本實(shí)用新型涉及農(nóng)林牧業(yè)廢棄物循環(huán)利用領(lǐng)域以及炭肥生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物炭的制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，我國的農(nóng)業(yè)糧食產(chǎn)量已達(dá)9億噸，與此同時(shí)產(chǎn)生了同等規(guī)模的秸稈類資源。按照秸稈平均含氮量1％計(jì)算，光秸稈中就殘留著約900萬噸氮素，中國每年施用的2500萬噸氮肥中有1/3以上最終殘存在秸稈中。隨著農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，秸稈不再養(yǎng)畜、不再薪用，導(dǎo)致農(nóng)田秸稈多被廢棄。并且近年各地政府相繼出臺秸稈禁燒令，導(dǎo)致秸稈堆在田間地頭無法及時(shí)有效處理。秸稈還田是把秸稈直接、粉碎或堆積腐熟后施入土壤，可有效提高土壤內(nèi)的有機(jī)質(zhì)，增強(qiáng)土壤微生物活性，提高土壤肥力。但秸稈還田方法不當(dāng)，也會(huì)出現(xiàn)各種問題，其攜帶的重金屬、施用的農(nóng)藥殘留和前茬作物攜帶的病蟲生物蟲卵以及粘附土粒攜帶的增塑劑和抗生素等殘留物又會(huì)返回土壤中，造成出苗不齊、病蟲害加重等癥狀，這是秸稈還田常常造成農(nóng)作物減產(chǎn)或需要施用更多農(nóng)藥的原因。

另外，動(dòng)物糞便若直接施用到農(nóng)田，會(huì)造成營養(yǎng)元素過剩，易燒根；而且大量的病菌會(huì)直接帶入土壤里，造成病蟲害和動(dòng)物病疫的傳播。因此，一般將動(dòng)物糞便發(fā)酵腐熟后再適量施用。發(fā)酵有機(jī)肥品質(zhì)的好壞跟發(fā)酵微生物菌劑、發(fā)酵溫度控制、糞便含水率、發(fā)酵時(shí)間等因素關(guān)系很大，短則一個(gè)月長則三個(gè)月才能發(fā)酵完全，因此發(fā)酵周期很長。其次，發(fā)酵占用場地大，且初期臭氣很重。再次，發(fā)酵溫度高者只有70～80℃，低者只有40～50℃，發(fā)酵肥中仍不免一些抗高溫病菌蟲卵未被殺滅，動(dòng)物用的激素以及抗生素也未被分解，這些有害成分仍會(huì)進(jìn)入到土壤中，或危害植物生長，或被植物吸收最終又進(jìn)入人體。2016年9月初，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布了《有機(jī)肥料中土霉素、四環(huán)素、金霉素與強(qiáng)力霉素的含量測定高效液相色譜法》(GB/T 32951-2016)，標(biāo)準(zhǔn)將于2017年3月1日起實(shí)施，勢必會(huì)影響動(dòng)物糞便的傳統(tǒng)堆肥方式及其使用效果。

通過將農(nóng)林牧廢棄物在適當(dāng)條件下裂解，可將其轉(zhuǎn)變?yōu)樯锾俊Ｏ蛲恋厥┘由锾靠擅黠@改善土壤酸堿性，提高土壤保肥保水能力，激活土壤微生物，促進(jìn)植物對營養(yǎng)成分的吸收，從而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。此外，秸稈類生物質(zhì)裂解可獲得木醋液和木焦油等液態(tài)產(chǎn)物，可作為葉面肥的極好原料。而且，裂解氣經(jīng)過清洗干燥后具有一定的熱值，可作為補(bǔ)充燃料加熱回轉(zhuǎn)窯。因此，將廢棄物的處置與資源化利用、土壤改良與環(huán)境保護(hù)等有機(jī)結(jié)合起來，對打造可持續(xù)的循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式有積極的推動(dòng)作用。

