一种秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置及方法与流程

本发明属于农作物秸秆热解炭化技术领域，具体是一种秸秆快速制炭以及烟气烟尘回收处理装置及方法。

背景技术：

农作物秸秆热解炭化在秸秆综合利用中占有重要地位。炭化方法及设备制备在技术进步过程中愈趋成熟，但仍然存在一些缺陷。例如专利号为zl201110042313.x与europeanpatentno.2540803，名称为“农作物秸秆制炭方法及装置”。该装置制炭方法新颖，制炭效率高，是以生物质炭回收为主要目的。但是存在如下不足：

1、原专利装置在制炭热解环节所产生的以气态呈现的秸秆生物质能被直接排放于大气中，资源浪费。

2、原专利装置在投料量一定的条件下，掌控物料热解程度的方式是操作人员的感观感觉，通过翻动炉篦实现，热解物料的稳定性难以控制。

3、原专利装置设置的沉降室通过纵向隔板仅将烟气中部分悬浮颗粒沉降清理，而制炭热解环节所产生的大量生物质能烟气裹挟着大量悬浮颗粒直接排放。同时完成炭化的秸秆炭在还田或包装再利用过程中降温、灭火、降尘用水量大，故该装置在缺水地区使用有障碍。

技术实现要素：

本发明为了解决原有农作物秸秆制炭装置存在的问题，提供一种新的秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置及方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置，包括车架；所述车架上安装热解及炭化室和收集分离室。

所述车架尾部安装进料装置，所述进料装置输送物料至热解及炭化室内，所述热解及炭化室内安装平行输送装置，将输入的物料由后部输送至前部后落入热解及炭化室底部；所述热解及炭化室底部安装出料装置；所述热解及炭化室中部侧面设有多个供氧口及控氧阀。

所述热解及炭化室和收集分离室通过位于上部的进烟口连通；烟气通过进烟口后首先进入收集分离室的降尘区，之后进入分离区，最后进入排气筒；所述分离区内设置有喷淋器ⅰ；所述分离区下方设置有收集箱。

工作时，秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理方法如下：首先将在外面点燃秸秆由进料装置导入热解及炭化室内，落入平行输送装置上部；随后秸秆不断由进料装置导入热解及炭化室内的平行输送装置上进行热解，通过控制供氧口及控氧阀调节通入的氧气量来调节热解程度。热解物料随平行输送装置运行至末端落入热解及炭化室内下部进行炭化。平行输送装置将热解及炭化室分割成为功能不同的上下两部分，上面是热解区域，下面是炭化区域。位于底部的出料装置将炭化后的物料输出。热解及炭化室在运行中产生的烟气和烟尘经进烟口导入收集分离室，烟气和烟尘在收集分离室内被分置于降尘区、分离区、收集箱以及烟道等不同区域内处置。降尘区内烟尘通过隔板达到降尘的目的。烟气进入分离区，该分离区利用喷淋器ⅰ（循环水由水泵提供）创设了兼具密闭、引风、冷凝和分离的功能，将烟气中的主体-生物质能转化为秸秆醋液回收，提升原装置秸秆生物质能利用率，回收的秸秆醋液落入下方的收集箱。最后烟气进入烟道，通过排气筒排出。

进一步优选的，所述进料装置采用链板输送机；所述平行输送装置采用平行链板机；所述出料装置采用螺旋输送机ⅰ，所述螺旋输送机ⅰ的出口衔接出料筒，所述出料筒内安装螺旋输送机ⅱ

采用两个链板机衔接物料投送与热解，将投料量与热解时长的关系转为机械传动速率间的关系，利用机械装置解决物料投送量与热解程度匹配和可控，进而实现秸秆炭化程度可控，使控制热解程度变得简单可靠。同时将原装置中各自独立的热解、炭化两个池体，改设为由链板机分割成上下两部分且联系紧密、功能各异的一个室体，提升了本装置的热能利用效率，从而为达标生产不同种类的秸秆炭奠定了基础。

