一种生物质制作工业固体燃料的设备及方法

技术领域

本发明涉及生物质加工技术领域，尤其涉及一种生物质制作工业固体燃料的设备。

背景技术

生物质能源是一种可再生能源，储量丰富，并且获取相对方便，能够循环使用。

但生物质因水分含量高、发热量较低、密度小、碱金属含量较高、燃烧速率慢等制约了生物质作为燃料在工业化生产替代利用，主要制约的瓶颈有：一是生物质燃料密度小，结构松散，挥发分含量高，在燃烧过程中，若空气供应不当，挥发分就会不被燃尽而排出。二是生物质含水量高且多变，热值低，炉前热值变化快，燃烧组织困难。三是生物质挥发分高，且析出温度低、析出过程迅速，燃烧组织需与之适应。生物质着火容易，在挥发分燃尽后，燃料剩余物为焦炭，气流运动会将炭粒带入烟道，且固定碳受到灰分包裹，燃烧较难，四是生物质的碱金属和氯含量较高，易造成系统结皮和设备腐蚀问题，而本发明设计一种利用回转式热解炭化系统将生物质制作成为工业固体燃料，能够解决了生物质燃料原来存在的水分含量高、热值低、碱金属有害成分高等问题，然而在上述系统在使用时还存在缺点，其中在生物质燃料的制备时，需要分别进行破碎和烘干脱水步骤，较为麻烦，影响加工效率，同时也不利于进行原料的转运过程，基于上述原因，本发明设计了一种生物质制作工业固体燃料的设备及方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的问题，而提出的一种生物质制作工业固体燃料的设备及方法。

一种生物质制作工业固体燃料的设备，一种生物质制作工业固体燃料的设备，包括固定台、输送皮带和电控组件，所述固定台连接有烘干箱，所述烘干箱的顶部开设有进料口，所述进料口中连接有进料斗，所述烘干箱连接有烘干组件和破碎组件，所述烘干组件和破碎组件共同连接有驱动组件，所述驱动组件与输送皮带连接，所述固定台连接有机架台。

在上述生物质制作工业固体燃料的设备中，所述破碎组件包括两个对称设置的框板，每个所述框板均方形阵列设置有刀片，两个所述框板上的刀片均错位设置，每个所述框板的两端均连接有一个套轴，两个位于同一侧的套轴套接在进气管的外侧壁并与进气管转动连接，所述框板的下方对称设置有两个滚辊，两个所述滚辊相互远离的一侧与烘干箱的内壁贴合。

在上述生物质制作工业固体燃料的设备中，所述驱动组件包括动力部件和连接部件，所述动力部件包括驱动电机，所述驱动电机通过螺栓固定在机架台上，所述驱动电机的输出轴连接有连接轴，所述连接轴贯穿烘干箱的内壁并且与转管的同轴连接，另一侧的两个所述套轴套接在连接轴的外侧壁上，所述连接轴在烘干箱外的部分连接有齿轮一，所述齿轮一的下侧啮合有齿轮二，所述齿轮二啮合有齿轮三，所述齿轮一、齿轮二和齿轮的尺寸规格相同，所述齿轮二和齿轮三以齿轮一中轴线所在竖直面对称设置，所述齿轮一和齿轮三错位设置，所述齿轮二和齿轮三分别通过一个转轴一与滚辊同轴连接。

在上述生物质制作工业固体燃料的设备中，所述连接部件包括锥齿轮一，所述锥齿轮一连接在齿轮二所连转轴一的末端，所述锥齿轮一啮合有锥齿轮二，所述锥齿轮二通过转轴二与机架台连接，所述转轴二连接有同步轮一，所述同步轮一通过同步带连接有同步轮二，所述同步轮二连接有转轴三，所述转轴三与输送皮带连接，所述转轴三与同步轮二连接有离合器。

在上述生物质制作工业固体燃料的设备中，每个所述转轴一位于烘干箱内的部分均套接有绕线轮，两个所述绕线轮与对应转轴一的连接处均设置有离合器，每个所述绕线轮均连接有一个拉绳，两个所述框板靠近绕线轮的一侧均开设有一个连接槽，两个所述拉绳分别与对向的两个连接槽的内顶壁连接，所述绕线轮的一侧通过扭簧与烘干箱的内壁连接，两个位于同一侧的所述套轴之间设置扭簧。

在上述生物质制作工业固体燃料的设备中，所述烘干箱的内壁开设有与输送皮带配合的出料口，所述出料口中连接有密封门，所述密封门与正对输送皮带并且与电控组件电连接，所述烘干箱的底部开设有排料口，所述排料口密封连接有电磁阀。

