CN104342178A - 一种生物质炭化方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质炭化方法及其装置,该装置包括干燥室、炭化炉、除焦油装置、换热器和燃烧炉，在干燥室和炭化炉中，通过热源气体与直接接触换热，快速干燥生物质原料并使其炭化，同时设置热解气焦油回收装置，并通过设计事热能得到充分高效利用。本发明相比现有技术具有以下优点：能量利用率高，使得燃料燃烧释放的热量最大限度的用于生物质炭化；生物质受热均匀，使用热解气作为加热介质，直接加热生物质原料，高温热解气直接与生物质原料接触，接触面积大，接触充分，热量传递更加直接；可以连续作业，生产效率高；炭化温度易于控制。

Description

一种生物质炭化方法及其装置
技术领域
本发明涉及生物质炭化方法及炭化装置领域，尤其是涉及一种以秸杆为原料的生物质炭化方法及装置系统。
背景技术
目前世界主要使用的能源是化石能源，由于化石能源储存量有限且使用过程中释放的大量温室气体、有害气体和粉尘。很多国家都在寻求一种可再生的清洁能源，用于代替化石能源。生物质能源储量巨大，又是可再生的，有望代替化石能源。
生物质热解炭化技术是生物质利用技术的一种。生物质通过热解炭化技术可以转化为生物质炭、生物气、木醋液和焦油。目前固定床热解炭化设备可分为三类：外热式固定热解炭化炉、内热式固定床热解炭化炉和再流通气体加热式固定床热解炭化炉。
发明专利ZL201210129924.2公布了一种连续式生物质干馏炭化装置及工艺，炭化炉的炉体是用螺旋推进式送料，炉体内加热筒的外部套有外加热筒，内外筒之间有一定的间距，炭化产生的热解气经冷却分离净化后进入燃烧炉燃烧，烟气通入内外筒之间的空间，加热生物质使其热解。由于使用间接加热式加热生物质，生物质不能均匀加热。
发明专利ZL200810019302.8公布了一种生产生物质干馏炭和生物质燃气的方法及快速热解炭化炉，通过在炭化炉中心设置气化室，点燃气化室内生物质并使之气化，用罗茨风机将热解气抽吸到到炭化炉外，热解气在经过炭化炉四周的生物质时将生物质热解炭化。该热解炭化炉没有将干燥室和炭化炉分开，且使用热解气化产生的热解气作为加热介质，加热温度不易控制。中心炭化炉产生的高温热解气温度不易控制，且不能连续生产，生产效率不够高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种生物质炭化方法及其装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种生物质炭化方法，其特征在于步骤如下，步骤一：将生物质原料送入干燥室干燥处理，在本步骤中，生物质原料于热源气体直接接触换热；步骤二：将干燥后的生物质输送至炭化炉进行炭化，本步骤中生物质原料与加热气体直接接触换热；步骤三：将步骤二炭化后的生物质输送至集炭装置；步骤四：将步骤二生成的热解气输送到除焦油装置，进行除焦油处理；步骤五：将步骤四处理后的热解气一部分输送至燃烧炉，另一部分输送至换热器冷端经换热后通往炭化炉底部，作为加热气体与炭化炉内的生物质进行直接接触换热，输送至燃烧炉的热解气经燃烧产生的烟气通往换热器热端，用于给炭化炉加热的热解气升温；步骤六：步骤五中的烟气由换热器再输送至步骤一的干燥室，作为热源气体对生物质干燥处理。
作为对上述方案的进一步改进，还包括步骤七，骤八是将步骤三中集炭装置中的生物质炭通过空气冷却，步骤五的燃烧炉的空气来源于集炭装置中冷却生物质炭后的空气。
作为对上述方案的进一步改进，还包括步骤八，步骤八是将步骤四中除焦油装置补集到的焦油送入步骤五中的燃烧炉燃烧。
本发明还提供一种生物质炭化装置，包括干燥室、炭化炉、除焦油装置、换热器和燃烧炉，其特征在于，干燥室底部设置干燥室成品出口和干燥室气体入口，干燥室顶部设置干燥室原料入口和干燥室气体出口，炭化炉顶部设置炭化炉原料入口和炭化炉气体出口，炭化炉底部设置炭化炉成品出口和炭化炉气体入口，干燥室成品出口连接炭化炉原料入口，除焦油装置入口连接炭化炉气体出口，除焦油装置出口连接换热器冷端入口，换热器冷端出口连接到炭化炉气体入口，除焦油装置出口还通过旁路与燃烧炉燃气入口连接，燃烧炉烟气出口连接到换热器的换热器热端入口，换热器热端出口连接干燥室气体入口。
