本發明屬于環保新能源技術領域，具體涉及一種生物質熱解炭氣油液用氣炭爐。

背景技術：

近些年，國內對生物質能源開發利用有了較大的發展，但由于生物質特別是秸稈類的特殊性，綜合利用程度和能源轉化率較低，特別是北方地區，廣大農村還基本上延用傳統的燃燒方法，生活和冬季采暖使用剩余部分無法處理便會就地焚燒，既浪費了資源又污染了環境。

國內外在炭化設備中，長方體結構并不常見，只有在靜態干餾制炭的生產工藝技術中可以采用方體結構，靜態干餾制炭是傳統的生產工藝技術，就是把物料裝入罐體內，在封閉后對罐體進行加熱，使物料升溫熱解析出可揮發的成分來完成炭化制炭的，這種制炭工藝技術，炭化過程時間比較長，少則幾小時，多則幾天，炭化時間的長短是由物料的顆粒體的大小和加熱的溫度高低決定的。目前市場上已開發出多罐體并列來提高炭化能力和實現生產的連續化作業，但造價高，投入大，成本回收時間長，關鍵是不適于對生物質、散碎物料的炭化。

針對散碎生物質物料進行炭化的設備也是市場近期開發的新型秸稈制炭爐，爐體為圓筒式結構，爐體底部為圓盤篩篦，在炭化時，圓盤篩篦實現炭化物的分離，能夠實現連續炭化，但有一定的局限性，圓盤在旋轉過程中造成靠近內圈和外圈的物料的炭化時間差別比較大，無法克服，炭化質量差，為了避免時間差太大，市場上開發的圓體立式氣炭爐的直徑不超過兩米，直徑小的氣炭爐炭化效果好，但是產量少，不能到達規模化的生產能力。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種生物質熱解炭氣油液用氣炭爐，解決現有技術氣炭爐存在的炭化質量差和炭化效率低不能規模化生產的問題，實現對生物質的炭化，避免生物質資源的浪費，同時避免焚燒帶來的環境污染。

本發明的生物質熱解炭氣油液用氣炭爐包括：

一體式爐體，上部筒狀結構，下部為錐狀結構，筒狀結構上端開有進料口，錐狀結構下端中心位置開有出料口，所述出料口相對錐狀結構下端面向下凹陷，所述爐體內部上部為物料裝載部，中間為炭料分離部，下部為炭裝載部

設置在爐體內部的炭料分離部處的爐排爐箅子，所述爐排爐箅子通過運動驅動機構實現水平往復運動；

設置在炭料分離部和炭裝載部的集氣管，所述集氣管上均勻設置有兩排進氣孔，所述集氣管通過連接管外部設備連接；

設置在炭裝載部的撥料結構，所述撥料結構將落入炭裝載部的炭撥到錐狀結構下端的出料口；

以及設置在錐狀結構下端的出料口處的出炭攪龍機。

所述運動驅動機構包括傳動軸、滾輪、第一擺線減速機、旋轉盤和拉桿，多個平行設置的傳動軸位于所述爐排爐箅子下方，每個傳動軸上均勻設置有多個滾輪，每個傳動軸的一個端部和一個拉桿鉸接，所述拉桿的另一端和一個旋轉盤上設置的偏心軸鉸接，所述旋轉盤和一個第一擺線減速機連接。

所述傳動軸的數量為五個，每個傳動軸上設置有六個滾輪。

所述撥料結構包括同一水平面的多個撥料軸，多個撥料軸對稱分布在爐體下端出料口兩側，每個撥料軸上交錯設置有刮料板，每個撥料軸的一個端部和一個第二擺線減速機連接實現轉動，位于出料口左側的撥料軸逆時針旋轉位于出料口右側的撥料軸順時針旋轉。

