CN101157866B - 大规模秸秆炭化生产方法及炭化窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大规模秸秆炭化生产方法及炭化窑。炭化窑有带有窑门的窑体，窑体周壁上设置增温口和增氧口并连接烟囱；秸秆炭化生产方法是将干燥的秸秆堆入窑体，在增温口持续供热，温度达到130-150℃时，关闭增温口，关小增氧口，使得窑内的温度持续上升到400-500℃保温8-10小时，秸秆炭化即告完成。该生产方法能将各种秸秆无需粉碎直接投入炭化窑即可炭化成优质无烟煤，实现工业化生产，在生产过程中不消耗其它能源，产品可以深加工成型煤、活化润涨成为活性炭、蚊香等。本发明提供的炭化窑能够满足大规模秸杆炭化的生产方法需要，设备投资少，见效快，便于推广。

Description

大规模秸秆炭化生产方法及炭化窑

技术领域：

本发明涉及大规模秸秆炭化生产方法及炭化窑，工业化炭化秸秆生产优质无烟煤。

背景技术：

秸秆是一种来源广阔的再生能源，在农作物收割季节，大量秸秆被废弃在田间地头、公路两边，如果不及时处理会影响耕地播种，堵塞公路排水、影响交通。很多农民往往采取焚烧的方法处理，而焚烧产生大量的浓烟，不但造成了大气污染，影响航空和陆面交通视野，增加了空气中二氧化碳的含量，而且容易引起火灾，存在很大的安全隐患，近几年来秸秆焚烧问题一直是困扰各级政府的难题。为了处理秸杆焚烧问题，有的地方引进了秸秆发电项目，该项目不但需要大量的资金投入，而且建设周期长，见效慢；由于秸杆分散面广，收集费用偏高，而电厂不宜分散建设，造成生产成本高，需要政府补贴大量资金才能维持正常运行；另外秸秆发电需要把秸秆进行粉碎、压实，这一过程需要消耗掉大量的其他能源和人力。目前有一种将秸秆炭化的设备，需要将秸杆粉碎后，通过挤压方式生热炭化，炭化的程度低，产品质量不稳定，燃烧时有黑烟。并且生产量小，难以处理大量的秸杆。这就需要一种秸杆处理方法，在短期内处理掉大量的秸秆，解决秸秆乱堆放、收集难、运输难的问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种大规模秸秆炭化生产方法及专用的炭化窑，将秸秆炭化生产成优质无烟煤，实现工业化生产。

本发明的目的是以如下方式实现的：本发明所用原料来源广阔，所谓的秸杆包括农作物秸秆、杂草、果壳、稻壳、花生壳、果皮、牛粪等。该大规模秸秆炭化生产方法是：将干燥的秸秆堆入带有窑门的窑体内，窑体周壁上有与窑体内腔相通的增温口和增氧口，打开增氧口，在增温口点燃秸秆，让其持续供热，也可以采用其它供热方式增温，等待窑内温度达到130-150℃时，关闭增温口，随着窑内温度的增高，逐步关小增氧口减小增氧口的给氧量，使得窑内的温度持续上升到400-500℃，通过调整增氧口的给氧量保持该温度持续8-10小时，当烟囱没有可见水蒸气排出时，关闭所有的增氧口，关闭烟囱通道，秸秆炭化即告完成。炭化后的秸秆出窑后既是优质无烟煤，热值达5300-6300大卡。

实现上述大规模秸秆炭化生产方法所使用的炭化窑为：有一个带有窑门的封闭窑体，在窑体周壁上设置与窑体内腔相通的可以打开、关闭的增温口，窑体周壁上还布有若干与窑体内腔相通的可以打开、关闭的增氧口，窑体内底部有若干烟道从下部引出连通到主烟道，主烟道连接烟囱。

窑体装有温度传感器，适时检测窑内的温度。

烟囱内装有冷却装置，烟道内的水蒸气和焦油经过冷凝设备时凝结成水和液态的焦油，其余的气体排入大气。

冷却装置为一端为进水口、另一端为出水口的螺旋盘管。循环水被加热后可以作为热源输出。

加料时把秸秆不加粉碎自然码放到原料周转车上，推入反应窑内即可。一次所加的原料多少取决于炭化窑的容积。出料时，迅速打开窑门，在最短的时间内用机械将炭化后的原料车拉出，然后将原料车上的炭迅速摊开使其散热，也可以喷洒适量的水分帮助降温，降温散热后的炭即可进行深加工或者直接出售。

