1.本发明涉及一种农林废弃物资源化利用系统，特别涉及一种园林废弃物热解碳化炉、处理系统及处理方法。


背景技术：

2.园林垃圾包括落叶、修剪枝、死树以及杂草等园林废弃物，与常规垃圾一起外运至填埋场进行焚烧、填埋和生产沼气等，然而焚烧产生有害物污染空气、填埋会污染水源或地下水，而且园林垃圾体积大，运输成本高，给环卫部门的集中清运工作带来难题。近年来，低碳园林符合资源化回收可持续发展的要求，生物炭则为园林废弃物的资源化利用、建设低碳园林提供了新思路。生物炭是基于热裂解碳化技术产生的，是在低氧环境或充惰性气体的环境下，利用热能切断物质大分子中的化学键，从而转换成低分子物质的过程。但热裂解碳化通常对工作环境要求较高，温度要达到850℃左右，并且需要在隔绝或者低氧环境下进行，故对热解炉的设计提出了新的挑战。如何在炉膛空间有限，环境温度较高的前提下，增加物料停留时间，提高热解炉的处理效率，是采用热解碳化工艺处理园林垃圾急需解决的问题。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明提供了一种园林废弃物热解碳化炉，该热解碳化炉无需额外接入外界动力，能将园林垃圾连续的高温加工为生物炭产品，在炉膛空间有限，环境温度较高的前提下，增加物料停留时间，提高热解炉的处理效率。本发明还提供了含有该热解炭化炉的处理系统以及处理方法。
4.技术方案：本发明所述的一种用于处理园林废弃物的热解碳化炉，包括炭化炉筒体以及设置于所述炭化炉筒体内自上而下分布着的若干个物料折回单元；所述物料折回单元包括对向错位分布的传送隔板、设置于所述传送隔板两端的第一固定片以及第二固定片，相邻所述传送隔板相对的一端固定有用于带动传送隔板传动的风扇，每个所述传送隔板位于风扇一侧与所述炭化炉筒体的内壁之间具有用于气体流过的流道，相邻所述传送隔板在所述风扇的带动下向着相反方向传动。
5.所述炭化炉筒体上设置有位于所述炭化炉筒体下方的第一进气口、设置于所述炭化炉筒体上方的第一出气口、设置于所述炭化炉筒体底部的第一出料口、设置于所述炭化炉筒体上方的第一进料口，所述第一进气口与气体均布器连通。
6.本发明所述的一种处理系统，包含上述的热解碳化炉。
7.本发明所述的一种处理系统，包括与所述热解碳化炉的第一进料口连通的传输系统、与所述热解碳化炉的第一进气口连通的用于所述热解碳化炉抽真空的真空系统、与所述热解碳化炉的第一进气口连通为所述热解碳化炉提供惰性气体的气源系统以及用于气体加热的加热系统。
8.所述传输系统包括垂直传送机，所述垂直传送机的出料口与所述热解碳化炉的第
一进料口连通。
9.所述真空系统包括第一真空泵、设置于所述第一真空泵的出口的第一针阀以及第一单向阀。
10.所述气源系统包括气瓶组，所述气瓶组的出口依次设置有第一减压阀、第二单向阀、第二针阀以及第一气泵，第一气泵并联设置有第三针阀。
11.所述气源系统与所述热解碳化炉的第一出料口之间设置有换热系统，所述换热系统包括换热器以及与所述换热器并联设置的第四针阀；所述换热系统与气源系统之间设置有用于清洗以及检修的第五针阀。
12.所述传输系统与所述第一出气口之间设置有第二减压阀、第三单向阀、第六针阀以及第七针阀，所述第七针阀与第二减压阀、第三单向阀、第六针阀并联设置。
13.本发明所述的处理园林废弃物的方法，包括以下步骤：
14.(a)惰性气体吹扫：打开第一针阀、第四针阀，关闭第二针阀、第五针阀以及第七针阀，热解碳化炉内形成密闭空间后，打开第一真空泵对系统进行抽真空，抽真空完毕后，关闭第一针阀，打开第二针阀，对热解碳化炉内进行充气，反复吹扫2
‑
3次；
15.(b)热解碳化工作过程：气流部分：打开加热系统，惰性气体加热成为高温惰性气体，从热解碳化炉的第一进气口进入，在气体均布器的作用下，高温惰性气体在热解碳化炉底部横截面处均匀分布并向上运动，当高温惰性气体向上运动至物料折回单元时，高温气流在风扇附近聚集并带动风扇转动，风扇转动则带动传送隔板转动，气流进入相邻的传送隔板之间，折回运动至位于上方的传送隔板的风扇附近聚集，带动风扇运动，如此反复运动至第一出气口，从第一出气口导出的余热烟气分别经过第二减压阀、第三单向阀、第六针阀从垂直传送机的进气口进入垂直传送机，与常温园林垃圾进行换热后，经垂直传送机的出气口导出，处理达标后排放；
16.园林废弃物部分：园林垃圾从垂直传送机的进料口进入，并在垂直传送机内螺杆的推动下向上运动，并在其中与通过垂直传送机的进气口进入的余热烟气进行换热，经过换热后的园林垃圾经过垂直传送机的出料口输送至热解碳化炉的第一进料口，经预热后的园林垃圾自第一进料口送入，最终经过物料折回单元的传送，落至热解炭化炉底部，经第一出料口输出，输出的高温碳化废弃物与常温惰性气体在换热系统内进行换热后收集储存。