目前國內(nèi)的裂解裝置主要采用直接加熱方式，加熱方式又可分為兩種形式，其一為直接點(diǎn)燃原料作為裂解熱源，其二通過使用熱風(fēng)爐將熱煙氣通入裂解爐內(nèi)促使原料發(fā)生反應(yīng)。但以上直接加熱方式有兩個(gè)主要缺陷，一是裂解反應(yīng)發(fā)生在無氧或缺氧條件下，但直接加熱方式不可避免會(huì)讓部分氧氣參與反應(yīng)，從而降低了炭化品質(zhì)；二是直接加熱時(shí)裂解溫度不可控，不能保證原料在設(shè)計(jì)裂解溫度下發(fā)生反應(yīng)，因此得到的裂解炭特性并非是最適合作為生物炭施用于土壤中。因此，為了獲得高品質(zhì)的生物炭，迫切需要一種反應(yīng)條件可控可調(diào)的裂解裝備，使原料在設(shè)計(jì)條件下發(fā)生裂解反應(yīng)。此外，催化劑的加入將進(jìn)一步改善裂解條件及提升裂解炭品質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種生物炭的制備系統(tǒng)，可移動(dòng)、快速、連續(xù)生產(chǎn)生物炭，且生產(chǎn)的生物炭品質(zhì)高。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種生物炭的制備系統(tǒng)，包括粉碎機(jī)、烘干裝置、給料裝置和裂解爐，所述粉碎機(jī)包括物料入口和出口，所述粉碎機(jī)的出口位于進(jìn)料器的上方，所述進(jìn)料器的出口與所述烘干裝置的入口相連接，所述烘干裝置的出口下方設(shè)置有輸送機(jī)，所述輸送機(jī)的一端位于所述烘干裝置出口的下方，所述輸送機(jī)的另一端位于所述給料裝置料斗口的上方，所述給料裝置的出口與所述裂解爐的入口相連。

上述的制備系統(tǒng)，其中，所述粉碎機(jī)為顎式破碎機(jī)，所述輸送機(jī)為皮帶輸送機(jī)或刮板型輸送機(jī)，所述進(jìn)料器為螺旋給料機(jī)；所述給料裝置包括第一料斗、第二料斗和進(jìn)料螺旋輸送機(jī)，所述第一料斗和第二料斗上下排列，所述第一料斗的出口處設(shè)置有第一插板閥，所述第二料斗的出口處設(shè)置有第二插板閥，所述第二料斗的出口與所述進(jìn)料螺旋輸送機(jī)的入口相連，所述進(jìn)料螺旋輸送機(jī)的出口與所述裂解爐的入口相連。

上述的制備系統(tǒng)，其中，所述第一插板閥和第二插板閥為氣動(dòng)插板閥，與空氣壓縮機(jī)相連，且分別與第一氣動(dòng)控制模塊和第二氣動(dòng)控制模塊電連接，所述第一氣動(dòng)控制模塊用于控制第一插板閥的開啟或關(guān)閉，所述第二氣動(dòng)控制模塊用于控制第二插板閥的開啟或關(guān)閉。

上述的制備系統(tǒng)，其中，所述裂解爐為第一回轉(zhuǎn)窯，包括回轉(zhuǎn)窯主體及設(shè)置在所述回轉(zhuǎn)窯主體外面的傳動(dòng)裝置、外加熱腔、前拖輪和后拖輪，所述前拖輪和后拖輪分別設(shè)置在所述回轉(zhuǎn)窯主體的兩端近端口處，所述傳動(dòng)裝置設(shè)置在前拖輪的內(nèi)側(cè)，所述外加熱腔設(shè)置在傳動(dòng)裝置和后拖輪之間。

上述的制備系統(tǒng)，其中，所述第一回轉(zhuǎn)窯的出口分別連接有冷凝器和出料裝置，所述出料裝置包括第三料斗、第四料斗和出料螺旋輸送機(jī)，所述第三料斗和第四料斗上下排列，所述第一回轉(zhuǎn)窯的出料口處設(shè)置有第三插板閥，所述第三料斗的出口處設(shè)置有第四插板閥，所述第四料斗的出口與所述進(jìn)料螺旋輸送機(jī)的入口相連，所述第三料斗的入口位于所述第一回轉(zhuǎn)窯的出口下方。

上述的制備系統(tǒng)，其中，所述冷凝器的上端通過管道與第一引風(fēng)機(jī)相連，所述第一引風(fēng)機(jī)的出口通過管道與熱風(fēng)爐相連，所述熱風(fēng)爐通過三路管道分別與所述外加熱腔體的前部、中部和后部連接，所述外加熱腔的前部、中部、后部分別安裝有熱電偶；所述熱風(fēng)爐與燃燒器連接。

