一种生物质制碳用高温加热装置的制作方法

本发明涉及火力发电，具体涉及一种生物质制碳用高温加热装置。

背景技术：

1、生物质资源是一种可再生的能源，广泛存在于自然界中，主要来源包括农业废弃物、林业残余物、以及工业生产中的有机废料等。生物质制碳技术是指通过生物质的热解或碳化过程，转化为具有较高能量密度的固体燃料——生物质炭，这一过程不仅有助于废物资源化，还可以减少环境污染，减少温室气体的排放。

2、在相关技术中，现有设备的加热系统往往无法实现精准的温度控制，导致生物质的不完全热解或过度碳化，影响最终产品的质量和产量，并且在许多设备中，生物质材料的加热往往不均匀，部分区域可能过热或未能达到足够的温度，直接影响炭化效率和产品的一致性，为此，我们提出一种生物质制碳用高温加热装置。

3、本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本发明构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种生物质制碳用高温加热装置以解决上述背景技术中提出的现有设备的加热系统往往无法实现精准的温度控制，导致生物质的不完全热解或过度碳化，影响最终产品的质量和产量，并且在许多设备中，生物质材料的加热往往不均匀，部分区域可能过热或未能达到足够的温度，直接影响炭化效率和产品的一致性的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物质制碳用高温加热装置，装置包括以下部分：

3、高效加热系统：采用多点分布式电加热元件，电加热元件均布置于炭化室的内壁，以实现全方位均匀加热，电加热元件选用耐高温的陶瓷材料，具有长寿命和高热效率的特点；

4、精确温度控制系统：系统包括多个温度传感器，分布在炭化室的不同位置，以实时监测并调节内部温度，温度控制器与加热系统联动，根据预设的温度曲线自动调节加热功率，保证温度在最佳炭化范围内变化；

5、热能回收系统：热能回收系统利用热交换器从排放气体中回收热能，用于预热进入炭化室的生物质，从而减少能源消耗，排放气体的余热也可用于产生蒸汽或热水，为工厂其他部分提供热能支持；

6、均匀加热结构：炭化室内设计有旋转机构，使生物质在加热过程中可以持续翻动，确保每一部分都能均匀受热，旋转速度和时长可以根据生物质的类型和湿度进行调节，以优化炭化效果。

7、环保排放处理系统：所述环保排放处理系统包括高效烟气净化装置，能够有效去除一氧化碳、二氧化硫，所述高效烟气净化装置包括洗涤液和活性炭过滤系统，烟气经过洗涤塔和活性炭过滤系统后排放，大幅度降低环境污染。

8、作为一种优化的技术方案，在高效加热系统中，所述电加热元件均匀布置于炭化室的内壁，包括底部和顶部，以形成全方位的加热环境，所述电加热元件通过耐高温防火电缆连接到中央控制系统，电缆内部采用耐高温绝缘材料，外层包裹高温抗腐蚀保护套，以确保在高温及腐蚀性环境中的稳定性和安全性，所述电加热元件都通过独立的控制线路与中央控制系统相连，控制系统通过调节每个加热元件的电流大小来精确控制加热功率，从而达到所需的温度设定值，电加热元件之间的连接设计考虑热扩散和热影响，保证加热更均匀，避免局部过热。

9、作为一种优化的技术方案，所述精确温度控制系统包括温度传感器和温度控制器，所述温度传感器采用高精度的热电偶或热阻传感器，适用于高温环境，所述温度传感器均匀分布于炭化室内的关键位置，包括顶部、底部、中间各层，以捕获各个点的温度数据，所述温度控制器为多通道温度控制器，每个通道连接至相应的温度传感器，所述温度控制器能够读取各温度传感器的数据，并根据预设的温度曲线自动调节加热功率，所述温度传感器通过屏蔽电缆与温度控制器相连，确保数据的准确性和防干扰能力，所述屏蔽电缆采用耐高温防火材料，保证在高温环境下安全可靠地工作，所述温度控制器通过电控线路与各个电加热元件相连，可以单独或分组调控加热元件的功率，控制线路中设置有继电器或固态继电器，用于根据控制信号开关或调整电加热元件的工作状态。

