回轉式生物質粉料炭化爐的制作方法
【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炭化高值化綜合利用農林生物質廢料、粉料、肩末及下腳料使用的回轉式生物質粉料炭化爐。
【背景技術】
[0002]隨著改革開放的深入，社會的不斷發展進步，人民尤其是農村居民生活水平的提高，他們對生活質量也提出了更高的要求。農村大量燃用液化氣、煤炭等優質能源用作燃料，使得木材、竹材的肩末下腳料，農作物秸桿，各種糠渣、谷殼剩余量越來越多。由于這些廢棄生物質體積密度小，占用空間大，銷毀處理不易，又污染環境，甚至有些人直接就地荒燒，既占用耕地、浪費資源又破壞生態環境。這些問題特別存在于糧食主產區和沿海經濟發達的部分地區。
[0003]生物質炭化，是高值化綜合回收利用農林廢棄物、農作物秸桿，提高商品附加值的有效途徑之一。傳統生物質平板炭化爐炭化室里空氣先和一部分生物質原料發生燃燒反應，燃燒放熱使剩余原料升溫并析出揮發分，揮發分和一部分剩余原料繼續燃燒，維持后續揮發分析出所需的熱量溫度平衡。傳統生物質回轉炭化爐燃燒原油或煤氣，高溫煙氣直接進入爐中，由爐頭向爐尾流動，與原料逆流直接接觸，將木肩炭化，出料室定期取出炭產品。炭化過程中易形成粘性塑性物料，粘附在爐壁上，結塊成痂，堵塞爐膛。為了防止堵塞，在爐內裝有鏈條串連好的星形刮刀，隨筒體轉動將粘在爐壁上的結塊物料刮下。廢煙氣從爐尾經煙道進入廢氣回收系統。這些方法炭化室既揮發分燃燒又揮發分析出，加上空氣流量難以控制，室內溫度和氧分子分布不合理，往往出現炭產品被燃燒消耗，不僅炭質量不勻，炭產量降低，而且排放出大量高溫可燃性煙氣，浪費能源。
[0004]開發回轉式生物質粉料炭化爐新裝置，可以推進生物質資源綜合利用，實現生物質資源化、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]為了克服傳統生物質炭化爐存在揮發分析出和揮發分燃燒供熱發生在同一空間區域，缺乏高溫無氧炭化條件，無法抑制炭燃燒消耗，炭產量低、炭化率低、排放高溫可燃性煙氣和污染環境等缺點，發明提供一種具有“燃燒室和析出室分開、筒體旋轉、蓄熱式燃燒”等結構特點，“揮發分析出和燃燒過程分別調控、旋轉熱傳導和間接定向輻射傳熱、高效回收煙氣余熱預熱空氣”等技術特點，“無炭產量損失、炭化率高、無需外界熱量補充、排煙溫度低”等技術優勢的回轉式生物質粉料炭化爐。
[0006]回轉式生物質粉料炭化爐，主要包括回轉筒體，端蓋，隔火板和陶瓷蓄熱室，回轉筒體兩端各由一塊端蓋密封，端蓋呈圓盤狀，兩塊端蓋垂直于回轉筒體中心軸線安裝，兩塊端蓋圓心在回轉筒體中心軸線上，端蓋位置固定不動，回轉筒體沿自身中心軸線旋轉，端蓋和回轉筒體組成爐本體，爐本體內腔空間被隔火板分隔成上下兩部分，上部為揮發分燃燒室，下部為揮發分析出室，析出室內放置待炭化的生物質粉料，隔火板呈矩形狀且水平布置，隔火板相對的兩邊分別固定在兩塊端蓋上，筒內壁面和隔火板邊緣間距5mm?10mm，隔火板豎直均勻布置眾多細小圓孔，圓孔上部和燃燒室相連通，下部和析出室相連通，兩塊端蓋上各設置一個氣流進出口，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預熱空氣和冷卻煙氣，陶瓷蓄熱室呈圓柱狀，兩個陶瓷蓄熱室中心軸線延長相交，交點即為過回轉筒體中心軸線的垂直平面和筒內壁面相交線中點。
[0007]農業農村領域炭化高值化綜合利用農林生物質及回收利用農林生物質廢料、粉料、肩末及下腳料等場所，都可以使用本發明。
[0008]發明經濟性好，節能環保效益顯著。應用表明:回轉式生物質粉料炭化爐投資少，安全性高；無需外界熱量補充，車間環境干凈；炭產量高，炭化率超過95% ;炭化溫度均勻且不接觸氧分子，炭化均勻；110°C?130°C排煙，煙氣污染物排放達到大氣污染物綜合排放標準(GB16297-1996)要求。
【附圖說明】
[0009]圖1為回轉式生物質粉料炭化爐通過中心軸線的豎直剖視圖，圖2為回轉式生物質粉料炭化爐垂直于中心軸線的豎直剖視圖。圖1和圖2中，I為回轉筒體，2為端蓋，3為隔火板，4為陶瓷蓄熱室。
