一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉

摘要

本发明涉及一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉，包括炉体，炉体内设有燃烧室，燃烧室与炉体的内壁之间设有第二风道，炉体的外表面为保温层，炉体的上部设有一端穿过并且伸出燃烧室的石墨流通膨胀管道，炉体的侧壁上设有连通燃烧室的生物质燃料入料口，炉体内设有连通燃烧室和外部环境的第一风道，炉体的底部设有与燃烧室连通的除渣口，炉体的顶部设有排风口。本发明实现适用生物质燃料提供热源，减少了SO2的排放，低成本实现粉尘达标，同时减少了NOx得生成，减低PM2.5的排放，从而实现低碳环保的理念；本发明对处于封闭流通管道中的膨胀石墨蠕虫的化学成分没有影响，对后续使用膨胀石墨的工序具有有益的作用。

权利要求

1.一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉，其特征在于，包括炉体(10)，所述炉体(10)内设有燃烧室(9)，所述燃烧室(9)与所述炉体(10)的内壁之间设有第二风道(3)，所述炉体(10)的外表面为保温层(8)，所述炉体(10)的上部设有一端穿过并且伸出所述燃烧室(9)的石墨流通膨胀管道(6)，所述石墨流通膨胀管道(6)的两端分别为原料石墨入料口(1)和膨胀石墨出料口(7)，所述原料石墨入料口(1)和所述膨胀石墨出料口(7)均设在所述炉体(10)外，所述炉体(10)的侧壁上设有连通所述燃烧室(9)的生物质燃料入料口(2)，所述炉体(10)内设有连通所述燃烧室(9)和外部环境的第一风道(4)，所述炉体(10)的底部设有与所述燃烧室(9)连通的除渣口(11)，所述炉体(10)的顶部设有排风口(5)。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉，其特征在于，所述炉体(10)内设有除尘器(12)，所述除尘器(12)设在所述排风口(5)处。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉，其特征在于，所述燃烧室(9)的上部设有受热面省煤器(13)，所述受热面省煤器(13)设在所述所述石墨流通膨胀管道(6)的上方。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉，其特征在于，所述炉体(10)内设有与所述燃烧室(9)的出口连接的空气预热器(14)，所述第一风道(4)的一端与外部环境连通，另一端与所述空气预热器(14)的输入端连通，所述空气预热器(14)的输出端通过管道与所述燃烧室(9)连通。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉，其特征在于，所述石墨流通膨胀管道(6)由耐高温的金属材料制成。

6.根据权利要求1或2所述的一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉，其特征在于，所述生物质燃料膨胀炉的燃料为生物质燃料。

说明书

一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉

技术领域

[0001] 本发明涉及石墨烯制备设备领域，尤其涉及一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉。

背景技术

[0002] 石墨及碳素制品具备优良的性能，应用日益广泛，产能及效益呈快速增长趋势。随着我国冶金、化工、机械、医疗器械、核能、汽车、航空航天等行业的快速发展，这些行业对石墨及碳素制品的需求不断增长，我国石墨及碳素制品行业将保持快速增长。

[0003] 现实工作中由石墨到其制成品，一般需要经过加热膨胀过程，从而利用其耐高温性及高耐磨性。

[0004] 国内现有的石墨膨胀炉均是利用燃煤、燃气、燃油或电加热作为能源提供石墨膨胀过程的热源，将石墨膨胀炉炉腔加热到1000℃左右，可膨胀石墨在1000℃左右高温时片层间的酸根离子猛烈气化，天然石墨的层间距剧增，使石墨的体积激烈膨胀，膨胀后的体积可达膨胀前石墨体积的100～300倍，有的甚至可达500倍以上。膨胀后的石墨质地膨松，呈现类似蠕虫状，膨胀后的石墨常被称为石墨蠕虫。

[0005] 但是，利用燃煤、燃气或燃油作为燃料提供石墨膨胀过程的热源，在加热石墨膨胀炉的过程中，燃料燃烧产生大量的温室气体CO2，同时产生大量的SO2、NOx及大量的粉尘，而且含硫气体附着在石墨蠕虫上，导致石墨蠕虫中的硫含量大大提高，严重影响利用膨胀石墨的后续工序的成品率。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能适用生物质燃料的制备膨胀石墨的膨胀炉，减少环境污染，降低加工成本。

