三層套管式生物質熱裂解反應裝置的制作方法

本發明涉及生物質熱裂解制備生物炭，具體是三層套管式生物質熱裂解反應裝置。

背景技術：

1、近年來，隨著綠色環保的觀念深入人心，化石能源的過量使用造成嚴重的環境問題，引起人們的廣泛關注。然而，工業社會的快速發展又離不開能源的消耗。鑒于此，生物質資源作為一種唯一的可再生碳源，具有儲量豐富、簡單易得、種類繁多等顯著優勢。生物質資源的能源化利用，是解決工業社會綠色快速發展的關鍵所在。在生物質資源能源化利用過程中，熱化學轉化過程引起廣泛關注，尤其是生物質熱裂解制備生物炭。這主要歸因于生物炭具有極強的類煤屬性，在煤炭應用場景下，生物炭完全可以實現對煤炭的等效替代，而無需對燃燒設備做大規模改動。

2、傳統的生物質熱裂解制備生物炭工藝，通常采用反應釜或是土窯悶燒的間歇式生產形式：將生物質原料置于密封的空間內，同時施以足夠的外熱引發生物質熱裂解過程。生物質原料在密封的空間內，在長達幾天至幾十天的時間內，發生緩慢的熱化學轉化過程，逐漸轉變為目標產物生物炭。這種生物炭的制備工藝具有顯著的不足：一是生產工藝的不連續性；二是產品質量的不穩定性；三是生產過程的長周期性。顯然，無法適應于大工業的規模化生產需求。

3、相比于間歇式生產過程，近些年研發形成了連續式生物質熱裂解制備生物炭工藝：生物質原料分布于回轉窯內部，通過一定的揚料擋板使得生物質原料在回轉窯轉動過程中充分攪動，以確保生物質原料與外熱源的充分接觸。然而，這種生產方式存在的不足：一是生物質熱裂解形成生物炭后，產品的易磨性顯著增強，在揚料過程產品相互摩擦，造成出料產品中粉料占比顯著提高；二是熱解可燃氣與物料輸送在同一空間，發生二次熱裂解過程，使得生物炭的得炭率降低；三是熱解氣經由料層從體系分離，會將產品中的輕質粉料一并帶出，進一步降低了生物炭產品的得炭率。

4、基于此，現在提供三層套管式生物質熱裂解反應裝置，可以消除現有裝置存在的弊端。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供三層套管式生物質熱裂解反應裝置，以解決背景技術中的現代的該產品的缺點問題。

2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、三層套管式生物質熱裂解反應裝置，包括安裝板、進出料防堵組件、內筒防堵組件，所述安裝板側壁固定連接有固定板，所述固定板側壁固定連接有外筒，所述外筒周側固定連接有兩個對稱的固定環，所述固定環通過連接架固定連接有固定圓板，兩個所述固定圓板共同通過軸承連接有中筒，所述中筒內側壁設置有螺旋槽，所述中筒與外筒通過軸承連接，兩個所述固定圓板共同固定連接有內筒，所述內筒側壁開設有若干熱解氣孔，其中一個所述固定圓板通過軸承連接有進料管，另一個所述固定圓板通過軸承連接有出料管，靠近出料管的所述固定圓板側壁貫穿固定連接有熱解氣管，所述外筒周側設置有煙氣出氣箱和煙灰箱，所述煙灰箱側壁設置有煙氣進氣口，所述煙氣出氣箱頂壁設置有煙氣出氣口；

4、所述進出料防堵組件設置在進料管和出料管處，用于防止進料管和出料管堵塞；

5、所述內筒防堵組件設置在內筒內，防止內筒的熱解氣孔被堵塞。

6、在上述技術方案的基礎上，本發明還提供以下可選技術方案：

7、在一種可選方案中：所述固定板上表面固定連接有電機，所述外筒周側固定連接有兩個連接板，兩個所述連接板共同通過軸承連接有第一旋轉軸，所述電機通過同步帶傳動件與第一旋轉軸傳動連接，所述第一旋轉軸兩端均固定連接有第一齒輪，所述固定圓板通過軸承連接有齒圈，所述齒圈設置有內齒和外齒，所述第一齒輪與齒圈外齒嚙合，所述齒圈與中筒固定連接。

