一种利用农作物秸秆制备生物质燃料的设备及方法与流程

1.本发明涉及生物质燃料加工技术领域，具体涉及一种利用农作物秸秆制备生物质燃料的设备及方法。


背景技术：

2.生物质成型燃料利用农林废弃物为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型(如块状、颗粒状等)的，可直接燃烧的一种新型清洁燃料，经过炭化加工的颗粒热值高达10000-11000大卡/kg以上，无论在运输成本和仓储成本上，同样重量体积炭化后的生物质颗粒都有较高的优势，使用炭化后的颗粒燃烧温度更高。
3.公开号为cn113667521a的专利文件公开了一种生物质颗粒碳化装置，属于生物质颗粒生产领域，它解决了现有制备碳化的生物质颗粒效率低的问题。包括碳化机构，碳化机构包括反应罐，反应罐的内部固定有隔温板，隔温板将反应罐内部分隔为安装仓和反应仓，安装仓的内部固定有气泵和第一抽水泵，第一抽水泵的输入端伸入反应仓的内部，第一抽水泵的输出端贯穿伸出反应罐，气泵的输入端连接有氮气管，气泵的输出端伸入反应仓的内部，反应仓的内部设置有盘管式加热器，反应罐的上方设置有配比机构，反应罐的侧面设置有压制机构和搅拌机构，搅拌机构位于配比机构的下方。本发明可以对碎末状的生物质原料进行彻底碳化，提高了碳化效率，同时降低了碳化所需的能量，节能环保。
4.上述设备存在下列问题，现有的生物质燃料设备在炭化过程中加热效率低，加热过程用时长，且热量传导不均匀，有加热死角，容易使所加热炭化的生物质燃料颗粒或粉末炭化不充分，降低了生物质燃料碳粉的品质，在加热过程中，现有的生物质燃料设备的出气口容易受到生物质燃料的堵塞，导致热量输送效率的降低，进一步加剧了生物质燃料颗粒或粉末的炭化不充分，同时现有的生物质燃料设备不方便拆分，不能进行快速地进行彻底地清理维护，使得生产效率不断降低。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种利用农作物秸秆制备生物质燃料的设备及方法，提升了整体的工作效率。
6.本发明所解决的技术问题为：
7.(1)现有的生物质燃料设备在炭化过程中加热效率低，加热过程用时长，且热量传导不均匀，有加热死角，容易使所加热炭化的生物质燃料颗粒或粉末炭化不充分，降低了生物质燃料碳粉的品质；
8.(2)现有的生物质燃料设备的出气口容易受到生物质燃料的堵塞，导致热量输送效率的降低，进一步加剧了生物质燃料颗粒或粉末的炭化不充分，同时现有的生物质燃料设备不方便拆分，不能进行快速地进行彻底地清理维护，使得生产效率不断降低。
9.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种利用农作物秸秆制备生物质燃料的设备，包括高温气体发生器，高温气体发生器外表面设置有气体分离器，高温气体发生器
的一侧设置有炭化罐，炭化罐的两侧均设置有输出主管，高温气体发生器与输出主管相连通，输出主管靠近炭化罐的一侧贯通连接有若干个等距均匀分布的第二输气支管，输出主管通过第二输气支管与炭化罐相连通，炭化罐的两侧内壁上均贯通连接有若干个呈等距均匀分布的输气筒，输气筒的外周下侧安装有分流组件，炭化罐的顶部安装有密封盖，密封盖的顶部中心安装有第一电机，第一电机的驱动轴端部贯穿密封盖且固定连接有第一传动杆，第一传动杆的外周安装有若干个呈环形阵列均匀分布的第一搅拌杆，炭化罐的底部安装有密封座，密封座的底部中心贯通连接有出料筒，出料筒的下端贯通连接有输出筒。
10.作为发明进一步的方案，输气筒与第二输气支管一一对应且保持共轴，两个输出主管的下端均贯通连接有第一输气支管，且输出主管通过第一输气支管与出料筒相连通，第一输气支管的端部伸入出料筒的内侧下部，且第一输气支管的端部呈弯折状，输出筒的内部安装有出料绞龙，输出筒的一端安装有第二电机，第二电机的驱动轴端部贯穿输出筒且与出料绞龙的一端固定连接。
