一种生物炭制备装置
技术领域
本实用新型涉及生物炭技术领域，尤其涉及一种生物炭制备装置。
背景技术
生物炭是生物质在绝氧或缺氧环境下，经过高温热裂解后产生的一类高度芳香化难溶性固体产物。土壤中施用生物质炭可降低土壤容重，提高土壤pH值，提高土壤团聚性和土壤持水能力。另外，由于生物炭特殊的孔隙结构、较大的比表面积和化学官能团，生物炭可以吸附和固定肥料养分，延缓肥料在土壤中的释放和降低养分淋失。此外，生物炭还可作为一种天然的氮素肥料缓释剂在农业生产中发挥巨大作用。因此生物炭在农业发展中具有重要作用。
现有技术中在制备生物炭时，多使用碳化炉对物料进行高温热裂解制粒后直接排出，由于炭化区的温度在400℃～600℃，制备成的生物炭温度较高，直接排出后接触空气可能会导致生物炭复燃，破坏生物炭，导致其成品率降低，影响后期肥效。目前公知的生物炭冷却采用自然冷却，生物炭从400℃～600℃逐步冷却至室温需要20余小时以上，夏季甚至需要几天时间，因为生物炭至干馏时，需要加热至500℃以上才会产生干馏气，而制成的生物炭至冷却过程中亦会氧化发热，因此温度难以降低，有一些厂家为了避免出料后复燃，炭化完成后会停产一定时间，待生物炭降温后再排出，该种操作使得生产不能连续，降低了生产效率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够对制备的生物炭进行强制降温，避免出料后与空气接触复燃，实现连续生产的一种生物炭制备装置。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：
一种生物炭制备装置，包括炭化炉，其底部设有支架，于炭化炉的顶部和底部分别设有第一进料口和第一出料口；所述炭化炉内腔的下部设有用于使物料阴燃的点火机构；所述炭化炉的内腔设有用于推动物料向下输送并搅碎物料呈颗粒状的出料机构；其特征在于：还包括用于对制备的生物炭进行降温的冷却机构，所述冷却机构包括油冷室和水冷绞龙；所述油冷室固定于炭化炉底部，其侧壁上开设有进油口和出油口，所述第一出料口贯穿油冷室；所述水冷绞龙倾斜向上设置，其下端的侧壁上具有向上并与第一出料口连接的第二进料口，其上端的侧壁上具有向下的第二出料口，其内部具有用于驱动物料向第二出料口输送的绞龙轴，所述水冷绞龙的壳体呈双层结构，于内、外壳体间形成水冷夹层，所述水冷夹层的上端具有进水口，下端具有出水口，所述进水口和出水口与水冷装置形成环向连接，使得水冷装置能够对水冷夹层循环供给冷却水。
进一步的技术方案在于：所述水冷夹层通过隔板于轴向上分隔成上下两个独立的夹层，每一夹层的上下两端均分设有进水口和出水口。
进一步的技术方案在于：所述炭化炉由耐火砖砌筑构成，于耐火砖的外层设有保温层。
进一步的技术方案在于：所述点火机构包括环向均布固定于炭化炉下部内壁上的多个点火器、设于炭化炉下部内的温度传感器、外设的控制器、以及开设于炭化炉下部侧壁上的换气口，所述换气口连接有用于向炭化炉内供气或向外抽气的换气泵，所述控制器的信号输入端连接温度传感器，控制输出端连接换气泵。
进一步的技术方案在于：所述换气口上设有能够调节开口大小的电子流量阀，所述控制器的控制输出端还连接有电子流量阀。
进一步的技术方案在于：所述换气口上还设有流量计。
进一步的技术方案在于：所述出料机构包括出料电机和搅拌轴，所述搅拌轴竖直设于炭化炉的中心，并借助轴承与炭化炉可转动连接，所述搅拌轴上固定有螺旋叶片，所述搅拌轴的下端贯穿油冷室并借助联轴器与出料电机的输出轴固定。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
该生物炭制备装置具对制备的生物炭进行降温冷却的冷却机构，且冷却机构至少包括两级冷却。炭化完成后，首先在出料口周围设置油冷室，在出料的流动过程中，利用冷却油进行快速冷却到200℃以下；然后再利用水冷绞龙进行循环水冷，一方面生物炭经水冷绞龙输送的时间和行程较长，延长了水冷时间，另一方面生物炭在水冷绞龙内经绞龙轴不断搅拌，使生物炭与水冷夹层能够充分的、均匀的接触。通过两级冷却能够有效的保证生物炭出料后与空气不会复燃，有效保证了生物炭的质量，且利用该生物炭制备装置能够连续进行制炭生产，提高了生产效率。
另外，在该生物炭制备装置中，水冷绞龙还起到了提升并输送物料的作用，可在第二出料口处放置用于收集生物炭的收集装置，相较于由较低的第一出料口直接出料，省去了倒运生物炭的操作，节省人工。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，一种生物炭制备装置，用于将生物质在绝氧或缺氧环境下，经过高温热裂解后生物炭颗粒。该装置包括炭化炉101，其底部设有支架，于炭化炉101的顶部和底部分别设有第一进料口102和第一出料口103。所述炭化炉101内腔的下部设有用于使物料阴燃的点火机构，点火机构为生物炭制备提供所需的热量，但又不产生明火，使生物质处于阴燃的状态。所述炭化炉101的内腔设有用于推动物料向下输送并搅碎物料呈颗粒状的出料机构。炭化炉101的炉膛内由于温度的不同，由上至下可分为干燥区、预热区和炭化区，点火机构设于炭化区内。在制炭过程中，随着生物炭的排出会不断的向炭化炉101内投入新的生物质。生物质经第一进料口102进入炉内，随着出料机构的推动不断向下移动，依次经过干燥区、预热区最后到达温度最高的炭化区进行炭化，随着出料机构的搅碎和高温裂解，生物质被制成生物炭颗粒，并由第一出料口103排出。
