本发明公开了一种用于生物炭生产的立式热解设备，包括炉体及沉降反应器，第一星型进料器横向设在炉体顶部的进料口内，其下部设有第二星型进料器；内部隔断层将炉体分割为原料热解区和生物炭冷却区；环形导流板外侧固定于炉体内侧，圆形导流板圆心位置固定于炉体中心且置于沉降反应器内腔中，沉降反应器位于两导流板之间并保持不接触；沉降反应器上部设有连通热解气出口的热解气管道；原料热解区设有烟气进口及烟气出口，生物炭冷却区设有空气进口及空气出口，烟气管与空气管分别从炉体外延伸至沉降反应器内腔中；星型出料器横向安装于炉体底部的出料口内。本设备在生产中可使原料受热均匀、热解时间可控，可连续生产、生产效率高、能源利用率高。
1.一种用于生物炭生产的立式热解设备，包括炉体(4)，其特征在于：炉体(4)顶部设有进料口(1)，第一星型进料器(2)横向安装在进料口(1)内，安设在沉降反应器(9)上的第二星型进料器(3)与炉体(4)同轴心安装在第一星型进料器(2)下部；内部隔断层(5)将炉体(4)分割为原料热解区(28)和生物炭冷却区(29)，保温层(6)位于炉体(4)内侧和内部隔断层(5)两侧；环形导流板(7)外侧固定于炉体(4)内侧，圆形导流板(8)圆心位置固定于炉体(4)中心且置于沉降反应器内腔(31)中，沉降反应器(9)位于环形导流板(7)和圆形导流板(8)之间并保持不接触，沉降反应器(9)自上而下由若干个单元(18)首尾连接构成；所述每个单元(18)由第一漏斗状锥面(19)、第一反漏斗状锥面(20)、第二漏斗状锥面(21)，第二反漏斗状锥面(22)构成，第一漏斗状锥面(19)底部与第一反漏斗状锥面(20)底部结合，第二漏斗状锥面(21)底部与第二反漏斗状锥面(22)底部结合，第一漏斗状锥面(19)与第二漏斗状锥面(21)之间形成第一内部空间(23)，第一反漏斗状锥面(20)与第二反漏斗状锥面(22)之间形成第二内部空间(24)，若干个第一内部空间(23)和第二内部空间(24)相联构成沉降反应器(9)的内部空间(25)；所述环形导流板(7)的外径一致且延伸固定于炉体(4)内侧，其内径自上而下随着第二反漏斗状锥面(22)逐渐减小，至第二反漏斗状锥面(22)底部达到最小，再随着第二漏斗状锥面(21)逐渐增大，至第二漏斗状锥面(21)顶部达到最大，环形导流板(7)与沉降反应器(9)的水平距离保持一致；所述圆形导流板(8)直径自上而下随着第一反漏斗状锥面(20)逐渐增大，至第一反漏斗状锥面(20)底部达到最大，再随着第一漏斗状锥面(19)逐渐缩小，至第一漏斗状锥面(19)顶部达到最小，圆形导流板(8)与沉降反应器(9)的水平距离保持一致；沉降反应器(9)上部设有热解气管道(10)，热解气管道(10)连通位于炉体上部的热解气出口(11)；原料热解区(28)下部设有烟气进口(12)，上部设有烟气出口(13)，连接烟气进口(12)的烟气管与连接烟气出口(13)的烟气管分别从炉体(4)外延伸至沉降反应器内腔(31)中，在原料热解区(28)的烟气管段上分别设有若干排气孔(30)，生物炭冷却区(29)下部设有空气进口(14)，上部设有空气出口(15)，连接空气进口(14)的空气管与连接空气出口(15)的空气管分别从炉体(4)外延伸至沉降反应器内腔(31)中，在生物炭冷却区(29)的空气管段上分别设有若干排气孔(30)；炉体(4)底部设有出料口(17)，星型出料器(16)横向安装于出料口(17)内。
2.根据权利要求1所述的用于生物炭生产的立式热解设备，其特征在于：所述内部隔断层(5)处于炉体(4)的中下部，所述原料热解区(28)纵向长度长于生物炭冷却区(29)。
3.根据权利要求1所述的用于生物炭生产的立式热解设备，其特征在于：所述第一漏斗状锥面(19)、第一反漏斗状锥面(20)、第二漏斗状锥面(21)、第二反漏斗状锥面(22)分别与炉体中轴线成40-50度夹角。