【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，回轉式生物質粉料炭化爐，主要包括回轉筒體1，端蓋2，隔火板3和陶瓷蓄熱室4。回轉筒體I兩端各由一塊端蓋2密封，端蓋2呈圓盤狀，兩塊端蓋2直徑相等，兩塊端蓋2垂直于回轉筒體I中心軸線安裝，回轉筒體I中心軸線包含兩塊端蓋2圓心，即兩塊端蓋2的圓心在回轉筒體I中心軸線上，端蓋2位置固定不動，回轉筒體I沿自身中心軸線旋轉。端蓋2和回轉筒體I組成爐本體。爐本體內腔空間被隔火板3分隔成上下兩部分，上部為揮發分燃燒室，下部為揮發分析出室，析出室內放置待炭化的生物質粉料肩末原料。燃燒室位于隔火板3之上，隔火板3之下是析出室。隔火板3呈矩形狀且水平布置，隔火板3相對的兩邊分別固定在兩塊端蓋2上，并和端蓋2 —樣位置固定不動，筒內壁面和隔火板3邊緣間距為5mm?10mm。隔火板3均勻布置眾多細小圓孔，圓孔中心軸線和回轉筒體I中心軸線垂直，圓孔上部和燃燒室相連通，下部和析出室相連通，析出室揮發分通過隔火板3上眾多細小圓孔擴散流至燃燒室。省去了析出室揮發分輸送管道，簡化了管道配置，另外為燃燒室提供了燃料，節省了外界熱量補充。兩塊端蓋2各設置一個氣流進出口，兩個氣流進出口分別連通一個陶瓷蓄熱室4。陶瓷蓄熱室4呈圓柱狀，兩個陶瓷蓄熱室4中心軸線延長相交，交點即為過回轉筒體I中心軸線的垂直平面和筒內壁面相交線中點。經陶瓷蓄熱室4斜向上噴入燃燒室的空氣射流中心軸線在過回轉筒體I中心軸線的垂直平面上，和筒內壁面相交于筒內壁面最高位置水平直線中點。
[0012]兩個陶瓷蓄熱室4對稱布置。兩個氣流進出口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。兩個陶瓷蓄熱室4結構尺寸，陶瓷蓄熱體種類、用量及堆放方式相同。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氣流進出口相連通，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%的陶瓷球或蜂窩狀蓄熱體。氣流進出口為空氣進入口時，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。氣流進出口為煙氣排出口時，和其相聯通的陶瓷蓄熱室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。
[0013]回轉筒體I呈圓筒形，由鋼板卷制并焊接而成，沿回轉筒體I中心軸線方向筒內徑不變。炭化爐除爐本體外，還包括支承裝置、帶擋輪支承裝置，爐頭爐尾密封裝置。回轉筒體I最外層金屬殼體中間有多個滾圈，水平或傾斜2°?5°安裝在多對托輪上，分擔爐本體重力作用。回轉筒體I中部外面裝有大齒輪以推動回轉筒體I轉動。擋輪裝置能控制爐體上下竄動，做到工作時不搖動。回轉筒體I設置用于裝料及卸炭的操作口。除回轉筒體I沿自身中心軸線勻速旋轉外，兩塊端蓋2，隔火板3和兩個陶瓷蓄熱室4位置均固定不動，不隨筒體旋轉而旋轉。
[0014]設置爐頭爐尾密封裝置，以解決回轉筒體I和兩塊端蓋2之間的圓周狀連接處密封不嚴導致的漏氣或吸氣問題。隔火板3邊緣和筒內壁面之間留有5mm?1mm間距。隔火板3不阻礙回轉筒體I沿自身中心軸線旋轉，但隔火板3能促使粉料適應于回轉筒體I旋轉而沿圓周方向翻滾，筒體內壁面不粘附塊團狀膠結物，筒體內壁面光滑整潔，無放炮爆燃不安全隱患。析出室揮發分穿過隔火板3圓孔擴散流動到燃燒室，為燃燒室補充燃料。析出室空間被粉料占據，無額外氣相空間存在，燃燒室煙氣及成分(包括過剩氧分子)難以穿過隔火板3眾多細小圓孔擴散流動到析出室。除粉料溫度900°C?950°C外，析出室缺乏氧氣和著火源等條件，減少了炭燃燒消耗。
[0015]從內向外回轉筒體I和兩塊端蓋2結構依次是耐火層一保溫層一金屬殼體。回轉筒體I和端蓋2最外層金屬殼體溫度<120°C。隔火板3可以是陶瓷厚板或耐高溫金屬厚板，也可以由耐火磚砌筑而成。
[0016]從回轉筒體I操作門裝入含水率不超過10%的待炭化生物質粉料。在隔火板3上面放置少量生物質粉料并點燃，900°C?950°C火焰直接沖擊筒內襯，同時開啟陶瓷蓄熱系統，使得燃燒室內襯耐火層快速升溫到800°C赤紅狀態。爐內火焰將熱量以對流換熱和輻射傳熱方式傳遞給筒內壁面。旋轉回轉筒體1，使得粉料邊旋轉邊翻動，不斷地接觸到赤紅的已蓄熱足夠多的筒內壁面。在筒體耐火內襯900 °C?950 0C高溫作用下，粉末均勻受熱，快速完