17.有益效果：(1)本发明提供了一种无须输入额外外界动力的可以自动传送的物料折回单元，本发明中的物料折回单元采用气流作用带动风扇运动，从而带动传送隔板运动，无需额外电机即可实现物料在热解炭化炉内的折返运动，从而使停留时间最大化，热解效率最大化；(2)本发明通过奇数层与偶数层为对向错位分布的传送隔板来增加气流路程，使气流在热解炭化炉内的停留时间更长，换热效率更高；(3)本发明在保证热解效率不降低的前提下缩小了热解炭化炉的大小；(4)本发明的园林废弃物经过垂直传送机传送至垂直传送机的出料口，并在垂直传送机内与余热废气进行换热，提高了能量的利用效率；(5)本发明中经过处理的园林废物经过分离后所得的草本原料分离出来进入换热系统燃烧作为换热系统的启动热源，并且加热得到的高温烟气进入热解碳化炉后将木本类原料热解碳化，热解的固态产物经冷却可作为生物炭销售，或进一步处理加工为燃料炭并为换热系统供能。
附图说明
18.图1为本发明实施例1的热解碳化炉的结构示意图；
19.图2为本发明物料折回单元中的传送隔板的结构示意图；
20.图3为本发明物料折回单元中的传送隔板的俯视图；
21.图4为本发明物料折回单元中的传送隔板的结构示意图；
22.图5为本发明的处理系统的结构示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明的结构作出详细说明。
24.实施例1：如图1所示，本发明提供了一种用于处理园林废弃物的热解碳化炉，热解碳化炉1包括炭化炉筒体101以及设置于炭化炉筒体101内自上而下分布着的若干个物料折回单元102。
25.炭化炉筒体101上设置有位于炭化炉筒体101下方的第一进气口1011、设置于炭化炉筒体101上方的第一出气口1012、设置于炭化炉筒体101底部的第一出料口1013以及设置于炭化炉筒体101上方的第一进料口1014，第一进气口1011与气体均布器103连通。
26.如图2
‑
4所示，物料折回单元102包括对向错位分布的传送隔板1021、设置于传送隔板1021两端的第一固定片1022以及第二固定片1023，相邻传送隔板1021相对的一端固定有用于带动传送隔板传动的风扇1024；每个传送隔板1021位于风扇1024一侧与炭化炉筒体101的内壁之间具有用于气体流过的流道1025，相邻传送隔板1021在风扇1024的带动下向着相反方向传动。
27.本实施例中，传送隔板1021具体为传送链条组，传送隔板1021的两端分别设置有转轴，传送隔板1021的一侧在转轴的两端安装风扇1024，风扇1024在气流的带动下转动，同时通过转轴带动传送隔板1021向着未安装风扇1024一侧传动。
28.传送隔板1021两端分别设置有第一固定片1022以及第二固定片1023，固定片与炭化炉筒体固定端与炭化炉筒体101的内壁贴合，同时固定片不影响传送隔板1021的传动。本实施例中所述的流道1025为设置于靠近风扇1024一侧的固定片上，固定片留有用于气体流经的通道，气流流经固定片上的通道时，带动附近的风扇1024转动；为了实现物料的运输，对向错位分布的传送隔板1021的输送端位于下方的传送隔板1021的端部内侧，保证物料能落入下方的传送隔板1021。
29.本发明在炭化炉筒体101的底部设置有气体均布器103，气体均布器103的进口与第一进气口1011连通，气体均布器103为直管形式，气体均布器103上设置有若干个均匀分布的均气孔104。
30.本实施例中热解炭化炉的工作原理：以图1中设置的八块传送隔板为例，当高温惰性气体向上运动至物料折回单元102时，高温气流在风扇1024附近聚集并带动风扇1024转动，风扇1024转动则带动传送隔板1021转动，气流进入相邻的传送隔板1021间，折回运动至位于上方的传送隔板的风扇附近聚集，带动风扇运动，如此反复运动至第一出气口1012，经预热后的园林垃圾自第一进料口1014落至第八个传送隔板上，在其链条组的运动下，落至第七块传送隔板最右侧，在第七个传送隔板的链条组的运动下，从最左侧落至第六条传送隔板，如此反复最终落至热解炭化炉1底部，经第一出料口1013输出。
31.实施例2：本发明所述的处理系统，如图5所示，包含如实施例1所述的热解碳化炉1，还包括与热解碳化炉1的第一进料口1014连通的传输系统2、与热解碳化炉1的第一进气口1011连通的用于热解碳化炉1抽真空的真空系统3、与热解碳化炉1的第一进气口1011连通的为热解碳化炉1提供惰性气体的气源系统4以及用于气体加热的加热系统5。
