專利名稱：一種推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備的制作方法
技術領域：
一種推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備技術領域[0001]本實用新型涉及一種推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備，屬于冶金領域。
背景技術：
[0002]隨著經濟的發展，對能源的需求越來越大，化石能源的量越來越少，為了實現可持續發展，保護環境，必須要充分利用新能源。生物質能是一種重要的新能源，同時我國生物質資源是豐富的。據統計，2000年中國農作物秸桿產量約為6.9億t，其中水稻、玉米、小麥、 油菜和棉花五大類作物的秸桿產量近6億t，每年秸桿直接田間焚燒達2 3億t。我國木材伐區剩余物和木材加工業剩余物的總量也很大，約為3700X 104m3。熱解生物質是利用生物質能的一種重要方式，熱解產物有氣體、生物油、生物質炭等。熱解的固態產物生物質炭可用做冶煉金屬的還原劑，目前冶金企業主要通過焦炭等來還原金屬，焦炭通過煤等制得， 煤等化石資源日益緊張，為實現冶金企業的可持續發展，應加強對生物質炭的生產和利用。 與此同時，金屬冶煉過程中會產生高溫煙氣，恰好可以利用此高溫煙氣作為熱解生物質制炭的能量來源。這樣既充分利用了冶煉過程中產生的煙氣的余熱，又為企業提供了冶煉金屬用的還原劑，可使冶金企業擺脫受煤等化石資源日益緊張帶來的發展束縛。發明內容本實用新型旨在提供一種推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備。[0004]本實用新型裝置包括推料機I、出口煙道2、冷凝器3、氣液分離器4、爐體5、進口煙道6、冷卻裝置7，推料機I通過爐體5與冷卻裝置7連接，出口煙道2和進口煙道6設置在爐體5上，出口煙道2通過冷凝器3與氣液分離器4連接；[0005]本實用新型中所述爐體5內的爐腔包括預熱段8、加熱I段9、加熱II段10、均熱段 11，預熱段8、加熱I段9和加熱II段10下方設置有燃燒室12，燃燒室12上設置有空氣進口 13、燃氣進口 14和點火裝置，燃燒室內設置有擋板15，爐體5上設置有進料口 16和出料口 17，進口煙道6設置在加熱II段10上。[0006]本實用新型所述爐體進料口 16和出料口 17上設置有門。[0007]本實用新型所述爐體5中預熱段8爐頂為弧形，靠生物質進料口的弧端點高度高于另一個弧端點。[0008]本實用新型所述爐體5中加熱I段9的爐頂為弧形，靠生物質進料口的弧端點高度低于另一個弧端點。[0009]本實用新型所述冷卻裝置7為帶有水通道腔體的炭通道，水通道腔體帶有進水口和出水口。[0010]本實用新型所述冷凝器3為管殼式換熱器，氣液分離器4為錐形。[0011]本實用新型所述進口煙道6和出口煙道2上設置有導流板。[0012]本裝置使用時，先將一定量成型生物質裝入頂部敞口料箱中，再通過齒條式推料機I將料箱推入爐體5中，上一箱成型生物質被推入爐中后，推料機齒條往回運動，放入下一箱，推料機接著將其推入爐中；冶金煙氣從靠近生物質炭出料口 17的進口煙道6送入爐內，從靠近生物質進料口 16的出口煙道2排出，煙氣流動方向與生物質前進方向相反，高溫煙氣以輻射和對流的方式向生物質傳熱，將成型生物質熱解成生物質炭、熱解氣等，制得的生物質炭最后隨料箱被推出爐體，進入冷卻裝置7被炭通道外水通道腔體中的水冷卻， 在冷卻裝置7末端將炭收集，煙氣和熱解氣離開爐體后進入冷凝器3，冷凝器為管殼式換熱器，氣體從管子中流過，冷凝器3下部為氣液分離器4，在錐形分離器4下部收集冷凝得到的焦油、醋液等，不冷凝氣體從錐形分離器上方的氣體出口通過引風機抽至生物質通道下方的燃燒室12，同時向燃燒室送入空氣，可燃氣體在燃燒室燃燒放出熱量為生物質炭化提供熱量，最后燃燒后的煙氣從燃燒室排出；燃燒室安裝有點火裝置，最開始送入可燃氣體時， 利用其將氣體引燃。[0013]本制炭設備的爐體結構結合熱解過程進行設計，順著生物質的前進方向，將爐體分為預熱段、加熱I段、加熱II段和均熱段；本制炭設備進口煙道距出料口有一段距離，這一段為均熱段，進入均熱段的生物質在其內部會存在一個溫差，在炭化爐的這一段生物質不受到煙氣的加熱，這一段的設計可使得生物質內部溫度達到平衡，有利于炭的品質均勻。 加熱II段爐膛高度較低，這樣可增加輻射角系數，增加輻射傳熱量，同時煙氣流動截面積變小可增大煙氣流速強化對流傳熱。