[0007] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于制备膨胀石墨的生物质燃料膨胀炉，包括炉体，所述炉体内设有燃烧室，所述燃烧室与所述炉体的内壁之间设有第二风道，所述炉体的外表面为保温层，所述炉体的上部设有一端穿过并且伸出所述燃烧室的石墨流通膨胀管道，所述石墨流通膨胀管道的两端分别为原料石墨入料口和膨胀石墨出料口，所述原料石墨入料口和所述膨胀石墨出料口均设在所述炉体外，所述炉体的侧壁上设有连通所述燃烧室的生物质燃料入料口，所述炉体内设有连通所述燃烧室和外部环境的第一风道，所述炉体的底部设有与所述燃烧室连通的除渣口，所述炉体的顶部设有排风口。

[0008] 本发明的有益效果是：本发明实现适用生物质燃料提供热源，减少了SO2的排放，低成本实现粉尘达标，同时减少了NOx得生成，减低PM2.5的排放，从而实现低碳环保的理念；本发明在生物质燃料燃烧为石墨膨胀提供热源的同时，对处于封闭流通管道中的膨胀石墨蠕虫的化学成分没有影响，对后续使用膨胀石墨的工序具有有益的作用。

[0009] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

[0010] 进一步，所述炉体内设有除尘器，所述除尘器设在所述排风口处。

[0011] 采用上述进一步方案的有益效果是：采用除尘器能进一步减少装置在使用过程中粉尘物质的排放。

[0012] 进一步，所述燃烧室的上部设有受热面省煤器，所述受热面省煤器设在所述所述石墨流通膨胀管道的上方。

[0013] 采用上述进一步方案的有益效果是：受热面省煤器的设置能减少排出气体以及烟雾的温度，使得生物质燃料热能的最大化利用。

[0014] 进一步，所述炉体内设有与所述燃烧室的出口连接的空气预热器空气预热器，所述第一风道的一端与外部环境连通，另一端与所述空气预热器的输入端连通，所述空气预热器的输出端通过管道与所述燃烧室连通。

[0015] 采用上述进一步方案的有益效果是：空气预热器的使用提高了进气的温度，提高热能的利用效率。

[0016] 进一步，所述石墨流通膨胀管道由耐高温的金属材料制成。

[0017] 采用上述进一步方案的有益效果是：金属材料制成制作而成的石墨流通膨胀管道能提高热量的传导性，提高制备膨胀石墨的效率。

[0018] 进一步，所述生物质燃料膨胀炉的燃料为生物质燃料。

[0019] 采用上述进一步的有益效果是：生物质燃料BMF是低碳清洁环保经济的分布式可再生能源热力，是落实国务院大气污染防治行动计划的重要方式。生物质燃料BMF属于国家支持推广的新型燃料，生物质燃料是指以农村的玉米秸秆,小麦秸秆,棉花杆,稻草,稻壳,花生壳,玉米芯,树枝,木屑，树叶,锯末等农作物,固体废弃物为原料,经过粉碎后加压,增密成型,即为“生物质燃料”.是一种可再生资源，而且是典型的低碳绿色能源。生物质燃料BMF的能量来源于自然界光合作用固定于植物上的太阳能，其燃烧时排放的CO2来自于其生长时对自然界CO2的吸收，因此，BMF具有CO2生态“零”排放的特点。BMF燃烧以挥发份为主，其固定碳含量仅为15％左右，因此是典型的低碳燃料。BMF含硫量比柴油还低，仅为0.05％，不需设置脱硫装置就可实现SO2减排。BMF灰份为1.81％，是煤基燃料的1/10左右，设置简单的除尘装置就可实现粉尘排放达标。BMF氮含量低，氧含量高，可以减少NOx的生成。生物质燃料BMF来源于农林废弃物，与以粮食为原料的生物质醇基燃料和以油料作物为原料的生物质柴油相比，不会产生“与人争粮”和“与人争地”的社会问题，原料分布广泛多样、含量大、成本低、循环生长、取之不尽、用之不竭，是典型的循环经济项目。我国大量的农业产生的原料给生物质燃料的使用提供了坚强的物质保障，不仅能够解决农民进行秸秆焚烧问题，同时将资源充分利用，燃烧过的灰渣是非常好的肥料，实是一举多得之举。根据我国的生物质资源条件，利用农林剩余物作为燃料使用具有环境友好、可以再生的特点，开发生物质燃料，对节约常规能源、优化我国能源结构，减轻环境污染有着积极意义。

