有螺旋出料装置(17)，可燃气体回收利用装置(12)和烟尘处置装置(14)设置在穹顶窑式加热炉(3)上，自动操纵控制显示装置(16)转化炉的上述各部件，完成设定的操纵控制调节指令，同时完成显示记录和打字功能。

[0029] 所述的穹顶窑式加热炉(3)被设计成普通穹顶窑式结构形式，采用原煤燃烧加热方式，回转式反应器(4)采取倾斜12°角度贯穿通过穹顶窑式加热炉(3)的燃烧室22方式安装其中；在穹顶窑式加热炉(3)的下部，设计有可升降式炉箅(5)，带有与配套通风机相联接的进风口(20)、出渣口(21)；在加热炉的上部，设计有排烟口(15)，与烟尘处置系统(14)相联接；在穹顶窑式加热炉(3)的燃烧室(22)内，设计有可燃气体喷咀(13)，与可燃气体回收利用装置(12)联接；穹顶窑式加热炉(3)的外壳由普通钢板焊成，内衬耐火保温材料。

[0030] 所述的回转式反应器(4)被设计成两端均全敝开的圆筒形，在回转式反应器(4)内壁上设计安装了不同角度的断续状螺旋叶片(2)；回转式反应器(4)的进料端与螺旋进料装置(8)相联接，靠带气锁装置的密封进料斗(9)封闭隔氧；回转式反应器(4)的出料端与螺旋出料装置(17)相联接，靠带气锁装置的密封出料斗(18)封闭隔氧。

[0031] 所述的螺旋进料装置(8)与回转式反应器(4)的进料端相联接；在进口处设置安装了带气锁装置的密封进料斗(9)，在上部设计有排气口(11)与可燃气体回收利用装置(12)相联接；在螺旋进料装置(8)中，还设计安装了螺旋推送器(7)。

[0032] 所述的可燃气体回收利用装置(12)设置有带逆止阀的单向进气口与设在螺旋进料装置(8)上的排气口(11)相联接，设置有可燃气体排放口与设在穹顶窑式加热炉(3)燃烧室内的可燃气体喷咀(13)相联接，设置有冷凝水排放口(10)与配套设施循环蓄水池相联接。

[0033] 所述的自动操纵控制显示系统(16)选配国内已有成熟技术的由计算机、HMI软件、编程控制器、变频器等组成的系统组件，连接转化炉的所有工作部件及相应的显示器、传感器、反应器等，完成设定的操纵控制调节指令，同时完成显示记录和打字功能。

[0034] 所述的螺旋出料装置(17)与回转反应器(4)的出料端相联接；在出料口处设计安装了带气锁装置的密封出料斗(18)；在螺旋出料装置(17)中还设计安装了螺旋推送器(19)。

[0035] 设备的工作原理和工作过程如下：

[0036] ①、将收集到的农作物秸杆用机械或人工方法，投放进粗径粉碎机的喂料斗中，靠高速旋转的切碎刀片粉碎成短小碎杆；碎杆最大长度≤60mm，被粉碎的农作物短小碎杆，通过粗径粉碎机的排料口，直接排放到带式传送机上后；通过带式传送机直接送进秸杆炭化生物质能转化炉的螺旋进料装置(8)中。

[0037] ②、经带式传送机送进螺旋进料装置(8)中的农作物短小碎杆，全部热解炭化技术处理过程均在秸杆炭化生物质能转化炉中通过封闭运行完成，最后被转化成固体生物质炭化物，从螺旋出料装置的排料口直接排入螺旋传送机上，经螺旋传送机送入炭化物贮存仓中暂存。

[0038] 秸杆炭化生物质能转化炉如附图1所示，是根据热解技术理论，通过独创的功能结构设计，具备缺氧间接加热的解热运行环境，能够实现对加热温度、升温速率、保温时间等热解反应条件的有效调节控制；有效地解决了保温及热传导、产生蒸气及可燃气体二次污染同步治理、适应大规模不间断连续工业化生产要求等关键难题；使农作物短小碎杆在生物质能转化炉中封闭完成全部热解炭化技术处理过程以后，能转化成具有较高发热值的固体生物质炭化物。

