[发明专利]生物质半气化强化自热式炭化装置及控制方法与应用

说明书

本发明公开了一种生物质半气化强化自热式炭化装置及控制方法与应用，属于生物质热解炭化技术领域。本发明设计的炭化装置将干燥室、热解室、燃烧区、活化区集成一体，并对各区块进行优化设计，如往复式炉排及炉排挡片实现按照密度大小对生物炭的筛分；气体燃烧室与热解室、干燥室及活化室充分换热后被炉体外部设计的集气区回收、分类后又重新被燃烧区和活化区利用；固体燃烧室通过多燃烧通道设计实现充分燃烧；活化室内生物炭在第一空心挡板与第二空心挡板之间以S形路线运动并与高温烟气及水蒸气之间实现充分活化，设计有利于提高生物炭的转化效率，同时提高了生物炭的品质。且整个炭化过程生产连续，效率高，为中草药渣的炭化技术提供重要指导。

技术领域

本发明涉及一种炭化炉，属于生物质热解炭化技术领域，具体地涉及一种生物质半气化强化自热式炭化装置及控制方法与应用。

背景技术

随着中药的普及和制药行业的发展，大量中草药渣如何处理成为亟待解决的问题。早在2015年，中草药残渣的年产量就达到3000万吨，近年来又呈现出迅速增长的趋势，这些中草药残渣如何利用是当前需要解决的重要技术问题。

热解技术是热化学技术之一，生物质在限氧条件下热解制备的特征产物称为生物炭。生物炭是一种疏松多孔的富碳固体，因具备多孔结构、高比表面积和丰富含氧官能团而被广泛用作各类废水中去除污染物的吸附剂。

现有生产活性炭的设备往往存在干燥、炭化、燃烧、活化设备分离从而造成大量物质和能量的损失、活化效果不佳、成品炭质量不高等问题，直接影响了生物炭的运用前景。目前已有生物质生产活性炭的专利，如：中国发明专利2006101454562公开了一种制备颗粒活性炭的方法。该方法先将原料筛分，过筛的细料依次放入干燥炉、挤压机、炭化炉、活化炉进行干燥、挤压成型、炭化、活化，最后再将活化料经破碎、筛分、煮洗、干燥获得成品颗粒活性炭。本发明不添加化学药剂，避免了对环境的污染，但生产过程中多个反应器独立，物料转移过程中造成物质的损失和能量的耗散，且生产效益不高。中国发明专利CN2017101148220公开了一种煤制活性炭炉。该活性炭炉设有燃烧单元、反应单元和电加热单元。反应炉升温通过电加热与天然气燃烧产生的热量相结合，能够实现煤制活性炭中炭化和活化的一体化，并形成循环连续生产的模式。电加热单元由多根硅碳棒和温度自控器组成，反应炉升温的部分能量由电加热提供，此法需要消耗大量电能，且需要提供外源天然气，生产成本较高。另外，生成的水蒸气、二氧化碳与通入的氮气得到的混合气体并未均匀的分布到反应单元，从而无法使气体和原料进行高效充分的活化反应。中国发明专利CN2016104544920公开了一种连续式生物质炭气联产装置。炉体内腔从上至下依次设置有干燥室和炭化室；热解过程中产生的热解气在燃烧室燃烧后，高温烟气被送至炭化室与生物炭接触换热。碳化室底部设置有筛孔板，碳化室与出料口之间通过筛孔板分隔，筛孔板由驱动装置驱动。该装置工作过程中产生的焦油含量少，得到的生物炭及可燃气体热值高。但在热解过程中仍存在换热不充分、生物炭品质较低等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种生物质半气化强化自热式炭化装置及控制方法与应用，该炭化装置不仅转化效率高，且制得的生物炭品质优，此外，该炭化装置能充分利用自身能量，具有节省高品质能源的特征。

为实现上述技术目的，本发明公开了一种生物质半气化强化自热式炭化装置，所述炭化装置包括将干燥室、热解室、燃烧区、活化区集成一体的炉体，及位于所述炉体外部的集气区、烟气循环区及空气预热区；

所述炉体顶端设有进料口、出气口，所述炉体底端设有集炭口、进气口；所述进料口朝向干燥室，所述干燥室内设有坡式透气干燥板，所述坡式透气干燥板的中部高于沿长度方向延伸的两端，且所述坡式透气干燥板的两端末端边沿与所述炉体内侧壁之间留有空隙；

所述热解室内设有位于所述坡式透气干燥板下方且沿所述炉体内侧壁周向分布的往复式炉排，所述往复式炉排一端固定连接所述炉体内侧壁，另一端连接沿竖直方向布置的炉排挡片，所述炉排挡片底端设有高密度生物质流入燃烧区的镂空通孔；