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一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备
申请号	CN202410063145.X	申请日	2024-01-16	公开(公告)号	CN117801834A	公开(公告)日	2024-04-02
申请人	中农振宇(北京)生物技术有限公司;			发明人	张晓峰; 马振宇; 马芳怡; 党天琪; 方凡;
摘要	本发明涉及生物质原料生态处理技术领域，且公开了一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，包括外壳和安装在外壳底部的支架，所述外壳的内部填充有保温填充材料，所述外壳的内部设有干燥级和热解级，所述干燥级和热解级包括两个间壁夹套和位于两个间壁夹套内部的螺旋输送器螺杆，且两个间壁夹套前端连通并设有螺旋输送机。其主体采用干燥级+热解级的“两级式”构造，利用热解自身产生的能量连续生产，对热解气体流进行干燥级与水冷槽的逐级降温不但可以充分利用热能，还能对木醋液等热解馏分进行多级分离。
权利要求	1.一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，其特征在于：包括外壳(8)和安装在外壳(8)底部的支架(16)，所述外壳(8)的内部填充有保温填充材料(18)，所述外壳(8)的内部设有干燥级(31)和热解级(32)；所述干燥级(31)和热解级(32)包括两个间壁夹套(35)和位于两个间壁夹套(35)内部的螺旋输送器螺杆(10)，且两个间壁夹套(35)前端连通并设有螺旋输送机(9)，所述螺旋输送器螺杆(10)通过传动系统(2)传动并以电机(1)驱动；所述干燥级(31)中间壁夹套(35)设有进料斗(3)、热解气排出口(29)、水蒸气排出口(33)和A感温探头(34)，且进料斗(3)从外壳(8)的顶端延伸出，且进料斗(3)的底端设有调节阀(42)，所述干燥级(31)中间壁夹套(35)设有用于木醋液排出口(25)；所述热解级(32)中间壁夹套(35)设有助燃剂喷头(12)、压缩空气的鼓风嘴(36)、火花塞(13)、与干燥级(31)间壁夹套(35)相连的热流管(11)、B感温探头(37)以及生物炭螺旋输出装置(38)，且外壳(8)的外侧设有用于连通生物炭螺旋输出装置(38)的生物炭出料口(19)，所述热解级(32)中间壁夹套(35)设有焦油排出口(26)；所述外壳(8)的顶部安装有换热装置，所述支架(16)上安装有控制面板(15)，且支架(16)的底部安装有滚轮(17)。 2.根据权利要求1所述的一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，其特征在于：所述干燥级(31)和热解级(32)中的间壁夹套(35)分别采用双层耐热钢筒和单层耐热加厚钢筒。 3.根据权利要求1所述的一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，其特征在于：所述传动系统(2)包括保护壳(41)和设置在保护壳(41)内部相互啮合的齿轮组(40)，且齿轮组(40)通过电机(1)驱动，且保护壳(41)和设有驱动生物炭螺旋输出装置(38)传动的离合器(39)。 4.根据权利要求1所述的一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，其特征在于：所述干燥级(31)和热解级(32)内径之比D1：D2≤1：1.05。 5.根据权利要求1所述的一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，其特征在于：所述换热装置包括水槽(7)和设置在水槽(7)内的A换热器(4)和B换热器(6)，且热解气排出口(29)通过管道与A换热器(4)连通，将热解气冷凝成为木醋液(23)，所述A换热器(4)通过管道与净化增压装置(5)连接，将含有杂质的气体处理成为洁净燃气(20)，水蒸气排出口(33)管道管道与B换热器(6)连通，将水蒸气冷凝成冷凝水(22)和冷凝气(21)。 6.