发明内容
本发明的目的在于提供一种有机废物制备生物炭的工艺。
本发明所采取的技术方案是:
有机废物制备生物炭的工艺,包括步骤:
1)有机废物经过输送机输送至混合锥斗中,与温度为400-600℃的高温生物炭进行充分混合,有机废物被加热、灭菌,所产生的水汽及粉尘经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;
2)在混合锥斗中经过充分混合的有机废物和高温生物炭进入混合干燥机,在微波发生器发射的微波作用以及温度为200-300℃低温烟气的加热下,进一步干化、灭菌,经过干化、灭菌后的物料进入进料仓中待炭化,干化、灭菌过程中产生的水汽及粉尘,经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;
3)经过干化、灭菌后的物料,从进料仓中进入炭化机内发生炭化,制备出400-600℃的高温生物炭,副产物混合气则经过第一止回阀进入燃烧器中被点燃,作为炭化的能源;燃烧器燃烧产生温度为500-700℃的高温烟气则经过第二止回阀,进入空气预热器,预热由鼓风机抽进的室温空气;高温烟气转变为温度为200-300℃的低温烟气,并经第二引风机引导至步骤2)中的混合干燥机中;室温空气的温度则上升至300-400℃,之后进入燃烧器中参与燃烧;
4)上一步骤制备的高温生物炭通过螺旋输料管道送进分料阀分料,一部分高温生物炭则通过第二输料管道送入步骤1)中所述的混合锥斗中,剩余的高温生物炭经过第一输料管道送入冷却系统中冷却,然后再通过出料机出料,得到生物炭成品。
所述的有机废物为市政脱水污泥、园林废物、畜禽粪便、作物秸秆中的至少一种。
所述的市政脱水污泥的含水率为85%以下。
所述的园林废物或畜禽粪便的含水率为75%以下。
所述的作物秸秆的含水率为40%以下。
步骤1)中,高温生物炭的质量为不超过有机废物质量的40%。
步骤2)中,干化、灭菌后的物料的含水率为25%以下。
步骤3)中,炭化反应的温度为400-600℃。
本发明的有益效果是:本发明的能量利用率高,外界输入能量少,工况稳定,环保节能;工艺能够连续运行,炭化效率高,能适应处理不同的有机废物。
具体来说:
本发明工艺中,将高温生物炭与湿有机废物混合,高温生物炭既可以作为热源预干燥物料、灭活物料中的有害微生物,还可以作为热传导体(预干燥、干燥、炭化阶段)和吸波剂(干燥阶段),使能量利用效率大幅提高;干燥物料时,采用高温生物炭和低温燃烧烟气为主、微波能加热为辅的能源供给方式,炭化环节采用自生能源(混合气)为能源供给方式,不仅可减少外界能源的输入,还可利用较高含水率的原料对低温烟气进行降温、沉尘,为烟气后续处理提供了便利;以燃烧器中高温燃烧烟气的热量预热常温空气,避免在燃烧器里再次大量吸热升温;干化后的热物料直接进入炭化机,缩短物料吸热达到炭化温度的温程,减少能量消耗,利于维持燃烧器工控的稳定。
具体实施方式
如图1所示,有机废物制备生物炭的工艺,包括步骤:
1)有机废物经过输送机输送至混合锥斗中,与温度为400-600℃的高温生物炭进行充分混合,有机废物被加热、灭菌,所产生的水汽及粉尘经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;
2)在混合锥斗中经过充分混合的有机废物和高温生物炭进入混合干燥机中,在微波发生器发射的微波作用以及温度为200-300℃的低温烟气的加热下,进一步干化、灭菌,经过干化、灭菌后的物料进入进料仓中待炭化,干化、灭菌过程中所产生的水汽及粉尘,经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;