11.作为发明进一步的方案，第一输气支管和第二输气支管上均安装有用于控制气路通断的电磁阀，密封盖的上表面一侧贯通连接有进料阀门，出料筒靠近输出筒的一端安装有出料阀门。
12.作为发明进一步的方案，分流组件包括分流接头，分流接头的截面呈倒置的y字形状，分流接头的底部安装有分流底座，分流底座的中部开设有输气槽，分流底座的中部靠近输气槽两侧的底座板向上弯折且呈倾斜设置。
13.作为发明进一步的方案，分流底座的下表面输气槽的槽口两侧均固定连接有分流安装座，两个分流安装座相对侧面均安装有l形分流架，l形分流架的顶部安装有对高温气体进行分流和导流的l形分流器。
14.作为发明进一步的方案，l形分流器呈弯折状，且l形分流器分别与分流接头以及分流底座相适配，l形分流器在l形分流架的安装处开设有与l形分流架相适配的插槽。
15.作为发明进一步的方案，l形分流架的中部拼接安装有若干个限流片，限流片贯穿l形分流架，限流片的中部开设有若干个限流槽，且两侧l形分流架上的限流片以及限流槽保持左右对称，限流片上的限流槽的数量由l形分流架靠近炭化罐内侧壁的一侧向远离的一侧依次增加，且限流片上的限流槽的尺寸依次降低。
16.作为发明进一步的方案，炭化罐的顶部和密封座的顶部均固定连接有密封环，炭化罐的底部和密封盖的底部均固定连接有密封圈，密封圈和密封环对应密封连接且相互卡接，密封圈内侧顶部开设有环形密封槽，密封环的顶部由内向外呈升阶梯状结构，且密封环的顶部与环形密封槽对应卡接。
17.作为发明进一步的方案，第一传动杆的下端固定连接有第二传动杆，第二传动杆的外周固定连接有若干个呈环形阵列均匀分布的第二搅拌杆，若干个第二搅拌杆设置在第一输气支管端部的上下两侧，第一搅拌杆和第二搅拌杆呈锯齿形弯折状。
18.一种利用农作物秸秆制备生物质燃料的方法，该方法的具体步骤包括：
19.步骤一：通过进料阀门向炭化罐内填料，随后通过分流接头和第一输气支管输入气体；
20.步骤二：高温气体经过分流底座和l形分流器的导流，从输气槽内向外喷出，并通过限流槽限流，确保均匀受热；
21.步骤三：搅拌并分离高温气体中的焦油和水汽，补充热量后再一次输入炭化罐和出料筒内并不断地循环加热；
22.步骤四：炭化过程结束，通过出料绞龙输出炭化生物质粉末。
23.本发明的有益效果：
24.(1)根据炭化罐内的生物质燃料的高度开启对应位置的电磁阀，使得第二输气支管将高温气体输入输气筒内，并通过分流接头向炭化罐内输入，同时第一输气支管将高温气体输入出料筒内，从而对炭化罐内以及聚拢在出料筒内的生物质燃料颗粒或粉末进行全方位立体式地加热，通过限流槽的限流，使得从输气槽向炭化罐内输出的高温气体流量由输气槽靠近炭化罐内侧壁的一侧向远离的一侧依次降低，从而确保炭化罐内的生物质燃料均匀受热，避免造成炭化罐内中心温度高而周围温度低的状况，防止出现炭化罐内出现温度死角造成部分生物质燃料颗粒或粉末炭化不充分，使得炭化罐内各处的生物质燃料颗粒或粉末的炭化速率保持一致，从而使生物质燃料颗粒或粉末既能完成炭化、降低灰分含量，又保留最充分的碳含量，降低炭化罐内的灰分量，提高了生物质燃料碳粉的生产量和生产效率；
25.(2)高温气体从分流接头内部上侧移动到内部下侧，随后经过l形分流器进行分流，再在分流底座和l形分流器的导流下，从输气槽内向外喷出，并对高温气体的输送效率不产生任何影响，同时通过分流底座在输气槽处的弯折和向上倾斜的结构设置，避免生物质燃料颗粒或粉末进入输气槽内对输气槽进行堵塞，确保了高温气体的输送效率，随后启动第一电机，通过第一电机转动第一传动杆，通过第一传动杆转动第一搅拌杆，对炭化罐内的生物质燃料颗粒或粉末进行搅拌，从而使炭化罐内的生物质燃料颗粒或粉末受热更均匀，加快生物质燃料颗粒或粉末的受热速度，从而快速升温，在输出的过程中，通过第一搅拌杆和第二搅拌杆的搅拌，防止炭化罐内的生物质燃料颗粒或粉末受热积聚在一起，同时防止生物质燃料颗粒或粉末堵塞同时使生物质燃料颗粒或粉末均匀受热，提高整体的受热效率，缩短炭化时间，提高能源利用率和生产效率，分流底座、l形分流架和l形分流器均通过螺栓相互连接，从而使其便于拆装，方便在维护保养时进行快速分解，缩短维护时间，提高工作效率。