炭化过程中，利用了烟囱效应、碳水化合物的低温放热效应，在一定的温度下使得秸秆脱水炭化，发生如下步骤的反应：

a.干燥阶段：这个阶段的温度在20-150℃，热解速度非常缓慢，主要是秸秆中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发，秸秆的化学组成几乎没有变化；

b.预炭化阶段：这个阶段的温度为150-275℃，秸秆热分解反应比较明显，秸秆化学组成开始发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质；

以上两个阶段都要外界供给热量来保证热解温度的上升，所以又称为吸热分解阶段。

c.炭化阶段：这个阶段的温度为275-400℃，在这个阶段中，秸秆急剧地进行热分解，生成大量分解产物，生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多，这一阶段放出大量反应热，所以又称为放热反应阶段。

上述三个阶段产生的一氧化碳、甲烷、乙烯、甲醇等与增氧口吸入的氧气反应急剧放热，而二氧化碳、水、焦油将由烟囱排放出去。烟道内的水蒸气和焦油经过冷却装置时凝结成水和液态的焦油，其余的气体排入大气。等增温口处的秸秆吸收到足够的热量经过三阶段后，放出的热量将供给附近的秸秆，附近的秸秆吸收热量发生第一阶段和第二阶段的反应直至第三阶段又释放出热能传递给后续的秸秆，后续的秸秆又产生上述三个阶段的反应，所释放的热量循环传递给窑内的秸秆，如此类推到窑内的所有秸秆。

本发明提供的秸杆炭化生产方法，能将秸秆炭化生产成优质无烟煤，实现工业化生产，在生产过程中不消耗其它能源，如电能、煤炭、石油、燃气等，各种秸秆无需粉碎直接投入炭化窑即可炭化，减少了人力物力消耗，产品可以深加工成型煤、活化润涨成为活性炭、蚊香等。本发明提供的炭化窑能够满足大规模秸杆炭化的生产方法需要，设备投资少，见效快，便于推广。

附图说明：

附图是本发明炭化窑的结构示意图。

具体实施方式：

参照附图，该炭化窑有一个带有用于装卸料的窑门2的封闭窑体1，在窑体1周壁上设置与窑体1内腔相通的可以打开、关闭的增温口3，增温口3设计为在开口上加装平开门的方式，窑体1周壁上还布有若干与窑体1内腔相通的可以打开、关闭的增氧口5，增氧口5设计为在开口上装有闸门的方式，窑体1内底部有若干烟道4从下部引出连通到主烟道6，主烟道6连接烟囱10。烟囱10内装有一端为进水口7、另一端为出水口9的螺旋盘管式冷却装置8，窑体1装有温度传感器11。

将干燥的秸秆20吨堆入容积为600m³窑体1内，打开增氧口5，在增温口3点燃秸秆，让其持续供热，等待窑内温度达到130-150℃时，关闭增温口3，随着窑内温度的增高，逐步关小增氧口5，减小增氧口5的给氧量，使得窑体1内的温度持续上升到400-500℃，通过调整增氧口5的给氧量保持该温度持续8-10小时，当烟囱10没有可见水蒸气排出时，关闭所有的增氧口5，关闭烟囱10通道，秸秆炭化即告完成，出料后进行下个循环的炭化生产。

Claims (1)

1.一种大规模秸秆炭化生产方法，其特征在于：将干燥的秸秆堆入带有窑门的窑体内，窑体周壁上有与窑体内腔相通的增温口和增氧口，打开增氧口，在增温口点燃秸秆，让其持续供热，等待窑内温度达到130-150℃时，关闭增温口，随着窑内温度的增高，逐步关小增氧口减小增氧口的给氧量，使得窑内的温度持续上升到400-500℃，通过调整增氧口的给氧量保持该温度持续8-10小时，当烟囱没有可见水蒸气排出时，关闭所有的增氧口，关闭烟囱通道，秸秆炭化即告完成；其中，实施生产方法所使用的炭化窑，有一个带有窑门(2)的封闭窑体(1)，在窑体(1)周壁上设置与窑体(1)内腔相通的可以打开、关闭的增温口(3)，窑体(1)周壁上还布有若干与窑体(1)内腔相通的可以打开、关闭的增氧口(5)，窑体(1)内底部有若干烟道(4)从下部引出连通到主烟道(6)，主烟道(6)连接烟囱(10)，窑体(1)装有温度传感器(11)，烟囱(10)内装有冷却装置(8)，冷却装置(8)为一端为进水口(7)、另一端为出水口(9)的螺旋盘管。

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