3)经过干化、灭菌后的物料从进料仓中进入炭化机内发生炭化反应,制备出400-600℃的高温生物炭,副产物混合气则经过第一止回阀进入燃烧器中被点燃,作为炭化的能源,燃烧器燃烧产生的温度为500-700℃的高温烟气则经过第二止回阀,进入空气预热器中预热由鼓风机抽进的室温空气;高温烟气转变为温度为200-300℃的低温烟气,并经第二引风机引导至步骤2)中的混合干燥机中;室温空气的温度则上升至300-400℃,并进入燃烧器中参与燃烧;
4)上步制备的高温生物炭通过螺旋输料管道送进分料阀分料,一部分高温生物炭则通过第二输料管道送入步骤1)中所述的混合锥斗中,剩余的高温生物炭经过第一输料管道送入冷却系统中冷却,然后再通过出料机出料,得到生物炭成品。
所述的有机废物为市政脱水污泥、园林废物、畜禽粪便、作物秸秆中的至少一种。
所述的市政脱水污泥的含水率为85%以下,优选的,为50-85%。
所述的园林废物或畜禽粪便的含水率为75%以下,优选的,为10-75%。
所述的作物秸秆的含水率为40%以下,优选的,为10-30%。
步骤1)中,高温生物炭的质量为不超过有机废物质量的40%,优选的,为10-30%。
步骤2)中,干化、灭菌后的物料的含水率为25%以下,优选的,为10-25%。
步骤3)中,炭化反应的温度为400-600℃,优选的,为450-600℃。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明:
实施例1:
有机废物制备生物炭的工艺,包括步骤:
1)有机废物(市政脱水污泥,含水率为85%)经过输送机输送至混合锥斗中,与温度为500-600℃的高温生物炭进行充分混合(高温生物炭的质量为有机废物质量的30%),有机废物被加热、灭菌,所产生的水汽及粉尘经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;
2)在混合锥斗中经过充分混合的有机废物和生物炭进入混合干燥机中,在微波发生器发射的微波作用以及温度为200-300℃的低温烟气的加热下,进一步干化、灭菌,经过干化、灭菌后的物料进入进料仓中待炭化,干化、灭菌过程中所产生的水汽及粉尘,经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;干化、灭菌后的物料的含水率为25%;
3)经过干化、灭菌后的物料从进料仓中进入炭化机内发生炭化反应(炭化反应的温度为500-600℃),制备出500-600℃的高温生物炭,副产物混合气则经过第一止回阀进入燃烧器中被点燃,作为炭化的能源,燃烧器燃烧产生的温度为500-700℃的高温烟气则经过第二止回阀,进入空气预热器中预热由鼓风机抽进的室温空气;高温烟气转变为温度为200-300℃的低温烟气,并经第二引风机引导至步骤2)中的混合干燥机中;室温空气的温度则上升至300-400℃,并进入燃烧器中参与燃烧;
4)上步制备的高温生物炭通过螺旋输料管道送进分料阀分料,一部分(高温生物炭的质量为有机废物质量的30%)高温生物炭则通过第二输料管道送入步骤1)中所述的混合锥斗中,剩余的高温生物炭经过第一输料管道送入冷却系统中冷却,然后再通过出料机出料,得到生物炭成品。
实施例2:
有机废物制备生物炭的工艺,包括步骤:
1)有机废物(市政脱水污泥,含水率为50%)经过输送机输送至混合锥斗中,与温度为500-600℃的高温生物炭进行充分混合(高温生物炭的质量为有机废物质量的10%),有机废物被加热、灭菌,所产生的水汽及粉尘经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;
2)在混合锥斗中经过充分混合的有机废物和生物炭进入混合干燥机中,在微波发生器发射的微波作用以及温度为200-300℃的低温烟气的加热下,进一步干化、灭菌,经过干化、灭菌后的物料进入进料仓中待炭化,干化、灭菌过程中所产生的水汽及粉尘,经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;干化、灭菌后的物料的含水率为10%;