10、作为一种优化的技术方案，所述热能回收系统包括以下部件：

11、热交换器：采用高效率热交换器，可以采用壳管式热交换器和板式热交换器中的一种；所述热交换器从炭化室排放的高温气体中回收热能。

12、管道系统：用于导引排放气体至热交换器，并将回收后的热能输送至生物质预热区或蒸汽、热水生产设备；

13、风扇或泵：用于推动排放气体和热介质在系统中流动，热介质可以采用空气或者水中的一种；

14、控制系统：包括温度传感器、流量计和自动控制器，用于监控和调节热交换效率。

15、作为一种优化的技术方案，所述均匀加热机构包括以下部件：

16、旋转机构：包括一个或多个旋转滚筒，内置于炭化室中，所述旋转机构采用耐高温的金属材料，确保长时间的使用寿命和耐腐蚀性；

17、驱动系统：所述驱动系统包括电动机和变速器，所述电动机用于驱动旋转滚筒的电动机，具备可变速功能，变速器允许调节旋转速度，以适应不同生物质的需求；

18、支撑轴承系统：支撑架用于支撑旋转滚筒的结构；

19、轴承用于确保滚筒顺畅旋转，承受高温和重负载；

20、控制系统：控制器用于设置和调节旋转速度和时长；

21、传感器用于监测滚筒的实时运行状态，包括速度和温度。

22、作为一种优化的技术方案，所述排放处理系统包括以下部件：

23、洗涤塔：使用化学溶液来洗涤烟气，去除其中的酸性气体，所述洗涤塔采用耐腐蚀材料制作，可以采用不锈钢或特种塑料；

24、活性炭过滤系统：所述活性炭过滤系统吸附剩余的有害气体和其他有机化合物，所述活性炭过滤系统包括一个或多个装填有活性炭的过滤器；

25、风扇管道系统：推动烟气通过洗涤塔和活性炭过滤系统，所述管道可以采用涂层钢管或塑料管道；

26、排放控制系统：用于监控和调节烟气流量、洗涤剂的投加量以及过滤介质的更换频率，所述排放控制系统包括控制器、传感器和调节阀，所述传感器采用流量计和压力传感器。

27、作为一种优化的技术方案，所述均匀加热机构的工作过程如下：

28、预设条件：根据加载的生物质类型和湿度，操作者在控制系统中预设旋转速度和加热时长；

29、启动加热：炭化室开始加热时，旋转机构同步启动，电动机驱动旋转滚筒，使内部的生物质持续翻动；

30、调节旋转：通过变速器调整旋转速度，确保生物质能均匀加热，控制系统根据传感器反馈自动调整电动机的运行，如必要时改变转速或暂停旋转；

31、监控和调整：控制系统持续监测滚筒的转速和炭化室的温度，根据生物质炭化的进度和质量自动调整滚筒的旋转参数；

32、结束过程：一旦达到预设的炭化时间和效果，旋转机构和加热系统会自动停止，生物质完成炭化后，可以卸载并进入下一阶段的处理。

33、作为一种优化的技术方案，所述排放处理过程的工作过程如下：

34、烟气引入洗涤塔：烟气首先被引入洗涤塔，与喷洒的洗涤液接触，洗涤液吸收烟气中的酸性成分；

35、过滤与吸附：洗涤后的烟气进入活性炭过滤器，活性炭的大表面积和多孔结构使其能有效吸附一氧化碳、未被洗涤剂捕获的小分子污染物和其他有机化合物；

36、烟气排放：经过清洁处理的烟气通过排放系统释放到大气中，大幅减少有害物质的排放；

37、系统监控与维护：控制系统定期监测烟气的流量和洗涤液的效果，及时调整洗涤剂的喷射量和风扇的速度，活性炭过滤器在达到吸附饱和后需更换，保证过滤效果。

38、本发明所具有的有益效果是：

39、采用分布式电加热元件和耐高温陶瓷材料的设计，实现炭化室内的均匀加热，大大提高热效率，热能回收系统能从排放气体中回收热能，用于预热新的生物质或为工厂提供热水和蒸汽，减少总体能源需求，旋转机构使得生物质在加热过程中可以持续翻动，确保每一部分都能均匀受热，从而优化炭化质量和效率，温度控制系统能根据预设的温度曲线自动调节加热功率，确保炭化过程在最佳温度范围内进行，提升炭化的均匀性和产出质量，排放处理系统包括高效的烟气净化装置，有效去除一氧化碳、二氧化硫等有害气体，大幅降低环境污染，通过洗涤塔和活性炭过滤系统的组合，确保烟气排放符合环保法规，减少对环境的负面影响；系统的自动化设计减少了人工干预需求，提升操作的便利性和安全性；多点温度监控和自动调节机制降低操作过程中的错误率和风险。