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

1.本技术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：

2.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zl 201110042313.x与european patent no.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：
3.1、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。
4.2、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。
5.3、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：

6.针对上述现有技术的缺点或不足，本技术要解决的技术问题是提供一种秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置及方法。
7.为解决上述技术问题，本技术通过以下技术方案来实现：
8.本技术一方面提出了一种秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置，包括：热解及炭化室和收集分离室，
9.所述热解及炭化室和所述收集分离室通过进烟口连通设置；
10.所述收集分离室包括：分离区，在所述分离区内还设有喷淋器ⅰ；
11.烟气通过所述进烟口进入所述分离区后排出。
12.可选地，所述收集分离室还包括：降尘区，所述降尘区与所述分离区连通设置，烟气通过所述进烟口进入所述收集分离室的降尘区后进入所述分离区后排出。
13.可选地，所述收集分离室上设有水泵，所述水泵的出口分别通过管路连接所述喷淋器ⅰ。
14.可选地，所述分离区包括：上下设置的隔板ⅰ和隔板ⅱ，烟气由所述隔板ⅱ的上方进入所述分离区，烟气由所述隔板ⅰ的下方进入排气筒。
15.可选地，所述分离区的下方还设置有收集箱。
16.可选地，所述收集箱还与喷淋器ⅰ连通设置；和/或，所述收集箱与所述喷淋器ⅰ之间还连接有水泵。
17.可选地，所述收集箱的上部设有收集液出口，其底部设有排污口。
18.可选地，所述降尘区的底部设有清灰口。
19.可选地，所述降尘区内设有至少一个隔板ⅲ、至少一个隔板ⅳ、或者，至少一个左右间隔的隔板ⅲ和隔板ⅳ，以供烟气通过。提高烟气收集的效率，降低烟气中的杂质，提高秸秆醋液的纯度。
20.可选地，所述热解及炭化室与所述收集分离室之间设有隔热材料。
21.可选地，所述热解及炭化室内安装有用于将物料输送其中的输送装置。
22.所述输送装置包括平行输送装置，其中，所述平行输送装置采用平行链板机。
23.可选地，在所述热解及炭化室的进料口还连通有进料装置，和/或，在所述热解及炭化室的出料口还连通有出料装置。
24.可选地，所述进料装置采用链板输送机；和/或，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。
25.可选地，还包括出料筒，所述出料筒设置在所述出料装置的出口处，其中，所述出料筒内还安装螺旋输送机ⅱ。
26.可选地，在所述出料筒内还安装有喷淋器ⅱ，和/或，所述喷淋器ⅱ还与收集箱连接。
27.可选地，所述热解及炭化室连为一体式设置；和/或，所述热解及炭化室还设有供氧口及控氧阀。
28.本技术另一方面还提出了一种秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理方法，所述处理方法包括：
29.将在外面点燃秸秆导入热解及炭化室内；
30.热解及炭化室在运行中产生的烟气经进烟口导入收集分离室，烟气在收集分离室内至少被分置于分离区处置；
31.烟气进入分离区，该分离区利用喷淋器ⅰ将烟气中的主体-生物质能转化为秸秆醋液。
32.可选地，还包括：回收所述秸秆醋液，回收的秸秆醋液落入下方被收集，收集的秸秆醋液进入喷淋循环系统，最后烟气进入烟道后排出。
33.可选地，还包括：在烟气进入所述分离区之前，还包括进入所述收集分离室的降尘区，热解及炭化室在运行中产生的烟气经进烟口导入收集分离室，烟气在收集分离室内至少被分置于所述降尘区、所述分离区处置。
34.与现有技术相比，本技术具有如下技术效果：
35.本技术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，将烟气中的主体-生物质能转化为秸秆醋液回收，提升了原装置秸秆生物质能利用率30～33％至50％；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。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并未重复利用。
36.本技术中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。
37.初始工作时，本技术中的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。
38.本技术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。提升了本技术的热能利用效率，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。
39.本技术设计合理，该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
40.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
41.图1：本技术一实施例秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置的工艺流程示意图。