3)经过干化、灭菌后的物料从进料仓中进入炭化机内发生炭化反应(炭化反应的温度为500-600℃),制备出500-600℃的高温生物炭,副产物混合气则经过第一止回阀进入燃烧器中被点燃,作为炭化的能源,燃烧器燃烧产生的温度为500-700℃的高温烟气则经过第二止回阀,进入空气预热器中预热由鼓风机抽进的室温空气;高温烟气转变为温度为200-300℃的低温烟气,并经第二引风机引导至步骤2)中的混合干燥机中;室温空气的温度则上升至300-400℃,并进入燃烧器中参与燃烧;
4)上步制备的高温生物炭通过螺旋输料管道送进分料阀分料,一部分(高温生物炭的质量为有机废物质量的10%)高温生物炭则通过第二输料管道送入步骤1)中所述的混合锥斗中,剩余的高温生物炭经过第一输料管道送入冷却系统中冷却,然后再通过出料机出料,得到生物炭成品。
实施例3:
有机废物制备生物炭的工艺,包括步骤:
1)有机废物(畜禽粪便,含水率为75%)经过输送机输送至混合锥斗中,与温度为450-550℃的高温生物炭进行充分混合(高温生物炭的质量为有机废物质量的30%),有机废物被加热、灭菌,所产生的水汽及粉尘经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;
2)在混合锥斗中经过充分混合的有机废物和生物炭进入混合干燥机中,在微波发生器发射的微波作用以及温度为200-300℃的低温烟气的加热下,进一步干化、灭菌,经过干化、灭菌后的物料进入进料仓中待炭化,干化、灭菌过程中所产生的水汽及粉尘,经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;干化、灭菌后的物料的含水率为20%;
3)经过干化、灭菌后的物料从进料仓中进入炭化机内发生炭化反应(炭化反应的温度为450-550℃),制备出450-550℃的高温生物炭,副产物混合气则经过第一止回阀进入燃烧器中被点燃,作为炭化的能源,燃烧器燃烧产生的温度为500-700℃的高温烟气则经过第二止回阀,进入空气预热器中预热由鼓风机抽进的室温空气;高温烟气转变为温度为200-300℃的低温烟气,并经第二引风机引导至步骤2)中的混合干燥机中;室温空气的温度则上升至300-400℃,并进入燃烧器中参与燃烧;
4)上步制备的高温生物炭通过螺旋输料管道送进分料阀分料,一部分(质量为有机废物质量的30%)高温生物炭则通过第二输料管道送入步骤1)中所述的混合锥斗中,剩余的高温生物炭经过第一输料管道送入冷却系统中冷却,然后再通过出料机出料,得到生物炭成品。
实施例4:
有机废物制备生物炭的工艺,包括步骤:
1)有机废物(畜禽粪便,含水率为10%)经过输送机输送至混合锥斗中,与温度为450-550℃的高温生物炭进行充分混合(高温生物炭的质量为有机废物质量的10%),有机废物被加热、灭菌,所产生的水汽及粉尘经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;
2)在混合锥斗中经过充分混合的有机废物和生物炭进入混合干燥机中,在微波发生器发射的微波作用以及温度为200-300℃的低温烟气的加热下,进一步干化、灭菌,经过干化、灭菌后的物料进入进料仓中待炭化,干化、灭菌过程中所产生的水汽及粉尘,经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;干化、灭菌后的物料的含水率为16%;
3)经过干化、灭菌后的物料从进料仓中进入炭化机内发生炭化反应(炭化反应的温度为450-550℃),制备出450-550℃的高温生物炭,副产物混合气则经过第一止回阀进入燃烧器中被点燃,作为炭化的能源,燃烧器燃烧产生的温度为500-700℃的高温烟气则经过第二止回阀,进入空气预热器中预热由鼓风机抽进的室温空气;高温烟气转变为温度为200-300℃的低温烟气,并经第二引风机引导至步骤2)中的混合干燥机中;室温空气的温度则上升至300-400℃,并进入燃烧器中参与燃烧;
