一种疫木炭化装备
阅读说明：本技术 一种疫木炭化装备 (Phytophthora tree carbomorphism is equipped ) 是由 万婷 王永丰 陶文龙 刘志佳 费本华 倪良萌 侯艳梅 何玉玉 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种疫木炭化装备,包括生物质燃烧系统、生物质热解系统、生物炭循环急冷型降温系统和微型高温烟气处理系统；本发明中的疫木炭化装备,通过设置生物质燃烧系统、生物质热解系统实现从源头杀死松材线虫,切断疫情传播途径的目标。热解过程产生的可燃气气体能够进入生物质燃烧系统回收利用,且设置微型高温烟气处理系统处理烟气,解决在热处理过程中引发的环境污染问题,对热处理产物进行高价值利用,为松材线虫病疫木处理和大规模利用提供理论基础和实际应用。(The invention discloses a log carbonizing device which comprises a biomass combustion system, a biomass pyrolysis system, a biochar circulating and quenching type cooling system and a micro high-temperature flue gas treatment system, wherein the biomass combustion system is connected with the biomass pyrolysis system through a pipeline; according to the wood-epidemic carbonization equipment, the biomass combustion system and the biomass pyrolysis system are arranged to achieve the purposes of killing pine wood nematodes from the source and cutting off epidemic propagation paths. Combustible gas generated in the pyrolysis process can enter a biomass combustion system for recycling, and a micro high-temperature flue gas treatment system is arranged for treating flue gas, so that the problem of environmental pollution caused in the heat treatment process is solved, high-value utilization is carried out on heat treatment products, and theoretical basis and practical application are provided for pine wood nematode disease wood treatment and large-scale utilization.)
技术领域
本发明涉及疫木炭化技术领域，特别是涉及一种疫木炭化装备。
背景技术
松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)病是重大植物疫情，于1982年传入我国，累计致死松树7000多万株，现已对我国6亿多亩松林安全构成威胁。松材线虫繁殖力强、致死树木快，松树感染后40天即可死亡、3-5年即可毁林。到2020年底，我国疫情涉及18个省区市，共有726个县，疫情发生面积180.92万公顷，病死松树数量1947.03万株。江西、广东、浙江、福建、安徽、重庆等省(市)的疫区发生面积超过600公顷。松材线虫防治技术开发已迫在眉睫。