42.图2：本技术一实施例秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置的左侧面示意图。
43.图3：本技术一实施例秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置的右侧面示意图。
44.图4：本技术一实施例秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置的后侧面示意图。
45.图5：如图4的a-a剖面示意图。
46.图6：本技术一实施例中收集分离室的示意图。
47.图7：如图6的b-b剖面示意图。
48.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
49.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
50.如图2至图4所示，在本技术的其中一个实施例中，一种秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理装置，包括：热解及炭化室12和收集分离室7，
51.所述热解及炭化室12和所述收集分离室7通过进烟口8连通设置；
52.所述收集分离室7包括：分离区49，在所述分离区49内还设有喷淋器ⅰ34；
53.烟气通过所述进烟口8进入所述分离区49后排出。
54.本实施例利用分离区49通过喷淋器ⅰ34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，提升了原装置秸秆生物质能利用率30～33％至50％；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。
55.其中，在本实施例中，所述热解及炭化室12为连为一体设置，上述连为一体的设计方案使得本实施例的效率大大提高，且节省大量炭化室材料，并具备了可操作性。同样由于上述连为一体的设计方案，使得本实施例对密闭方式提出了更高地要求：
①
下文所述的两个相交90
°
设置的螺旋转输送机ⅰ22和螺旋输送机ⅱ40的设置方式；
②
螺旋转输送机ⅱ40的出口还设有密封盖41；
③
螺旋转输送机ⅱ40还与下文所述的喷淋器ⅱ51通过管路密封连接，其中，所述喷淋器ⅱ51管道出口处喷淋液体与秸秆炭冷热相交，产生的气体封住了设备外气体的进入，所以打开密封盖，推出秸秆炭无恙。更重要地是，上述一体设置方式可以实现“炭化绝氧、热解供氧”的技术效果。
56.进一步地，所述收集分离室7还包括：降尘区47，所述降尘区47与所述分离区7连通设置，烟气通过所述进烟口8进入所述收集分离室7的降尘区47后进入所述分离区49后排出。
57.如图2至图4所示，在本实施例中，还包括车架23，所述车架23上安装热解及炭化室12和收集分离室7。进一步地，所述车架23前部安装一对前轮21(能够转向)、其后部安装一对后轮24；所述车架23前方安装有牵引装置20，与牵引车连接。
58.所述热解及炭化室12与所述收集分离室7之间设有隔热材料43，通过所述隔热材料43的设置，可避免影响收集分离室7的效果。
59.进一步地，在本实施例中，在所述热解及炭化室12还设有若干个供氧口，在所述供氧口上还设有控氧阀。其中，所述控氧阀用于控制空气或氧气的通入量。
60.进一步地，在本实施例中，所述热解及炭化室12内安装有用于将物料输送其中的输送装置。
61.可选地，所述输送装置包括平行输送装置，所述平行输送装置安装在所述热解及炭化室12。
62.其中，所述平行输送装置采用平行链板机5，所述平行链板机5包括：链轮
ⅱ
9、传动链条ⅱ13、电机ⅱ14以及链轮ⅱ15，位于平行链板机5前端的链轮
ⅱ
9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。采用两个平行链板机5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。
63.在所述热解及炭化室12的进料口45还连通有进料装置，和/或，在所述热解及炭化室12的出料口39还连通有出料装置。其中，进料装置安装在所述车架23的尾部。
64.进一步可选地，所述进料装置采用链板输送机1，其中，所述链板输送机1包括：电机ⅰ2、链轮ⅰ31、传动链条ⅰ3以及链轮
ⅰ
32，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
ⅰ
32，实现驱动；链板输送机11通过进料口45输送物料至热解及炭化室12内。
65.在本实施例中，所述出料装置采用螺旋输送机ⅰ22，所述螺旋输送机ⅰ22的出口衔接出料筒25。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
ⅲ
30支撑于端盖44处。
66.两个螺旋输送机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
ⅳ
26，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。
67.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。
68.如图7所示，收集分离室7主体包括：降尘区47、分离区49、烟道(排气筒4)以及收集箱48；降尘区47内设有至少一个隔板ⅲ36、至少一个隔板ⅳ37、或者，至少一个左右间隔的隔板ⅲ36和隔板ⅳ37，以供烟气通过，通过上述隔板的设置，可提高烟气收集的效率，降低烟气中的杂质，提高秸秆醋液回收的纯度。
69.在本实施例中，优选地，所述降尘区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49包括下隔板、上隔板以及两隔板间的喷淋器ⅰ34(包括与其配套使用的管路ⅰ10、水泵11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)。