作为对上述方案的进一步改进，干燥室气体入口还连接送风风机。
作为对上述方案的进一步改进，干燥室外设置干燥室保温罩，炭化炉外设置炭化炉保温罩。
作为对上述方案的进一步改进，输送生物质在装置中运动的是生物质输送管道，在生物质传送管道外设置管道保温罩，干燥室保温罩、炭化炉保温罩和生物质输送管道保温罩均是内部中空的夹套式结构，干燥室保温罩、炭化炉保温罩和生物质输送管道保温罩的夹套空腔连接相通，燃烧炉的空气入口与夹套空腔连接。
作为对上述方案的进一步改进，在炭化炉中设置炭化炉旋转刮板，在干燥室内设置干燥室旋转刮板。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、能量利用率高，本装置直接将经过除焦油处理的热解气用作炭化室的加热介质和燃烧室的燃料来源，用于冷却生物质炭的空气作为燃烧室的氧气来源，由于热解气和空气拥有一定的初始温度，减少了空气的预热温度，使得燃料燃烧释放的热量最大限度的用于生物质炭化。
2、生物质受热均匀，使用热解气作为加热介质，直接加热生物质原料，高温热解气直接与生物质原料接触，接触面积大，接触充分，热量传递更加直接，生物质受热也更加均匀。
3、可以连续作业，生产效率高，炭化室采用旋转式刮板机构，生物质在炭化室中边移动边炭化，实现了生物质炭化连续作业。
4、炭化温度易于控制，由于燃烧室独立设置，可以通过调节烟道气的温度，改变经过换热器的热解气的温度，同样也可以通过调节烟道气与热解气的流量，调节热解气的温度。
附图说明
图1是碳化方法流程示意图。
图2是炭化装置结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1，如图1所示，一种生物质炭化方法，步骤如下，步骤一：将生物质原料送入干燥室干燥处理，在本步骤中，生物质原料于热源气体直接接触换热，由于生物质原料空隙大，且含水量高，直接用热源空气换热能够保证传热迅速，同时热源风也能够快速带走水蒸气，使生物质原料快速干燥；步骤二：将干燥后的生物质输送至炭化炉进行炭化，本步骤中生物质原料与加热气体直接接触换热炭化炉同样采用直接接触换热的方式，以来传热迅速，传热效率高，而来能够快速带走热解气和焦油；步骤三：将步骤二炭化后的生物质输送至集炭装置,然后收集包装或运送；步骤四：将步骤二生成的热解气输送到除焦油装置，进行除焦油处理；步骤五：将步骤四处理后的热解气一部分输送至燃烧炉，另一部分输送至换热器冷端经换热后通往炭化炉底部，作为加热气体与炭化炉内的生物质进行直接接触换热，输送至燃烧炉的热解气经燃烧产生的烟气通往换热器热端，用于给炭化炉加热的热解气升温，这样通过一部分热解气燃烧加热另一部分热解气，然后用加热后的高温热解气再去炭化生物质原料，再产生新的热解气，如此构成循环，节约环保；步骤六：步骤五中的烟气由换热器再输送至步骤一的干燥室，作为热源气体对生物质干燥处理，如此来回收烟气中剩余的低品位热量，使热量利用更充分。
步骤七：将步骤三中集炭装置中的生物质炭通过空气冷却，步骤五的燃烧炉的空气来源于集炭装置中冷却生物质炭后的空气，这样能够回收生物质炭带走的热量，更进一步提高热量利用效率。
作为对上述方案的进一步改进，还包括步骤八，步骤八是将步骤四中除焦油装置补集到的焦油送入步骤五中的燃烧炉燃烧。
实施例2
如图2所示，一种生物质炭化装置，包括干燥室21、炭化炉4、除焦油装置2、换热器7和燃烧炉13，其特征在于，干燥室21底部设置干燥室成品出口23和干燥室气体入口19，干燥室21顶部设置干燥室原料入口22和干燥室气体出口20，炭化炉4顶部设置炭化炉原料入口25和炭化炉气体出口25，炭化炉4底部设置炭化炉成品出口17和炭化炉气体入口5，干燥室成品出口23连接炭化炉原料入口25，除焦油装置入口3连接炭化炉气体出口25，除焦油装置出口1连接换热器冷端入口8，换热器冷端出口6连接到炭化炉气体入口5，除焦油装置出口1还通过旁路与燃烧炉燃气入口15连接，燃烧炉烟气出口12连接到换热器7的换热器热端入口11，换热器热端出口9连接干燥室气体入口19。本装置的原理如实施例1中的方法一样，充分回收利用热能，达到生物质炭化充分的目的。
