生物质催化转化制备生物质炭的装置的制作方法

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1.本发明涉及生物质炭的制备装置技术领域，尤其是涉及一种生物质催化转化制备生物质炭的装置。

背景技术：

2.随着科学技术的不断进步和农村经济快速发展，包括农作物秸秆在内的各种农林生物质总量和种类显著增加，农林生物质的高效处理及资源化利用已成为制约农业可持续发展的一个难题。生物质炭化技术是近年来新兴的农林生物质资源化利用技术，它可以将农林生物质炭化并以稳定固态物质的形式存在，制备的生物质炭具有比表面积大，孔隙结构发达，高度稳定性和较强吸附能力等特性。为了将生物质物料催化转化为生物质炭，设计了一个立式的炭化炉，但是在实际使用中，当生物质炭制备完毕后，由于炭化炉的底部取料口比较小，总是会出现取炭异常不便的情况，需要人工长时间手动分离炭化炉内的生物质炭，往往造成制炭一天，取炭一周的不利情况，从而严重影响生个制炭工艺的顺利进行，降低了制炭的生产效率。

技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种生物质催化转化制备生物质炭的装置，该生物质催化转化制备生物质炭的装置通过内炉和外炉的配合实现生物质高效制炭的操作。
4.根据本发明第一方面实施例的生物质催化转化制备生物质炭的装置，包括：外炉组件，所述外炉组件包括第一炉体和炉盖，所述炉体水平放置，所述炉体内部形成有容纳腔，所述炉盖与所述炉体密封配合，所述炉体组件上设置有进汽管道和催化剂管道；蒸汽组件，所述蒸汽组件设于所述炉体组件外部，所述蒸汽组件与所述进汽管道的一端连通；催化剂组件，所述催化剂组件设于所述炉体组件外部，所述催化剂组件与所述催化剂管道的一端连通；以及内炉组件，所述内炉组件可移动设置于所述容纳腔内，所述内炉组件包括：物料仓、进料口、卸料口、加热管组和催化剂管组，所述进料口设于所述物料仓的顶部，所述卸料口设于所述物料仓的底部，所述加热管组和所述催化剂管组间隔设置于所述物料仓内，所述加热管组与所述进汽管道的另一端连通，所述催化剂管组与所述催化剂管道的另一端连通，所述加热管组用于加热所述物料仓内的物料，所述催化剂管组用于释放催化剂至所述物料仓内。
5.由此，通过将内炉组件设置于封闭的外炉组件内可以起到制炭和取炭的操作分离，提升制炭效率，同时也能实现安全高效制炭。
6.根据本发明的一些实施例中，所述加热管组和所述催化剂管组竖向设置于所述物
料仓内。
7.根据本发明的一些实施例中，所述加热管组的数量为多个，所述催化剂管组的数量为多个，多个所述催化剂管组和多个所述加热管组交错间隔设置。
8.根据本发明的一些实施例中，所述内炉组件包括：进料口和顶板，所述进料口设于所述物料仓的顶部，所述顶板设于所述进料口处，所述顶板上设有第一连接件，所述物料仓上设有第二连接件，所述第一连接件与所述第二连接件紧固配合，以用于所述顶板封闭所述进料口；和/或所述内炉组件包括：卸料口和底板，所述卸料口设于所述物料仓的底部，所述底板设于所述卸料口处，所述底板上设有第三连接件，所述物料仓上设有第四连接件，所述第三连接件与所述第四连接件紧固配合，以用于所述底板封闭所述卸料口。
9.根据本发明的一些实施例中，所述进料口覆盖于所述物料仓顶部的部分或全部区域，所述卸料口覆盖于所述物料仓底部的部分或全部区域。
10.根据本发明的一些实施例中，所述加热管组包括：加热管、第一加热管箱和第二加热管箱，所述第一加热管箱和第二加热管箱分别设置于所述加热管的两端，所述第一加热管箱与所述进汽管道连通。
11.根据本发明的一些实施例中，所述外炉组件还包括：出汽管道，所述蒸汽组件包括出汽口，所述出汽管道与所述蒸汽组件连通，所述第二加热管箱与所述出汽管道连通。
12.根据本发明的一些实施例中，所述催化剂管组包括：催化剂管、第一催化剂管箱和第二催化剂管箱，所述第一催化剂管箱和第二催化剂管箱分别设置于所述催化剂管的两端，所述催化剂管的管壁上还设有通孔，以用于释放催化剂，所述第一催化剂管箱与所述催化剂管道连通。
13.根据本发明的一些实施例中，所述催化剂组件包括：罐体、进剂口、出剂口和增压泵，所述进剂口设于所述罐体的顶部，所述出剂口设于所述罐体的底部，所述出剂口与所述催化剂管道连通，所述增压泵与所述进剂口连通，以用于将催化剂泵出所述罐体。