上述的制備系統(tǒng)，其中，所述烘干裝置為第二回轉(zhuǎn)窯，所述第二回轉(zhuǎn)窯的外部設(shè)置有保溫腔體，所述第一回轉(zhuǎn)窯的外加熱腔上的煙氣管道通過所述第二回轉(zhuǎn)窯的保溫腔體后與布袋除塵器、洗滌塔和活性焦吸附塔依次相連；所述布袋除塵器和洗滌塔之間連接有第二引風(fēng)機(jī)；所述烘干裝置出口設(shè)置有第三引風(fēng)機(jī)，所述第三引風(fēng)機(jī)通過管道與所述熱風(fēng)爐連接，作為燃燒用一次風(fēng)。

本實(shí)用新型對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果：本實(shí)用新型提供了一種生物炭的制備系統(tǒng)，通過外加熱源的形式給裂解爐(回轉(zhuǎn)窯)均勻升溫，使得回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度相對一致，且能夠達(dá)到設(shè)計(jì)溫度值。這樣，原料可在預(yù)定溫度下發(fā)生裂解反應(yīng)，所產(chǎn)生的生物炭品質(zhì)均勻，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，也能夠保留盡量多的氮磷鉀等有效成分。特別是，本實(shí)用新型提供的制備系統(tǒng)采用連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)生產(chǎn)、連續(xù)出料形式，其中進(jìn)、出料裝置均采用雙層氣動(dòng)插板閥形式，保證了系統(tǒng)的密封性，也節(jié)約了勞動(dòng)力。原料在進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯前先經(jīng)過預(yù)熱干燥裝置，可明顯節(jié)約回轉(zhuǎn)窯升溫能耗。裂解氣經(jīng)過凈化干燥后可用于反燒供能，做到充分利用自身能量，以節(jié)約外部能量供應(yīng)。裂解氣燃燒后產(chǎn)生的煙氣通過除塵器、洗滌塔和活性炭等凈化裝置后，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出，以保證煙氣指標(biāo)符合環(huán)保要求，杜絕對周邊環(huán)境的污染。本裝置規(guī)模適中，結(jié)構(gòu)緊湊，組合便捷，可設(shè)計(jì)成模塊化組裝，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式生產(chǎn)，可適應(yīng)原料分散帶來的不便，也可降低原料收集產(chǎn)生的費(fèi)用。具體具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型可以根據(jù)需處理量模塊化設(shè)計(jì)、可移動(dòng)式就近安裝，可有效解決秸稈及動(dòng)物糞便等廢棄物分散難處理問題，實(shí)現(xiàn)廢棄物利用的減量化。

2、本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的進(jìn)料與出料，節(jié)約了勞動(dòng)力。此外，系統(tǒng)充分利用自身能量來烘干物料或加熱設(shè)備，做到盡可能少利用或不利用外部能耗。集成化的煙氣凈化系統(tǒng)保證了排空的煙氣安全無害，使整個(gè)系統(tǒng)真正做到能量自給、節(jié)能環(huán)保。

3、本實(shí)用新型采用外部式加熱，使窯內(nèi)溫度均勻，且不同原料根據(jù)其特性采用不同的裂解溫度，有效保證了生物炭的品質(zhì)。裂解制取的生物炭可根據(jù)炭的成分特性按照一定質(zhì)量配比成混合炭肥。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中制備生物炭的生產(chǎn)工藝流程圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中生物炭制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：

1 第一料斗 2 第一插板閥 3 第二插板閥 4 進(jìn)料螺旋輸送機(jī)