8、在一種可選方案中：所述進出料防堵組件包括第二齒輪，所述進料管和出料管內側壁均設置有螺旋槽，所述進料管和出料管均固定連接有第二齒輪，所述第二齒輪與齒圈內圈嚙合。

9、在一種可選方案中：所述內筒防堵組件包括第二旋轉軸和第三齒輪，兩個所述固定圓板共同通過軸承連接有第二旋轉軸，所述第二旋轉軸一端固定連接有第三齒輪，所述第三齒輪與第二齒輪嚙合，所述第二旋轉軸位于內筒內的部分固定連接有凸輪，所述凸輪周側設置有若干凸起，所述內筒熱解氣孔處側壁均設置有套筒，所述套筒通過兩個連接塊與內筒內側壁固定連接，所述套筒貫穿滑動連接有防堵桿，所述防堵桿側壁固定連接有彈簧板，所述彈簧板與套筒之間固定連接有彈簧，所述防堵桿貫穿內筒的熱解氣孔，所述防堵桿與凸輪抵接。

10、在一種可選方案中：所述防堵桿靠近凸輪的側壁設置有滾珠。

11、相較于現有技術，本發明的有益效果如下：

12、1、本發明的外筒具有蓄熱功能的煙氣熱交換空間，能有效避免煙氣溫度波動對熱解過程的影響，同時大大降低環境溫度的影響。

13、2、本發明的中筒為帶有螺旋槽結構的生物質原料輸送通道，一方面中筒減薄物料的堆積層厚度，另一方面獨有的螺旋槽結構能有效避免物料旋轉過程中的相互摩擦；

14、3、本發明的內筒為熱解可燃氣的輸送通道，內筒表面采用均勻分布孔洞的多孔管路結構，熱解氣孔比生物質物料尺寸小，在實際應用過程中，允許熱解可燃氣穿過而避免物料穿過，實現熱解可燃氣從生物炭表面的快速分離，避免二次熱解反應的發生，提高熱解過程的得炭率。

15、4、本發明通過齒圈轉動的同時帶動第二齒輪轉動，第二齒輪帶動進料管和出料管轉動，由于進料管和出料管內均設置有螺旋槽，可以輔助生物質材料進出，避免堵塞進料管和出料管。

16、5、本發明通過第二齒輪轉動的同時帶動第三齒輪轉動，第三齒輪帶動第二旋轉軸轉動，第二旋轉軸帶動凸輪轉動，凸輪的凹陷凸起部位與彈簧配合，帶動防堵桿上下往復運動，防堵桿在內筒的熱解氣孔內活動，避免生物質材料堵塞熱解氣孔導致熱解可燃氣無法通過氣孔進入內筒內。影響熱解可燃氣的產出。

17、6、本發明通過伺服電機可同時對外筒、凸輪、進料管、出料管進行旋轉驅使，額外設置驅動馬達，有助于設備減重和降低成本。

技術特征：

1.三層套管式生物質熱裂解反應裝置，其特征在于，包括安裝板(1)、進出料防堵組件(27)、內筒防堵組件(28)，所述安裝板(1)側壁固定連接有固定板(2)，所述固定板(2)側壁固定連接有外筒(9)，所述外筒(9)周側固定連接有兩個對稱的固定環(16)，所述固定環(16)通過連接架固定連接有固定圓板(17)，兩個所述固定圓板(17)共同通過軸承連接有中筒(18)，所述中筒(18)內側壁設置有螺旋槽，所述中筒(18)與外筒(9)通過軸承連接，兩個所述固定圓板(17)共同固定連接有內筒(19)，所述內筒(19)側壁開設有若干熱解氣孔，其中一個所述固定圓板(17)通過軸承連接有進料管(13)，另一個所述固定圓板(17)通過軸承連接有出料管(25)，靠近出料管(25)的所述固定圓板(17)側壁貫穿固定連接有熱解氣管(26)，所述外筒(9)周側設置有煙氣出氣箱(7)和煙灰箱(10)，所述煙灰箱(10)側壁設置有煙氣進氣口(30)，所述煙氣出氣箱(7)頂壁設置有煙氣出氣口；