14.根据本发明的一些实施例中，所述增压泵与所述蒸汽组件连通，以用于将所述蒸汽组件的蒸汽泵入所述罐体内。
15.根据本发明的一些实施例中，所述内炉组件包括：移动部，所述炉体内设有引导部，所述移动部和所述引导部限位配合，以用于所述内炉组件在所述外炉组件内往复移动。
16.根据本发明的一些实施例中，所述移动部包括：固定支架和滚动轮，所述固定支架连接于所述物料仓的外壁上，所述滚动轮连接于所述移动支架的底部，所述引导部为导轨，所述滚动轮沿所述导轨往复运动。
17.根据本发明的一些实施例中，所述内炉组件的数量至少为2个，相邻所述内炉组件之间可拆卸连接。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例生物质催化转化制备生物质炭的装置的结构示意图；图2是根据本发明实施例内炉组件的结构示意图；图3是根据本发明实施例图2中a-a处的剖面示意图；图4是根据本发明实施例加热管组示意图；图5是根据本发明实施例催化剂管组示意图。
20.附图标记：100、生物质催化转化制备生物质炭的装置；1、外炉组件；11、炉体；111、容纳腔；12、炉盖；13、进汽管道；14、催化剂管道；15、出汽管道；2、内炉组件；21、物料仓；22、顶板；221、第一连接件；23、底板；231、第三连接件；24、第二连接件；25、第四连接件；3、蒸汽组件；31、出汽口；32、进液口；4、催化剂组件；41、罐体；42、进剂口；43、出剂口；44、增压泵；5、加热管组；51、加热管；52、第一加热管箱；53、第二加热管箱；6、催化剂管组；61、催化剂管；611、通孔；62、第一催化剂管箱；63、第二催化剂管箱；7、移动部；71、固定支架；72、滚动轮；8、引导部。
具体实施方式
21.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
22.下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的生物质催化转化制备生物质炭的装置100。
23.结合图1所示，本发明实施例的生物质催化转化制备生物质炭的装置100整体包括：外炉组件1、设于外炉组件1内的内炉组件2、设于外炉组件1外的蒸汽组件3和催化剂组件4，其中，外炉组件1包括炉体11和炉盖12，外炉组件1炉体11内部形成有容纳腔111，外炉组件1炉盖12与外炉组件1炉体11密封配合，从而可以形成密封的容纳腔111，外炉组件1炉体11水平放置，具体的，外炉组件1上设置有进汽管道13和催化剂管道14，蒸汽组件3与进汽管道13的一端连通，催化剂组件4与催化剂管道14的一端连通。
24.内炉组件2可移动设置于容纳腔111内，该内炉组件2包括：物料仓21、加热管组5和催化剂管组6，加热管组5和催化剂管组6间隔设置于物料仓21内，加热管组5与进汽管道13的另一端连通，从而利用加热管组5可以起到升温生物质物料的作用，同理，将催化剂管组6与催化剂管道14连接，从而利用催化剂管组6可以释放催化剂至物料仓21内。
25.使用时，将生物质物料放置于物料仓21内，并且设于加热管组5和催化剂管组6之间，然后将盛满生物质物料的内炉组件2送入炉体11内的容纳腔111内，并且将加热管组5与进汽管道13连接，将催化剂管组6与催化剂管道14连接后，可以关闭炉盖12，给内炉组件2营造一个高温高压的环境，有利于生物质物料的催化转化。待制炭反应完成后，将内炉组件2从外炉组件1内移出，以便于下一组内炉组件2送入外炉组件1内进行催化转化反应，而此前移出的内炉组件2可以进行独立取生物质炭操作。
26.通过上述结构的配合可以将制炭和取炭的操作分离，从而实现制备生物质炭的装置持续制炭的效果，避免取炭操作影响整个制炭的进程，进而提升整体的制炭效率。
27.生物质原料在高温和催化剂的作用下进行催化转化时的反应比较剧烈，会产生高温气体或焦油气，因此，将内炉组件2设置于封闭的外炉组件1内可以起到防护的作用，避免高温气体或温度对操作人员产生伤害，同时，封闭的空间也有利于一定程度增加内炉组件2制炭时的压力，有利于生物质原料向生物质炭的转化。
28.由此，通过将内炉组件2设置于封闭的外炉组件1内可以起到制炭和取炭的操作分离，提升制炭效率，同时也能实现安全高效制炭。