进一步优选的，所述收集分离室顶面设有水泵，所述水泵出口分别通过管路连接喷淋器ⅰ和喷淋器ⅱ，所述喷淋器ⅱ位于出料筒。

所述收集箱上部设有收集液出口，回收的秸秆醋液由收集液出口流出，流出的秸秆醋液经初始工作时混入、参与喷淋循环系统，逐步过渡到秸秆醋液喷淋自循环，喷淋器ⅰ为收集分离室持续运行提供了保障。秸秆醋液通入喷淋器ⅰ进行自循环后，减轻了本移动装置携带水源的压力，为设备全天候运行提供了保障；秸秆醋液通入喷淋器ⅱ后，利用秸秆醋液对秸秆炭实施降温、灭火、降尘，改善了工作环境。

进一步优选的，所述降尘区内通过左右设有隔板ⅲ和隔板ⅳ供烟气通过；所述分离区通过上下设置的隔板ⅰ和隔板ⅱ构成，烟气由隔板ⅱ上方进入分离区，经过秸秆醋液回收后的烟气由隔板ⅰ下方进入烟道后由排气筒排出。

秸秆生物质的构成主体是纤维素和半纤维素。纤维素和半纤维素也是热解气中生物质能的主体，原有装置将其排放了。本发明装置利用分离区通过喷淋器ⅰ回收利用热解过程中产生的以气态形式呈现的生物质能，并利用这种生物质能转化液替代水源，持续回收转化气态生物质能；同时利用生物质能转化液替代水源，沉降热解和炭化过程中产生的悬浮颗粒物。

本发明具有如下优点：

1、收集分离室设置分离区，利用水泵动能创设了兼具密闭、引风、冷凝和分离的功能。回收利用热解过程中产生的以气态形式呈现的生物质能，并利用这种生物质能转化液替代水源，持续回收转化气态生物质能，将烟气中的主体-生物质能转化为秸秆醋液回收。提升原装置秸秆生物质能利用率30~33%至50%。

2、初始工作时，喷淋系统自代少量水用于循环。回收的秸秆醋液由初始工作时混入、参与喷淋循环系统，逐步过渡到秸秆醋液喷淋自循环，利用生物质能转化液替代水源，沉降热解和炭化过程中产生的悬浮颗粒物，为收集分离室持续运行提供了保障，同时利用转化液替代水源对完成炭化的物料实施降温、灭火、降尘。改善了工作环境，减轻了本移动装置携带水源的压力，为设备全天候运行提供了保障。

3、采用两个链板机衔接物料投送与热解，将投料量与热解时长的关系转为机械传动速率间的关系，使控制热解程度变得简单可靠。同时将原装置中各自独立的热解、炭化两个池体，改设为由链板机分割成上下两部分且联系紧密、功能各异的一个室体。提升了本装置的热能利用效率，从而为达标生产不同种类的秸秆炭奠定了基础。例如，由于热解程度可控，秸秆炭生产以“碳”还田为主要目的，追求“碳中和”指标，则采用延长炭化时间的深度炭化工艺；反之，以追求杀灭虫卵及病原菌，保留更多原生态有机物质还田为主要目的，则取炭化时间短（仅数分钟）的浅度炭化工艺。