所述撥料軸數量為六個。

所述爐體還包括用于觀察、檢測以及取樣用的孔門和溫度測量儀，所述孔門和溫度測量儀位于所述爐體物料裝載部相對應位置的側壁處。

所述爐體中物料裝載部為爐體整體的四分之三高度。

所述集氣管上的進氣孔位于集氣管的下部。

本發明的有益效果為：本發明的生物質熱解炭氣油液用氣炭爐可將生物質轉化為可燃氣體、炭粉、焦油和木醋液四種產品，本發明通過氣炭爐實現生物質的熱解炭化，炭化后的炭粉從出炭攪龍機排出，本發明的氣炭爐爐體結構和功能可分為四部分，由于爐體的上部、中部、下部和底部出炭攪龍機四部分構成，上部爐體，用來裝載生物質物料的主體，占有爐體的四分之三空間，中部爐體內水平分布5根傳動軸，每根傳動軸上有6套限位滾輪，滾輪拖住往復運動的爐排爐箅子，爐排爐箅子拖住上部爐體的所有物料，爐排爐箅子往復運動依靠爐體外的第一擺線減速機的旋轉盤連接的拉桿產生往復運動，往復運動的目的是實現炭層分離下落，下部爐內裝有集氣管和撥炭結構，集氣管兩端固定在爐體上，可增強爐體強度，爐排爐箅子的往復運動形式保證了不同部位相同的炭化時間，炭化質量高。集氣管下面的兩排進氣孔可導入可燃氣體，集氣管與爐底之間安裝的六組撥料結構，目的是將炭化料拖箱爐體中部通過出炭攪龍機輸出。本發明的生物質氣化制炭的炭化的工藝技術原理，是屬于自然熱解，爐體設計為長方形結構，生物質物料在爐體內的爐排爐箅子靠自燃產生的溫度熱解炭化的，自燃熱解炭化與干餾罐體炭化的區別在于，干餾熱解依靠罐體外部加熱發生炭化，而自燃炭化就開物料自身燃燒進行炭化的，自燃炭化的狀態也稱為缺氧燃燒，本氣化制炭是依靠爐體內物料堆積高度產生的密度阻斷氣流實現缺氧自燃炭化的。

本氣化制炭可對生物質物料在爐體內的炭化狀態情況進行監控和檢測，并根基具體炭化狀況調整爐排爐箅子往復運動的速度，生物質炭化的基本原理就是物質達到熱解的溫度可揮發的成分大量析出，剩余固體物質為炭質，木質類和玉米秸稈類自身碳含量在50％左右，其中的固定碳大約10％，所以炭化后的炭料只有25-30％之間。

本氣化制炭爐的炭化過程具有連續性，自燃炭化時間短，效率高，而罐體封閉外部加熱炭化時間長具有周期性，按設備炭化能力來衡量，干餾封閉制炭依據廣體的空間溶劑，自燃制炭依據爐體內的平方面積，炭化發生的狀態、自燃炭化是層面狀態，而封閉罐體必須是容積內的物料整體狀態，所以兩種炭化形式產生的炭化效率是完全不同的。爐內炭化的狀態從孔門可以取樣直接觀察和檢測，也可以從溫度測量儀了解掌握爐內炭化情況。

本發明的生物質熱解炭氣油液用氣炭爐使用范圍廣，適應能力強，其設計針對各種生物質原料，對于城市居民生物質垃圾、農村的畜禽糞便、濕度較大的秸稈類以及其他酒糟、糠酫渣、藥渣、菌袋等多種生物質。可通過物料烘干設備對生物質含水分較高的物料進行烘干處理，生物質入氣炭爐的水分含量不超過25％，水分含量的高低會直接影響生產的效率。本發明中的氣炭爐為長方形結構，其規格的大小不受制約，完全可以根據生產單位的規模量生產設計。

附圖說明

圖1為本發明應用在生物質氣炭生產線的設備中結構示意圖；

圖2為本發明的生物質熱解炭氣油液用氣炭爐構主視剖視圖；

圖3為本發明的生物質熱解炭氣油液用氣炭爐下部結構右視剖視圖；

其中：1、物料烘干設備，2、物料傳輸機，3、氣炭爐，301、爐體，302、爐排爐箅子，303、傳動軸，304、滾輪，305、旋轉盤，306、拉桿，307、集氣管，308、孔門，309、溫度測量儀，310、出炭攪龍機，311、撥料軸，312、刮料板，313、第二擺線減速機，4、除塵器，401、方體結構，402、錐體結構，403、開關閥門，5、木醋液分離器，501、木醋液出口，502、水位計，6、供水系統，7、噴淋塔凈化器，8、引風機，9、控制系統，10、鍋爐。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施方式作進一步說明。