[0039] 所述的秸杆炭化生物质能转化炉具备缺氧间接加热的热解运行环境，是采取了把回转式反应器(4)设计成两端均全敝开的圆筒形，两端分别与螺旋进料装置(8)、螺旋出料装置(17)相联接，并分别靠带气锁装置的密封进料斗(9)和密封出料斗(18)进行隔氧封闭；同时还采取了把回转式反应器(4)倾斜12°角度，以贯穿通过方式安装在穹顶式加热炉(3)的燃烧室内；另外，还采取了穹顶窑式加热炉(3)用原煤燃烧及可燃气体助燃方式，对贯穿通过燃烧室内的回转式反应器(4)外壳进行加热。采取这种结构运行方式，能使装在反应器内的农作物短小碎杆，在接受热解炭化技术处理时，不仅得到了间接加热处理，而且使反应器外部的含氧空气，由于密封进料斗(9)及密封出料斗(18)的封闭隔氧作用，不能进入反应器内参加热解反应。这种结构运行方式，就使生物质能转化炉具备了热解技术理论要求的缺氧间接加热的热解运行环境。

[0040] 所述的生物质能转化炉实现对加热温度、升温速率、保温时间等热解反应条件的有效调节控制，是采取了如下方法(如附图2所示)：

[0041] 一是根据热解技术理论数据，结合大量试验结果，经科学匹配优化后，精确设计了加热温度、升温速率、保温时间的具体运行参数数值和各项数值允许变化幅度：

[0042] 加热温度：

[0043] 加热温度是对有机物质热解反应过程影响最大的反应条件。加热温度的变化，不仅将直接影响热解反应过程，进而也将直接影响各种形态热解产物的产出量和成分比例。

[0044] 在其他反应条件不变的前提下，加热温度在较低的温度区间，有机物质能够完全脱水，大分子基本能够完成裂解成中分子或小分子，而且能够脱甲基；热解产物基本上以固态形式出现；液态形式和气态形式比例很少。随着加热温度的继续升高，除大分子、中分子继续裂解外，许多热解反应的中间产物还要发生二次裂解；而且随着加热温度的继续升高，还将发生脱氢、聚合、氢化等化学反应。在继续升高的加热温度各区间内，有机物质的热解产物，气态形式产量比例将成正比增加，而固态形式、液态形式产量比例将成正比减少。《热解产物与加热温度关系图》所示的曲线，反映的正是加热温度对各种形态的热解产物比例的影响程度。

[0045] 第一加温区段：设计从季节常温(取20℃)开始，最高加热温度达到380℃；允许变化幅度±15℃。

[0046] 第二加温区段：从上温区达到的最高温度380℃(±15℃)开始，保持稳定在此温度线上有较长时间不变。稳定温度线的温度设计为380℃；允许变化幅度±10℃。

[0047] 第三加温区段：设计从上温区保持稳定不变的最高温度380℃(±10℃)开始，用人工冷却或自然冷却方式，降温到180℃以下出炉。

[0048] 升温速率：

[0049] 升温速率也是对有机物质热解反应有较大影响的反应条件：能直接影响各种形态热解产物的产出比例。

[0050] 在其他反应条件不变的前提下，有机物质热解后形成的固态、液态和气态三种不同形态热解产物比例，以次与升温速率成正比。升温速率越快，热解后形成的气态产物比例越高，液态产物比例次之，固态产物比例最少。反之升温速率越慢，热解后形成的固态产物比例越高，液态产物比例次之，气态产物比例最少。

[0051] 升温区间只设计一个。即从季节常温(设定20℃)开始，用60分钟时间，缓慢将加热温度提升到最高加热温度380℃(±15℃)；升温速率设计为6℃/min，允许变化幅度±0.5℃/min。

