一種生物質有機炭制備裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物質炭化技術及炭化裝置領域，尤其是涉及一種以秸桿為原料的生物質炭化技術及裝置。
【背景技術】
[0002]能源是國民經濟賴以生存和發展的基礎，能源的供給能力密切關系著經濟社會的可持續發展，是國家戰略安全保障的基礎之一。中國目前正面臨能源短缺與環境污染的雙重壓力，如何尋求一種清潔可再生能源來彌補化石能源的短缺，同時減少污染物的排放已迫在眉睫。以生物質能為代表的生物質氣化發電、生物質氫能、生物質綠色燃料成為未來發展的重要替代能源。我國生物質儲量豐富，每年至少產生30億噸生物質，如果能將其充分利用，能減少大量的煤炭及石油消耗。
[0003]生物質熱解炭化技術是生物質能利用技術的一種。生物質炭化是生物質在極低的升溫速率、溫度約400°C下長時間裂解，以最大限度地得到焦炭，得炭率一般在35%左右。生物質通過熱解炭化技術可以制備生物質有機炭，其在有色金屬的生產過程中常用于表面阻溶劑；在煉制鐵礦石時，可以使得熔煉的生鐵具有鑄件緊密、細粒結構、裂紋少等特點；其還常用于制造電極、黑火藥、潤滑劑等，收集的揮發分可用于燃燒發電，裂解焦油也是一種重要的工業產品。有機炭由炭和碳氫氧化物組成，經過活化后可制備活性炭。
[0004]傳統的窯式炭化爐對燃燒過程中的火力控制要求十分嚴格，且由于窯體多是由紅磚砌成，容積較大；多用硬質原木進行燒炭，不僅資源浪費嚴重，而且生產過程勞動強度大、條件差、生產周期長、污染嚴重；無法對農村大量的廢棄秸桿、稻草等生物質原料熱解制炭。
【發明內容】
[0005]為了解決化石燃料的短缺問題，克服傳統窯式炭化爐的缺點，提高生物質能的利用價值，本發明提供一種能將生物質成型燃料在無氧條件下熱解炭化成生物質有機炭的制備裝置。
[0006]本發明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現:
一種生物質有機炭制備裝置，其特征在于:包括炭化爐爐體，以及安裝于炭化爐爐體內的管式換熱器和催化劑導流管；所述的炭化爐爐體由上封頭、下封頭、爐體夾套以及圓柱形爐身組成，所述上封頭、下封頭分別連接在圓柱形爐身的上下兩端，所述的爐體夾套設置在圓柱形爐身及下封頭外表面上，所述的上封頭頂部設置進料口，所述的下封頭底部設置出料口，所述的進料口和出料口對應設置有進料口端蓋和出料口端蓋；所述的管式換熱器通過支架固定在炭化爐爐體內，所述下封頭右端的兩側均設置有加熱載體進口，所示的加熱載體進口所對應的加熱載體出口位于下封頭的左端，兩個加熱載體進口在下封頭的前后端對稱分布，加熱載體進口和加熱載體出口與管式換熱器連接，所述的爐體上封頭左右兩側均設有一個催化劑進口，所述的催化劑進口與所述的催化劑導流管連接。
[0007]本發明還可有進一步的優選技術方案: 進一步的優選，所述管式換熱器在炭化爐爐體內呈分層列管式排列，每層換熱管由前后兩個對稱的部分組成，兩個部分均呈半圓柱面形狀，各層換熱管均以炭化爐爐體軸線為中心線呈圓柱面型排列。生物質成型顆粒填充于換熱管間隙內，加熱載體通過各層換熱管將熱量傳遞給生物質成型顆粒。加熱載體從加熱載體進口進入管式換熱器，根據克拉伯龍氣態方程式，通過控制加熱載體壓力控制蒸汽溫度，進而控制反應溫度在220?800°C之間，使生物質內揮發分能充分析出。通過控制反應溫度在220?800°C之間，控制反應時間在20?10min之間，使生物質成型顆粒充分轉化為有機炭；加熱載體有熱空氣、高溫煙氣、導熱油、蒸汽等。
[0008]進一步的優選，所述催化劑導流管以炭化爐爐體軸線為中心線呈若干個圓周陣列豎直分布在炭化爐爐體內，催化劑導流管管壁上均勻開有若干小孔，反應過程中添加催化劑，通過催化劑導流管使催化劑與生物質成型顆粒充分混合。催化劑導流管管壁上均勻開設的若干小孔，使氣體催化劑在壓力的作用下，或液體催化劑在重力的作用下流出催化劑導流管，與生物質成型顆粒充分混合。所述的催化劑用于提高生物質成型顆粒得炭率。
[0009]進一步的優選，所述炭化爐爐體外表面設置保溫隔熱層，所用的保溫隔熱材料為石棉、鋁箔復合玻璃纖維布，所述的保溫隔熱層為先用石棉包裹炭化爐外表面，再在石棉外包裹一層鋁箔復合玻璃纖維布，以達到保溫隔熱的效果，能有效減少爐內反應過程的熱量散失。
[0010]進一步的優選，所述進料口端蓋和和出料口端蓋分別用螺栓與所述炭化爐爐體的上封頭、下封頭連接，端蓋和封頭中間加墊圈密封。
[0011]本發明的有益效果是:
1.管式換熱器在炭化爐內呈分層列管式排列，加熱載體從兩個方向進入，分別流通于炭。
[0012]2.炭化爐爐體內分前后兩個部分，炭化爐爐體外表面設置爐體夾套，不僅提高了加熱載體與生物質成型顆粒的換熱效率，而且使炭化爐內熱量分布更均勻。
[0013]3.可通過控制加熱載體壓力控制蒸汽溫度，進而控制反應溫度在220?800°C之間，使生物質成型顆粒內揮發分能充分析出；通過控制反應溫度在220?800°C，控制反應時間在20?10min之間，使生物質成型顆粒充分轉化為有機炭。
[0014]4.在反應過程中加入催化劑，提高生物質成型顆粒的得炭率；催化劑導流管管壁上均勻開有若干小孔，使氣體催化劑在壓力的作用下，或液體催化劑在重力的作用下流出催化劑導流管，與生物質成型顆粒充分混合。
[0015]進料口、出料口端蓋與炭化爐爐體采用螺栓連接和墊圈密封，使反應過程能在良好的密封條件下進行；炭化爐外表面設置保溫隔熱層，提高炭化爐的保溫隔熱效果。
[0016]
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明一種生物質有機炭制備裝置的縱剖視圖；
圖2是本發明一種生物質有機炭制備裝置的橫剖視圖。
[0018]圖中:I為進料口，2為進料口端蓋，3為保溫隔熱層，4為催化劑進口，5為上封頭，6為催化劑導流管，7為管式換熱器，8為換熱器支架，9為圓柱形爐身，10為下封頭，11,15為加熱載體進口，12為出料口端蓋，13為出料口，14、17為加熱載體出口，16為爐體夾套。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發明，但下述實施例僅僅為本發明的優選實施例，并非全部。基于實施方式中的實施例，本領域技