本发明设计合理，该发明装置成为介于秸秆还田方式与秸秆生物质炭还田方式之间的新方法，具有很好的实际应用价值。

附图说明

图1表示本发明装置的工艺流程示意图。

图2表示本发明装置的左侧面示意图。

图3表示本发明装置的右侧面示意图。

图4表示本发明装置的后侧面示意图。

图5表示图4的a-a剖面示意图。

图6表示收集分离室示意图。

图7表示图6的b-b剖面示意图。

图中：1-链板输送机，2-电机ⅰ，3-传动链条ⅰ，4-排气筒，5-平行链板机，6-供氧口及控氧阀，7-收集分离室，8-进烟口，9-链轮ⅱ，10-管路ⅰ，11-水泵，12-热解及炭化室，13-传动链条ⅱ，14-电机ⅱ，15-链轮ⅱ，16-密封盘，17-轴承座ⅲ，18-联轴器，19-电机ⅲ，20-牵引装置，21-前轮，22-螺旋转输送机ⅰ，23-车架，24-后轮，25-出料筒，26-链轮ⅳ，27-链条ⅳ，28-链轮ⅳ，29-电机ⅳ，30-轴承座ⅲ，31-链轮ⅰ，32-链轮ⅰ，33-隔板ⅰ，34-喷淋器ⅰ，35-隔板ⅱ，36-隔板ⅲ，37-隔板ⅳ，38-收集液出口，39-出料口，40-螺旋输送机ⅱ，41-密封盖，42-排污口，43-隔热材料，44-端盖，45-进料口，46-清灰口，47-降尘区，48-收集箱，49-分离区，50-管路ⅱ，51-喷淋器ⅱ，52-阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

一种秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置，如图2所示，包括车架23；车架23前部安装一对前轮21（能够转向）、其后部安装一对后轮24；车架23前方安装有牵引装置20，与牵引车连接。

如图4所示，车架23上安装热解及炭化室12和收集分离室7，热解及炭化室12和收集分离室7之间设有隔热材料43，避免影响收集分离室7的效果。

如图2所示，热解及炭化室12中部侧面设有多个供氧口及控氧阀6，用于控制空气通入量。

如图2、3、4所示，具体结构为：车架23尾部安装进料装置，进料装置具体采用链板输送机1，电机ⅰ2输出端的链轮ⅰ31通过传动链条ⅰ3连接链板输送机1驱动端的链轮ⅰ32，实现驱动；链板输送机1通过进料口45输送物料至热解及炭化室12内。热解及炭化室12内安装平行输送装置，平行输送装置具体采用平行链板机5，位于平行链板机5前端的链轮ⅱ9通过传动链条ⅱ13与位于外部的电机ⅱ14输出端的链轮ⅱ15连接，实现驱动。平行链板机5将输入的物料由后部输送至前部进行热解后落入热解及炭化室12底部。采用两个链板机衔接物料投送与热解，将投料量与热解时长间的关系转为机械传动速率间的关系，使控制热解程度变得简单可靠。

如图2、3、4、5所示，热解及炭化室12底部安装出料装置，出料装置具体采用螺旋转输送机ⅰ22，本实施例采用两个螺旋输送机ⅰ22并列设置（提高出料速率），共同进行出料；位于车架23前部的电机ⅲ19输出轴通过联轴器18连接旋转轴一端，该旋转轴一端通过轴承座ⅲ17固定安装，并通过密封盘16穿入热解及炭化室12底部；该旋转轴另一端通过轴承座ⅲ30支撑于端盖44处。两个螺旋输送机22的出口分别与出料筒25衔接，出料筒25内安装螺旋输送机ⅱ40，出料筒25的出料口39处安装密封盖41。位于车架23前部的电机ⅳ29输出端的链轮ⅳ28通过传动链条ⅳ27连接位于螺旋输送机ⅱ40的旋转轴伸出端的链轮ⅳ26，驱动螺旋输送机ⅱ40。通过垂直设置功能不同的螺旋输送机，移动、接驳、导出秸秆炭。