疫木处理和高值化利用技术是控制松材线虫病传播蔓延、实现疫木变废为宝的关键。目前，疫木的处理方式主要是就地焚烧和熏蒸处理。该处理方式虽能有效阻断疫木下山后所带来的流失、匿藏、偷运、除害不彻底等问题，但易引发山林火灾，并造成木材资源浪费。熏蒸处理具有很强的地域局限性，不能从根本上杀死松材线虫，不利于大面积推广。我国林业迫切需求疫木的处理和高值化利用关键技术与装备。国外早在80年代日本农林水产省森林综合研究所便推出了BA-1型移动式炭化炉。加拿大学者提出了一种内循环床类型的车载式热解装置，在同一个反应器腔体内分隔出热解区和燃烧区，内层是燃烧区，外层是热解区，热解区设有穿过燃烧区床层的提升导向管，热解区床料和生物质原料在流化气体的推动下不断沿提升管通过燃烧区获得热量，从而实现生物质热解。此外还有学者提出了一种紧凑型的双床型车载式热解装置。利用双流化床底部的螺杆实现双床之间的床料交换，将热解区产生的生物质炭推入燃烧区燃烧放将热解区产生的生物质炭推入燃烧区燃烧放。再利用床料循环将热量返还给热解区维持热解反应进行。该双床型移动热解装置实现了自热运行，但反应器体积较大，同时需要储备氮气用于吹扫和吹料。90年代中国各地利用小型炭化炉对农林废弃物进行了炭化处理，收集的气体中可燃气占到收集气体的60％左右，炭产率高达40％，得出木本植物在炭化过后固定炭含量高于草本科植物。同时也有学者将移动式炭化炉应用到林区工作中，并且烧制的木炭以达到国际标准。近些年研发出小型连续进料秸秆黑炭化装置，并对热降解过程中产生的可燃性气体加以回收和利用。
综上，所述目前疫木处理和利用技术尚未成熟，主要存在以下难点：无法从源头杀死松材线虫、疫木资源得不到有效利用、处理过程中造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种疫木炭化装备，以解决上述现有技术存在的问题，实现从源头杀死松材线虫，切断疫情传播途径的目标。解决在热处理过程中引发的环境污染问题，对热处理产物进行高价值利用，为松材线虫病疫木处理和大规模利用提供理论基础和实际应用。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种疫木炭化装备，包括生物质燃烧系统、生物质热解系统、生物炭循环急冷型降温系统和微型高温烟气处理系统；
所述生物质燃烧系统包括生物质燃烧室，所述生物质热解系统包括生物质热解室和集料框，所述生物质燃烧室位于所述生物质热解室的底部，所述集料框用于向所述生物质热解室内输送疫木物料或输出炭化后的生物质炭，所述生物质热解室的顶部设置顶封门，所述生物质热解室的一侧设置侧封门，所述侧封门的外侧为所述生物炭循环急冷型降温系统，所述生物炭循环急冷型降温系统用于对炭化后的物料冷却降温；
所述生物质燃烧室与所述生物质热解室之间通过设置在外部的管路一和管理二连通，所述管路二的顶端设置有烟囱，所述管路一的顶部还通过管路三连接所述微型高温烟气处理系统，所述管路三通过管路四连接所述管路二，所述管理二与所述烟囱之间设置蝶阀一，所述管路四上设置蝶阀二，所述管路三上设置蝶阀三，所述管路一的顶端设置蝶阀四，所述管路二的底端设置蝶阀五，所述生物质燃烧室还连接有鼓风机，所述鼓风机与所述生物质燃烧室之间的管路上设置蝶阀六。
优选地，所述生物炭循环急冷型降温系统包括水箱、集水池、水泵一、水泵二和螺旋喷嘴，所述水箱设置于所述侧封门的一侧，所述水箱的外侧为所述集水池，所述水泵一设置于所述水箱与所述螺旋喷嘴之间的管路上，所述水泵二设置于所述集水池与所述水箱之间的管路上，炭化后的物料由所述集料框输送至所述集水池的顶部，通过所述螺旋喷嘴对炭化后的物料降温，所述集料框的框底上设置有漏水孔，冷却水通过漏水孔进入所述集水池，所述集水池内的水由所述水泵二抽至所述水箱。
优选地，所述生物质热解室的底板上、所述水箱的顶部和所述集水池的顶部均铺设有与所述集料框的框底配合的轨道，所述轨道的上放设置有导向杆，所述集料孔朝向所述集水池的尾端设置有套管，所述套管套设于所述导向杆的外部，所述套管与所述集料框的连接处设置有挂钩，所述挂钩通过钢丝绳连接绞盘一，所述绞盘一固定于所述集水池的尾端，通过所述绞盘一回收所述钢丝绳，所述钢丝绳变短拉动所述集料框，所述集料框通过套管套设于所述导向杆的外部实现行走导向。
优选地，所述侧封门的顶部与所述生物质热解室铰接，所述水箱的一侧的湍流塔上设置绞盘二，所述侧封门的底部设置有滑轮和固定环，钢丝绳的一端固定在固定环上，所述钢丝绳的另一端绕过所述滑轮后与所述绞盘二连接。
优选地，所述侧封门的两侧设置有旋转压紧装置，所述旋转压紧装置包括把手、连接杆和压紧块，所述把手远离所述侧封门设置，把手通过所述连接杆连接所述压紧块，所述连接杆通过支架支撑在所述生物质热解室上，转动所述把手使所述压紧块的压紧端压紧在所述侧封门上或远离所述侧封门。