干燥室气体入口19还连接送风风机。干燥室气体入口19连接风机送来的空气，可以补充干燥室21气源不足，充足的风量能够促进生物质原料快速干燥。
干燥室21外设置干燥室保温罩211，炭化炉4外设置炭化炉保温罩41。保温罩能够减少炭化炉4和干燥室21的热能流失，提高能源利用效率。
输送生物质在装置中运动的是生物质输送管道16，在生物质传送管道外设置生物质输送管道保温罩161，干燥室保温罩211、炭化炉保温罩41和生物质输送管道保温罩161均是内部中空的夹套式结构，干燥室保温罩211、炭化炉保温罩41和生物质输送管道保温罩161的夹套空腔连接相通，燃烧炉13的空气入口与夹套空腔连接。如此既能够达到保温效果，同时多余的热能通过燃烧炉13又回到系统中，加强能量的回收利用，进一步提高能量利用效率。
在炭化炉4中设置炭化炉旋转刮板26，在干燥室21内设置干燥室旋转刮板27。炭化炉旋转刮板26一方面能够防止生物质炭在炭化炉4内壁粘结积累，另一方面能够起到搅拌使炭化炉4内生物质炭堆积均匀不至于产生高温烟气的偏流，使固相和气相换热充分、均匀；干燥室21内设置干燥室旋转刮板27同样能够防止生物质原料粘结干燥室21内壁，同时也搅拌干燥室21中的生物质原料，使热源气体与生物质原料接触充分，加快干燥过程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生物质炭化方法，其特征在于步骤如下，步骤一：将生物质原料送入干燥室干燥处理，在本步骤中，生物质原料于热源气体直接接触换热；步骤二：将干燥后的生物质输送至炭化炉进行炭化，本步骤中生物质原料与加热气体直接接触换热；步骤三：将步骤二炭化后的生物质输送至集炭装置；步骤四：将步骤二生成的热解气输送到除焦油装置，进行除焦油处理；步骤五：将步骤四处理后的热解气一部分输送至燃烧炉，另一部分输送至换热器冷端经换热后通往炭化炉底部，作为加热气体与炭化炉内的生物质进行直接接触换热，所述输送至燃烧炉的热解气经燃烧产生的烟气通往所述换热器热端，用于给炭化炉加热的热解气升温；步骤六：所述步骤五中的烟气由所述换热器再输送至所述步骤一的干燥室，作为热源气体对生物质干燥处理。
2.如权利要求1所述一种生物质炭化方法，其特征在于，还包括步骤七，所述步骤七是将所述骤八是将所述步骤三中集炭装置中的生物质炭通过空气冷却，所述步骤五的燃烧炉的空气来源于集炭装置中冷却生物质炭后的空气。
3.如权利要求1所述一种生物质炭化方法，其特征在于，还包括步骤八，所述步骤八是将所述步骤四中除焦油装置补集到的焦油送入步骤五中的燃烧炉燃烧。
4.一种生物质炭化装置，包括干燥室、炭化炉、除焦油装置、换热器和燃烧炉，其特征在于，所述干燥室底部设置干燥室成品出口和干燥室气体入口，所述干燥室顶部设置干燥室原料入口和干燥室气体出口，所述炭化炉顶部设置炭化炉原料入口和炭化炉气体出口，所述炭化炉底部设置炭化炉成品出口和炭化炉气体入口，所述干燥室成品出口连接所述炭化炉原料入口，除焦油装置入口连接所述炭化炉气体出口，除焦油装置出口连接换热器冷端入口，换热器冷端出口连接到所述炭化炉气体入口，所述除焦油装置出口还通过旁路与燃烧炉燃气入口连接，燃烧炉烟气出口连接到所述换热器的换热器热端入口，换热器热端出口连接所述干燥室气体入口。
5.如权利要求4所述一种生物质炭化装置，其特征在于，所述干燥室气体入口还连接送风风机。
6.如权利要求4所述一种生物质炭化装置，其特征在于，所述干燥室外设置干燥室保温罩，所述炭化炉外设置炭化炉保温罩。
7.如权利要求6所述一种生物质炭化装置，其特征在于，输送生物质在装置中运动的是生物质输送管道，在所述生物质传送管道外设置管道保温罩，所述干燥室保温罩、所述炭化炉保温罩和所述生物质输送管道保温罩均是内部中空的夹套式结构，所述干燥室保温罩、炭化炉保温罩和生物质输送管道保温罩的夹套空腔连接相通，所述燃烧炉的空气入口与所述夹套空腔连接。
8.如权利要求4所述一种生物质炭化装置，其特征在于，在所述炭化炉中设置炭化炉旋转刮板，在所述干燥室内设置干燥室旋转刮板。
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