蓄熱式秸稈活性炭化罐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于農業農村節能、減排和資源綜合利用領域，尤其涉及一種適合于活性炭化高值化綜合利用農林生物質秸桿或生物質廢料使用的蓄熱式秸桿活性炭化罐。
【背景技術】
[0002]我國生物質秸桿資源數量大、種類多、分布廣。長期以來，秸桿是農村主要生活燃料、牲畜飼料、有機肥料和食用菌基料，少部分被用作工業原料。近年來，隨著農村勞動力轉移、能源消費結構改善和各類替代原料的應用，加上綜合利用成本高、產業化程度低等原因，出現了地區性、季節性、結構性的秸桿過剩，特別是在糧食主產區和沿海經濟發達的部分地區。
[0003]將秸桿加工成秸桿炭，可以拓寬秸桿在吸附、脫色、精制、分離、催化及催化劑載體等工業范圍的應用，從而提高秸桿商品價值。傳統秸桿炭化方法是將秸桿堆放在炭化室里，炭化室通入空氣氣流，空氣先和一部分秸桿發生燃燒反應，燃燒放熱使剩余秸桿升溫并析出揮發分，揮發分和一部分剩余秸桿繼續燃燒，維持后續揮發分析出所需的熱量及溫度平衡。這種方法炭化室既發生燃燒反應又發生氣化反應。由于空氣流量難以精確控制，加上炭化室內溫度和氧分子分布不合理，往往出現部分秸桿炭被燃燒消耗，不僅減少了秸桿炭產量，而且排放出大量高溫可燃性煙氣。無法維持秸桿炭化所需的高溫、低氧甚至無氧等炭化環境條件，是傳統炭化方法秸桿炭產量低、炭化率低，浪費能源及污染農村環境的主要原因之一。
[0004]開發蓄熱式秸桿活性炭化罐新裝置，可以推進秸桿綜合利用，實現秸桿資源化、商品化，促進資源節約、農業環境保護和農民增收。
【發明內容】
[0005]為了克服傳統秸桿炭化裝置存在秸桿揮發分析出和燃燒供熱發生在同一空間區±或，缺乏高溫低氧煙氣炭化劑條件，無法抑制秸桿炭燃燒消耗，秸桿炭產量低、炭化率低、排放高溫可燃性煙氣，浪費能源和污染環境等缺點，發明提供一種具有”燃燒室和析出室分開、蓄熱式燃燒”結構特點，”揮發分析出和揮發分燃燒兩過程分別調控、高溫低氧煙氣炭化、回收煙氣余熱和預熱空氣”等技術特點，”無秸桿炭產量損失、炭化率高、無需外界熱量補充、排煙溫度低”等技術優勢的蓄熱式秸桿活性炭化罐。
[0006]蓄熱式秸桿活性炭化罐，主要包括罐蓋，罐壁，罐底，陶瓷蓄熱室和阻火網，罐蓋呈球冠狀，罐蓋中心設置揮發分排出口，罐蓋和罐壁頂面法蘭連接，罐壁呈圓筒狀，罐壁底面和罐底固定連接，罐底中心設置揮發分通入口，揮發分通入口和揮發分排出口用管道聯通，罐蓋，罐壁和罐底組成罐體，以揮發分通入口為中心罐底對稱設置兩個氣流進出口，兩個氣流進出口分別連通一個陶瓷蓄熱室，兩個陶瓷蓄熱室周期性交替承擔快速預熱空氣和快速冷卻煙氣功能，阻火網呈圓盤狀，阻火網沿垂直于罐體中心軸線方向安裝在罐體內，阻火網圓周邊和罐壁固定連接，阻火網將罐體內腔空間分隔為上下兩部分，上部空間為揮發分析出室，析出室內放置秸桿捆，下部空間為揮發分燃燒室，阻火網由2層?4層不銹鋼絲網重疊制成，每層絲網網孔大小16目?40目，網孔上部和析出室相連通，網孔下部和燃燒室相連通，阻火網能供高溫低氧煙氣從燃燒室擴散滲入析出室，能切斷火焰從燃燒室傳播至析出室。
[0007]農業農村領域活性炭化高值化綜合利用農林生物質秸桿和生物質廢料新建項目，現有秸桿炭化裝置節能減排升級改擴造項目等，工業領域蘭炭加工新建及改擴建項目，都可以使用本發明。
[0008]發明經濟性好，節能環保效益顯著。工業應用表明:發明投資少，安全性高；無需外界熱量補充，車間環境干凈；秸桿炭產量高，炭化率>95% ;炭化溫度均勻，氧濃度低至2%?5%水平，秸桿炭化均勻；排煙溫度低至110°C?130°C，煙氣污染物排放達到《大氣污染物綜合排放標準(GB16297-1996)》和《鍋爐大氣污染物排放標準(GB13271-2014)》要求。
【附圖說明】
[0009]圖1為蓄熱式秸桿活性炭化罐豎直剖視圖，圖2為蓄熱式秸桿活性炭化罐包含的罐底3俯視圖。圖1和圖2中，I為罐蓋，11為揮發分排出口，2為罐壁，3為罐底，31為揮發分通入口，32為氣流進出口，4為陶瓷蓄熱室，5為阻火網。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對發明作進一步的說明。