參見附圖1，應用本發明的生物質氣炭生產線的設備包括：

物料烘干設備1，所述物料烘干設備1對待炭化的物料進行烘干；

進料口處通過物料傳輸機2和所述物料烘干設備1的出料口連接的氣炭爐3，通過所述氣炭爐3實現物料的炭化，同時熱解可燃氣體；

和所述氣炭爐3爐體301內通過連接管連接的除塵器4，氣炭爐3內產生的可燃氣體進入到除塵器4去除可燃氣體中的灰塵；

通過連接管和所述除塵器4出氣口連接的木醋液分離器5；

通過連接管和所述木醋液分離器的出氣口連接的噴淋塔凈化器7，清除焦油；

通過連接管和所述的噴淋塔凈化器7的出氣口連接的引風機8，所述引風機8的另一端與使用可燃氣體的設備通過連接管連接；

和控制系統9，所述控制系統9控制各生產環節連續正常合理運行生產。

參見附圖2和附圖3，所述氣炭爐3包括：

一體式爐體301，上部筒狀結構，下部為錐狀結構，筒狀結構上端開有進料口，錐狀結構下端中心位置開有出料口，所述出料口相對錐狀結構下端面向下凹陷，所述爐體301內部上部為物料裝載部，中間為炭料分離部，下部為炭裝載部，所述物料裝載部為爐體301整體的四分之三高度；

設置在爐體301內部的炭料分離部處的爐排爐箅子302，所述爐排爐箅子302通過運動驅動機構實現水平往復運動；

設置在炭料分離部和炭裝載部的集氣管307，所述集氣管307下面均勻設置有兩排進氣孔，所述集氣管307通過連接管和除塵器4連接；

設置在炭裝載部的撥料結構，所述撥料結構將落入炭裝載部的炭撥到錐狀結構下端的出料口；

以及設置在錐狀結構下端的出料口處的出炭攪龍機310。

所述運動驅動機構包括傳動軸303、滾輪304、第一擺線減速機、旋轉盤305和拉桿306，多個平行設置的傳動軸303位于所述爐排爐箅子302下方，每個傳動軸303上均勻設置有多個滾輪304，每個傳動軸303的一個端部和一個拉桿306鉸接，所述拉桿306的另一端和一個旋轉盤305上設置的偏心軸鉸接，所述旋轉盤305和一個第一擺線減速機連接。

所述撥料結構包括同一水平面的六個撥料軸311，六個撥料軸311對稱分布在爐體301下端出料口兩側，每個撥料軸311上交錯設置有刮料板312，位于出料口左側的的三個撥料軸311逆時針旋轉位于出料口右側的三個撥料軸311順時針旋轉，六個撥料軸311由鏈輪和鏈條組合傳動，左右方向由一對齒輪傳遞，任意一個撥料軸311的一個端部和一個第二擺線減速機313連接實現轉動。

所述爐體301還包括用于觀察、檢測以及取樣用的孔門308和溫度測量儀309，所述孔門308和溫度測量儀309位于所述爐體301物料裝載部相對應位置的側壁處。

所述除塵器4采用沉降式除塵、布袋式除塵、過濾式除塵或水幕式除塵。

所述除塵器4采用沉降室除塵，包括上下兩部分，上部為方體結構401、下部為錐體結構402；所述錐體結構402下端設置有開關閥門403，所述除塵器4進氣口處設置有沖擊壁。進入到除塵器4內的可燃氣體與沖擊壁碰撞，灰塵緩沖下落到錐體結構402中，可燃氣體經出氣口流出，通過錐體結構402下端設置的開關閥門403不定時對下落到錐體結構402中的灰塵進行清除。

兩個所述木醋液分離器5連續設置，所述木醋液分離器5為筒狀結構，內部為循環設置的輸氣管，循環設置的輸氣管一端和木醋液分離器5的進氣口連接，另一端和木醋液分離器5的出氣口連接，所述輸氣管下端設置有木醋液出口501，所述木醋液分離器5的內部腔體通過連接管和一個循環供水系統6連接，所述木醋液分離器5側壁設置有水位計502。

兩個所述噴淋塔凈化器7連續設置，所述噴淋塔凈化器7為筒狀結構，噴淋塔凈化器7的進氣口設置在一側的下部，出氣口設置在另一側的上部，在噴淋塔凈化器7內側壁與所述進氣口在同一豎直線上均勻設置有5個噴嘴，每個噴嘴噴出水霧。

兩個所述噴淋塔凈化器7連續設置，所述噴淋塔凈化器7為筒狀結構，噴淋塔凈化器7的進氣口設置在一側的下部，出氣口設置在另一側的上部，在噴淋塔凈化器7頂部均勻設置多個噴嘴，每個噴嘴噴出水。

