沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备

本发明涉及生物质回收利用领域，尤其涉及沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备。

背景技术：

1、生物质热解是生物质再利用的重要方式之一，其旨在利用缺氧高温环境将生物质热解为气态组分（可燃气）、固态组分（炭）以及液态组成（木醋酸、焦油）等物质，其中热解后的生物质炭应用场景较多，而生物质热解过程复杂，其中纤维素和木质素对生物质炭的生成较为重要，根据闫智培等人的研究（《生物质热解生产生物炭研究进展》）指出，生物质在热解过程中，纤维素主要生成一次挥发组分，而木质素热解主要生成炭，因此木质素含量较高、纤维素含量较低的原料能得到较高的生物炭得率。同时，生物炭可以作为化肥、还原剂等的缓释载体或者吸附载体等，而其吸附能力主要取决于其微孔结构。所以，如果能够前期尽可能地去除生物质中纤维素的含量，其在后期热解过程中一方面可以减少纤维素所消耗的热量，另一方面可以获得更高品质以及产量的生物炭。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，本发明结构简单，采用沼液对秸秆等生物质进行堆沤发酵处理，尽可能分解生物质中的纤维素，进而使得木质素可以高效参与热解过程并制备多孔生物质炭材料。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，所述设备包括按照工艺处理顺序先后设置的堆沤装置、干燥装置、输送装置以及热解炉，所述堆沤装置包括顶部一侧等间距设有数个进料口、另一侧设有出料口的发酵仓，发酵仓内对应进料口处设有发酵单元、对应出料口处设有排料传送机构，发酵单元上固设有散热机构；

4、所述干燥装置包括顶部敞口的干料仓，干料仓内设有与水平面呈夹角设置的滤网板，滤网板低点处对应干料仓的出料口设置；

5、所述输送装置包括倾斜设置的绞龙输送机，绞龙输送机的底部进料口连接干料仓的出料口、顶部的出料口连接热解炉的物料进料口。所述绞龙输送机和热解炉均可以采用现有技术中的市售产品。

6、优选的，所述发酵仓的出料口处设有顶部倾斜延伸至干料仓上方的导料板；

7、所述干料仓内与滤网板下方设有数根出风口朝上设置的热风支管，热风支管与热风总管连接，热风总管进风口输入的热源为散热机构输出的散热空气。

8、优选的，所述发酵仓的进料口和出料口处均设有封门，所述发酵单元包括顶部固定连接发酵仓内顶壁且呈竖直向设置的网框，网框上、下均呈敞口结构，且网框顶部罩设在对应的进料口外侧、底部与发酵仓底壁存在间隙；

9、所述散热机构包括分别环绕设置在网框底部的进风管和环绕设置在网框顶部的回风管，进风管上连通有垂直贯穿发酵仓侧壁至外界的进风支管，进风支管通过进风总管与鼓风机的排风口连接；

10、回风管上连通有垂直贯穿发酵仓侧壁至外界的回风支管，回风支管与回风总管连接并输出散热空气；

11、进风管和回风管之间通过数根贴靠网框设置的散热管连通。

12、优选的，所述排料传送机构包括传送带且传送带包括位于张紧轮组两侧的水平段和倾斜段：

13、所述水平段位于网框和发酵仓底壁，倾斜段顶端对应发酵仓出料口处设置，传送带于水平段端部设有张紧辊、于倾斜段端部设有驱动辊，驱动辊通过设置在发酵仓外壁的驱动电机传送。需要说明的是，所述驱动辊、张紧辊以及张紧轮组均与发酵仓转动连接，

14、优选的，所述传送带的带体上开设有数个通孔，挂料杆一端穿过通孔并垂直设有挂料片、另一端设有外径大于通孔孔径的限位球。

15、优选的，所述排料传送机构还包括设置在传送带水平段上下带体之间的调节组件，调节组件包括数个对应网框设置的凸轮辊以及靠近张紧辊设置的皮带从动辊；

16、分别设置在传送带带体两侧的传送皮带用于对凸轮辊传动，传动皮带一端张紧套设在驱动辊端部、另一端张紧套设在皮带从动辊端部。需要说明的是，所述皮带从动辊转动设置在发酵仓上。

17、优选的，所述传动皮带的带体上对应凸轮辊处设有数段棘齿牙；所述凸轮辊的辊轴上固定套设有传动环，传动环的环面上设有数根用于啮合棘齿牙的棘齿段。更为具体的，当传动皮带的移动方向为排料方向时，棘齿牙可以越过棘齿段，当传动皮带反向移动时，棘齿牙可以有效啮合棘齿段并对传动环进行驱动。

18、优选的，所述凸轮辊的辊轴端部中空并设有轴承，连接杆一端与发酵仓内壁固定连接、另一端置于凸轮辊的中空端内与轴承连接且杆体上套设有涡卷弹簧，涡卷弹簧一端与杆体连接、另一端与凸轮辊的中空端内壁连接并具有迫使凸轮辊的凸起部保持水平指向的趋势。涡卷弹簧的设置旨在使得凸轮辊在传送带正常工作时不会对传动带造成位置干涉。

19、优选的，所述发酵仓内壁对应传送带的张紧辊两端处开设有滑动槽，滑动槽内滑动设有装配在张紧辊端部的滑动轴承且滑动轴承外壁与伸缩杆的一端连接，伸缩杆另一端与滑动槽内壁连接且伸缩杆上套设有复位弹簧。复位弹簧旨在保证张紧辊能时刻配合驱动辊以及张紧轮组保持对传送带的张紧效果。