[0052] 保温时间：

[0053] 保温时间虽然不能影响各种形态的热解产物的产出比例，但能直接影响各种热解产物的产品质量。

[0054] 在其他反应条件下不变的前提下，保温时间越长，有机物质进行的热解反应就越充分，热解产物有效转化率就越高，获得的热解产物产品质量就越好。但是，保温时间越长，在单位热解时间内，能热解处理的有机物质数量也越少，热解产物的产出数量也相应减少。反之亦然。

[0055] 保温的温度线，设计在加热温度稳定不变的加热温度最高380℃(±10℃)的温度上；保温时间设计40分钟；允许变化幅度±3分钟。

[0056] 二是通过自动操纵控制显示系统(16)，统一操纵调节能带动回转反应器(4)进行缓慢间歇式转动的反应器驱动装置(1)的开停及转速，以调节控制装在反应器里接受热解炭化技术处理的农作物短小碎杆的受热时间长短、行进速度快慢、翻动次数多少等运行参数；还要同时统一操纵调节能改变穹顶窑式加热炉(3)燃烧室发热温度的通风机风量及可升降式炉箅(5)距回转式反应器(4)距离，以调节控制装在反应器里接受热解炭化技术处理的农作物短小碎杆的受热温度高低、受热时间长短等运行参数；同时，通过自动操纵控制显示系统(16)，统一指令生物质能转化炉的所有功能作业部件，均按系统自动调整的运行参数进行正确运行，以实现对热解反应条件的有效调节控制。

[0057] 所述的秸杆炭化生物质能转化炉有效地解决了保温及热传导关键难题，是采取了把加热炉(3)设计成穹顶窑式结构形式；加热炉外壳用普通钢板焊成，在钢板内衬有高科技含量的耐火保温材料，形成穹顶形有效保温层；这种功能结构既能有效反射热能，又能有效阻止热能向炉外传导，可以实现生物质能转化炉的有效保温，提高热能有效利用率。同时，还采取了在回转式反应器(4)的内壁上设计安装了螺旋叶片(2)，通过调节设置在回转式反应器(4)外部的驱动装置(1)的开停和转速，可以带动回转式反应器(4)进行快慢或间歇式转动，能够使装在反应器里的农作物短小碎杆，在反应器(4)的转动及螺旋片的推动双重作用下，不仅能进行不断自行翻动，而且还能不断向反应器出料口方向进行滚动运动。这种结构运行方式，能有效地解决农作物短小碎杆自身导热性能极低，又不便通过其他方法设置导热间隙的热传导难题。

[0058] 所述的生物质能转化炉有效地解决了蒸气及可燃气体二次污染同步治理关键难题，是针对在对农作物短小碎杆进行热解炭化技术处理过程中，不仅能产生大量蒸气，也能产生一些可燃气体，在可燃气体中极易含有二恶英、多环芳烃、氯气等有毒有害气体；根据有关规定，研制设计生产设施，必须具有同步防治措施。为此，采取了将装有农作物短小碎杆的回转式反应器(4)倾斜12°角度安装，使热解产生的蒸气及可燃气体，能够向倾斜角度上方的进料口方向飘移；同时，采取在螺旋进料装置(8)上部设计有排气口(11)，排气口(11)与可燃气体回收利用装置(12)上的带逆止阀单向进气口相联接；使通过排气口(11)进入可燃气体回收利用装置(12)中的蒸气，能经过分离冷凝后，转化成冷凝水，再通冷凝水排放口(10)排入配套设施循环蓄水池中；使通过排气口(11)进入可燃气体回收利用装置(12)中的可燃气体，经过分离凝聚后，再通过可燃气体喷咀(13)反回穹顶窑式加热炉(3)的燃烧室帮助燃煤燃烧。加热炉燃烧室的温度一般都在900℃以上；在此温度下，二恶英、多环芳烃、氯气等有毒有害气体，大都能够得到分解破坏，不会再对环境产生二次污染；在穹顶窑式加热炉(3)燃烧室内产生的烟尘，由加热炉排烟口(15)排出，进入烟尘处理系统(14)中，然后再经过除尘、净化等处理后，由规定高度的烟囱直执着排放到高空中。这种功能结构方式，可以有效地解决二次污染同步防治问题。