如图3所示，热解及炭化室12和收集分离室7通过位于上部的进烟口8连通。如图6所示，烟气通过进烟口8后首先进入收集分离室7的降尘区47，之后进入分离区49，最后进入烟道由排气筒4排出烟气。如图7所示，收集分离室7主体由降尘区47、分离区49、烟道（排气筒4）、收集箱48构成；降尘区47内通过左右横向设置的隔板ⅲ36和隔板ⅳ37构成迷宫通道供烟气通过，并进行降尘，降尘区47底部设有清灰口46。分离区49是该室核心区域，如图6所示，分离区由下隔板、上隔板以及两隔板间的喷淋器ⅰ（包括与其配套使用的管路ⅰ10、水泵1构成）；具体为分离区49通过上下设置的隔板ⅰ33（作为上隔板）和隔板ⅱ35（作为下隔板）构成，烟气由隔板ⅱ35上方进入分离区49，烟气由隔板ⅰ33下方进入烟道（排气筒4）。分离区49内设置有喷淋器34ⅰ，用于降温回收秸秆醋液；分离区49下方设置有收集箱48。收集箱48上部设有收集液出口38，其底部设有排污口42。收集分离室7顶面设有水泵11，水泵11出口分别通过管路ⅰ10和管路ⅱ50连接喷淋器ⅰ34和喷淋器ⅱ51，喷淋器ⅱ51位于出料筒25，喷淋器ⅱ51（包括与之配套的阀门52及管路50）用于对螺旋输送机ⅱ40导出的秸秆炭进行灭火、除尘。

具体工作时，秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理方法（如图1所示）如下：首先将在外面点燃秸秆由链板输送机1导入热解及炭化室12内，落入平行链板机5上部；随后秸秆不断由链板输送机1导入热解及炭化室12内的平行链板机5上进行热解，通过控制供氧口及控氧阀6调节通入的氧气量来调节热解程度，采用两台可调速链板机进行投送料和热解操作（链板输送机1和平行链板机5），将人工控制投料量和热解时间转化为两台链板机之间的传动速率关系。热解物料随平行链板机5运行至末端落入热解及炭化室12内下部进行炭化。平行链板机5将热解及炭化室12分割成为功能不同的上下两部分，上面是热解区域，下面是炭化区域。位于底部的螺旋输送机ⅰ22将炭化后的物料输送至出料筒25，螺旋输送机ⅱ40将螺旋输送机ⅰ22送来的炭化物料经喷淋器ⅱ51降温、灭火、除尘后导出。

热解及炭化室12在运行中产生的烟气和烟尘经进烟口8导入收集分离室7，烟气和烟尘在收集分离室7内被分置于降尘区47、分离区49、收集箱48以及烟道等不同区域内处置。降尘区47内烟尘通过隔板ⅳ37和隔板ⅲ36，达到降尘的目的，灰尘由清灰口46排出。烟气由隔板35ⅱ上方进入分离区49，喷淋器ⅰ34兼具了密闭、引风、冷凝和分离功能；密闭功能指两块隔板（隔板ⅰ和隔板ⅱ）与工作状态下的喷淋器ⅰ共同构建出一个空间，该空间强制热气流通过且满足热解气态生物质能转化为液态的温度条件（生物质能气、液转化边界温度值为80℃）；引风功能指喷淋雾化器向下的喷射力；冷凝功能指低于40℃的喷淋用液体；分离功能是指液、气、尘各奉其道。该分离区利用水泵动能创设了兼具密闭、引风、冷凝和分离的功能，将烟气中的主体-生物质能转化为秸秆醋液回收，提升原装置秸秆生物质能利用率30~33%至50%。回收的秸秆醋液落入下方的收集箱48，收集箱48设有收集液出口38（作为溢流口）、排污口42。回收的秸秆醋液由收集液出口38流出，流出的秸秆醋液由初始工作时混入、参与喷淋循环系统，逐步过渡到秸秆醋液喷淋自循环。秸秆醋液的自循环首先通过喷淋器ⅰ34为收集分离室持续运行提供了保障，进行循环回收秸秆醋液，其次，秸秆醋液通入喷淋器ⅱ51，利用秸秆醋液对秸秆炭实施降温、灭火、降尘，改善了工作环境，减轻了本移动装置携带水源的压力，为设备全天候运行提供了保障。最后烟气通过隔板ⅰ33下方进入烟道，通过排气筒4排出。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。