优选地，所述微型高温烟气处理系统包括除尘器和通过管路与所述除尘器连接的湍流塔，所述除尘器与所述管路三连接。
优选地，所述湍流塔包括左右设置的两段，左侧的所述湍流塔设置三级风叶以增加空气流速，经三级风叶加速后烟气达到右侧的所述湍流塔内的小球吸附区，左右两个所述湍流塔内均设置有与底部水箱连接的喷淋口。
优选地，所述生物质燃烧室的一侧设置有清灰室。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明提供的疫木炭化装备，包括生物质燃烧系统、生物质热解系统、生物炭循环急冷型降温系统、微型高温烟气处理系统。通过设置生物质燃烧系统、生物质热解系统实现从源头杀死松材线虫，切断疫情传播途径的目标。热解过程产生的可燃气气体能够进入生物质燃烧系统回收利用，且设置微型高温烟气处理系统处理烟气，解决在热处理过程中引发的环境污染问题，对热处理产物进行高价值利用，为松材线虫病疫木处理和大规模利用提供理论基础和实际应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中疫木炭化装备的正向结构示意图；
图2为本发明中疫木炭化装备的俯向结构示意图；
图3为本发明中疫木炭化装备的立体结构示意图；
图4为本发明中微型高温烟气处理系统的结构示意图；
图5为本发明中旋转压紧装置的结构示意图；
图中：1-生物质燃烧系统、101-生物质燃烧室、2-生物质热解系统、201-生物质热解室、202-集料框、203-顶封门、204-侧封门、3-生物炭循环急冷型降温系统、301-水箱、302-集水池、303-水泵一、304-水泵二、4-微型高温烟气处理系统、401-除尘器、402-湍流塔、5-管路一、6-管路二、7-管路三、8-管路四、9-蝶阀一、10-蝶阀二、11-蝶阀三、12-蝶阀四、13-蝶阀五、14-蝶阀六、15-烟囱、16-鼓风机、17-轨道、18-导向杆、19-套管、20-挂钩、21-钢丝绳、22-绞盘一、23-绞盘二、24-滑轮、25-钢丝绳、26-旋转压紧装置、27-把手、28-连接杆、29-压紧块、30-清灰室。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种疫木炭化装备，以解决现有技术存在的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例中的疫木炭化装备，如图1-4所示，包括生物质燃烧系统1、生物质热解系统2、生物炭循环急冷型降温系统3和微型高温烟气处理系统4；
生物质燃烧系统1包括生物质燃烧室101，生物质热解系统2包括生物质热解室201和集料框202，生物质燃烧室101位于生物质热解室201的底部，集料框202用于向生物质热解室201内输送疫木物料或输出炭化后的生物质炭，生物质热解室201的顶部设置顶封门203，生物质热解室201的一侧设置侧封门204，侧封门204的外侧为生物炭循环急冷型降温系统3，生物炭循环急冷型降温系统3用于对炭化后的物料冷却降温；
生物质燃烧室101与生物质热解室201之间通过设置在外部的管路一5和管理二连通，管路二6的顶端设置有烟囱15，管路一5的顶部还通过管路三7连接微型高温烟气处理系统4，管路三7通过管路四8连接管路二6，管理二与烟囱15之间设置蝶阀一9，管路四8上设置蝶阀二10，管路三7上设置蝶阀三11，管路一5的顶端设置蝶阀四12，管路二6的底端设置蝶阀五13，生物质燃烧室101还连接有鼓风机16，鼓风机16与生物质燃烧室101之间的管路上设置蝶阀六14。
将生物质放在生物质燃烧系统1内部进行燃烧，燃烧初期生物质燃烧系统1内部产生的高温烟气经管路一5达到生物质热解系统2内部，此时蝶阀二10、蝶阀五13呈关闭状态，蝶阀四12、蝶阀三11呈打开状态，蝶阀一9呈打开状态，生物质热解系统2内部因受热产生的水蒸气顺烟囱15排放。生物质热解系统2内部达到热解温度后，关闭蝶阀一9、蝶阀四12、蝶阀三11打开蝶阀二10、蝶阀五13，产生的可燃性气体经管路二6到达生物质燃烧系统1。鼓风机16经蝶阀六14通过弯管与生物质燃烧系统1连接，通过鼓风机16风量的大小控制生物质燃烧系统1的进氧量进而影响生物质燃烧系统1内部生物质的燃烧状态。