5 前拖輪 6 傳動(dòng)裝置 7 回轉(zhuǎn)窯主體 8 外加熱腔

9 調(diào)節(jié)閥 10 熱風(fēng)爐 11 燃燒器 12 第三插板閥

13 第四插板閥 14 出料螺旋輸送機(jī) 15 第一引風(fēng)機(jī) 16 冷凝器出油閥

17 回轉(zhuǎn)窯出口 18 冷凝器 19 冷凝器出口裂解氣反燒管路

20 外加熱腔體 21 熱電偶 22 粉碎機(jī) 23 烘干裝置

24 輸送機(jī) 25 布袋除塵器 26 第二引風(fēng)機(jī) 27 洗滌塔

28 活性焦吸附塔 29 煙氣排空引導(dǎo)管 30 進(jìn)料器 31 第二料斗

32 第三料斗 33 第四料斗 34 后拖輪 35 裂解爐

36 給料裝置 37 出料裝置 38 保溫腔體

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

請參見圖1，本實(shí)用新型提供的生物炭的制備方法包括如下步驟：

首先，對原料進(jìn)行預(yù)處理，秸稈等植物性原料可通過露天場地晾曬干燥及烘干裝置23，使其含水率降至20％以下。動(dòng)物糞便晾曬在專門設(shè)計(jì)的陽光密封房內(nèi)，并安裝有風(fēng)機(jī)，可將臭氣抽至熱風(fēng)爐作為燃燒用空氣；自然晾曬后再經(jīng)過粉碎機(jī)22、烘干裝置23進(jìn)一步干燥，使動(dòng)物糞便含水率降至30％以下，保證其成塊，不會(huì)粘附在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)壁。烘干裝置23使用的熱源為煙氣余熱，充分利用了自身熱量。

裂解爐35為回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯的進(jìn)料口采用雙插板閥設(shè)計(jì)方式，可保證進(jìn)料的密封性。上、下插板閥采用氣動(dòng)閥門控制，它們之間的開啟與關(guān)閉的聯(lián)動(dòng)控制時(shí)間程序根據(jù)實(shí)際處理量來設(shè)定。當(dāng)原料從插板閥進(jìn)入后，再由底部的螺旋輸送機(jī)帶入到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)參與反應(yīng)。雙插板閥的開關(guān)時(shí)間控制也要與螺旋輸送機(jī)匹配，以保證連續(xù)均勻進(jìn)料。

本實(shí)用新型采用回轉(zhuǎn)窯式裂解爐，回轉(zhuǎn)窯的尺寸可根據(jù)原料設(shè)計(jì)日處理量來選定5～50t/d不等的處理量，繼而確定窯體長度為4m～16m之間，窯體外徑在0.5m～2m之間，回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速為0～5r/min，以確保原料充分反應(yīng)。

本實(shí)用新型采用外部加熱方式，即在回轉(zhuǎn)窯外部再增加一層保溫絕熱層空腔，熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入空腔內(nèi)加熱回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的溫度高低可通過熱風(fēng)爐來調(diào)節(jié)?；剞D(zhuǎn)窯的加熱段的前部、中部和后部均安裝有測溫裝置，以實(shí)時(shí)監(jiān)測窯內(nèi)溫度變化。為了保證窯內(nèi)溫度的均勻性，將熱風(fēng)爐出口煙道設(shè)計(jì)成三根分支管道形式，每個(gè)分支管道均設(shè)置有調(diào)節(jié)閥門，分別通向加熱段的前部、中部和后部。當(dāng)測溫裝置監(jiān)測到的溫度之間的溫差較大時(shí)，可通過調(diào)節(jié)分支管道的閥門開度大小對窯內(nèi)溫度加以調(diào)節(jié)，以使整體溫度均勻在設(shè)計(jì)范圍。

針對不同的原料采用不同的裂解溫度來制炭。對于秸稈、竹子、樹枝、木屑等纖維類有機(jī)物，裂解溫度為450～550℃之間，確保生成的裂解炭具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積。對于動(dòng)物類糞便，為了盡量保留其含有的有機(jī)物成分，又能有足夠高的溫度殺死病菌蟲卵，以及分解糞便中的動(dòng)物激素、抗生素，選取250℃～350℃作為這類廢棄物的裂解溫度。動(dòng)物骨頭的裂解溫度為550℃～650℃，確保其能成炭且保留大部分的磷元素。

本實(shí)用新型采用回轉(zhuǎn)窯微負(fù)壓運(yùn)行，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)微負(fù)壓范圍在-50Pa～-100Pa，可避免裂解氣在窯頭窯尾可能出現(xiàn)的漏氣情況。通過在后端安裝壓頭適當(dāng)?shù)囊L(fēng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)微負(fù)壓，也可引導(dǎo)裂解氣及時(shí)從回轉(zhuǎn)窯出來，避免其在窯尾低溫段冷凝混入生物炭中。