4)上步制备的高温生物炭通过螺旋输料管道送进分料阀分料,一部分(质量为有机废物质量的10%)高温生物炭则通过第二输料管道送入步骤1)中所述的混合锥斗中,剩余的高温生物炭经过第一输料管道送入冷却系统中冷却,然后再通过出料机出料,得到生物炭成品。
实施例5:
有机废物制备生物炭的工艺,包括步骤:
1)有机废物(作物秸秆,含水率为40%)经过输送机输送至混合锥斗中,与温度为450-550℃的高温生物炭进行充分混合(高温生物炭的质量为有机废物质量的10%),有机废物被加热、灭菌,所产生的水汽及粉尘经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;
2)在混合锥斗中经过充分混合的有机废物和生物炭进入混合干燥机中,在微波发生器发射的微波作用以及温度为200-300℃的低温烟气的加热下,进一步干化、灭菌,经过干化、灭菌后的物料进入进料仓中待炭化,干化、灭菌过程中所产生的水汽及粉尘,经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;干化、灭菌后的物料的含水率为15%;
3)进料仓中待炭化的物料进入炭化机中发生炭化反应(炭化反应的温度为450-550℃),制备出450-550℃的高温生物炭,副产物混合气则经过第一止回阀进入燃烧器中被点燃,作为炭化的能源,燃烧器燃烧产生的温度为500-700℃的高温烟气则经过第二止回阀,进入空气预热器中预热由鼓风机抽进的室温空气;高温烟气转变为温度为200-300℃的低温烟气,并经第二引风机引导至步骤2)中的混合干燥机中;室温空气的温度则上升至300-400℃,并进入燃烧器中参与燃烧;
4)上步制备的高温生物炭通过螺旋输料管道送进分料阀分料,一部分(高温生物炭的质量为有机废物质量的10%)高温生物炭则通过第二输料管道送入步骤1)中所述的混合锥斗中,剩余的高温生物炭经过第一输料管道送入冷却系统中冷却,然后再通过出料机出料,得到生物炭成品。
实施例6:
有机废物制备生物炭的工艺,包括步骤:
1)有机废物(作物秸秆,含水率为10%)经过输送机输送至混合锥斗中,与温度为450-550℃的高温生物炭进行充分混合(高温生物炭的质量为有机废物质量的20%),有机废物被加热、灭菌,所产生的水汽及粉尘经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;
2)在混合锥斗中经过充分混合的有机废物和生物炭进入混合干燥机中,在微波发生器发射的微波作用以及温度为200-300℃的低温烟气的加热下,进一步干化、灭菌,经过干化、灭菌后的物料进入进料仓中待炭化,干化、灭菌过程中所产生的水汽及粉尘,经第一引风机引导,进入旋风除尘器中被处理,然后排出;干化、灭菌后的物料的含水率为10%;
3)进料仓中待炭化的物料进入炭化机中发生炭化反应(炭化反应的温度为450-550℃),制备出450-550℃的高温生物炭,副产物混合气则经过第一止回阀进入燃烧器中被点燃,作为炭化的能源,燃烧器燃烧产生的温度为500-700℃的高温烟气则经过第二止回阀,进入空气预热器中预热由鼓风机抽进的室温空气;高温烟气转变为温度为200-300℃的低温烟气,并经第二引风机引导至步骤2)中的混合干燥机中;室温空气的温度则上升至300-400℃,并进入燃烧器中参与燃烧;
4)上步制备的高温生物炭通过螺旋输料管道送进分料阀分料,一部分(高温生物炭的质量为有机废物质量的20%)高温生物炭则通过第二输料管道送入步骤1)中所述的混合锥斗中,剩余的高温生物炭经过第一输料管道送入冷却系统中冷却,然后再通过出料机出料,得到生物炭成品。