一种螺杆挤出炭化装置
技术领域
本实用新型涉及生物炭技术领域，更具体地，涉及一种螺杆挤出炭化装置。
背景技术
我国作为一个农业大国，每年都有大量的秸秆、稻草等农业纤维废弃物产生。这些废弃物大部分没有得到很好的处理，一部分堆积在田间地头占据土地资源，另一部分直接就地焚烧，产生大量温室气体，污染大气环境。
炭化材料是生物有机材料在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物。既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等，已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等，可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案。在污水净化、人畜粪便处理等领域，我国每年需要大量高吸附性能的炭化材料，而秸秆、稻草等农林废弃物是一种很好的炭化材料来源。
目前，制备炭化材料的炭化装置主要依靠燃烧器对物料进行加热干燥，使物料缺氧燃烧制备炭化材料。这种生产方式存在以下不足：
（1）不能持续加工，这种生产方式必须等炉内物料完全炭化后并冷却后再将炭化材料取出，然后才能进行下一次生产，影响了生产效率；
（2）不能保证产品性能，由于炭化过程中需保证缺氧环境，炭化装置为封闭状态，无法获知物料的炭化程度；如果对反应时间把握不当，提前停止加热打开炭化装置，将影响炭化材料成品的性能。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术中生物炭制备技术的不足，提供一种螺杆挤出炭化装置，具备结构简单，受热均匀和环保节能的优点，且生产过程可连续挤出，连续炭化，连续生产，成品性能稳定可控，解决了生物炭制备效率低，污染环境的问题。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
一种螺杆挤出炭化装置，包括有驱动装置、料筒和炭化炉。驱动装置位于料筒一端，料筒上设有料斗，用作进料口。料筒内部设有螺杆，螺杆与料筒间隙配合。螺杆与驱动装置直接连接，驱动装置具有高启动扭矩，高功率，低转速的特点，能驱动螺杆转动。炭化炉安装在料筒出料口，炭化炉进料口与料筒出料口相连，在炭化炉表面设有加热装置。
进一步地，螺杆与料筒之间的间隙距离为0.1~1mm，螺杆上设有螺槽，螺槽深度为螺杆直径的0.1~0.3倍，螺槽升角的角度为20~45°。
进一步的，炭化炉与料筒连接处的内径与料筒的内径一致，然后逐渐缩小，形成一个锥形口模。锥形口模顶点处设有圆形芯棒，圆形芯棒的一端与螺杆连接。
优选的，锥形顶点角度不超过90°。
进一步的，炭化炉从锥形口模结束处起，一直到出口处，内径逐渐扩大，呈喇叭状出口。
优选的，喇叭型斜角角度不超过3°。
进一步的，炭化炉上加热装置为电阻丝加热，电磁加热和红外加热的任意一种。
优选的，炭化炉上加热装置为电阻丝加热。
本实用新型与现有技术相比，有益效果如下：
本实用新型通过先对植物纤维进行螺杆挤压，使纤维密度均匀；通过将炭化炉进料口与料筒出料口相连，螺杆挤压后的纤维直接进入炭化炉内炭化，实现了可持续生产；通过观察炭化炉出口端成品的炭化程度，可及时了解炉内的炭化情况，需要时可调节加热装置温度，保证生物炭成品的质量稳定性，同时本实用新型无需设置燃烧室，加热均匀快速，提高了炭化装置生产能力，对环境无不良影响。
附图说明
图1为螺杆挤出炭化装置的结构示意图。
其中，1为驱动装置，2为料斗，3为料筒，4为植物纤维，5为螺杆，6为炭化炉，7为圆形芯棒，8为加热器，9为生物炭制品。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种螺杆挤出炭化装置，炭化装置可用于制备高吸附性能的生物炭，本实施例提供的炭化装置用于将植物纤维加工成高吸附性能的生物炭材料。炭化装置包括有驱动装置1、料筒3和炭化炉6。
驱动装置1位于料筒3一端，料筒3上设有一料斗2，用作进料口。料筒3内部设有螺杆5，螺杆5与料筒3间隙配合。螺杆5与料筒3之间的间隙保持0.1-1mm，螺杆5上设有螺槽，螺槽深度为0.1~0.3倍螺杆直径，螺槽升角大于等于20度，小于等于45度。
本实施例优选螺杆直径为50mm，螺槽深度5.5mm，螺槽升角25°，炭化装置锥形口模顶角30°，芯棒直径2mm，喇叭口斜角1°，炭化炉长度为2m。
螺杆5与驱动装置1直接连接，驱动装置1具有高启动扭矩，高功率，低转速的特点，能驱动螺杆5转动。炭化炉6安装在料筒出料口，炭化装置进料口与料筒出料口相连。炭化炉6进料口内径与料筒内径一致，然后渐渐缩小，形成一个锥形口模，锥形定点角度小于等90度。锥形口模顶点处设有圆形芯棒7，圆形芯棒7的一端与螺杆5连接，圆形芯棒7与炭化炉6长度相同并通过锥形口模贯穿炭化炉6，圆形芯棒直径大小由实际需要决定。炭化炉6从锥形口模结束处起，一直到出口处，内径逐渐扩大，设计成喇叭型出口，喇叭型斜角小于等于3度，主要用于减少纤维炭化后挤出过程中与炭化炉内壁之间的摩擦阻力。
在炭化炉6表面设有加热装置8，加热装置加热方式可以为电阻丝加热，电磁加热和红外加热的任意一种，本实施例优选为效率更高的电阻丝加热。
本实施例提供的炭化装置用于将植物纤维原料加工成生物炭材料，其工作过程如下：将混合好的植物纤维从料斗2输送至螺杆5与料筒3的间隙，启动驱动装置1带动螺杆5旋转，将植物纤维边压缩边向前输送。当植物纤维4输送到料筒3末端时，在炭化炉6锥形口模和圆形芯棒7的共同作用下，植物纤维4被慢慢压缩成中间空心的棒材。同时开启加热装置8，炭化炉6内的的植物纤维在高温下一边炭化一边向前挤出，最终从炭化炉6出料口挤出，得高吸附性能生物炭制品9。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