[0059] 所述的生物质能转化炉有效地解决了适应大规模不间断连续工业化生产的关键难题，是采取了把回转式反应器(4)设计成两端均全敝开的圆筒形并倾斜12°角度安装，反应器的进料端与螺旋进料装置(8)相联接，反应器的出料端与螺旋出料装置(17)相联接；在回转式反应器(4)的内壁上，设计安装了螺旋叶片(2)，在螺旋进料装置(8)内设计安装了螺旋推送器(7)，在螺旋出料装置(17)内设计安装了螺旋推送器(19)等作业功能部件。在进行生产作业时，由电动机带动进料装置的螺旋推送器(7)不停转动，就能把农作物短小碎杆不间断地从进料装置(8)推送到回转式反应器(4)内；由回转式反应器驱动装置(1)带动回转式反应器(4)进行缓慢间歇式转动，农作物短小碎杆在接受热解炭化技术处理过程中，在倾斜角度的重力引导和螺旋叶片(2)的旋转推动双重作用下，在完成转化成固体生物质炭化物的同时，缓慢的不间断向回转式反应器(4)的出料口方向移动，并被不间断地推送到螺旋出料装置(17)内；由电动机带动出料装置的螺旋推送器(19)不停转动，就能把已经完成转化的固体生物质炭化物，不间断的从螺旋出料装置(17)出料口排出。这种功能结构布置，就能使生物质能转化炉实现不间断投料，不间断进行热解炭化技术处理，不间断出料，从而有效地解决了适应大规模不间断连续工业化生产的关键难题。

[0060] 通过螺旋传送机，将经过热解炭化技术处理后完成转化的固体生物质炭化物，直接送进炭化物贮存仓中。

[0061] ③、混合搅拌处理

[0062] 将制造生物质能固体燃料所需的煤矸石粉、劣质褐煤粉、化学助燃剂等各种添加物，通过机械或人工方法，分别送进添加物贮存仓中的各自贮存间内。

[0063] 用“氧弹测热仪”分别测出制造生物质能固体燃料所需的所有构成组料，包括：固体生物质炭化物、煤矸石粉、劣质褐煤粉、化学助燃剂等各自单位重量的发热值实际数据；然后再根据发电、供热、制砖、水泥等不同生产行业用户，对所需生物质能固体燃料的最低发热值、燃烧特性等不同要求，用“比例求和”法，以高出所需最低发热值10％的发热值需要数据，分别计算出各类用户所需要的生物质能固体燃料所有构成组料的应配入配比重量，最终确定生产制造生物质能固体燃料的生产配方。

[0064] 通过电子自动称重器，按确定的生产配方比重，分别对所有构成组料进行称重计量。

[0065] 通过螺旋传送机，将经过称重计量的所有构成组料，均直接送进混合搅拌机内。

[0066] 通过混合搅拌机，在生物质能固体燃料所有构成组料中，再加入适量的固化剂、水等介质后，进行充分掺混、搅拌等组成性混合，最后制取成适于挤压成型的软泥状坯料，并直接送到液压成型机的输送工作台上。

[0067] ④、挤压成型处理

[0068] 将经过混合搅拌处理后，制成的适于挤压成型的软泥状坯料，直接送到液压成型机的输送工作台上。

[0069] 根据发电、供热、制砖、水泥等不同生产行业用户，对生物质能固体燃料尺寸、形状的不同要求，分别单独设计制造具有挤压、成型、定型功能的成型模具，安装在液压成型机上。

[0070] 通液压成型机，将适于挤压成型的生物质能固体燃料软泥状坯料，挤压成型，并通过定型手段增加强度。

[0071] 靠液压成型机的输送工作台，将已经具有相当强度并已经定型的生物质能固体燃料，直接送到适当运输工具上，然后送进产品成品仓库，阴干存放待销。