一种生物质制作工业固体燃料的方法，包括以下步骤：

S1：生物质原料经由汽车运输进厂，将原料卸下并进行破碎和烘干工作，利用水泥厂度左右的废气余热作为烘干热源，紧接着将原料输送到生物质热解系统的储料仓进行使用；

S2：储料仓的原料由底部卸出后经过计量称进入回转式热解系统，通过自动精准控制可燃气体使用量，达到自动精准热解温度要求，经过热解后制成生物质工业固体燃料；

S3：热解热源经冷凝净化提纯，然后进入储气罐进行调节使用；

S4：生物质工业固体燃料经过水冷设备进行冷却，冷却后的产品运输到水泥厂原煤堆场进行搭配；

S5：堆场搭配的生物质燃料和原煤由取料设备取出，输送到水泥厂的煤磨系统进行粉磨，粉磨后的成品输送到窑头煤粉燃烧器和分解炉煤粉燃烧器进行燃烧使用；

S6：生物质经过破碎、烘干和热解后，解决生物质燃料原来存在的水分含量高、热值低、碱金属有害成分高等问题，有效降低混合燃料的着火温度和燃尽温度，提高燃料转化率和燃烧特性等相关指标。

与现有的技术相比，本发明优点在于：

1：本发明通过在烘干箱内设置破碎组件可以同时实现对原料的破碎以及烘干工作，这样同时上述操作不仅可以节约加工工序，提高加工效率，也可以通过破碎时的烘干操作提高烘干效果，更好地原料进行处理；

2：本发明通过框板、刀片和滚辊共同构成破碎单元，可以对原料起到较好的破碎效果，同时利用齿轮传动，使得在破碎时，转管可以同步转动，这样利用转管环形设置的多个喷气孔，可以在破碎时环形喷出烘干气体，提高烘干气体与生物质的面积，同时利用破碎时生物质自身处于悬空以及不规则下落的状态，更好的实现了烘干效果；

3：通过在烘干箱底部设置输送皮带，可以方便对破碎烘干完成的原料进行快速转运，从而提高加工效率，方便使用；

4：通过本发明设计的方法，可以解决生物质燃料原来存在的水分含量高、热值低、碱金属有害成分高等问题，使得生物质作为燃料的性能大幅提升，可以有效降低混合燃料的着火温度和燃尽温度，提高燃料转化率和燃烧特性等相关指标，可以成为品质较高的替代燃料。

附图说明

图1为本发明提出的一种生物质制作工业固体燃料的设备中第一视角的结构示意图；

图2为本发明提出的一种生物质制作工业固体燃料的设备中第二视角的结构示意图；

图3为本发明提出的一种生物质制作工业固体燃料的设备中烘干箱的内视图；

图4为本发明提出的一种生物质制作工业固体燃料的设备中动力部件的结构示意图；

图5为本发明提出的一种生物质制作工业固体燃料的设备的俯视图；

图6为图5中A-A部分的剖视图；

图7为图5中B部分的放大示意图。

图中：1固定台、2输送皮带、3烘干箱、4进料口、5进料斗、6烘干组件、61进气管、62转管、63喷气孔、7破碎组件、71框板、72刀片、73套轴、74滚辊、8驱动组件、81动力部件、811驱动电机、812连接轴、813齿轮一、814齿轮二、815齿轮三、816转轴一、817绕线轮、818拉绳、819连接槽、82连接部件、821锥齿轮一、822锥齿轮二、823转轴二、824同步轮一、825同步带、826同步轮二、827转轴三、9机架台、10出料口、11密封门、12排料口。

具体实施方式

参照图1-7，一种生物质制作工业固体燃料的设备，包括固定台1、输送皮带2和电控组件，固定台1连接有烘干箱3，烘干箱3的顶部开设有进料口4，进料口4中连接有进料斗5，烘干箱3连接有烘干组件6和破碎组件7，烘干组件6和破碎组件7共同连接有驱动组件8，驱动组件8与输送皮带2连接，固定台1连接有机架台9。

烘干组件6包括进气管61，进气管61贯穿烘干箱3的内壁并且在烘干箱3内的一端连接有转管62，转管62的另一端转动连接在烘干箱3的内壁上，转管62贯穿开设有多组喷气孔63，多组喷气孔63以转管62的中轴线为轴环形阵列设置，每组喷气孔63沿着转管62的轴向等距离设置，这样通过转管62的转动可以使得多组喷气孔63转动喷出烘干气体，同时可以在每个喷气孔63中设置释压阀，从而实现蓄压功能，这样可以提高气体通过喷气孔63喷出的速度和距离，提高与生物质接触的面积，提高烘干效果，破碎组件7包括两个对称设置的框板71，每个框板71均沿着竖直方向等距离设置有多个刀片72，两个框板71上的刀片72均错位设置，这样两个框板71在相对转动并使得刀片72重合时，将实现对生物质的破碎工作，每个框板71的两端均连接有一个套轴73，两个位于同一侧的套轴73套接在进气管61的外侧壁并与进气管61转动连接，通过套轴73限制框板71的活动使其只能沿着套轴73的轴线转动，框板71的下方对称设置有两个滚辊74，两个滚辊74相互远离的一侧与烘干箱3的内壁贴合，通过两个滚辊74的相对转动，实现对生物质的进一步破碎工作。