本實(shí)用新型添加適量的堿性金屬化合物如KNO₃、K₃PO₄、NaNO₃等，作為催化劑參與裂解反應(yīng)，一方面可適當(dāng)降低原料的裂解反應(yīng)溫度，另外也可補(bǔ)充肥料元素NPK。

回轉(zhuǎn)窯的出炭口也采用雙插板閥設(shè)計(jì)方式，可保證出炭的密封性。上、下插板閥采用氣動(dòng)閥門控制，它們之間的開啟與關(guān)閉的聯(lián)動(dòng)控制時(shí)間程序根據(jù)實(shí)際出炭量來設(shè)定。當(dāng)生物炭從插板閥出來后，再由底部的螺旋輸送機(jī)帶出。生物炭從上插板閥進(jìn)入后，可適當(dāng)延長其在上下插板閥之間的暫存管路內(nèi)的停留時(shí)間，以達(dá)到充分降溫的目的。因此，下插板閥的開啟間隔時(shí)間可稍長些。

在回轉(zhuǎn)窯的裂解氣出口設(shè)置有裂解油冷凝器18，其中裂解氣走殼程，自來水走管程。裂解氣從冷凝器下部入口進(jìn)入，上部出口排出，在冷凝器底部設(shè)置球閥開關(guān)，開啟球閥開關(guān)可排出冷凝后的裂解油。自來水或井水作為冷卻介質(zhì)，打開冷卻水泵，使冷卻水從下部通入、上部出來，采用間接氣水換熱使裂解油冷凝。冷凝后的裂解氣直接通入熱風(fēng)爐內(nèi)反燒供能，可充分利用系統(tǒng)自身的能量，減少外部燃料使用量。

從熱風(fēng)爐內(nèi)出來的高溫?zé)煔饧訜峄剞D(zhuǎn)窯后，低溫?zé)煔庠龠M(jìn)入到原料烘干裝置中來烘干物料，之后進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)。煙氣凈化系統(tǒng)主要包括除塵器、引風(fēng)機(jī)、洗滌塔27和活性焦吸附塔28等后直接排空，保證凈化后的煙氣達(dá)到環(huán)保要求，對周邊環(huán)境不造成污染。為了保證效果，除塵器選用布袋形式，洗滌塔27使用氫氧化鈉作為脫酸剤，在將洗滌塔27出來的煙氣除濕后進(jìn)入活性焦吸附塔28，能將煙氣中可能存在的有毒有害成分通過進(jìn)一步吸附而使排入大氣的煙氣更趨于安全無害。

實(shí)施例1:

請參見圖1和圖2，本實(shí)施例以水稻秸稈為例。

(1)預(yù)處理階段：收割后的水稻秸稈先自然晾曬，晾曬程度越好，越有利于之后的反應(yīng)。自然晾曬之后，進(jìn)入粉碎機(jī)22處理。粉碎機(jī)22選用顎式破碎機(jī)，破碎之后的秸稈尺寸確保在3cm以下，避免在后續(xù)螺旋給料機(jī)中纏絞在一起而卡機(jī)。

從粉碎機(jī)22出口下之烘干裝置23的進(jìn)料器30中，進(jìn)料器30選用螺旋給料機(jī)，保證連續(xù)進(jìn)料。進(jìn)料器30的出口直接與烘干裝置23相連，秸稈從進(jìn)料器30出來后落入到烘干裝置23底部。進(jìn)料器30的與烘干裝置23有二三十厘米的高差，秸稈落下后在下部堆積。烘干裝置23為第二回轉(zhuǎn)窯，第二回轉(zhuǎn)窯的外部增加一層保溫腔體。從裂解爐35出來的煙氣通過烘干裝置23的外保溫腔體時(shí)，給烘干裝置23內(nèi)部的秸稈間接加熱。為了使秸稈干燥程度高，烘干裝置23的轉(zhuǎn)速在1r/min以內(nèi)，烘干裝置23回轉(zhuǎn)窯傾斜角約為5～10°。回轉(zhuǎn)作用一方面作為秸稈前進(jìn)的動(dòng)力，另一方面也起到翻動(dòng)作用。烘干裝置23的筒體材質(zhì)盡量選用傳熱性能好的薄性鋼板，保溫腔體材質(zhì)選用絕熱性好的保溫板，外覆巖棉保溫層。