附图说明

[0020] 图1为本发明的结构示意图；

[0021] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：

[0022] 1、原料石墨入料口，2、生物质燃料入料口，3、第二风道，4、第一风道，5、排风口，6、石墨流通膨胀管道，7、膨胀石墨出料口，8、保温层，9、燃烧室，10、炉体，11、除渣口,12、除尘器，13、受热面省煤器，14、空气预热器。

具体实施方式

[0023] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0024] 如图1所示，本发明包括炉体10，所述炉体10内设有燃烧室9，所述燃烧室9与所述炉体10的内壁之间设有第二风道3，所述炉体10的外表面为保温层8，所述炉体10的上部设有一端穿过并且伸出所述燃烧室9的石墨流通膨胀管道6，石墨流通膨胀管道6不限定于附图中水平穿过所述燃烧室9，可以是倾斜穿过，或者石墨流通膨胀管道6采用弯折的结构，只要确保石墨流通膨胀管道6的两端在燃烧室9外既满足本发明的要求。所述石墨流通膨胀管道6的两端分别为原料石墨入料口1和膨胀石墨出料口7，所述原料石墨入料口1和所述膨胀石墨出料口7均设在所述炉体10外，所述炉体10的侧壁上设有连通所述燃烧室9的生物质燃料入料口2，所述炉体10内设有连通所述燃烧室9和外部环境的第一风道4，所述炉体10的底部设有与所述燃烧室9连通的除渣口11，，所述炉体10的顶部设有排风口5。

[0025] 所述炉体10内设有除尘器12，所述除尘器12设在所述排风口5处。所述燃烧室9的上部设有受热面省煤器13，所述受热面省煤器13设在所述所述石墨流通膨胀管道6的上方。所述炉体10内设有与所述燃烧室9的出口连接的空气预热器14，所述第一风道4的一端与外部环境连通，另一端与所述空气预热器14的输入端连通，所述空气预热器14的输出端通过管道与所述燃烧室9连通。所述石墨流通膨胀管道6由耐高温的金属材料制成。所述生物质燃料膨胀炉的燃料为生物质燃料。

[0026] 生物质燃料被螺旋给料机经生物质燃料入料口2送入炉体10内燃烧室9，在此处由于高温烟气和一次风的作用逐步预热，干燥、着火、燃烧，此过程中析出大量挥发分，燃烧剧烈。产生的高温烟气冲刷石墨流通膨胀管道6主要受热面后，进入锅炉尾部受热面省煤器13和空气预热器14，再进除尘器12，最后经排风口5排入大气。未气化的燃料边向炉排后部运动，直至燃尽，最后剩下的少量灰渣落入炉排后面的除渣口11。生物质生物质燃料燃烧过程中，石墨膨胀炉燃烧室9被加热，使石墨流通膨胀管道6加热到1000℃左右，从原料石墨入料口1进入的可膨胀石墨在1000℃左右高温时片层间的酸根离子猛烈气化，天然石墨的层间距剧增，使石墨的体积激烈膨胀，生成的蠕虫状膨胀石墨经膨胀石墨出料口7导出。

[0027] 本发明实现适用生物质燃料提供热源，减少了SO2的排放，低成本实现粉尘达标，同时减少了NOx得生成，减低PM2.5的排放，从而实现低碳环保的理念；本发明在生物质燃料燃烧为石墨膨胀提供热源的同时，对处于封闭流通管道中的膨胀石墨蠕虫的化学成分没有影响，对后续使用膨胀石墨的工序具有有益的作用。采用除尘器12能进一步减少装置在使用过程中粉尘物质的排放。受热面省煤器13的设置能减少排出气体以及烟雾的温度，使得生物质燃料热能的最大化利用。空气预热器14的使用提高了进气的温度，提高热能的利用效率。金属材料制成制作而成的石墨流通膨胀管道6能提高热量的传导性，提高制备膨胀石墨的效率。

[0028] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。