加熱I段的爐頂為弧形，靠生物質進口端的弧端點高度低于另一個弧端點，這種弧形爐頂有利于將熱量反射到加熱I段、加熱II段上的生物質和增加煙氣在這兩段上的滯留時間，可強化這兩段向生物質的傳熱，而這里正是熱解的主要反應階段需熱量大。熱解過程產生氣體，沿著煙氣流動方向，氣體量越來越大，預熱段爐頂為弧形且爐膛高度與氣體量相對應，有利于減小氣體排出的阻力。生物質通道下部燃燒室內布置有兩塊擋板，有利于燃氣在燃燒室內充分燃燒和減小熱量散失。在爐體各段、燃燒室均安裝有熱電 偶來監控爐內溫度。[0014]本制炭設備中生物質通道、燃燒室四周為保溫材料。進口煙道、出口煙道采用方管，在進口煙道靠爐體出料口側焊接有弧形導流板，引導煙氣向加熱II段流動，在出口煙道靠進料端側也焊接有弧形導流板，引導煙氣向外排出，導流板可以減小煙氣流動阻力。爐體進料口和出料口分別安裝有進料門和出料門，門可繞爐體旋轉，生物質從門進出時，將門頂起，生物質進出后，門由于重力的作用落下而關上，這樣可減小熱量的散失。[0015]本制炭設備原料為成型生物質，根據在電爐上的實驗研究，熱解成型生物質制得的生物質炭仍然保持著原形狀，只是尺寸有所收縮，成型生物質炭在冶煉爐中可起到支撐骨架作用；控制好生物質成型的工藝，熱解后可以得到具有一定強度的炭；成型生物質適合作為炭化的原料。另外，成型生物質便于運輸、存儲，密度大，有利于實現熱解制炭的工業化。[0016]本實用新型的有益效果是[0017]I、本實用新型的熱源為冶金企業的高溫煙氣，制得的生物質炭又可再用于企業中冶煉金屬。這樣既充分利用了煙氣的余熱，有效的利用了生物質能，又可為冶金企業擺脫受煤、石油等資源日益緊張帶來的發展束縛，有利于實現企業的可持續發展，本實用新型具有在冶煉企業應用的廣闊前景。[0018]2、本實用新型為連續性制炭，自動化程度高，可以通過調節推進速度、煙氣流量等來確保炭化質量。[0019]3、本裝置結構簡單、操作方便，適宜工業化應用，且環保安全。
[0020]圖I是本實用新型結構示意圖；[0021]圖中1為推料機，2為出口煙道，3為冷凝器，4為氣 液分離器，5為爐體，6為進口煙道，7為冷卻裝置，8為預熱段，9為加熱I段，10為加熱II段，11為均熱段，12為燃燒室， 13為空氣進口，14為燃氣進口，15為擋板，16為進料口，17為出料口。
具體實施方式
[0022]
以下結合附圖和實施例，對本實用新型作進一步說明，但本實用新型的內容并不限于所述范圍。[0023]實施例I :本實用新型推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備包括推料機I、出口煙道2、冷凝器3、氣液分離器4、爐體5、進口煙道6、冷卻裝置7，推料機I通過爐體 5與冷卻裝置7連接，出口煙道2和進口煙道6設置在爐體5上，出口煙道2通過冷凝器3 與氣液分離器4連接；其中爐體5內的爐腔包括預熱段8、加熱I段9、加熱II段10、均熱段 11，預熱段8、加熱I段9和加熱II段10下方設置有燃燒室12，燃燒室12上設置有空氣進口 13、燃氣進口 14和點火裝置，燃燒室內設置有擋板15，爐體5上設置有進料口 16和出料口 17，爐體進料口 16和出料口 17上設置有門，進口煙道6設置在加熱II段10上；爐體5中預熱段8爐頂為弧形，靠生物質進料口的弧端點高度高于另一個弧端點；加熱I段9的爐頂為弧形，靠生物質進料口的弧端點高度低于另一個弧端點；冷卻裝置7為帶有水通道腔體的炭通道，水通道腔體帶有進水口和出水口 ；冷凝器3為管殼式換熱器，氣液分離器4為錐形，在進口煙道靠爐體出料口側焊接有弧形導流板，引導煙氣向加熱II段流動，在出口煙道靠進料端側也焊接有弧形導流板，引導煙氣向外排出。[0024]采用木屑作為生物質原料，首先用粉碎機將木屑粉碎，再加入螺旋成型機中將其擠壓成棒狀的成型生物質，將成型生物質裝入頂部敞口的料箱中，冶金高溫煙氣從靠近生物質炭出料口 17的進口煙道6送入爐內，初始溫度1000°C，從靠近成型生物質塊進料口 16 的出口煙道2排出，先將爐內預熱和趕走爐內空氣。爐內預熱好后，通過齒條式推料機I將料箱推入爐中，煙氣在生物質的上方流動，煙氣流動方向與生物質前進方向相反，高溫煙氣以輻射和對流的方式向生物質傳熱，將成型生物質熱解成生物質炭、熱解氣等，制得的生物質炭最后隨料箱一起被推出爐體進入冷卻裝置7，生物質炭進入時溫度為500°C左右，冷卻裝置7中炭通道外為水通道腔體，冷卻水從靠近生物質炭出料口的冷卻水進水口進入，從靠近生物質炭進口端的冷卻水出水口排出，生物質炭進入冷卻裝置前，先向冷卻裝置中通入冷卻水；炭最后被冷卻至50°C，在冷卻裝置7末端收集生物質炭。