70.分离区49内设置有喷淋器ⅰ34，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。其中，所述收集箱48可与所述喷淋器ⅰ34连通设置。
71.进一步地，所述收集分离室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内，喷淋器ⅱ51(包括与之配套的阀门52、管路及水泵11)用于对螺旋输送机ⅱ40导出的秸秆炭进行灭火、除尘。其中，所述喷淋器ⅱ51还可与上述的收集箱48连接。
72.其中，在本实施例中，所述喷淋器ⅱ51和喷淋器ⅰ34可共用同一水泵11。
73.进一步地，在所述出料筒25的出料口39处安装密封盖41。
74.如图1所示，在本实施例中，一种秸秆快速制炭及烟气烟尘回收处理方法，所述处理方法包括：
75.步骤一，将在外面点燃秸秆导入热解及炭化室12内；
76.步骤二，热解及炭化室12在运行中产生的烟气经进烟口8导入收集分离室7，烟气
在收集分离室7内至少被分置于分离区49处置；
77.步骤三，烟气进入分离区49，该分离区利用喷淋器ⅰ34将烟气中的主体-生物质能转化为秸秆醋液。
78.进一步地，还包括步骤四，回收所述秸秆醋液，回收的秸秆醋液落入下方被收集，收集的秸秆醋液进入喷淋循环系统，最后烟气进入烟道后排出。
79.步骤一，；
80.步骤二，随后秸秆不断的被导入热解及炭化室12内的输送装置上进行热解；热解物料随输送装置运行至末端落入热解及炭化室12内下部进行炭化；
81.其中，输送装置将热解及炭化室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；
82.步骤三，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以及烟道不同区域内处置；
83.步骤四，烟气进入分离区49，该分离区49利用喷淋器ⅰ34将烟气中的主体-生物质能转化为秸秆醋液回收，回收的秸秆醋液落入下方被收集，收集的秸秆醋液进入喷淋循环系统；最后烟气进入烟道后排出。
84.其中，在本实施例处理方法中，涉及的处理装置的技术方案见上文描述，这里不再赘述。
85.进一步地，在上述步骤一中，将在外面点燃秸秆导入热解及炭化室12内，落入输送装置上部，具体地，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。在本实施例中，所述运输装置优选为平行运输装置，进一步优选为平行链板机5。
86.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，采用两台可调速的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。
87.其中，输送装置将热解及炭化室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；具体地，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。
88.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。
89.在上述步骤三中，在烟气进入所述分离区49之前，还包括进入所述收集分离室7的降尘区47，热解及炭化室12在运行中产生的烟气经进烟口导入收集分离室7，烟气在收集分离室7内至少被分置于所述降尘区、所述分离区处置。具体地，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ⅱ35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ⅰ33和隔板ⅱ35)与工作状态下的喷淋器ⅰ34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49利用水泵11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％。
90.在上述步骤四中，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7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。
91.本技术利用分离区49通过喷淋器ⅰ34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，提升了原装置秸秆生物质能利用率30～33％至50％；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。本技术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。提升了本技术的热能利用效率，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。综上，本技术具有良好的市场应用前景。
92.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
93.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
94.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
95.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本技术进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等
同替换，而不脱离本技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本技术的权利要求范围内。