2.根據權利要求1所述的三層套管式生物質熱裂解反應裝置，其特征在于，所述固定板(2)上表面固定連接有電機(3)，所述外筒(9)周側固定連接有兩個連接板(6)，兩個所述連接板(6)共同通過軸承連接有第一旋轉軸(5)，所述電機(3)通過同步帶傳動件(4)與第一旋轉軸(5)傳動連接，所述第一旋轉軸(5)兩端均固定連接有第一齒輪(8)，所述固定圓板(17)通過軸承連接有齒圈(11)，所述齒圈(11)設置有內齒和外齒，所述第一齒輪(8)與齒圈(11)外齒嚙合，所述齒圈(11)與中筒(18)固定連接。

3.根據權利要求1所述的三層套管式生物質熱裂解反應裝置，其特征在于，所述進出料防堵組件(27)包括第二齒輪(12)，所述進料管(13)和出料管(25)內側壁均設置有螺旋槽，所述進料管(13)和出料管(25)均固定連接有第二齒輪(12)，所述第二齒輪(12)與齒圈(11)內圈嚙合。

4.根據權利要求1所述的三層套管式生物質熱裂解反應裝置，其特征在于，所述內筒防堵組件(28)包括第二旋轉軸(14)和第三齒輪(15)，兩個所述固定圓板(17)共同通過軸承連接有第二旋轉軸(14)，所述第二旋轉軸(14)一端固定連接有第三齒輪(15)，所述第三齒輪(15)與第二齒輪(12)嚙合，所述第二旋轉軸(14)位于內筒(19)內的部分固定連接有凸輪(20)，所述凸輪(20)周側設置有若干凸起，所述內筒(19)熱解氣孔處側壁均設置有套筒(21)，所述套筒(21)通過兩個連接塊(24)與內筒(19)內側壁固定連接，所述套筒(21)貫穿滑動連接有防堵桿(22)，所述防堵桿(22)側壁固定連接有彈簧板(23)，所述彈簧板(23)與套筒(21)之間固定連接有彈簧，所述防堵桿(22)貫穿內筒(19)的熱解氣孔，所述防堵桿(22)與凸輪(20)抵接。

5.根據權利要求4所述的三層套管式生物質熱裂解反應裝置，其特征在于，所述防堵桿(22)靠近凸輪(20)的側壁設置有滾珠(29)。

技術總結
本發明申請了三層套管式生物質熱裂解反應裝置，涉及生物質熱裂解制備生物炭技術領域，該裝置包括安裝板、進出料防堵組件、內筒防堵組件。本發明的外筒具有蓄熱功能的煙氣熱交換空間，有效避免煙氣溫度波動對熱解過程的影響，同時大大降低環境溫度的影響；中筒為帶有螺旋槽結構的生物質原料輸送通道，一方面中筒減薄物料的堆積層厚度，另一方面獨有的螺旋槽結構能有效避免物料旋轉過程中的相互摩擦；內筒為熱解可燃氣的輸送通道，表面采用均勻分布孔洞的多孔管路結構，熱解氣孔比生物質物料尺寸小，允許熱解可燃氣穿過而避免物料穿過，實現熱解可燃氣從生物炭表面的快速分離，避免二次熱解反應的發生，提高熱解過程的得炭率。

技術研發人員：張志桃,楊樹全,張雙林,李文,袁志偉,李健鵬
受保護的技術使用者：安徽海螺生物質能科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21