煙氣和產生的熱解氣體離開爐體后進入冷凝器3，冷凝器3為管殼式換熱器，氣體從管子中流過，管子外為冷卻水， 冷卻水從冷凝器下部的進水口進入，從上部的出水口流出。冷凝器下部為錐形氣液分離器 4，在分離器4下部收集冷凝得到的焦油、醋液，不冷凝氣體從錐形分離器4上方的氣體出口通過引風機抽至生物質通道下方的燃燒室12，同時向燃燒室12送入空氣，可燃氣體被點火裝置點燃，在燃燒室12中燃燒，為生物質炭化提供熱量，最后燃燒后的煙氣從燃燒室12排出。本制炭設備上部爐襯采用陶瓷纖維保溫材料，陶瓷纖維導熱系數小，保溫效果良好，熱容低，升溫快，容重小。下部爐襯采用陶瓷纖維保溫材料+輕質莫來石磚，生物質通道采用棕剛玉-碳化硅通道。、[0025]實施例2 :本裝置結構同實施例1，不同在于如果對焦油等的需求量不大，在冷凝器3中，用環境空氣來冷卻煙氣、熱解氣組成的混合氣，空氣被混合氣加熱成熱空氣，將熱空氣再送入燃燒室12中助燃。
權利要求1.一種推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備，其特征在于其包括推料機(I)、出口煙道(2)、冷凝器(3)、氣液分離器(4)、爐體(5)、進口煙道(6)、冷卻裝置(7)，推料機(I)通過爐體(5 )與冷卻裝置(7 )連接，出口煙道(2 )和進口煙道(6 )設置在爐體(5 ) 上，出口煙道(2 )通過冷凝器(3 )與氣液分離器(4 )連接。
2.根據權利要求I所述推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備，其特征在于 爐體(5)內的爐腔包括預熱段(8)、加熱I段(9)、加熱II段(10)、均熱段(11)，預熱段(8)、 加熱I段(9)和加熱II段(10)下方設置有燃燒室(12)，燃燒室(12)上設置有空氣進口(13),燃氣進口( 14)和點火裝置，燃燒室內設置有擋板(15)，爐體(5)上設置有進料口( 16) 和出料口(17)，進口煙道(6)設置在加熱II段(10)上。
3.根據權利要求2所述推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備，其特征在于 爐體進料口( 16 )和出料口( 17 )上設置有門。
4.根據權利要求2所述推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備，其特征在于 爐體(5)中預熱段(8)爐頂為弧形，靠生物質進料口的弧端點高度高于另一個弧端點。
5.根據權利要求2所述的推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備，其特征在于爐體中加熱I段(9)的爐頂為弧形，靠生物質進料口的弧端點高度低于另一個弧端點。
6.根據權利要求I所述的推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備，其特征在于冷卻裝置(7)為帶有水通道腔體的炭通道，水通道腔體帶有進水口和出水口。
7.根據權利要求I所述的推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備，其特征在于:冷凝器(3)為管殼式換熱器，氣液分離器(4)為錐形。
8.根據權利要求I所述的推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備，其特征在于進口煙道(6)和出口煙道(2)上設置有導流板。
專利摘要本實用新型公開了一種推料式利用冶金煙氣熱解成型生物質制炭設備，其包括推料機、出口煙道、冷凝器、氣液分離器、爐體、進口煙道、冷卻裝置，其中爐體內的爐腔包括預熱段、加熱I段、加熱Ⅱ段、均熱段，預熱段、加熱I段和加熱Ⅱ段下方設置有燃燒室，燃燒室上設置有空氣進口和燃氣進口；本實用新型為連續性制炭，可以通過調節推進速度、煙氣流量等來確保炭化質量，并以冶金高溫煙氣為熱源，制得的炭可再用于冶煉金屬，具有在冶煉企業應用的前景。
文檔編號C10B53/02GK202786120SQ201220451608
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者胡建杭 申請人:昆明理工大學