驱动组件8包括动力部件81和连接部件82，动力部件81包括驱动电机811，驱动电机811通过螺栓固定在机架台9上，驱动电机811的输出轴连接有连接轴812，连接轴812贯穿烘干箱3的内壁并且与转管62的同轴连接，另一侧的两个套轴73套接在连接轴812的外侧壁上，连接轴812在烘干箱3外的部分连接有齿轮一813，齿轮一813的下侧啮合有齿轮二814，齿轮二814啮合有齿轮三815，齿轮一813、齿轮二814和齿轮三815的尺寸规格相同，齿轮二814和齿轮三815以齿轮一813中轴线所在竖直面对称设置，齿轮一813和齿轮三815错位设置，这样可以避免齿轮一813和齿轮三815啮合，影响传动，齿轮二814和齿轮三815分别通过一个转轴一816与滚辊74同轴连接。

连接部件82包括锥齿轮一821，锥齿轮一821连接在齿轮二814所连转轴一816的末端，锥齿轮一821啮合有锥齿轮二822，锥齿轮二822通过转轴二823与机架台9连接，转轴二823连接有同步轮一824，同步轮一824通过同步带825连接有同步轮二826，同步轮二826连接有转轴三827，转轴三827与输送皮带2连接，转轴三827与同步轮二826连接有离合器，通过锥齿轮结构的连接，可以将驱动电机811的转动带动输送皮带2工作，并且通过离合器，实现输送皮带2的可控输送工作。

每个转轴一816位于烘干箱3内的部分均套接有绕线轮817，两个绕线轮817与对应转轴一816的连接处均设置有离合器，每个绕线轮817均连接有一个拉绳818，两个框板71靠近绕线轮817的一侧均开设有一个连接槽819，两个拉绳818分别与对向的两个连接槽819的内顶壁连接，这样在两个转轴一816旋转时，将会带动绕线轮817转动，而绕线轮817的转动会拉动弹绳818，使得弹绳818收缩，因此将会分别拉动对向的框板71，使得两个框板71收缩，而两个框板71相互靠近时，将会对两者之间的生物质进行切割破碎，并在两个框板71相互贴合后使得原料从两侧排出，从而进入下方的滚辊74中进行后续破碎加工，同时绕线轮817的一侧通过扭簧与烘干箱3的内壁连接，而两个位于同一侧的套轴73之间也设置扭簧，这样在离合器断开转轴一816与绕线轮817的连接后，可以带动绕线轮817反向转动，从而放出弹绳818，而此时在两个套轴73之间扭簧的作用下，使得两个框板71回到初始位置，从而方便进行下一次的切割作用，从而烘干箱3的内壁开设有与输送皮带2配合的出料口10，出料口10中连接有密封门11，密封门11与正对输送皮带2并且与电控组件电连接，通过密封门11的开启以及出料口10将加工后的生物质原料排出，烘干箱3的底部开设有排料口12，排料口12密封连接有电磁阀，在烘干破碎完成后，通过排料口12将原料排入下方的输送皮带2上。

本发明在使用时，生物质原料通过进料斗5进入烘干箱3中，而在初始状态下，两个框板71和刀片72处于对称倾斜的状态，而在原料输入时，通过驱动电机811输出转动，使得两个转轴一816所连接的两个绕线轮817转动，由于两个绕线轮817分别与对向的框板71连接，因此将会拉动两侧的框板71沿着相互靠近的方向转动，从而使得两个框板71中的刀片72对生物质原料进行初步破碎，而破碎后的部分进入到下侧的两个滚辊74处，受到两个滚辊74的相互挤压，实现二次破碎工作，并且在上述过程中，转管6由于在生物质下坠过程中，其表面大部分暴露在外，因此旋转的转管6输出的热烘气体将充分与破碎的生物质进行接触，从而提高生物质烘干效果，同时通过两次破碎加工，提高了破碎效果，而在破碎烘干原料后，通过排料口12将原料输出到下方的输送皮带2后输出，提高了转运效率，方便使用。

本发明还公开了一种采用上述设备制作工业固体燃料的方法，包括以下步骤：

S1：生物质原料经由汽车运输进厂，将原料卸下并进行破碎和烘干工作，利用水泥厂90度左右的废气余热作为烘干热源，紧接着将原料输送到生物质热解系统的储料仓进行使用；

S2：储料仓的原料由底部卸出后经过计量称进入回转式热解系统，通过自动精准控制可燃气体使用量，达到自动精准热解温度要求，经过热解后制成生物质工业固体燃料；

S3：热解热源经冷凝净化提纯，然后进入储气罐进行调节使用；

S4：生物质工业固体燃料经过水冷设备进行冷却，冷却后的产品运输到水泥厂原煤堆场进行搭配；

S5：堆场搭配的生物质燃料和原煤由取料设备取出，输送到水泥厂的煤磨系统进行粉磨，粉磨后的成品输送到窑头煤粉燃烧器和分解炉煤粉燃烧器进行燃烧使用；

S6：生物质经过破碎、烘干和热解后，解决生物质燃料原来存在的水分含量高、热值低、碱金属有害成分高等问题，有效降低混合燃料的着火温度和燃尽温度，提高燃料转化率和燃烧特性等相关指标

由技术常识可知，本发明可以通过其他的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。