29.进一步地，在上述实施例的基础上，如图3至图5所示，加热管组5和催化剂管组6竖向设置于物料仓21内，此时，生物质原料可以铺设填充于加热管组5和催化剂管组6之间的空间内，从而可以增大生物质原料与加热管组5、催化剂管组6的接触面积，便于更加均匀地接收加热管组5释放的热量，更加充分地接收催化剂管组6释放的催化剂，有利于提升生物质原料的催化转化效率。同时，在生物质炭制备完毕后，进行生物质炭的取炭时，加热管组5和催化剂管组6不会阻碍生物质炭的落料，从而可以提升生物质炭落料时的效率，提升内炉组件2的取炭效率。
30.再进一步地，在上述实施例的基础上，如图4所示，加热管组5的数量为多个，催化剂管组6的数量为多个，多个催化剂管组6和多个加热管组5交错间隔设置，通过该设置可以提增大加热管组5和催化剂管组6在物料仓21内整体覆盖的面积，并且使得每个区域内的生物质原料都能接收相近的热量和催化剂，从而提升物料仓21内整体上热量和催化剂分布的均匀性，进而提升生物质原料的催化转化效率。
31.在本发明的一些实施例中，如图3所示，内炉组件2包括：进料口和顶板22，进料口设于物料仓21的顶部，顶板22设于进料口处，顶板22上设有第一连接件221，物料仓21上设有第二连接件24，第一连接件221与第二连接件24紧固配合，以用于顶板22封闭进料口。具体的，顶板22的一侧与进料口的一侧端部枢转连接，另一侧与进料口的另一侧端部锁止配合，其中，该第一连接件221可以为销头，第二连接件24可以为销座，销头和销座上均设有销孔，当销头设置于销座上后，可以利用销柱同时穿设于销孔、销座的销孔来进行锁止固定。
32.使用时，通过进料口将生物质原料装入物料仓21内，然后关闭顶板22，同时利用第一连接件221和第二连接件24来锁止，从而使得物料仓21形成相对封闭的空间，有利于形成高温高压的反应环境，促进生物质炭的催化转化。
33.同理，内炉组件2还包括：卸料口和底板23，卸料口设于物料仓21的底部，底板23设于卸料口处，底板23上设有第三连接件231，物料仓21上设有第四连接件25，第三连接件231与第四连接件25紧固配合，以用于底板23封闭卸料口。
34.其中，底板23的一侧与卸料口的一侧端部枢转连接，另一侧与卸料口的另一侧端部锁止配合，该第三连接件231也可以为销孔，第四连接件25可以是销座，销头和销座上均设有销孔，当销头设置于销座上后，可以利用销柱同时穿设于销孔、销座的销孔来进行锁止固定。使用时，待生物质原料在内炉组件2内催化转化成生物质炭后，可以直接翻转物料仓21的底板23，从而使得物料仓21内的生物质炭可以直接下落，提升收集生物质炭的效率。
35.进一步地，在上述实施例的基础上，进料口可以覆盖于物料仓21顶部的部分区域，优选地，进料口还可以覆盖物料仓21顶部的全部区域，从而有利于进行快速装入生物质原
料，提升装填的效率。
36.同理，卸料口可以覆盖于物料仓21底部的部分区域，优选地，可以覆盖物料仓21底部的全部区域，从而有利于提升卸料时的操作效率，即使生物质炭发生一定程度的板结，也能够非常便捷地进行分离操作，进而提升生物质炭的取炭效率。
37.在本发明的一些实施例中，如图4所示，加热管组5包括：加热管51、第一加热管箱52和第二加热管箱53，第一加热管箱52和第二加热管箱53分别设置于加热管51的两端，第一加热管箱52与进汽管道13连通，具体的，加热管51的数量为多个，多个加热管51依次间隔设置于第一加热管箱52和第二加热管箱53内，并且两端分别与第一加热管箱52和第二加热管箱53连通，使用时，蒸汽组件3产生的蒸汽可以经过外炉组件1的进汽管道13进入第一加热管箱52内，并且分别经过并列设置的加热管51，从而将热量释放到物料仓21中，通过该设置不仅可以便于加热管51的布置，而且还可以避免直接与加热管51连接，从而减少连接于管路的数量，提升加热管组5的集成度，有利于进行模块化生产，便于布置，还能降低成本。
38.此外，该加热管51不仅可以用于加热，还可以用于冷却，具体的，待生物质在高温和催化剂的作用下催化转化为生物质炭后，可以向加热管51内通入冷却液，从而将高温的生物质炭间接与冷却液发生热交换，进而快速降低生物质炭的温度，减少等待生物质炭降温的时间。