根据权利要求5所述的一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，其特征在于：所述水槽(7)上设有用于检测温度的热水(24)温度的C感温探头(50)。 7.根据权利要求5所述的一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，其特征在于：所述A换热器(4)和B换热器(6)均包括包壳(45)和安装在包壳(45)的外侧的翅片(44)，所述包壳(45)的内部安装有若干组隔板(43)，且隔板(43)之间存在空隙(46)，所述包壳(45)上设有出气管(47)、进气管(48)和冷凝液管(49)。 8.根据权利要求5所述的一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，其特征在于：所述净化增压装置(5)包括通过管道串连的吸附净化柱(52)、气体压缩机(54)、储气罐(55)和气阀(58)，且管道上设有测温探头(51)，所述吸附净化柱(52)内部设有生物炭填充层(53)，所述储气罐(55)上设有安全阀(56)、气压表(57)和底座(59)。
说明书全文	一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备技术领域 [0001] 本发明涉及生物质原料生态处理技术领域，具体为一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备。背景技术 [0002] 随着社会经济的快速发展与人们生活水平的不断提高，生活厨余垃圾与农林废弃物等生物原料垃圾的数量也逐年增多，成分也日趋复杂。这些废弃物如果不加以妥善处理，不仅产生恶臭影响视觉占据土地，还易造成大区域的面源有机污染，甚至导致病菌的滋生造成传染病的流行。此外，生物质原料的有机质比重大、能量高，随意丢弃也是对资源的浪费。目前，对于生物质原料废弃物处理的传统方法主要有填埋法、焚烧法与堆肥法，但是这些方法往往流程复杂、成本高、需要大规模集中运输且易产生次生污染。 [0003] 近年来，生物质热解技术因其既能高效处理生物垃圾又能回收可利用资源，越来越受到重视，相关的新型设备的开发也日益增多。但是，现在的生物质处理设备如热解塔与回转窑等，一般都存在体积大、能耗高、操作复杂、回收效率低、干燥程度要求高且难以实现连续生产等缺点，难以适应短距离区域内集中处置需求，也难以达到绿色节能的要求。发明内容 [0004] 针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备。 [0005] 本发明提供如下技术方案：一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，包括外壳和安装在外壳底部的支架，所述外壳的内部填充有保温填充材料，所述外壳的内部设有干燥级和热解级； [0006] 所述干燥级和热解级包括两个间壁夹套和位于两个间壁夹套内部的螺旋输送器螺杆，且两个间壁夹套前端连通并设有螺旋输送机，所述螺旋输送器螺杆通过传动系统传动并以电机驱动； [0007] 所述干燥级中间壁夹套设有进料斗、热解气排出口、水蒸气排出口和A感温探头，且进料斗从外壳的顶端延伸出，且进料斗的底端设有调节阀，所述干燥级中间壁夹套设有用于木醋液排出口； [0008] 所述热解级中间壁夹套设有助燃剂喷头、压缩空气鼓风嘴、火花塞、与干燥级间壁夹套相连的热流管、B感温探头以及生物炭螺旋输出装置，且外壳的外侧设有用于连通生物炭螺旋输出装置的生物炭出料口，所述热解级中间壁夹套设有焦油排出口； [0009] 所述外壳的顶部安装有换热装置，所述支架上安装有控制面板，且支架的底部安装有滚轮。 [0010] 优选的，所述干燥级和热解级中的间壁夹套分别采用双层耐热钢筒和单层耐热加厚钢筒。 [0011] 优选的，所述传动系统包括保护壳和设置在保护壳内部相互啮合的齿轮组，且齿轮组通过电机驱动，且保护壳和设有驱动生物炭螺旋输出装置传动的离合器。 [0012] 优选的，所述干燥级和热解级内径之比D1：D2≤1：1.05。 [0013] 优选的，所述换热装置包括水槽和设置在水槽内的A换热器和B换热器，且热解气排出口通过管道与A换热器连通，将热解气冷凝成为木醋液，所述A换热器通过管道与净化增压装置连接，将含有杂质的气体处理成为洁净燃气，水蒸气排出口管道管道与B换热器连通，将水蒸气冷凝成冷凝水和冷凝气。 [0014] 优选的，所述水槽上设有用于检测温度的热水温度的C感温探头。 [0015] 优选的，所述A换热器和B换热器均包括包壳和安装在包壳的外侧的翅片，所述包壳的内部安装有若干组隔板，且隔板之间存在空隙，所述包壳上设有出气管、进气管和冷凝液管。 [0016] 优选的，所述净化增压装置包括通过管道串连的吸附净化柱、气体压缩机、储气罐和气阀，且管道上设有测温探头，所述吸附净化柱内部设有生物炭填充层，所述储气罐上设有安全阀、气压表和底座。 [0017] 与现有技术对比，本发明具备以下有益效果： [0018] 该两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，采用干燥级+热解级的“两级式”构造，通过控制系统的调控，能充分利用生物质料热解产生的热量对物料预先进行干燥、加热，之后在进入热解部件进行热解，能适应含水量≤40％的物料；同时，对热解产生的热气流进行干燥级与水冷槽的逐级降温不但可以充分利用热能，还能对木醋液等热解产物进行多级分离；而将热解气流通过的热解级圆筒、干燥级圆筒间壁以及换热器空腔皆设计成一定的倾斜角则可以显著提高热解馏分焦油、木醋液、可燃油等的排出。因此，本发明将克服传统工艺设备的多缺点，节能环保、操作简易、占地面积小并能实现高效连续生产。附图说明 [0019] 图1设备的整体结构示意图； [0020] 图2设备总物料平衡示意图； [0021] 图3干燥级和热解级明细结构示意图； [0022] 图4换热装置明细示意图； [0023] 图5换热水槽安装明细示意图； [0024] 图6燃气净化加压装置示意图； [0025] 图7设备的支撑组件示意图。 [0026] 图中：1、电机；2、传动系统；3、进料斗；4、A换热器；5、净化增压装置；6、B换热器；7、水槽；8、外壳；9、螺旋输送机；10、螺旋输送器螺杆；11、热流管；12、助燃剂喷头；13、火花塞；14、空气压缩机；15、控制面板；16、支架；17、滚轮；18、保温填充材料；19、生物炭出料口；20、洁净燃气；21、冷凝气；22、冷凝水；23、木醋液；24、热水；25、木醋液排出口；26、焦油排出口； 27、生物质物料；28、干燥物料；29、热解气排出口；30、生物炭；31、干燥级；32、热解级；33、水蒸气排出口；34、A感温探头；35、间壁夹套；36、鼓风嘴；37、B感温探头；38、生物炭螺旋输出装置；39、离合器；40、齿轮组；41、保护壳；42、调节阀；43、隔板；44、翅片；45、包壳；46、空隙； 47、出气管；48、进气管；49、冷凝液；50、C感温探头；51、测温探头；52、吸附净化柱；53、生物炭填充层；54、气体压缩机；55、储气罐；56、安全阀；57、气压表；58、气阀；59、底座；68、外壳平面；69、A螺旋输送器孔；70、外壳突起边沿；71、螺栓；72、料斗孔；73、A传动杆孔；74、B传动杆孔；75、B螺旋输送器孔。具体实施方式 [0027] 为了使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明，以避免不必要地混淆本发明的概念。 [0028] 请参阅图1‑7，一种两级式连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液的设备，包括外壳8和安装在外壳8底部的支架16，所述外壳8的内部填充有保温填充材料18，所述外壳8的内部设有干燥级31和热解级32，干燥级31和热解级32与水平面呈α角度(3°≤α≤15°)安装在外壳8内，并实现结构的稳定、温度的恒定以及较为灵活的移动性。 [0029] 所述干燥级31和热解级32包括两个间壁夹套35和位于两个间壁夹套35内部的螺旋输送器螺杆10，且两个间壁夹套35前端连通并设有螺旋输送机9，所述螺旋输送器螺杆10通过传动系统2传动并以电机1驱动，螺旋输送机9将干燥级31中的干燥物料28导入热解级32中。 [0030] 所述干燥级31中间壁夹套35设有进料斗3、热解气排出口29、水蒸气排出口33和A感温探头34，且进料斗3从外壳8的顶端延伸出，且进料斗3的底端设有调节阀42，且生物质物料27从进料斗3导入，所述干燥级31中间壁夹套35设有用于木醋液排出口25，以此，使生物质料可从右到左运输，使干燥后的生物质料可顺利进入热解级，并保证设备的密封性。 [0031] 所述热解级32中间壁夹套35设有助燃剂喷头12、压缩空气的鼓风嘴36、且鼓风嘴36通过空气压缩机14鼓入压缩空气，火花塞13、与干燥级31间壁夹套35相连的热流管11、B感温探头37以及生物炭螺旋输出装置38，且外壳8的外侧设有用于连通生物炭螺旋输出装置38的生物炭出料口19，所述热解级32中间壁夹套35设有焦油排出口26；以此，使热解级32进入的生物质料发生燃烧与热裂解，使产生的裂解气通过热流管11、间壁夹套35加热干燥级31物料，使裂解气中的焦油与部分木醋液23得以冷凝流出，使热解产生的生物炭30从左至右输送、排出，并保证热解级32的密封性。 [0032] 所述干燥级31和热解级32内径之比D1：D2≤1：1.05。 [0033] 所述外壳8的顶部安装有换热装置，所述支架16上安装有控制面板15，且支架16的底部安装有滚轮17。 [0034] 所述干燥级31和热解级32中的间壁夹套35分别采用双层耐热钢筒和单层耐热加厚钢筒。 [0035] 所述传动系统2包括保护壳41和设置在保护壳41内部相互啮合的齿轮组40，且齿轮组40通过电机1驱动，且保护壳41和设有驱动生物炭螺旋输出装置38传动的离合器39，离合器39的使用则是，在启动的初期热解尚不充分，应将其调至分离档位，待需要出料时即可调至联合档位进行输料。以此，保证输料的连贯性与系统的密封性。 [0036] 所述换热装置包括水槽7和设置在水槽7内的A换热器4和B换热器6，且热解气排出口29通过管道与A换热器4连通，将热解气冷凝成为木醋液23，所述A换热器4通过管道与净化增压装置5连接，将含有杂质的气体处理成为洁净燃气20，水蒸气排出口33管道管道与B换热器6连通，将水蒸气冷凝成冷凝水22和冷凝气21。 [0037] 所述水槽7上设有用于检测温度的热水24温度的C感温探头50。 [0038] 所述水槽7中的A换热器4和B换热器6均与水平面呈β角度(1.5°≤β≤12°)，以此保证冷凝液体的顺利排出。 [0039] 所述A换热器4和B换热器6均包括包壳45和安装在包壳45的外侧的翅片44，所述包壳45的内部安装有若干组隔板43，且隔板43之间存在空隙46，所述包壳45上设有出气管47、进气管48和冷凝液管49。 [0040] 所述净化增压装置5包括通过管道串连的吸附净化柱52、气体压缩机54、储气罐55和气阀58，且管道上设有测温探头51，所述吸附净化柱52内部设有生物炭填充层53，所述储气罐55上设有安全阀56、气压表57和底座59。 [0041] 外壳8的外壳平面68设有外壳突起边沿70，，且外壳突起边沿70之间通过螺栓71连接，外壳平面68的顶端开设有A螺旋输送器孔69和料斗孔72，且外壳平面68的侧面开设有A传动杆孔73、B传动杆孔74和B螺旋输送器孔75。 [0042] 所述设备的运行方法为：于设备进料的首次，先于水槽7中加满冷却水，随后接通电源并按下电源开关，启动电机1和螺旋输送机9，先加入湿度＜15％的干物料，喷入适量甲醇等引燃物，以一定的流速鼓入空气，通过控制面板15对电火花引燃，燃烧适当时间，待运行稳定后，以一定速率加入大湿度物料，合上离合器39并输出生物炭，同时收集焦油、木醋液23以及洁净燃气20；之后，可以不再喷入引燃物，也可不再启动火花塞13，只需要持续不断加入大湿度物料，以合适的流量鼓入空气，观察控制面板15的参数并进行调控，即可维持该“两级式”连续处理生物质原料生产生物炭与木醋液设备的持续运行。 [0043] 所述设备的维护方法为：在设备使用的全过程应有专门人员监视仪表参数与机械运行情况，出现异常情况马上断电，并检查运行参数的异常部件，之后对该部件进行维修或置换；一般情况下每4周停机1‑2天进行系统检修与清理。 [0044] 以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。