4.根据权利要求3所述的用于生物炭生产的立式热解设备，其特征在于：所述第一反漏斗状锥面(20)上设有第一生物炭导流板(26)，第二漏斗状锥面(21)上设有第二生物炭导流板(27)。
5.根据权利要求3所述的用于生物炭生产的立式热解设备，其特征在于：所述热解气管道(10)连接于沉降反应器(9)上部第一个单元(18)的第二漏斗状锥面(21)与第二反漏斗状锥面(22)的底部结合处。
一种用于生物炭生产的立式热解设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种生物质及其衍生物热解设备，特别涉及一种用于生物炭生产的立式热解设备。
背景技术
[0002] 生物炭是生物质及其衍生物在缺氧环境下热解（碳化）处理的固态热解产物。随着亚马逊“黑土”的发现，生物炭由于改良土壤及减少温室气体减排方面的巨大作用受到科学家的广泛关注。从原理上讲，生物炭的制备过程非常简单，在缺氧环境中对生物炭进行加热，生物炭逐渐受热分解，释放出一部分挥发分，转化为热解气、热解油，而剩余的固态产物即为生物炭。因此，最古老的的土窑、砖窑即可生产出生物炭，近年来，新的鼓式裂解仪、螺杆式裂解仪和回转窑裂解仪同样可以用于生物炭生产。同样以制取热解气、热解油为目的的各种热解设备同样可以生产出生物炭。然而，这些生产设备要么以热解气或热解油为目标产物，要么以主要用作燃料的固体产物（更确切成为木炭、焦炭）为目标产物，而这些固体产物与生物炭在性质和用途上均有着巨大差异，因此这些设备均不适用于以土壤改良和减少温室气体为应用目的的生物炭生产过程。
[0003] 与生产热解油、热解气、木炭（焦炭）相同，原料均为热的不良导体，实际生产过程中，表层原料已充分受热，热解完毕，而内部原料还远未达到预定温度，导致其漫长的热解时间，降低生产效率，同时严重影响了产品性质稳定性。因此，提高原料的受热均匀性是减少热解时间，提高生产效率的主要方法。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于生物炭生产的立式热解设备。
[0005] 本发明是通过以下技术方案来实现的：一种用于生物炭生产的立式热解设备，包括炉体，炉体顶部设有进料口，第一星型进料器横向安装在进料口内，安设在沉降反应器上的第二星型进料器与炉体同轴心安装在第一星型进料器下部；内部隔断层将炉体分割为原料热解区和生物炭冷却区，保温层位于炉体内侧和内部隔断层两侧；环形导流板外侧固定于炉体内侧，圆形导流板圆心位置固定于炉体中心且置于沉降反应器内腔中，沉降反应器位于环形导流板和圆形导流板之间并保持不接触，沉降反应器自上而下由若干个单元首尾连接构成；沉降反应器上部设有热解气管道，热解气管道连通位于炉体上部的热解气出口；原料热解区下部设有烟气进口，上部设有烟气出口，连接烟气进口的烟气管与连接烟气出口的烟气管分别从炉体外延伸至沉降反应器内腔中，在原料热解区的烟气管段上分别设有若干排气孔，生物炭冷却区下部设有空气进口，上部设有空气出口，连接空气进口的空气管与连接空气出口的空气管分别从炉体外延伸至沉降反应器内腔中，在生物炭冷却区的空气管段上分别设有若干排气孔；炉体底部设有出料口，星型出料器横向安装于出料口内。
[0006] 第一星型进料器横向安装起到密封作用，第二星型进料器纵向安装，可将生物质原料均匀地分散至沉降反应器内部空间，保温层阻隔热量向炉体外扩散，提高热量利用率，烟气与空气进入炉体后与原料前进方向逆向，能更好交换热量，将原料热解区内原料有效热解，将生物炭冷却区热量及时带走。烟气管的排气孔可保证一部分高温烟气进入沉降反应器内腔中，另一部分高温烟气进入原料热解区，空气管的排气孔可保证一部分空气进入沉降反应器内腔中，另一部分空气进入生物炭冷却区。