39.进一步地，在上述实施例的基础上，如图1所示，外炉组件1还包括：出汽管道15，蒸汽组件3包括出汽口31和进液口32，出汽管道15与蒸汽组件3连通，第二加热管箱53与出汽管道15连通，使用时，加热管51内的蒸汽释放部分热量后可以进入第二加热管箱53内，然后通过出汽管道15进入其他用热系统中使用，以便进行余热的二次利用，当然，也可以将出汽管道连通蒸汽罐体，从而使得释放热量后的蒸汽回到蒸汽组件3中，在蒸汽罐中再次加热后进入加热管51内，如此可以形成一个蒸汽循环。通过该设置可以回收蒸汽中剩余的热量，节约蒸汽组件3用于产生蒸汽的能源消耗，从而降低使用成本。
40.在本发明的一些实施例中，如图5所示，催化剂管组6包括：催化剂管61、第一催化剂管箱62和第二催化剂管箱63，第一催化剂管箱62和第二催化剂管箱63分别设置于催化剂管61的两端，催化剂管61的管壁上还设有通孔611，以用于释放催化剂，第一催化剂管61与催化器管道连通，具体的，催化剂管61的数量为多个，并且多个催化剂管61并列间隔设置在第一催化剂管箱62和第二催化剂管箱63之间，使用时，催化剂组件4内的催化剂通过外炉组件1的催化剂管道14进入第一催化剂管箱62内，然后催化剂可以分别进入每个催化剂管61中并从管壁上分布的通孔释放至物料仓21中，参与生物质原料的催化转化。通过该设置一方面有利于催化剂管61的固定，另一方面还可以减少连接于催化剂管组6上的管路的数量，从而提升连接相关管路的操作效率。
41.进一步地，在上述实施例的基础上，如图1所示，催化剂组件4包括：罐体41、进剂口42、出剂口43和增压泵44，进剂口42设于罐体41的顶部，出剂口43设于罐体41的底部，使用时，出剂口43与催化剂管道14连通，增压泵44与进剂口42连通，从而利用增压泵44将催化剂从出剂口43压出罐体41进入催化剂管组6中，有利于催化剂在高压下在物料仓21内释放，提升催化剂与物料接触的均匀性。
42.再进一步地，在上述实施例的基础上，如图1所示，增压泵44与蒸汽组件3连通，以用于将蒸汽组件3的蒸汽泵入罐体41内，具体的，将蒸汽泵入催化剂中一方面可以在增压的
同时预热催化剂，有助于催化剂的在物料仓21内的分散效率，另一方面可以将预设定量的催化剂全部泵入物料仓21内后，还可以继续将罐体41内的蒸汽继续泵入物料仓21内，从而补充一定的热量，有利于生物质原料进行充分的催化转化。
43.在本发明的一些实施例中，如图所示，内炉组件2包括：移动部7，炉体11内设有引导部8，移动部7和引导部8限位配合，从而有利于内炉组件2在外炉组件1内往复移动，从而提升内炉组件2移入或移出外炉组件1时的便捷性。
44.在本发明的一些实施例中，如图2所示，移动部7包括：固定支架71和滚动轮72，固定支架71连接于物料仓21的外壁上，滚动轮72连接于移动支架的底部，引导部8为导轨，滚动轮72沿导轨往复运动，具体的，采用传统的滚动轮72和导轨限位配合结构简单，成本低，而且还有利于提升配合结构的可靠性，从而延长移动部7和引导部8的使用寿命。
45.在本发明的一些实施例中，如图1所示，内炉组件2的数量至少为2个，相邻内炉组件2之间可拆卸连接，由此，在相同的外炉组件1长度条件下，采用多个内炉组件2可以减小单个内炉组件2的长度，不仅有利于内炉组件2沿外炉组件1的便捷送入和移出，而且还利于同时进行卸料操作，从而提升生物质炭的卸料效率。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，包括：外炉组件，所述外炉组件包括炉体和炉盖，所述炉体内部形成有容纳腔，所述炉盖与所述炉体密封配合，所述炉体组件上设置有进汽管道和催化剂管道；蒸汽组件，所述蒸汽组件设于所述炉体组件外部，所述蒸汽组件与所述进汽管道的一端连通；催化剂组件，所述催化剂组件设于所述炉体组件外部，所述催化剂组件与所述催化剂管道的一端连通；以及内炉组件，所述内炉组件可移动设置于所述容纳腔内，所述内炉组件包括：物料仓、加热管组和催化剂管组，所述加热管组和所述催化剂管组间隔设置于所述物料仓内，所述加热管组与所述进汽管道的另一端连通，所述催化剂管组与所述催化剂管道的另一端连通，所述加热管组用于加热所述物料仓内的物料，所述催化剂管组用于释放催化剂至所述物料仓内。2.根据权利要求1所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述加热管组和所述催化剂管组竖向设置于所述物料仓内。3.