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连续式秸秆炭化炉
澳门金沙9159官方网站 加入时间:2014/8/8 16:21:33 浏览:959次

摘要:炭化是解决秸秆、稻壳、农林废弃物等生物质资源化开发利用的有效途径。设计一种连续式秸秆炭化炉,先容炭化炉的整体结构设计,详细说明其主要部件的设计方案及参数选择。经验证,该炭化炉结构合理,制造工艺简单,操作方便,性能可靠,具有较好的经济性和市场前景。

  生物质是一切有生命的可以生长的有机物质的通称。在厌氧或者绝氧的条件下对生物质进行热解,可产生含碳丰富的固体物质,称为生物质炭。生物质炭具有负碳减排、改良土壤等特点,可加工成为炭基缓释肥、土壤改良剂和炭化生物质煤等。目前,生产生物质炭的炭化炉普遍存在炭化效率不高、不连续、稳定性差等缺点,制约了生物炭产业的发展。为此,设计一种连续性秸秆炭化炉,以改善现有设备的不足。

 

1连续式生物质炭化炉的总体设计

1.1整体结构

    连续式生物质炭化炉主要由旋转搅拌器、炉体、螺旋出料装置、烟油冷凝装置等部分组成(见图1)。经预处理后的秸秆由传送带从入料口投放,在引火口被点燃后,秸秆自下而上进行燃烧。

图1连续式炭化炉结构示意图 
图1连续式炭化炉结构示意图

该炭化炉的结构特点为:

  1)炉体、烟油冷凝装置采用双层保温结构,在保温的同时还可防比因炉子外层温度过高而烫伤。

  2)炉体顶部安装有螺旋搅拌器,可以均匀布料,避免出现秸秆不下落、下落压火等现

象。该搅拌器由6根旋转杆组成,第一根与最后一根夹角为60°,其运动轨迹类似螺旋叶片,运动过程中可使炉体内下部的秸秆向上运动、上部的秸秆向下运动,充分进行热量传递,使秸秆燃烧均匀、充分,提高燃烧效率,并实现连续性秸秆炭化。

  3)生物质炭化需在缺氧或无氧的条件下进行,所以设计选用螺旋杆为出料部件,并采用螺旋而旋转片来输送炭化后的粒状、粉末及有茹附性的碳化物,以保证出料的连续性、稳定性,其倾斜角有利于回收操作。

  4)炉体上、中、下部和烟油冷凝装置均设有测温装置。

  5)整个炭化过程中燃烧产生的烟气、焦油等由烟油冷凝装置器进行净化,水汽经炉顶盖进行冷凝转化为水后收集,环保效果好。

1.2、主要参数:

  连续式炭化炉结构简单.采用45#钢材料制造其主要技术参数见表1,主要材料参数见表2

        表1连续式炭化炉主要技术参数

Table 1  Main technical parameters of continuous

                  carbonization furnace

表1连续式炭化炉主要技术参数 

表2  45#钢基木参数 

2  45#钢基木参数

2、主要部件的设计:

2.1、螺旋出炭装置:

    1)基本参数设定。根据炭化炉生产的实际情况并参考相关资料,设定螺旋轴叶片外直径为70 mm ,长度为500 mm,与之相配的外壳直径为75 mm;进、出料口中心距为400 mm ;螺旋叶片同管壳内壁径向间隙为5 mm ,螺距为50 mm;考虑到炭化收集操作的便利性,螺旋杆出料器与水平轴倾斜角度为300;螺旋叶片厚度为3 mm;采用实心轴结构,主轴轴径d=0.4D=30 mm,经校核强度分析,符合要求。

    2)螺旋轴转速确定。螺旋轴的转速要根据炭化速率和生物质投放量、投放频率来综合考量。转速过大会引起炭化物垂直于输送方向进行搅拌而不进行推进的现象发生,因此螺旋轴的转速不得超过其临界转速

3)出炭量确定。螺旋杆出料装置的出炭量对秸秆投放的连续性、时间间隔、投放量有着重要影响,同时也是评价炭化炉整体效能的一个重要因素。螺旋杆输送器的物料输送量可根据公式Q=47D2Sn&E入计算算,式中:D为螺旋外径;&为填充系数;入为物料的单位容积质量;E为倾斜输送系数;S为螺距。

2.2、炭化炉顶盖:

    秸秆所带的水汽以及炭化过程中产生的大量水汽对秸秆热传递、热量流动、燃烧均匀程度影响很大,进而决定出炭率。为了能很好地排除水汽,优化设计了炭化炉顶盖(见图2)。该顶盖由内外两层构成,内层底部留有蓄水槽,并通过出水小孔收集水汽。这样既解决了水汽不好排出的问题,又保证了密封效果,成本低且便于操作。

图2炭化炉顶盖三维图
图2炭化炉顶盖三维图
 

3、结论:

    该生物质炭化炉结构设计合理,克服了同类产品的缺点,经初步试验,其能完成快速、连续性炭化,炭化效果良好。该炭化炉制造工艺简单,操作简便实用,具有经济性好、污染小等优点。利用生物质炭化炉可就地取材,将秸秆、稻壳、农林废弃物等生物质进行资源化开发利用,在广大农村地区推广使用具有重要的现实意义和广阔的市场前景。

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