生物質物料在溫度達到350度以上可揮發的成分開始析出，在爐排爐箅子302和傳動軸303下部安裝有貫通爐體301內的集氣管307，爐體301內氣體外輸的動力是靠引風機8產生的，引風機8的流量和風壓大小英語產氣量多少相匹配，本爐體301的下部空間較大，析出的氣體進入集氣管307是產生流速，流速會裹挾輕質微小炭灰塵，被析出的氣體就是可燃氣體，氣體中不但有炭灰塵主要是煙塵，煙塵就是炭灰微粒物、焦油質微粒物和木醋液成分等混合體，所以需要進行相應的凈化。

可燃氣體從爐體301內的集氣管307輸出進入除塵器4進行除塵，可燃氣體從除塵器4的上部輸出進入木醋液分離器5，木醋液分離器5類似于熱交換器，使可燃氣體中的處于汽化狀態的液態物質得到凝結，就是生物質熱解過程中產生許褚的木醋液成分，木醋液的成分比較復雜，近二百中，主要成分是醋酸，木醋液手機存放于罐體或箱體下部沉寂焦油和炭灰物可分離，可燃氣體在木醋液分離器5中得到進一步凈化后進入噴淋塔凈化器7，清除焦油，得到的可燃氣體可用于鍋爐10和生活等各方面的使用。

炭料落入爐體301內的下部被雙向旋轉的撥料結構不斷推向中間的出料攪龍機，出料攪龍機的頭端為錐體結構402，炭料進入錐體結構402內，空間變小手足，阻力會使炭料的目的增大。

生物質炭化的條件是文都時間還必須在缺氧的環境中來實現，能實現連續不斷的生產的氣炭爐3必然有進料口和出料口，如何實現進料口和出料口都能達到相對密封是實現連續炭化的關鍵，解決進料口空氣進入的方法是物料必須是散碎狀態，爐體301具備堆積物料的高度，靠物料堆積產生的堆積密度達到阻斷空氣流通進入的目的，如果物料的顆粒密度較大和疏松，就必須采用封閉式方式進料，還可以裝配輔助設備清除爐體301上部的空氣。

炭料在輸出爐體301的出料口也必須達到封閉狀態，阻斷空氣進入爐體301內，本發明采用的方法是出料口錐狀結構，當炭料被推到出料口時壓縮致密，隔斷空氣進入。

本發明生產的產品和用途為：

本發明的生產線的設備氣化制炭可將生物質轉化為清潔能源氣體、炭產品、木醋液和焦油，生產過程中不產生任何污染，生產成本低，生產出的產品附加值高市場應用領域廣，發展潛力大。

可燃氣體的主要成分是甲烷、一氧化碳和氧氣，熱值每立方米1500-3000大卡不等，可燃氣體是清潔能源，在廣大的農村可用于人們的日常生活和冬季采暖，也可用于鍋爐10和其他行業使用。

炭產品應用范圍比較廣，生活、燒烤、工業翻沙鑄造、食品、醫藥、污水處理、生產煙花爆竹或黑火藥，還可以生產炭基肥料，國內多所農業大學和科研部門都有非常好的試驗使用效果證明，炭基肥可以活化土壤，保墑抗旱，對植物有防病防蟲哦少污染的功能，炭基有機肥可以有效改變土壤沙化、板結、貧瘠狀況，也可用來治理鹽堿化的土地。

木醋液和焦油是本發明設備生產過程中的副產品，其成分比較復雜，經提純生產多種化工、醫藥等產品，焦油既是化工原料也是農業肥料，木醋液用于蔬菜瓜果種植是非常好的葉面肥，還能起到防治病蟲災害的作用。

本發明使用范圍廣，可適用于廣大的農村和城市周邊，以村屯為單元，生產的可燃氣可直接用于人們的日常生活和冬季采暖，也可用于工廠、學校和熱力網集中供熱，其余產品可市場銷售，也可自用于農業，還可以集中深加工，延長產業鏈；本發明實用性能好，在農村布局使用可解決科技運輸和儲存場地，冬季農閑期，生產應用人員充足，也可以增加一部分人員收入，冬季生產不必占用大量存料場地，可選擇就近田間低進行臨時存放，不影響耕地，除了可燃氣體可用于生活和采暖，其他產品可銷售，也可以摻雜畜禽糞便制成炭基有機肥，生產純綠色有機蔬菜和糧食，替代化肥，本發明經濟效益好，氣炭爐3將生物質轉變成清潔能源利用以及市場需求的高附加值產品，投入少，見效快，成本回收周期短，本發明社會效益好，各種生物質轉化成清潔能源和產品，即解決了廣大農村對新能源的需求，也減少了生物質對環境的污染。