(2)進(jìn)料階段：從烘干裝置23出來的秸稈落到皮帶輸送機(jī)24上，被運(yùn)至給料裝置36的料斗口。料裝置36包括第一料斗1、第二料斗31和進(jìn)料螺旋輸送機(jī)4，第一料斗1和第二料斗31上下排列，第二料斗31的出口與進(jìn)料螺旋輸送機(jī)4的入口相連，進(jìn)料螺旋輸送機(jī)4的出口與裂解爐35的入口相連。由于烘干裝置23出口與料斗口有一定的高差，因此皮帶輸送機(jī)24傾角較大，但首先要保證秸稈在輸送過程中不會(huì)往下滑落。故此皮帶輸送機(jī)24的皮帶根據(jù)實(shí)際情況可適當(dāng)選長；或者采用刮板型輸送機(jī)代替皮帶輸送機(jī)24，秸稈靠刮板的阻擋不會(huì)下滑，刮板材質(zhì)選用輕型材質(zhì)即可。皮帶輸送機(jī)24的輸送速度根據(jù)裂解爐35的處置量來定，避免秸稈在第一料斗1或第二料斗2堆積。

秸稈從皮帶輸送機(jī)24落入第一料斗1后，為避免秸稈在第一料斗1內(nèi)搭橋，因此料斗口不能太小。本實(shí)用新型采用雙料斗口形式，并在第一料斗1的出口處設(shè)置有第一插板閥2，在第二料斗31的出口處設(shè)置有第二插板閥3，第一插板閥2和第二插板閥3采用氣動(dòng)控制，并設(shè)置好時(shí)間控制程序。采用雙插板閥是為了加強(qiáng)系統(tǒng)密封，先開啟上部的第一插板閥2使秸稈下落，此時(shí)下部的第二插板閥3處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙隙?1中秸稈積累到差不多充滿時(shí)，關(guān)閉第一插板閥2，開啟第二插板閥3，使秸稈落入進(jìn)料螺旋輸送機(jī)4中。第一插板閥2和第二插板閥3與空氣壓縮機(jī)相連，且分別與第一氣動(dòng)控制模塊和第二氣動(dòng)控制模塊電連接，所述第一氣動(dòng)控制模塊用于控制第一插板閥的開啟或關(guān)閉，所述第二氣動(dòng)控制模塊用于控制第二插板閥的開啟或關(guān)閉。所述第一、第二氣動(dòng)控制模塊安裝在氣動(dòng)控制柜中，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)均勻進(jìn)料，并節(jié)約人力。

(3)裂解階段：從進(jìn)料螺旋輸送機(jī)4出來的秸稈進(jìn)入到裂解爐35的入口，此時(shí)原料并沒有立即發(fā)生裂解反應(yīng)。由于本實(shí)用新型的裂解爐35為外熱式加熱的第一回轉(zhuǎn)窯，第一回轉(zhuǎn)窯的加熱段在傳動(dòng)裝置6與后拖輪34之間的區(qū)域，因此，剛進(jìn)入的秸稈不在加熱段范圍內(nèi)。但在入口處有熱氣聚集，可以對秸稈干燥。隨著第一回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動(dòng)，秸稈慢慢向前進(jìn)，前進(jìn)過程類似于翻動(dòng)作用也有利于秸稈的進(jìn)一步干燥。隨著秸稈慢慢向加熱區(qū)移動(dòng)，其所處的環(huán)境溫度也越來越高，內(nèi)部水分也逐漸被蒸發(fā)掉。從低溫區(qū)到最終進(jìn)入高溫加熱段，秸稈在前進(jìn)過程中依次發(fā)生焦化反應(yīng)、半炭化反應(yīng)、低溫裂解反應(yīng)及中溫裂解反應(yīng)等，由不同組分組成的裂解氣也逐步產(chǎn)生，并在第一引風(fēng)機(jī)15的作用下被帶出第一回轉(zhuǎn)窯進(jìn)入冷凝器18中。