于本具体实施例中，生物炭循环急冷型降温系统3包括水箱301、集水池302、水泵一303、水泵二304和螺旋喷嘴(图中未示出)，水箱301设置于侧封门204的一侧，水箱301的外侧为集水池302，水泵一303设置于水箱301与螺旋喷嘴之间的管路上，水泵二304设置于集水池302与水箱301之间的管路上，炭化后的物料由集料框202输送至集水池302的顶部，通过螺旋喷嘴对炭化后的物料降温，集料框202的框底上设置有漏水孔，冷却水通过漏水孔进入集水池302，经过沉淀后，碎小的生物质炭颗粒沉淀在集水池302底部，打开阀门将集水池302内部上层清液转入沉淀池内，集水池302内的水由水泵二304抽至水箱301。
于本具体实施例中，生物质热解室201的底板上、水箱301的顶部和集水池302的顶部均铺设有与集料框202的框底配合的轨道17，轨道17的上放设置有导向杆18，集料孔朝向集水池302的尾端设置有套管19，套管19套设于导向杆18的外部，套管19与集料框202的连接处设置有挂钩20，挂钩20通过钢丝绳21连接绞盘一22，绞盘一22固定于集水池302的尾端，通过绞盘一22回收钢丝绳21，钢丝绳21变短拉动集料框202，集料框202通过套管19套设于导向杆18的外部实现行走导向。
于本具体实施例中，侧封门204的顶部与生物质热解室201铰接，水箱301的一侧的湍流塔402上设置绞盘二23，侧封门204的底部设置有滑轮24和固定环，钢丝绳25的一端固定在固定环上，钢丝绳25的另一端绕过滑轮24后与绞盘二23连接，绞盘二23通过钢丝绳25拉动侧封门204打开，实现集料框202的向外输送。
为实现侧封门204关闭时的压紧，侧封门204的两侧设置有旋转压紧装置26，如图5所示，旋转压紧装置26包括把手27、连接杆28和压紧块29，把手27远离侧封门204设置，把手27通过连接杆28连接压紧块29，连接杆28通过支架支撑在生物质热解室201上，转动把手27使压紧块29的压紧端压紧在侧封门204上或远离侧封门204，压紧块29的大直径部分旋转到侧封门204表面时实现压紧，旋转后压紧块29的大直径部分转走，使其不压紧侧封门204，即可实现侧封门204的打开。
于本具体实施例中，微型高温烟气处理系统4包括除尘器401和通过管路与除尘器401连接的湍流塔402，除尘器401与管路三7连接，湍流塔402包括左右设置的两段，左侧的湍流塔402设置三级风叶以增加空气流速，经三级风叶加速后烟气达到右侧的湍流塔402内的小球吸附区。为提升除尘效率，左右两个湍流塔402内均设置有与底部水箱301连接的喷淋口，一方面降低烟气温度延长小球使用寿命，另一方面增大降尘效率。通过水泵实现湍流塔402水箱301内部水源循环使用。
本发明中的疫木炭化装备，工作流程如下：
(1)打开顶封门203，将物料吊装至生物质热解室201内。
(2)设备运行前检查各零部件，关闭蝶阀五13、蝶阀三11、蝶阀一9，开启蝶阀四12、蝶阀二10，注满水箱301后开启泵一将水箱301内水源注入湍流塔402水箱301，旋转压紧装置26压紧侧封门204保证炭化室密闭性。
(3)第一次装填燃料至燃烧室四分之一最大载荷，并集中在炉排位置排放，切勿加料过多造成闷烧。
(4)引风机调至20Hz，打开清灰室30，利用喷火枪引燃燃烧室内物料，引燃时间15-30min。
(5)引燃物料后迅速密闭生物质燃烧室101和清灰室30，缓慢将鼓风机16频率调节至20Hz，待设备运行稳定后将引风机和鼓风机16频率统一调节至30Hz。
(6)稳定运行30-45min后，第二次装填燃料至燃烧室最大载荷，装填后密闭生物质燃烧室101，重启鼓风机16保持赫兹数不变。
(7)运行60min后，观察湍流塔402温度计读数，若超过70℃，应通过控制箱开启水泵，置换湍流塔402内部水源，防止烟气温度过高造成塑料小球烧毁。此后每隔60min观察湍流塔402温度计示数，超过70℃，应及时启动水泵置换水源。
(8)运行90min后关闭鼓风机16第三次装填，装填至燃烧室二分之一载荷位置。
(9)运行120min后，燃烧室内燃料基本上燃烧殆尽，开启蝶阀三11、蝶阀五13，关闭蝶阀四12、蝶阀二10，热解气通过Y型燃烧嘴通至燃烧室。
(10)若产品需求为生物质炭则待热解气燃尽出炉，出炉后开启水泵一303，关闭水泵二304，打开螺旋喷头并持续运行。
(11)旋转压紧装置26，打开侧封门204，将集料框202移动至冷却室，到达指定位置后，关闭侧封门204并压紧。
(12)打开顶封门203，将新物料吊装至炭化室内部进行下一轮作业。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。