[0007] 所述内部隔断层处于炉体的中下部，使原料热解区纵向长度长于生物炭冷却区。原料热解区较大，有利于充分将原料热解。
[0008] 所述每个单元由第一漏斗状锥面、第一反漏斗状锥面、第二漏斗状锥面，第二反漏斗状锥面构成，第一漏斗状锥面底部与第一反漏斗状锥面底部结合，第二漏斗状锥面底部与第二反漏斗状锥面底部结合，第一漏斗状锥面与第二漏斗状锥面之间形成第一内部空间，第一反漏斗状锥面与第二反漏斗状锥面之间形成第二内部空间，若干个第一内部空间和第二内部空间相联构成沉降反应器的内部空间。
[0009] 所述环形导流板的外径一致且延伸固定于炉体内侧，其内径自上而下随着第二反漏斗状锥面逐渐减小，至第二反漏斗状锥面底部达到最小，再随着第二漏斗状锥面逐渐增大，至第二漏斗状锥面顶部达到最大，环形导流板与沉降反应器的水平距离保持一致。
[0010] 所述圆形导流板直径自上而下随着第一反漏斗状锥面逐渐增大，至第一反漏斗状锥面底部达到最大，再随着第一漏斗状锥面逐渐缩小，至第一漏斗状锥面顶部达到最小，圆形导流板与沉降反应器的水平距离保持一致。
[0011] 所述第一漏斗状锥面、第一反漏斗状锥面、第二漏斗状锥面、第二反漏斗状锥面分别与炉体中轴线成40-50度夹角。
[0012] 所述第一反漏斗状锥面上设有第一生物炭导流板，第二漏斗状锥面上设有第二生物炭导流板。
[0013] 所述热解气管道连接于沉降反应器上部第一个单元的第二漏斗状锥面与第二反漏斗状锥面的底部结合处。
[0014] 本发明的优点是：本设备具有可连续生产、生产效率高、能源利用率高、运动部件少的优点；生产过程中原料受热均匀、热解时间可控，因此生产的生物炭性质更加均一、稳定，适用于土壤施用。
附图说明
[0015] 附图1为本发明立式热解设备的结构示意图；
[0016] 附图2为沉降反应器一个单元的结构示意图；
[0017] 附图3为图2的A-A剖面图；
[0018] 附图4为图2的B-B剖面图。
[0019] 图中附图标记含义：
[0020] 1、进料口，2、第一星型进料器，3、第二星型进料器，4、炉体，5、内部隔断层，6、保温层，7、环形导流板，8、圆形导流板，9、沉降反应器，10、热解气管道，11、热解气出口，12、烟气进口，13、烟气出口,14、空气进口，15、空气出口，16、星型出料器，17、生物炭出口，18、单元，19、第一漏斗状锥面，20、第一反漏斗状锥面，21、第二漏斗状锥面，22、第二反漏斗状锥面，
23、第一内部空间，24、第二内部空间，25、内部空间，26、第一生物炭导流板，27、第二生物炭导流板，28、原料热解区，29、生物炭冷却区，30、排气孔，31、沉降反应器内腔。
具体实施方式
[0021] 实施例
[0022] 参阅图1,一种用于生物炭生产的立式热解设备，包括炉体4，炉体4顶部设有进料口1，第一星型进料器2横向安装在进料口1内，安设在沉降反应器9上的第二星型进料器3与炉体4同轴心安装在第一星型进料器2下部；内部隔断层5将炉体4分割为原料热解区28和生物炭冷却区29，保温层6位于炉体4内侧和内部隔断层5两侧；环形导流板7外侧固定于炉体4内侧，圆形导流板8圆心位置固定于炉体4中心且置于沉降反应器内腔31中，沉降反应器9位于环形导流板7和圆形导流板8之间并保持不接触，沉降反应器9自上而下由若干个单元18首尾连接构成；沉降反应器9上部设有热解气管道10，热解气管道
10连通位于炉体上部的热解气出口11；原料热解区28下部设有烟气进口12，上部设有烟气出口13，连接烟气进口12的烟气管与连接烟气出口13的烟气管分别从炉体4外延伸至沉降反应器内腔31中，在原料热解区28的烟气管段上分别设有若干排气孔30，生物炭冷却区29下部设有空气进口14，上部设有空气出口15，连接空气进口14的空气管与连接空气出口15的空气管分别从炉体4外延伸至沉降反应器内腔31中，在生物炭冷却区29的空气管段上分别设有若干排气孔30；炉体4底部设有出料口17，星型出料器16横向安装于出料口17内。