在加熱區(qū)的前中后部各裝有一個(gè)熱電偶21，直接通入第一回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部用于檢測裂解反應(yīng)溫度。裂解反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的推進(jìn)，不同區(qū)域的溫度會(huì)有所變化，通過熱電偶溫度顯示屏可知三者之間的溫差情況。當(dāng)溫差較顯著時(shí)，通過調(diào)節(jié)熱風(fēng)爐10對應(yīng)支管的調(diào)節(jié)閥9開度，使更多的高溫?zé)釤煔膺M(jìn)入到低溫區(qū)域?qū)Φ谝换剞D(zhuǎn)窯進(jìn)行外部加熱，通過窯壁熱傳導(dǎo)使窯內(nèi)對應(yīng)區(qū)域的溫度上升，從而達(dá)到均衡窯內(nèi)溫度的作用。第一回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速在1r/min左右，因此秸稈在加熱段有足夠的反應(yīng)時(shí)間，可以充分得到裂解。且因?yàn)榱呀鈪^(qū)域的氧含量很少，溫度相對均勻穩(wěn)定，可以生成豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，得到的秸稈炭的品質(zhì)可以得到保證。為了保證第一回轉(zhuǎn)窯的保溫絕熱，要外側(cè)加裝了足夠厚度的巖棉保溫層，而外加熱腔體20有耐火澆注料填充。

第一回轉(zhuǎn)窯的外部熱源由熱風(fēng)爐10提供，熱風(fēng)爐10由保溫磚及耐火澆注料筑成，并配備有固氣兩用燃燒器11及專用風(fēng)機(jī)，使加熱區(qū)的窯內(nèi)溫度保持在450℃～550℃之間。燃燒器11一般所用的燃料為優(yōu)質(zhì)木炭粉，必要時(shí)也可使用瓶裝燃?xì)饣蚬艿廊細(xì)庋a(bǔ)充熱量。另外，熱風(fēng)爐10燃?xì)膺M(jìn)氣管路旁預(yù)備裂解氣進(jìn)氣管路，由裂解爐出來的裂解氣經(jīng)過冷凝器18凝結(jié)一部分裂解油后，剩余的裂解氣在第一引風(fēng)機(jī)15的牽引下直接進(jìn)入熱風(fēng)爐10燒掉。這樣既處理了裂解氣，也為第一回轉(zhuǎn)窯提供了部分能量，節(jié)約了外部能源使用量。裂解氣被燒掉后直接進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)，經(jīng)凈化后才排入大氣中去。

在進(jìn)料螺旋輸送機(jī)4上部預(yù)留催化劑加入孔，在秸稈通過給料裝置36正常進(jìn)入第一回轉(zhuǎn)窯內(nèi)時(shí)，適量加入堿性金屬催化劑，使其共同參與裂解反應(yīng)。催化劑的參與可降低裂解反應(yīng)溫度，根據(jù)催化效果實(shí)際情況，適量選用KNO₃、K₃PO₄、NaNO₃等類型催化劑。催化劑存放于專用容器內(nèi)，由閥門連接至進(jìn)料螺旋輸送機(jī)4上部。只需將閥門開度調(diào)至合適大小，讓催化劑通過自身重力作用均勻進(jìn)入進(jìn)料螺旋輸送機(jī)4中。

(4)油、炭、氣收集階段：從加熱段出來的秸稈炭的溫度較高，但后面部分屬于非加熱區(qū)，環(huán)境溫度相對較低，因此秸稈炭前進(jìn)至第一回轉(zhuǎn)窯出口時(shí)能夠獲得足夠的降溫過程，之后掉入到裂解爐出口的出料裝置37內(nèi)。出料裝置37也采用雙層氣動(dòng)插板閥，具體地，出料裝置37包括第三料斗32、第四料斗33和出料螺旋輸送機(jī)14，第三料斗32和第四料斗33上下排列，第一回轉(zhuǎn)窯的出料口處設(shè)置第三插板閥12，第三料斗32的出口處設(shè)置第四插板閥13，目的是確保出口的密封性。第三插板閥12、第四插板閥13的控制柜及空氣壓縮機(jī)與第一插板閥2和第二插板閥2共用。第三插板閥12開啟，秸稈炭進(jìn)入到第三料斗32內(nèi)，此時(shí)第四插板閥13關(guān)閉。秸稈炭在第三料斗32內(nèi)也可進(jìn)一步降溫至50℃以下，避免高溫炭與空氣接觸而發(fā)生燃燒。之后第四插板閥13打開，秸稈炭進(jìn)入出料螺旋輸送機(jī)14，運(yùn)至秸稈炭儲(chǔ)藏罐內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