为了使排出的生物炭与空气接触后不会复燃，该装置还包括用于对制备的生物炭进行降温的冷却机构，所述冷却机构包括油冷室201和水冷绞龙202。所述油冷室201固定于炭化炉101底部，其侧壁上开设有进油口和出油口，所述第一出料口103贯穿油冷室201。所述水冷绞龙202倾斜向上设置，其下端的侧壁上具有向上并与第一出料口103连接的第二进料口203，其上端的侧壁上具有向下的第二出料口204，其内部具有用于驱动物料向第二出料口204输送的绞龙轴，所述水冷绞龙202的壳体呈双层结构，于内、外壳体间形成水冷夹层205，所述水冷夹层205的上端具有进水口206，下端具有出水口207，所述进水口206和出水口207与水冷装置形成环向连接，使得水冷装置能够对水冷夹层205循环供给冷却水。该装置中，水冷装置可采用冷却塔，绞龙属于现有设备，用于输送物料使用，绞龙轴上设有螺旋的叶片，其两端通过轴承与壳体内壁可转动连接，且其一端连接有驱动其旋转的电机，电机通过电机架与壳体固定。
该生物炭制备装置具对制备的生物炭进行降温冷却的冷却机构，且冷却机构至少包括两级冷却。炭化完成后，首先在出料口周围设置油冷室201，在出料的流动过程中，利用冷却油进行快速冷却到200℃以下。然后生物炭由第一出料口103进入第二进料口203，利用水冷绞龙202对生物炭进行循环水冷，一方面生物炭经水冷绞龙202输送的时间和行程较长，延长了水冷时间，另一方面生物炭在水冷绞龙202内经绞龙轴不断搅拌，使生物炭与水冷夹层205能够充分的、均匀的接触。通过两级冷却能够有效的保证生物炭出料后与空气不会复燃，有效保证了生物炭的质量，且利用该生物炭制备装置能够连续进行制炭生产，提高了生产效率。在此过程中，水冷夹层205内的水处于不断循环状态，吸热后的冷却水由出水口207排出进入冷却塔内，经冷却塔冷却后的冷却水再由进水口206进入水冷夹层205内，完成循环冷却。
另外，在该生物炭制备装置中，水冷绞龙202还起到了提升并输送物料的作用，可在第二出料口204处放置用于收集生物炭的收集装置，相较于由较低的第一出料口103直接出料，省去了倒运生物炭的操作，节省人工。
为了进一步提高水冷效果，将水冷夹层205通过隔板于轴向上分隔成上下两个独立的夹层，每一夹层的上下两端均分设有进水口206和出水口207，以保证水冷温度，提高对生物炭的降温效果。
炭化炉101由耐火砖104砌筑构成，可耐受高温，并且于耐火砖104的外层设有保温层105，可使炉内温度不受外界环境影响。
点火机构包括环向均布固定于炭化炉101下部内壁上的多个点火器301、设于炭化炉101下部内的温度传感器、外设的控制器、以及开设于炭化炉101下部侧壁上的换气口302，所述换气口302连接有用于向炭化炉101内供气或向外抽气的换气泵303，换气口302与第一进料口102之间可形成循环的气道，所述控制器的信号输入端连接温度传感器，控制输出端连接换气泵303。通过对换气泵303的调控，可在保证炭化区有氧进入的情况下，又能够保证物料不会产生明火燃烧。具体的，当温度传感器检测到炭化区温度过高时，为避免物料产生明火燃烧，控制器就会使换气泵303的转速降低，减小换气量，使炭化区始终处于阴燃的状态。反之，当温度传感器检测到炭化区温度过低时，为保证炭化区能够进行阴燃炭化，控制器就会控制换气泵303的转速提高，加大换气量。通过对换气量的调节，能够有效保证对生物质炭化的顺利进行。
进一步的为提高换气调控的准确性，在换气口302上设有能够调节开口大小的电子流量阀304，所述控制器的控制输出端还连接有电子流量阀304，当温度传感器检测到炭化区温度过高时，控制器就会调控电子流量阀304的开口关小，反之，当温度传感器检测到炭化区温度过低时，控制器就会调控电子流量阀304的开口开大，通过电子流量阀304与换气泵303协调控制，可达到对换气量的精准调节。
另外，为了促进实验研究，为生物炭制备提供更多有效的参考数值，在换气口302上还设有流量计305，从而得到进风量与温度之间的有效联系。
关于出料机构，包括出料电机401和搅拌轴402，所述搅拌轴402竖直设于炭化炉101的中心，并借助耐高温轴承与炭化炉101可转动连接，所述搅拌轴402上固定有螺旋叶片，所述搅拌轴402的下端贯穿油冷室201并借助联轴器与出料电机401的输出轴固定。通过出料电机401驱动搅拌轴402旋转，利用旋转的螺旋叶片，一方面可实现对物料向下的推进，另一方面可对物料进行破碎形成颗粒物。其工作原理与绞龙相同。
以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本实用新型的保护范围。
