一种回转下吸式秸秆热解炭气联产设备的制作方法

1.本发明涉及热解设备技术领域，特别是涉及一种回转下吸式秸秆热解炭气联产设备。


背景技术：

2.目前，已有的下吸式热解设备的工作原理为：物料通过进料器进入热解反应器，当物料达到一定高度时停止进料，点火后开始热解。在热解进行到一定程度时，生成的生物炭通过出炭装置排出；热解气通过设备的排气口排出。专利号为cn105505469a提到了一种下吸式固定床气化蒸汽发电联产装置，包括气化系统、发电系统。气化系统包括加料装置、一次风口、二次风口、拨料器、炉排等；发电系统包括燃气燃烧室、热解燃气风机、旋风分离器、脱硫室等。物料通过加料装置进入气化炉内进行热解气化，在热解过程中用拨料器对物料进行搅动，但拨料器是固定在转动轴上，强度较低。专利号为cn110819387 a提到了一种封闭式下吸式气化炉，包括炉体、炉顶料仓、锁气排料阀、铺料减速机、铺料括板、燃料、炉篦、挡灰锥体、气腔、炉盘、锥体下端盖、燃气管、风机、进气管、出炭输送机、排炭锁气器和泄压口。物料进入炉内后由铺料括板将物料压平，生成的可燃气由表面带有气孔的炉篦进入气腔，最后通过燃气管将燃气送至净化设备，杜绝了进料时粉尘和烟气外冒。但该发明采用的排炭密封装置密封性较差，且有堵料的风险。
3.现有技术的存在的技术问题如下：
4.1)生物质原料在进行热解时，尤其是玉米秸秆，物料流动性差，且含有碱金属，当热解温度达到750℃以上时，秸秆中的碱金属就会析出，使原料粘结在一起形成团块物质。这些团块物质硬度很高，不仅会影响热解过程，还会对设备造成损伤。现有设备一般是在炉体内部加装搅动杆，在热解过程中不停搅拌，但由于炉内温度高、物料较重，搅拌杆及电机容易出现损坏情况。
5.2)由于热解区温度较高、物料粒径较小，常出现结渣现象，结渣形成的团块极易将排料装置堵住，既损伤排料装置也影响设备运作。
6.3)由于热解过程需要在绝氧或少氧环境中进行，因此对设备的密封效果要求很高。对于下吸式热解设备，原料在热解器中从上至下可以分为密封层、过渡层、热解层、炭化层，由于热解层上方还有密封层和过渡层存在，因此进料时的密封一般无需特殊考虑。但出炭时如果不进行特殊处理，会导致热解反应器和外部空间直接联通，使外部空气涌入反应器中，严重影响热解反应过程。同时刚生成的生物炭温度很高，直接接触空气会出现自燃现象。现有设备一般是通过在出炭口处加装关风器、旋转阀等装置来实现设备密封，但是这类装置一般结构较为复杂，工作效果也较差，经常会出现卡料现象。在冷却方面，通常采用在出炭装置外部套装冷凝器来对生物炭进行降温，但这种方式冷凝效果较差，冷凝器在长时间工作后也容易出现故障问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种回转下吸式秸秆热解炭气联产设备，以解决上述现有技术存在的问题，物料在热解和输送过程中不易出现结渣、搭桥结拱现象，且大大提高了系统出炭密封性和稳定性。
8.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
9.本发明提供一种回转下吸式秸秆热解炭气联产设备，包括热解筒、出炭装置和支撑所述热解筒和所述出炭装置的支架；所述热解筒包括由上到下依次设置的上段筒体、中段筒体和下段筒体，其中所述中段筒体能够以筒轴心为中心旋转，所述中段筒体的顶部设置有压料器，所述中段筒体的内壁上设置有搅动杆和进气杆，外部空气通过所述进气杆通入所述中段筒体内；所述出炭装置包括锥形回转筒、螺旋输炭板和螺旋出炭筒；所述锥形回转筒设置于所述下段筒体的底部，所述螺旋输炭板固定连接于所述锥形回转筒内，所述锥形回转筒的底部设置有进水腔，所述进水腔的进水口通过输水管连接水箱，所述进水腔的底部与所述螺旋出炭筒的进料口连通；所述螺旋出炭筒内部设置有挤出螺杆，所述螺旋出炭筒的出料端设置有锥形出炭管，所述锥形出炭管的管径沿出炭方向逐渐变小。
10.优选地，所述上段筒体的顶部设置有进料口，所述下段筒体的筒壁顶部一侧设置有点火口，所述下段筒体的筒壁另一侧设置有排气管。
11.优选地，所述上段筒体的内壁上设置有上料位计，所述中段筒体的内壁上设置有下料位计。
12.优选地，所述中段筒体通过电机一驱动旋转，所述电机一设置于所述支架的一侧，所述电机一的动力输出轴通过齿轮传动驱动所述中段筒体以筒体的轴心为中心转动。
13.优选地，所述下段筒体内设置有对辊排炭器，所述对辊排料器包括多组啮合式排料辊。
14.优选地，所述锥形回转筒的顶部筒体为顶部直径大于底部直径的扩口形筒体。
15.优选地，所述锥形回转筒由电机二驱动旋转，所述电机二设置于所述支架的一侧，所述电机二的动力输出轴通过齿轮传动驱动所述锥形回转筒以筒体的轴心为中心转动。
16.优选地，所述锥形出炭管的出炭口与一集炭箱相对，所述集炭箱的底部设置有储水槽，所述集炭箱的底板上设置有滤水孔。
17.优选地，所述螺旋出炭筒的筒体斜向上倾斜设置，且所述进料口的位置比所述出料口的位置低，所述集炭箱设置于所述锥形出炭管的底部。
18.优选地，所述进水腔的内壁上设置有下水位计，所述锥形回转筒的内壁上设置有上水位计。
19.本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