[0011]如附圖1和附圖2所示，蓄熱式秸桿活性炭化罐，主要包括罐蓋1，罐壁2，罐底3，陶瓷蓄熱室4和阻火網5。罐蓋I位于罐壁2頂面之上。罐蓋I可以呈球冠狀，也可以呈圓盤狀。罐蓋I和罐壁2頂面法蘭連接，可以拆卸。罐壁2呈圓筒狀，罐壁2底面和罐底3固定連接，不可以拆卸，連接處不能滲進外界空氣氧分子。罐蓋1，罐壁2和罐底3組成罐體。以罐底3揮發分通入口 31為中心，罐底3對稱設置兩個氣流進出口 32，兩個氣流進出口 32分別連通一個陶瓷蓄熱室4。阻火網5呈圓盤狀，阻火網5沿垂直于罐體中心軸線方向安裝在罐體內，阻火網5圓周邊和罐壁2固定連接。阻火網5將罐體內腔空間分隔為上下兩部分，上部空間為揮發分析出室，析出室內放置秸桿捆，下部空間為揮發分燃燒室。阻火網5由2層?4層不銹鋼絲網重疊制成，每層絲網網孔大小為16目?40目，網孔上部和析出室相連通，網孔下部和燃燒室相連通。
[0012]罐蓋I和罐壁2頂面法蘭連接處不能滲進外界空氣氧分子。燃燒室和析出室氣流不能通過阻火網5圓周邊和罐壁2連接處進行交換。阻火網5眾多網孔能供高溫低氧煙氣從燃燒室擴散滲入析出室，能切斷燃燒火焰從燃燒室傳播至析出室。阻火網5眾多網孔能供高溫低氧煙氣從燃燒室擴散滲入析出室，能切斷燃燒火焰從燃燒室傳播至析出室。
[0013]兩個氣流進出口 32周期性交替承擔空氣進入口及煙氣排出口功能，相對應的兩個陶瓷蓄熱室4周期性交替承擔快速預熱助燃空氣和快速冷卻燃燒煙氣功能。陶瓷蓄熱體放在鑄鐵支撐架上，陶瓷蓄熱室4陶瓷蓄熱體之上的空間為上集氣室，上集氣室和燃燒室通過罐底3氣流進出口 32相連通，陶瓷蓄熱體之下的空間為下集氣室，下集氣室側壁設置進空氣進入或煙氣排出管。陶瓷蓄熱室4內裝有比表面積>800m2/m3、Al203含量>80%的陶瓷球蓄熱體或蜂窩狀蓄熱體。氣流進出口 32為空氣進入口時，和其相聯通的陶瓷蓄熱室4高溫陶瓷體傳熱給助燃空氣，將助燃空氣預熱到600°C以上溫度水平，起到快速預熱助燃空氣功能。氣流進出口 32為煙氣排出口時，和其相連通的陶瓷蓄熱室4高溫煙氣傳熱給低溫陶瓷體，離開陶瓷蓄熱室4的煙氣溫度低至110°C?130°C，起到快速冷卻燃燒煙氣功能。在高頻切換裝置作用下，助燃空氣通道及燃燒煙氣通道交替切換周期在30s?60s范圍。
[0014]罐蓋I中心設置揮發分排出口 11，罐底3中心設置揮發分通入口 31，罐底3揮發分通入口 31和罐蓋I揮發分排出口 11之間用管道聯通。析出室產生的秸桿揮發分通過罐蓋I揮發分排出口 11，可以一部分通過揮發分通入口 31進入燃燒室，剩余部分供給外界使用，也可以通過揮發分通入口 31進入燃燒室，為燃燒室提供燃料。
[0015]從內向外，罐蓋1、罐壁2和罐底3結構依次是耐火層一保溫層一金屬殼體。罐蓋I金屬殼體溫度<120°C，罐壁2和罐底3金屬殼體溫度<60°C。阻火網5由2層?4層不銹鋼絲網重疊制成，長期使用最高溫度>1050°C，不承擔析出室內放置的秸桿捆重力作用。罐蓋1、秸桿捆或秸桿炭重量由罐壁2金屬殼體均勻分擔。
[0016]規整秸桿底端，使底端在同一個水平面后打捆。將秸桿捆放置在析出室中，罐蓋I內腔和秸桿捆頂端之間留有50_左右的空隙，以便高溫低氧煙氣和秸桿揮發分在析出室區域流動和集中流向罐蓋I中心揮發分排出口 11。秸桿莖之間有明顯空隙，秸桿捆豎直放置，高溫低氧煙氣在秸桿捆里可以自由流動，以強化秸桿炭化作用。燃燒室燃燒完全的高溫低氧煙氣通過阻火網5眾多網孔均勻擴散至析出室，并均勻接觸到秸桿表面。在高溫煙氣作用下，秸桿均勻受熱升溫，快速完成干燥、預炭化、和炭化和煅燒過程，最終排出殘留在秸桿炭中的揮發分，形成強活性秸桿炭。燃燒室內揮發分和高溫空氣均勻混合，發生揮發分蓄熱式高溫空氣燃燒，生成析出室秸桿炭化所需的高溫低氧煙氣炭化劑氣流，析出室組織秸桿高溫低氧煙氣炭化反應，析出室為燃燒室提供燃燒所需的燃氣燃料。燃燒室部分高溫低氧煙氣沿燃