附图说明
26.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明做进一步的说明。
27.图1为本发明的整体结构主视图；
28.图2为本发明炭化罐的内部结构剖视图；
29.图3为本发明分流接头的内部结构剖视图；
30.图4为本发明l形分流架的整体结构示意图；
31.图中：1、高温气体发生器；2、输出主管；3、第一输气支管；4、出料阀门；5、出料筒；6、输出筒；7、炭化罐；8、第二输气支管；9、电磁阀；10、进料阀门；11、气体分离器；12、输气筒；13、分流接头；14、密封盖；15、密封座；16、密封圈；17、密封环；18、第一电机；19、第一传动杆；20、第一搅拌杆；21、清洁杆；22、第二传动杆；23、第二搅拌杆；24、第二电机；25、出料绞龙；26、分流底座；27、分流安装座；28、l形分流架；29、l形分流器；30、限流片；31、限流槽；32、输气槽。
具体实施方式
32.为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
33.请参阅图1-4所示：一种利用农作物秸秆制备生物质燃料的设备，包括高温气体发生器1，高温气体发生器1外表面设置有气体分离器11，高温气体发生器1的一侧设置有炭化罐7，炭化罐7的两侧均设置有输出主管2，高温气体发生器1与输出主管2相连通，输出主管2靠近炭化罐7的一侧贯通连接有若干个等距均匀分布的第二输气支管8，输出主管2通过第二输气支管8与炭化罐7相连通，炭化罐7的两侧内壁上均贯通连接有若干个呈等距均匀分布的输气筒12，输气筒12与第二输气支管8一一对应且保持共轴，输气筒12的外周下侧安装有分流组件，炭化罐7的顶部安装有密封盖14，密封盖14的顶部中心安装有第一电机18，第一电机18竖直向下，第一电机18的驱动轴端部贯穿密封盖14且固定连接有第一传动杆19，第一传动杆19设置在炭化罐7的内侧轴心线上，第一传动杆19的外周安装有若干个呈环形阵列均匀分布的第一搅拌杆20，每一层第一搅拌杆20均与输气筒12间隔交错设置，炭化罐7的底部安装有密封座15，密封座15的底部中心贯通连接有出料筒5，出料筒5的下端贯通连接有输出筒6。
34.两个输出主管2的下端均贯通连接有第一输气支管3，且输出主管2通过第一输气支管3与出料筒5相连通，第一输气支管3的端部伸入出料筒5的内侧下部，且第一输气支管3的端部呈弯折状，第一输气支管3的端口竖直指向下方，输出筒6的内部安装有出料绞龙25，输出筒6的一端安装有第二电机24，第二电机24的驱动轴端部贯穿输出筒6且与出料绞龙25的一端固定连接，第一输气支管3和第二输气支管8上均安装有用于控制气路通断的电磁阀9，密封盖14的上表面一侧贯通连接有进料阀门10，密封盖14的上表面另一侧贯通连接有与气体分离器11相连通的排气管，出料筒5靠近输出筒6的一端安装有出料阀门4，输出筒6靠近第二电机24的一端下侧设置有排料口；
35.使用时先关闭出料阀门4，通过进料阀门10向炭化罐7内填入生物质燃料的颗粒或者粉末的原料，随后封闭进料阀门10，再启动高温气体发生器1，输出温度在四百摄氏度以上的高温气体，通过输出主管2向各个第一输气支管3和第二输气支管8输送，根据炭化罐7内的生物质燃料的高度开启对应位置的电磁阀9，使得第二输气支管8将高温气体输入输气筒12内，并通过分流接头13向炭化罐7内输入，同时第一输气支管3将高温气体输入出料筒5内，从而对炭化罐7内以及聚拢在出料筒5内的生物质燃料颗粒或粉末进行全方位立体式地加热，随后启动第一电机18，通过第一电机18转动第一传动杆19，通过第一传动杆19转动第一搅拌杆20，对炭化罐7内的生物质燃料颗粒或粉末进行搅拌，从而使炭化罐7内的生物质燃料