20.1、本发明提供的回转下吸式秸秆热解炭气联产设备，是一种回转式内加热热解反应器，回转筒内置搅动杆和压料器，通过筒体的回转增强了物料的传热传质和流动性，有效克服了物料流动性差、受热不均导致的结渣等问题，大大提高了系统运行稳定性和生物炭品质。
21.2、本发明提供的回转下吸式秸秆热解炭气联产设备，采用组合对辊排炭器采用多组啮合式排料辊，形成了多条缝隙，可提升下吸式气流的均匀性，改善热解区流场，降低结渣风险；钉齿式排料辊可主动碾碎小块结渣，有效降低堵料风险。
22.3、本发明提供的回转下吸式秸秆热解炭气联产设备，设置了锥形回转多级密封出炭系统，锥形出炭装置内置螺旋输炭板，克服了秸秆类生物炭出料过程中的搭桥结拱现象，提高了系统出炭的稳定性；螺旋挤压式出炭机构配合水封出炭，确保了设备开机和正常运行全过程出炭密封性。锥形回转、螺旋挤压和初始水封相结合，大大提高了系统出炭密封性和稳定性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明中回转下吸式秸秆热解炭气联产设备的结构示意图；
25.图中：1-水箱；2-下水位计；3-上水位计；4-下段筒体；5-点火口；6-进气杆；7-搅动杆；8-下料位计；9-上段筒体；10-上料位计；11-进料口；12-压料器；13-中段筒体；14-排气管；15-对辊排炭器；16-螺旋输炭板；17-锥形回转筒；18-锥形出炭管；19-集炭箱；20-螺旋出炭筒；21-输水管；22-支架。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明的目的是提供一种回转下吸式秸秆热解炭气联产设备，以解决现有技术存在的问题。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.本实施例中的回转下吸式秸秆热解炭气联产设备，如图1所示，包括热解筒、出炭装置和支撑热解筒和出炭装置的支架；热解筒包括由上到下依次设置的上段筒体9、中段筒体13和下段筒体4，上段筒体9、中段筒体13和下段筒体4均通过支撑杆支撑于支架上，其中，上段筒体9的顶部设置有进料口11，中段筒体13能够以筒轴心为中心旋转，中段筒体13的顶部设置有压料器12，中段筒体13的内壁上设置有搅动杆7和进气杆6，外部空气通过进气杆6通入中段筒体13内，下段筒体4内设置有对辊排炭器15，对辊排料器由多组啮合式排料辊构成，下段筒体4的筒壁顶部一侧设置有点火口5，下段筒体4的筒壁另一侧设置有排气管14；出炭装置包括锥形回转筒17、螺旋输炭板16和螺旋出炭筒20；锥形回转筒17设置于下段筒体4的底部，螺旋输炭板16固定连接于锥形回转筒17内，锥形回转筒17的底部设置有进水腔，进水腔的进水口通过输水管21连接水箱1，进水腔的底部与螺旋出炭筒20的进料口11连通；螺旋出炭筒20内部设置有挤出螺杆，螺旋出炭筒20的出料端设置有锥形出炭管18，锥形出炭管18的管径沿出炭方向逐渐变小。
30.于本具体实施例中，上段筒体9的内壁上设置有上料位计10，中段筒体13的内壁上
设置有下料位计8；进水腔的内壁上设置有下水位计2，锥形回转筒17的内壁上设置有上水位计3。
31.于本具体实施例中，中段筒体13通过电机一驱动旋转，电机一设置于支架的一侧，电机一的动力输出轴通过齿轮传动驱动中段筒体13以筒体的轴心为中心转动。
32.于本具体实施例中，锥形回转筒17的顶部筒体为顶部直径大于底部直径的扩口形筒体。
33.于本具体实施例中，锥形回转筒17由电机二驱动旋转，电机二设置于支架的一侧，电机二的动力输出轴通过齿轮传动驱动锥形回转筒17以筒体的轴心为中心转动。
34.于本具体实施例中，锥形出炭管18的管口与一集炭箱19相对，集炭箱19的底部设置有储水槽，集炭箱19的底板上设置有滤水孔；螺旋出炭筒20的筒体斜向上倾斜设置，且进料口11的位置比出料口的位置低，集炭箱19设置于锥形出炭管18的底部。
35.本发明中的回转下吸式秸秆热解炭气联产设备，工作时，先将水箱1内的水通过输水管21输送到反应器中，当水面高度达到上水位计3时停止注水，此时反应器处于水封状态，当水面高度低于下水位计2时继续注水。物料由进料口11进入反应器，物料在筒中堆积，当料面高度达到上料位计10时停止进料，料面在压料器12作用下被压平，并使物料压紧。进料完成之后通过点火口5点火，物料开始热解。在热解过程中，搅动杆7起到搅动物料作用，防止物料出现结渣现象。进气杆6则负责在热解过程中提供氧气，提高设备产气率。当料面高度低于下料位计8时，进料装置启动继续进料。热解生成的生物炭在对辊排炭器15的作用下被打碎，下落至锥形回转筒17内。螺旋输炭板16同锥形回转筒17一起转动，将筒内的生物炭向下运输。当生物炭达到底部时，在螺旋出炭筒20的作用下向外运输，在锥形出炭管18的作用下，含水的生物炭被挤压排出，通过挤压既可以去除一部分水，也可以将出炭口堵住，加强密封性。锥形出炭管18通过法兰与设备连接，对于不同物料生产出的生物炭可以更换对应锥度的出炭管。生物炭经过锥形出炭管18落至集炭箱19中。集炭箱19底部设置了开有圆孔的底板及储水槽，用于分离、收集生物炭中含有的水。
36.本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。