根据权利要求2所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述加热管组的数量为多个，所述催化剂管组的数量为多个，多个所述催化剂管组和多个所述加热管组交错间隔设置。4.根据权利要求1所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述内炉组件包括：进料口和顶板，所述进料口设于所述物料仓的顶部，所述顶板设于所述进料口处，所述顶板上设有第一连接件，所述物料仓上设有第二连接件，所述第一连接件与所述第二连接件紧固配合，以用于所述顶板封闭所述进料口；和/或所述内炉组件包括：卸料口和底板，所述卸料口设于所述物料仓的底部，所述底板设于所述卸料口处，所述底板上设有第三连接件，所述物料仓上设有第四连接件，所述第三连接件与所述第四连接件紧固配合，以用于所述底板封闭所述卸料口。5.根据权利要求4所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述进料口覆盖于所述物料仓顶部的部分或全部区域，所述卸料口覆盖于所述物料仓底部的部分或全部区域。6.根据权利要求1所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述加热管组包括：加热管、第一加热管箱和第二加热管箱，所述第一加热管箱和第二加热管箱分别设置于所述加热管的两端，所述第一加热管箱与所述进汽管道连通。7.根据权利要求6所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述外炉组件还包括：出汽管道，所述蒸汽组件包括出汽口，所述出汽管道与所述蒸汽组件连通，所述第二加热管箱与所述出汽管道连通。8.根据权利要求1所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述催化剂管组包括：催化剂管、第一催化剂管箱和第二催化剂管箱，所述第一催化剂管箱和第二催化剂管箱分别设置于所述催化剂管的两端，所述催化剂管的管壁上还设有通孔，以用于释放催化剂，所述第一催化剂管箱与所述催化剂管道连通。9.根据权利要求8所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述催化剂组件包括：罐体、进剂口、出剂口和增压泵，所述进剂口设于所述罐体的顶部，所述出剂口
设于所述罐体的底部，所述出剂口与所述催化剂管道连通，所述增压泵与所述进剂口连通，以用于将催化剂泵出所述罐体。10.根据权利要求9所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述增压泵与所述蒸汽组件连通，以用于将所述蒸汽组件的蒸汽泵入所述罐体内。11.根据权利要求1所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述内炉组件包括：移动部，所述炉体内设有引导部，所述移动部和所述引导部限位配合，以用于所述内炉组件在所述外炉组件内往复移动。12.根据权利要求1所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述移动部包括：固定支架和滚动轮，所述固定支架连接于所述物料仓的外壁上，所述滚动轮连接于所述移动支架的底部，所述引导部为导轨，所述滚动轮沿所述导轨往复运动。13.根据权利要求1所述的生物质催化转化制备生物质炭的装置，其特征在于，所述内炉组件的数量至少为2个，相邻所述内炉组件之间可拆卸连接。

技术总结

本发明公开了一种生物质催化转化制备生物质炭的装置，生物质催化转化制备生物质炭的装置包括外炉组件、设于外炉组件内的内炉组件、蒸汽组件和催化剂组件，外炉组件炉体内部形成有容纳腔，外炉组件上设置有进汽管道和催化剂管道，蒸汽组件与进汽管道的一端连通，催化剂组件与催化剂管道的一端连通。内炉组件可移动设置于容纳腔内，该内炉组件包括：物料仓、加热管组和催化剂管组，加热管组和催化剂管组间隔设置于物料仓内，加热管组与进汽管道的另一端连通，将催化剂管组与催化剂管道连接。由此，通过将内炉组件设置于封闭的外炉组件内可以起到制炭和取炭的操作分离，提升制炭效率，同时也能实现安全高效制炭。同时也能实现安全高效制炭。同时也能实现安全高效制炭。