颗粒或粉末受热更均匀，加快生物质燃料颗粒或粉末的受热速度，从而快速升温，直至生物质燃料颗粒或粉末完成炭化，在生物质燃料颗粒或粉末的炭化过程中，通过气体分离器11将炭化罐7内生成的高温混合气体抽出并进行分离，将混合气体中的焦油和水汽分离出，将其余的气体作为热载体输入高温气体发生器1中，通过高温气体发生器1补充热量，再一次输入炭化罐7和出料筒5内，从而完成高温气体的一次循环，通过不断地循环，对炭化罐7内的生物质燃料颗粒或粉末进行加热，使生物质燃料颗粒或粉末炭化，从而提高生物质燃料颗粒或粉末的品质，炭化过程结束后，暂停高温气体的输入，开启出料阀门4，生物质燃料炭化粉末通过出料筒5输入到输出筒6内，随后通过输出筒6将炭化后的生物质燃料颗粒粉
末通过出料绞龙25向排料口输送，并最终通过排料口排出生物质燃料炭化粉末，最终生产的生物质燃料炭化粉末，含碳量高，单位体积的炭化粉末的热值远高于未炭化的生物质燃料热值，且炭化粉末的密度小于未炭化的生物质燃料颗粒或粉末，便于运输和压制成方便使用的块状物，在输出的过程中，通过第一搅拌杆20和第二搅拌杆23的搅拌，防止炭化罐7内的生物质燃料颗粒或粉末受热积聚在一起，同时使生物质燃料颗粒或粉末均匀受热，提高整体的受热效率，缩短炭化时间，提高能源利用率和生产效率。
36.分流组件包括分流接头13，分流接头13的截面呈倒置的y字形状，分流接头13的底部安装有分流底座26，分流底座26的中部开设有输气槽32，分流底座26的中部靠近输气槽32两侧的底座板向上弯折且呈倾斜设置，分流底座26的下表面输气槽32的槽口两侧均固定连接有分流安装座27，两个分流安装座27相对侧面均安装有l形分流架28，l形分流架28的顶部安装有对高温气体进行分流和导流的l形分流器29，l形分流器29呈弯折状，且l形分流器29分别与分流接头13以及分流底座26相适配，从而对分流接头13在输送高温气体时的气流进行分流和导流，l形分流器29在l形分流架28的安装处开设有与l形分流架28相适配的插槽；
37.使用时，高温气体从分流接头13内部上侧移动到内部下侧，随后经过l形分流器29进行分流，再在分流底座26和l形分流器29的导流下，从输气槽32内向外喷出，由于输气槽32的尺寸与分流接头13的尺寸保持一致，使得分流底座26与l形分流器29对高温气体的输送效率不产生任何影响，同时通过分流底座26在输气槽32处的弯折和向上倾斜的结构设置，使得生物质燃料颗粒或粉末在炭化罐7内进行高温炭化的过程中剧烈且无规律地任意移动，也不会进入输气槽32内对输气槽32进行堵塞，从而防止输气槽32受到堵塞而无法输送高温气体，确保了高温气体的输送效率，提高了整体的能源利用效率，降低了能耗，并提高了生物质燃料颗粒或粉末的炭化速率和生产效率，且分流底座26、l形分流架28和l形分流器29均通过螺栓相互连接，从而使其便于拆装，方便在维护保养时进行快速分解，缩短维护时间，提高工作效率。
38.l形分流架28的中部拼接安装有若干个限流片30，限流片30贯穿l形分流架28，限流片30的中部开设有若干个限流槽31，且两侧l形分流架28上的限流片30以及限流槽31保持左右对称，限流片30上的限流槽31的数量由l形分流架28靠近炭化罐7内侧壁的一侧向远离的一侧依次增加，且限流片30上的限流槽31的尺寸依次降低；
39.使用时，通过限流槽31的限流，使得从输气槽32向炭化罐7内输出的高温气体流量由输气槽32靠近炭化罐7内侧壁的一侧向远离的一侧依次降低，从而确保炭化罐7内的生物质燃料均匀受热，避免靠近炭化罐7内侧壁的生物质燃料颗粒或粉末在炭化过程中吸收的热量低于炭化罐7内侧中心处的生物质燃料颗粒或粉末吸收的热量，避免造成炭化罐7内中心温度高而周围温度低的状况，防止出现炭化罐7内出现温度死角造成部分生物质燃料颗粒或粉末炭化不充分，使得炭化罐7内各处的生物质燃料颗粒或粉末的炭化速率保持一致，从而使生物质燃料颗粒或粉末既能完成炭化、降低灰分含量，又保留最充分的碳含量，降低炭化罐7内的灰分量，提高了生物质燃料碳粉的生产量和生产效率。