[0023] 第一星型进料器2横向安装起到密封作用，第二星型进料器3纵向安装，可将生物质原料均匀地分散至沉降反应器9内部空间25，保温层6阻隔热量向炉体4外扩散，提高热量利用率，烟气与空气进入炉体4后与原料前进方向逆向，能更好交换热量，将原料热解区28内原料有效热解，将生物炭冷却区29热量及时带走。烟气管的排气孔30可保证一部分高温烟气进入沉降反应器内腔31中，另一部分高温烟气进入原料热解区28，空气管的排气孔30可保证一部分空气进入沉降反应器内腔31中，另一部分空气进入生物炭冷却区29。
[0024] 所述内部隔断层5处于炉体4的中下部，使原料热解区28纵向长度长于生物炭冷却区29。原料热解区28较大，有利于充分将原料热解。
[0025] 所述每个单元18由第一漏斗状锥面19、第一反漏斗状锥面20、第二漏斗状锥面21，第二反漏斗状锥面22构成，第一漏斗状锥面19底部与第一反漏斗状锥面20底部结合，第二漏斗状锥面21底部与第二反漏斗状锥面22底部结合，第一漏斗状锥面19与第二漏斗状锥面21之间形成第一内部空间23，第一反漏斗状锥面20与第二反漏斗状锥面22之间形成第二内部空间24，若干个第一内部空间23和第二内部空间24相联构成沉降反应器9的内部空间25。
[0026] 所述环形导流板7的外径一致且延伸固定于炉体4内侧，其内径自上而下随着第二反漏斗状锥面22逐渐减小，至第二反漏斗状锥面22底部达到最小，再随着第二漏斗状锥面21逐渐增大，至第二漏斗状锥面21顶部达到最大，环形导流板7与沉降反应器9的水平距离保持一致。
[0027] 所述圆形导流板8直径自上而下随着第一反漏斗状锥面20逐渐增大，至第一反漏斗状锥面20底部达到最大，再随着第一漏斗状锥面19逐渐缩小，至第一漏斗状锥面19顶部达到最小，圆形导流板8与沉降反应器9的水平距离保持一致。
[0028] 所述第一漏斗状锥面19、第一反漏斗状锥面20、第二漏斗状锥面21、第二反漏斗状锥面22分别与炉体中轴线成40-50度夹角。
[0029] 所述第一反漏斗状锥面20上设有第一生物炭导流板26，第二漏斗状锥面21上设有第二生物炭导流板27。
[0030] 所述热解气管道10连接于沉降反应器9上部第一个单元18的第二漏斗状锥面21与第二反漏斗状锥面22的底部结合处。
[0031] 本实施例的具体工作过程如下：
[0032] 首先将燃烧其它燃料产生的高温烟气从烟气进口12进入炉体4内部，一部分高温烟气直接进入沉降反应器内腔31中，另一部分高温烟气通过排气孔30进入原料热解区28，将沉降反应器9加热至300-700℃，然后经引风机（图中未示出）从烟气出口13排出；将已粉碎至10mm以下的生物质颗粒用传送带传送至进料口1，经第一星型进料器2送入第二星型进料器3；生物质颗粒在处于原料热解区28的沉降反应器9内部空间25下降过程中受热经干燥、分解、碳化转化为热解气和生物炭；热解气从热解气出口11经引风机（图中未示出）引出直接送入燃烧器（图中未示出）；生物炭在处于生物炭冷却区29的沉降式反应器9内部空间25下降过程中逐渐冷却至略高于室温，然后经由星型出料器16从生物炭出口17送出；冷空气从空气进口14进入，在生物炭冷却区设有若干排气孔30的空气管，使冷空气一部分直接进入进入沉降反应器内腔31中，另一部分通过排气孔30进入生物炭冷却区29，生物炭的热量将从空气进口14进入的冷空气加热，然后从空气出口15经引风机（图中未示出）引出至燃烧器（图中未示出）；热解气和热空气燃烧产生的高温烟气从烟气进口12进入炉体4内部，继续为新的生物质原料转化为生物炭和热解气提供能量。
