[发明专利]一种用于生物炭生产的立式热解设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质及其衍生物热解设备，特别涉及一种用于生物炭生产的立式热解设备。

背景技术

生物炭是生物质及其衍生物在缺氧环境下热解（碳化）处理的固态热解产物。随着亚马逊“黑土”的发现，生物炭由于改良土壤及减少温室气体减排方面的巨大作用受到科学家的广泛关注。从原理上讲，生物炭的制备过程非常简单，在缺氧环境中对生物炭进行加热，生物炭逐渐受热分解，释放出一部分挥发分，转化为热解气、热解油，而剩余的固态产物即为生物炭。因此，最古老的的土窑、砖窑即可生产出生物炭，近年来，新的鼓式裂解仪、螺杆式裂解仪和回转窑裂解仪同样可以用于生物炭生产。同样以制取热解气、热解油为目的的各种热解设备同样可以生产出生物炭。然而，这些生产设备要么以热解气或热解油为目标产物，要么以主要用作燃料的固体产物（更确切成为木炭、焦炭）为目标产物，而这些固体产物与生物炭在性质和用途上均有着巨大差异，因此这些设备均不适用于以土壤改良和减少温室气体为应用目的的生物炭生产过程。

与生产热解油、热解气、木炭（焦炭）相同，原料均为热的不良导体，实际生产过程中，表层原料已充分受热，热解完毕，而内部原料还远未达到预定温度，导致其漫长的热解时间，降低生产效率，同时严重影响了产品性质稳定性。因此，提高原料的受热均匀性是减少热解时间，提高生产效率的主要方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于生物炭生产的立式热解设备。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种用于生物炭生产的立式热解设备，包括炉体，炉体顶部设有进料口，第一星型进料器横向安装在进料口内，安设在沉降反应器上的第二星型进料器与炉体同轴心安装在第一星型进料器下部；内部隔断层将炉体分割为原料热解区和生物炭冷却区，保温层位于炉体内侧和内部隔断层两侧；环形导流板外侧固定于炉体内侧，圆形导流板圆心位置固定于炉体中心且置于沉降反应器内腔中，沉降反应器位于环形导流板和圆形导流板之间并保持不接触，沉降反应器自上而下由若干个单元首尾连接构成；沉降反应器上部设有热解气管道，热解气管道连通位于炉体上部的热解气出口；原料热解区下部设有烟气进口，上部设有烟气出口，连接烟气进口的烟气管与连接烟气出口的烟气管分别从炉体外延伸至沉降反应器内腔中，在原料热解区的烟气管段上分别设有若干排气孔，生物炭冷却区下部设有空气进口，上部设有空气出口，连接空气进口的空气管与连接空气出口的空气管分别从炉体外延伸至沉降反应器内腔中，在生物炭冷却区的空气管段上分别设有若干排气孔；炉体底部设有出料口，星型出料器横向安装于出料口内。

第一星型进料器横向安装起到密封作用，第二星型进料器纵向安装，可将生物质原料均匀地分散至沉降反应器内部空间，保温层阻隔热量向炉体外扩散，提高热量利用率，烟气与空气进入炉体后与原料前进方向逆向，能更好交换热量，将原料热解区内原料有效热解，将生物炭冷却区热量及时带走。烟气管的排气孔可保证一部分高温烟气进入沉降反应器内腔中，另一部分高温烟气进入原料热解区，空气管的排气孔可保证一部分空气进入沉降反应器内腔中，另一部分空气进入生物炭冷却区。

所述内部隔断层处于炉体的中下部，使原料热解区纵向长度长于生物炭冷却区。原料热解区较大，有利于充分将原料热解。

所述每个单元由第一漏斗状锥面、第一反漏斗状锥面、第二漏斗状锥面，第二反漏斗状锥面构成，第一漏斗状锥面底部与第一反漏斗状锥面底部结合，第二漏斗状锥面底部与第二反漏斗状锥面底部结合，第一漏斗状锥面与第二漏斗状锥面之间形成第一内部空间，第一反漏斗状锥面与第二反漏斗状锥面之间形成第二内部空间，若干个第一内部空间和第二内部空间相联构成沉降反应器的内部空间。

所述环形导流板的外径一致且延伸固定于炉体内侧，其内径自上而下随着第二反漏斗状锥面逐渐减小，至第二反漏斗状锥面底部达到最小，再随着第二漏斗状锥面逐渐增大，至第二漏斗状锥面顶部达到最大，环形导流板与沉降反应器的水平距离保持一致。

所述圆形导流板直径自上而下随着第一反漏斗状锥面逐渐增大，至第一反漏斗状锥面底部达到最大，再随着第一漏斗状锥面逐渐缩小，至第一漏斗状锥面顶部达到最小，圆形导流板与沉降反应器的水平距离保持一致。

所述第一漏斗状锥面、第一反漏斗状锥面、第二漏斗状锥面、第二反漏斗状锥面分别与炉体中轴线成40-50度夹角。

所述第一反漏斗状锥面上设有第一生物炭导流板，第二漏斗状锥面上设有第二生物炭导流板。

所述热解气管道连接于沉降反应器上部第一个单元的第二漏斗状锥面与第二反漏斗状锥面的底部结合处。