32.传输系统2包括垂直传送机201，垂直传送机201的第二出料口207与热解碳化炉1的第一进料口1014连通，传输系统2与第一出气口1012之间依次设置有第二减压阀202、第三单向阀203、第六针阀204以及第七针阀205，第七针阀205与第二减压阀202、第三单向阀203、第六针阀204并联设置，在具体应用中，热解碳化炉1的第一出气口1012与垂直传送机201的第二进气口209连通，自热解碳化炉1的第一出气口1012送出的高温气体进入垂直传送机201对垂直传送机201内的园林垃圾预热。
33.真空系统3包括第一真空泵301、设置于第一真空泵301的出口的第一针阀302以及第一单向阀303，第一单向阀303的出口与第一进气口1011连通，当热解炭化炉1工作时，首先通过真空系统3对热解炭化炉1抽真空。
34.气源系统4包括气瓶组401，气瓶组401的出口依次设置有第一减压阀402、第二单向阀403、第二针阀404以及第一气泵405，第一气泵405并联设置有第三针阀406，第三针阀406的出气口同样与第一进气口1011连通，用于气源系统4向热解炭化炉1送入惰性气体。
35.气源系统4的第一气泵405与第一进气口1011之间设置有加热系统5，具体地，加热系统5为加热器，用于加热气源系统4送入热解炭化炉1内的气体。
36.气源系统4与热解碳化炉1的第一出料口1013之间设置有换热系统6，换热系统6包括换热器601以及与换热器601并联设置的第四针阀602；换热器601的进气口与第一气泵405的出口连接，换热器601的出气口与热解碳化炉1的第一出料口1013连接，第一出料口1013与换热器601的进料口连接。自第一出料口1013送入的经过处理后的物料进入换热器601与送入换热器601内的惰性气体换热，初步对惰性气体进行预热。
37.在具体应用时，真空系统3与气源系统4的出气口与换热器601的进气口连通，进而与第一进气口1011连通。
38.换热系统6与气源系统4之间设置有用于清洗以及检修的第五针阀7，具体地，真空系统3的第一单向阀303的出口以及气源系统4的第一气泵405的出口处与第五针阀7连通。
39.实施例3：一种利用如实施例2的处理系统处理园林废弃物的方法，包括以下步骤：
40.(a)惰性气体吹扫：打开第一针阀302、第四针阀602，关闭第二针阀404、第五针阀7以及第七针阀205，热解碳化炉1内形成密闭空间后，打开第一真空泵301对系统进行抽真空，抽真空完毕后，关闭第一针阀302，打开第二针阀404，自气瓶组401送出的惰性气体依次经过第一减压阀402、第二单向阀403、第二针阀404以及第一气泵405，经过换热系统6后进入热解炭化炉，热解碳化炉内进行充惰性气体，反复吹扫2
‑
3次；
41.(b)热解碳化工作过程：
42.气流部分：打开加热系统5(加热器)，惰性气体被加热至约850℃成为高温惰性气体后，从热解碳化炉1的第一进气口1011进入，在气体均布器103的作用下，高温惰性气体在热解碳化炉1底部横截面处均匀分布并向上运动，当高温惰性气体向上运动至物料折回单元102时，高温气流在第一块传送隔板1021的风扇1024附近聚集并带动风扇1024转动，风扇1024转动则带动传送隔板1021的链条组转动，气流进入第一块传送隔板1021和第二块传送
隔板1021间，折回运动至位于上方的传送隔板1021的风扇1024附近聚集，带动风扇运动，如此反复运动至第一出气口1012，从第一出气口1012导出的余热烟气分别经过第二减压阀202、第三单向阀203、第六针阀204从垂直传送机201的第二进气口209进入垂直传送机201，与常温园林垃圾进行换热后，经垂直传送机的出气口导出，处理达标后排放；
43.园林废弃物部分：园林垃圾从垂直传送机201的进料口进入，并在垂直传送机201内螺杆的推动下向上运动，并在其中与通过垂直传送机201的进气口进入的余热烟气进行换热，经过换热后的园林垃圾经过垂直传送机201的出料口输送至热解碳化炉1的第一进料口1014，经预热后的园林垃圾自第一进料口1014送入第八个传送隔板(最顶部隔板)上，在链条组的运动下，落至第七块传送隔板最右侧，在第七块传送隔板的链条组的运动下，从最左侧落至第六条传送隔板
…
如此反复最终落至热解炭化炉底部，经第一出料口1013输出，输出的高温碳化废弃物与常温惰性气体在换热系统6内进行换热后收集储存。