40.炭化罐7的顶部和密封座15的顶部均固定连接有密封环17，炭化罐7的底部和密封盖14的底部均固定连接有密封圈16，密封圈16和密封环17对应密封连接且相互卡接，密封圈16内侧顶部开设有环形密封槽，密封环17的顶部由内向外呈升阶梯状结构，且密封环17
的顶部与环形密封槽对应卡接，通过密封环17顶部的升阶梯状结构，提高了密封效果，确保炭化过程中的气密性，降低了整体的能源消耗量，提高了能源利用效率。
41.第一传动杆19的下端外周固定连接有若干个呈等角度均匀分布的清洁杆21，清洁杆21的外周侧面与密封座15的内侧壁相适配，第一传动杆19的下端固定连接有第二传动杆22，第二传动杆22的外周固定连接有若干个呈环形阵列均匀分布的第二搅拌杆23，若干个第二搅拌杆23设置在第一输气支管3端部的上下两侧，第一搅拌杆20和第二搅拌杆23呈锯齿形弯折状，通过锯齿形弯折状结构，提高了第一搅拌杆20和第二搅拌杆23在搅拌过程中与生物质燃料颗粒或粉末的接触面，使得炭化罐7内的生物质燃料颗粒或粉末得到更均匀、更充分地搅拌，提高了炭化效率，缩短了工作时长，促进了生产效率。
42.一种利用农作物秸秆制备生物质燃料的方法，该方法的具体步骤包括：
43.步骤一：关闭出料阀门4，通过进料阀门10向炭化罐7内填入生物质燃料的颗粒或者粉末的原料，随后封闭进料阀门10，再启动高温气体发生器1，输出温度在二百五十摄氏度至三百五十摄氏度的高温气体，通过输出主管2向各个第一输气支管3和第二输气支管8输送，根据炭化罐7内的生物质燃料的高度开启对应位置的电磁阀9，从而根据所炭化的生物质燃料量灵活调整高温气体的输送量和输送位置，使得第二输气支管8将高温气体输入输气筒12内，并通过分流接头13向炭化罐7内输入，同时第一输气支管3将高温气体输入出料筒5内，对炭化罐7内以及聚拢在出料筒5内的生物质燃料颗粒或粉末进行全方位立体式地加热；
44.步骤二：高温气体从分流接头13内部上侧移动到内部下侧，随后经过l形分流器29进行分流，再在分流底座26和l形分流器29的导流下，从输气槽32内向外喷出，限流片30上的限流槽31的数量由l形分流架28靠近炭化罐7内侧壁的一侧向远离的一侧依次增加，且限流片30上的限流槽31的尺寸依次降低，通过限流槽31的限流，使得从输气槽32向炭化罐7内输出的高温气体流量由输气槽32靠近炭化罐7内侧壁的一侧向远离的一侧依次降低，从而确保炭化罐7内的生物质燃料均匀受热；
45.步骤三：启动第一电机18，通过第一电机18转动第一传动杆19，通过第一传动杆19转动第一搅拌杆20，对炭化罐7内的生物质燃料颗粒或粉末进行搅拌，从而使炭化罐7内的生物质燃料颗粒或粉末受热更均匀，加快生物质燃料颗粒或粉末的受热速度，从而快速升温，直至生物质燃料颗粒或粉末完成炭化，在生物质燃料颗粒或粉末的炭化过程中，通过气体分离器11将炭化罐7内生成的高温混合气体抽出并进行分离，将混合气体中的焦油和水汽分离出，将其余的气体作为热载体输入高温气体发生器1中，通过高温气体发生器1补充热量，再一次输入炭化罐7和出料筒5内，从而完成高温气体的一次循环，通过不断地循环，对炭化罐7内的生物质燃料颗粒或粉末进行加热，使生物质燃料颗粒或粉末炭化；
46.步骤四：炭化过程结束后，暂停高温气体的输入，开启出料阀门4，生物质燃料炭化粉末通过出料筒5输入到输出筒6内，随后通过输出筒6将炭化后的生物质燃料颗粒粉末通过出料绞龙25向排料口输送，并最终通过排料口排出生物质燃料炭化粉末，从而完成生物质燃料颗粒或粉末的炭化过程，并将生物质燃料颗粒中的焦油、灰分和水汽进行分离抽取和集中储存。
47.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不
脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。