20、优选的，所述发酵仓顶部固设有数根沼气收集管，沼气收集管内同轴设有贯穿发酵仓顶壁的支撑管，配重杆底端从支撑管内穿入发酵仓内且杆体上固设有数个轻质环板、配重杆顶部设有压覆在支撑管顶部管口的胶塞；所述发酵仓于对应支撑管处的顶壁呈内凹曲面结构，且支撑管底端与所述内凹曲面结构顶面等高平齐设置。生物质分解生成的沼气最终汇聚在发酵仓顶部，并可以通过内凹曲面结构的引导而进入支撑管内。

21、本发明与现有技术相比，具有如下优点：

22、1）本发明采用沼液对秸秆等生物质进行堆沤发酵处理，对其中的纤维素组分进行发酵分解而尽保留更多的木质素组分，一方面纤维素的分解可以引发生物质内在结构的孔隙化，另一方面可以降低纤维素在热解过程中对能源的消耗，进而在低能耗的基础上获取多量、优质的生物质炭产物；

23、2）本发明的堆沤发酵环节安全，工作人员与发酵环境无接触，同时可以有效保证发酵环境的问题事宜并在一定程度上实现搅拌，提高微生物的有效繁殖和发酵效果。

技术特征：

1.沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，所述设备包括按照工艺处理顺序先后设置的堆沤装置、干燥装置、输送装置以及热解炉，其特征在于，所述堆沤装置包括顶部一侧等间距设有数个进料口、另一侧设有出料口的发酵仓，发酵仓内对应进料口处设有发酵单元、对应出料口处设有排料传送机构，发酵单元上固设有散热机构；

2.如权利要求1所述的沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，其特征在于，所述发酵仓的出料口处设有顶部倾斜延伸至干料仓上方的导料板；

3.如权利要求1所述的沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，其特征在于，所述发酵仓的进料口和出料口处均设有封门，所述发酵单元包括顶部固定连接发酵仓内顶壁且呈竖直向设置的网框，网框上、下均呈敞口结构，且网框顶部罩设在对应的进料口外侧、底部与发酵仓底壁存在间隙；

4.如权利要求3所述的沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，其特征在于，所述排料传送机构包括传送带且传送带包括位于张紧轮组两侧的水平段和倾斜段：

5.如权利要求4所述的沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，其特征在于，所述传送带的带体上开设有数个通孔，挂料杆一端穿过通孔并垂直设有挂料片、另一端设有外径大于通孔孔径的限位球。

6.如权利要求4所述的沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，其特征在于，所述排料传送机构还包括设置在传送带水平段上下带体之间的调节组件，调节组件包括数个对应网框设置的凸轮辊以及靠近张紧辊设置的皮带从动辊；

7.如权利要求6所述的沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，其特征在于，所述传动皮带的带体上对应凸轮辊处设有数段棘齿牙；所述凸轮辊的辊轴上固定套设有传动环，传动环的环面上设有数根用于啮合棘齿牙的棘齿段。

8.如权利要求7所述的沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，其特征在于，所述凸轮辊的辊轴端部中空并设有轴承，连接杆一端与发酵仓内壁固定连接、另一端置于凸轮辊的中空端内与轴承连接且杆体上套设有涡卷弹簧，涡卷弹簧一端与杆体连接、另一端与凸轮辊的中空端内壁连接并具有迫使凸轮辊的凸起部保持水平指向的趋势。

9.如权利要求7所述的沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，其特征在于，所述发酵仓内壁对应传送带的张紧辊两端处开设有滑动槽，滑动槽内滑动设有装配在张紧辊端部的滑动轴承且滑动轴承外壁与伸缩杆的一端连接，伸缩杆另一端与滑动槽内壁连接且伸缩杆上套设有复位弹簧。

10.如权利要求9所述的沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，其特征在于，所述发酵仓顶部固设有数根沼气收集管，沼气收集管内同轴设有贯穿发酵仓顶壁的支撑管，配重杆底端从支撑管内穿入发酵仓内且杆体上固设有数个轻质环板、配重杆顶部设有压覆在支撑管顶部管口的胶塞；所述发酵仓于对应支撑管处的顶壁呈内凹曲面结构，且支撑管底端与所述内凹曲面结构顶面等高平齐设置。

技术总结本发明涉及沼液堆沤秸秆热解制备多孔炭材料的联合设备，包括堆沤装置、干燥装置、输送装置以及热解炉，堆沤装置包括顶部一侧等间距设有数个进料口、另一侧设有出料口的发酵仓，发酵仓内对应进料口处设有发酵单元、对应出料口处设有排料传送机构，发酵单元上固设有散热机构；所述干燥装置包括顶部敞口的干料仓，干料仓内设有与水平面呈夹角设置的滤网板，滤网板低点处对应干料仓的出料口设置；所述输送装置包括底部进料口连接干料仓的出料口、顶部的出料口连接热解炉物料进料口的绞龙输送机。本发明结构采用沼液对秸秆等生物质进行堆沤发酵处理来分解生物质中的纤维素，进而保证生物质中的木质素可以高效参与热解过程并生成多孔生物质炭材料。技术研发人员：高柯,王浩鹏,遆曙光,齐天,胡张保,刘洋受保护的技术使用者：郑州轻工业大学技术研发日：技术公布日：2024/3/4