裂解氣在第一引風(fēng)機(jī)15的牽引下，從窯尾裂解氣管道出來，首先進(jìn)入到冷凝器18中。冷凝器18是由幾十根細(xì)管束組成的管殼式換熱器，其中裂解氣走管程，冷卻水走殼程。冷凝器18豎直安裝，當(dāng)裂解油氣從下部進(jìn)入時(shí)，裂解油遇冷凝結(jié)在管內(nèi)壁，在重力作用下聚集到冷凝器18下部出口處。冷凝器18下部出口采用球閥控制，球閥處于常開狀態(tài)使凝結(jié)油流出，集中到裂解油收集桶中。管口伸入到收集桶的油面以下，可作為油封。

從冷凝器18出來的裂解氣經(jīng)過冷凝，本身已變得相對干燥。裂解氣中含有一部分的可燃成分H₂、CO、CH₄、以及C₂、C₃等多碳烴類氣體，因此通過管道直接通入高溫?zé)犸L(fēng)爐10內(nèi)，即可燃燒。為了裂解氣穩(wěn)定燃燒，在進(jìn)氣口前安裝穩(wěn)壓閥。裂解后的氣體為回轉(zhuǎn)窯升溫供能后進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)。

(5)煙氣凈化階段：當(dāng)熱風(fēng)爐10的高溫?zé)煔鈴牡谝换剞D(zhuǎn)窯出來后，首先進(jìn)入到余熱回收裝置，即烘干裝置23，低溫余熱可用于干燥原料。之后，再進(jìn)入煙氣凈化系統(tǒng)。煙氣凈化系統(tǒng)包括有布袋除塵器25、洗滌塔26和活性焦吸附塔28，均采用市場上成熟設(shè)備即可，此處不贅言。須注意的是，在運(yùn)行過程中，因煙氣需要克服布袋除塵器25壓力、洗滌塔26的水力壓阻以及沿程和局部管道阻力，須配套第二引風(fēng)機(jī)26。布袋除塵器25采用PTFE濾袋，使前后壓差保持在1000Pa以內(nèi)，采用脈沖清灰方式。洗滌塔26采用燒堿作為除酸劑，使塔內(nèi)溶液保持在pH值為7左右，并開啟內(nèi)循環(huán)泵，使溶液充分?jǐn)噭?dòng)，提高脫酸效果?；钚越刮剿?8中的活性焦采用市面上常用的褐煤制活性焦，也可補(bǔ)充部分自制的竹炭、木炭等，以實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。

實(shí)施例2:

本實(shí)施例以裂解雞糞為例。

本實(shí)施例采用與實(shí)施例1相同的裂解工藝及設(shè)備，主要是原料的差別。雞糞相比秸稈，各項(xiàng)特性有所不同。首先需要注意雞糞干燥性，雞糞在進(jìn)入本系統(tǒng)前應(yīng)該充分自然干燥，一方面可減少裂解前的烘干能耗，另一方面也可減少臭味，方便裝袋運(yùn)輸。干燥好的雞糞進(jìn)入粉碎機(jī)22充分破碎后，在烘干裝置23中再充分干燥。為了減少臭味的擴(kuò)散，在烘干裝置23出口處配套第三引風(fēng)機(jī)(圖未示)，可將臭味抽至熱風(fēng)爐10內(nèi)作為一次風(fēng)。干燥后的雞糞顆粒滾動(dòng)性較高，因此，上料用的輸送機(jī)更宜采用刮板輸送機(jī)。牛糞、豬糞的處理與此類似，不贅言。

實(shí)施例3

本實(shí)施例以裂解木屑為例。

木屑質(zhì)輕、無異味，且易于破碎，因此較秸稈更易于預(yù)處理。仍需注意將木屑盡量破碎完全，避免其在料斗內(nèi)搭橋而難下料。因其質(zhì)輕，裂解氣用引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量不可太大，防止木屑還未反應(yīng)充分即被吸至窯尾非加熱區(qū)。

實(shí)施例4

本實(shí)施例以裂解樹枝為例。

樹枝需要充分破碎，防止搭橋或在螺旋輸送機(jī)內(nèi)卡機(jī)。

為了進(jìn)一步說明本工藝技術(shù)，引用具體參數(shù)加以說明。具體運(yùn)行案例以木屑為例作計(jì)算說明。

雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。