CN104893745A - 一种生物质炭化炉烟气余热利用系统 - Google Patents

一种生物质炭化炉烟气余热利用系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，包括炭化炉、烟气净化装置、烟气冷却塔及腐熟发酵室，炭化炉、烟气净化装置及烟气冷却塔顺序通过烟气管道连接，烟气冷却塔与腐熟发酵室之间通过热水回流管道连通，生物质在炭化炉中炭化，产生的烟气经过烟气净化装置净化后进入烟气冷却塔中为烟气冷却塔内水管内循环水加热，烟气冷却塔内水管内循环水通过热水回流管道进入腐熟发酵室，为畜禽粪便的腐熟发酵提供热量。与现有技术相比，本发明首次将炭化炉和有机肥生产结合到一起，利用炭化炉产生高温烟气，通过烟气冷却塔利用高温烟气为循环水加热，使循环水达到适宜发酵菌种生长的条件，输送到快速有机肥系统中，促进有机肥发酵效率的提高。

Description

一种生物质炭化炉烟气余热利用系统
技术领域
本发明涉及一种生物质资源化利用技术领域，尤其是涉及一种生物质炭化炉烟气余热利用系统。
背景技术
我国生物质资源丰富，但由于缺乏切实可行的处理及应用技术，除少部分用作饲料、生活燃料和工业燃料以外，大部分在田间直接焚烧，造成严重的环境污染。此外，随着我国畜禽业的快速发展，大量畜禽粪便的不合理处置给环境带来严重的危害。
在秸秆与畜禽粪便的资源化利用领域，传统炭化炉生产木炭的过程中，炭化时产生的大量烟气直接排放到大气中，对环境造成了极大的危害，同时也是资源的一种浪费。此外，畜禽粪便腐熟发酵生产有机肥存在着腐熟周期长的难题，其中温度是制约发酵菌种活力的一个主要因素。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生物质炭化炉烟气余热利用系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，包括炭化炉、烟气净化装置、烟气冷却塔及腐熟发酵室，所述的炭化炉、烟气净化装置及烟气冷却塔顺序通过烟气管道连接，所述的烟气冷却塔与腐熟发酵室之间通过热水回流管道连通，生物质在炭化炉中炭化，产生的烟气经过烟气净化装置净化后进入烟气冷却塔中为烟气冷却塔内水管内循环水加热，烟气冷却塔内水管内循环水通过热水回流管道进入腐熟发酵室，为畜禽粪便的腐熟发酵提供热量。
所述的炭化炉为下吸式固定床炭化炉，在炭化炉内设置有炭化室，炭化室的上方与下方分别设置有进料口与炭收集口，炭化炉上设置有与炭化室相通的进风口与出风口，在炭化室的上端设置与烟气管道连通的烟气出口，在炭化室的侧边设有点火口。
所述的进风口连接在炭化室的下端，所述的出风口连接在炭化室的上端，且所述的进风口与出风口位于炭化室的相对侧。
所述的炭化室内部连接喷淋装置。所述的喷淋装置呈圆锥面分散于炭化室内，用于炭化室内降温。
首先在进料口加入预处理过的生物质-秸秆燃料，然后进风口提供氧气，点燃助燃剂后由点火口送入炭化室，使秸秆达到初步燃烧状态。在确定燃烧室内温度达到预设温度后，关闭进料口，减小出风口的抽风量，使秸秆在炭化室内“焖烧”。若温度超高预设温度，通过喷淋装置，使炭化室内降温。炭化后所得的生物炭由炭收集口收集。
所述的烟气净化装置的烟气入口位于多层过滤网的下方，烟气出口位于多层过滤网与风机之间。
所述的烟气净化装置上端为用于截留尘粒及焦油的多层过滤网，底端为用于排出焦油的旋转推进器，在多层过滤网上方设置有用于促进烟气的快速流动的风机。烟气净化装置采用“下进上出”的进气方式，烟气从底部进入烟气净化装置内，由于高温烟气的密度较低，并在外压的作用下向烟气净化装置顶部运动，烟气在通过由活性炭等组成的多层过滤网时，尘粒及焦油被截留，焦油在低温条件下冷凝，聚集于烟气净化装置的底部，在旋转推进器的作用下，焦油被慢慢挤出。
所述的烟气冷却塔内水管呈螺旋状布置，增大与烟气的接触面积，所述的腐熟发酵室内设置有呈螺旋状布置的发酵室内水管，所述的烟气冷却塔内水管与发酵室内水管之间通过热水回流管道连通形成循环回路。其中，烟气冷却塔是一个可调节的冷却装置，可以根据发酵菌种适宜生长的温度的不同可手动调节烟气冷却塔内水管出水温度。
所述的烟气冷却塔设置有用于排放烟气的烟气排放口，经过烟气净化装置净化后干净的烟气进入烟气冷却塔中为烟气冷却塔内水管内循环水加热后，低温烟气由烟气排放口排出。所述的烟气排放口通过烟气循环管与炭化炉的进风口连通，低温烟气回流至炭化炉内作为进风，实现烟气的循环利用。
与现有技术相比，本发明首次将炭化炉和有机肥生产结合到一起，利用炭化炉产生高温烟气，通过烟气冷却塔利用高温烟气为循环水加热，使循环水达到适宜发酵菌种生长的条件，输送到快速有机肥系统中，促进有机肥发酵效率的提高。具体而言，本发明具有以下创新点：
(1)解决了传统炭化炉炭化过程中高温烟气的处理问题，避免了高温烟气对环境的热污染，并且使高温烟气利用到有机肥生产系统中实现了资源的循环利用。
(2)本发明解决了传统有机肥生产由于升温速率慢导致生产效率低的问题，利用炭化炉产生的高温烟气对有机肥生产环境进行加热，有效地缩短了畜禽粪便的发酵时间，提高了有机肥的生产效率。
(3)本发明针对于农村家庭农林废弃物量少、种类多、原料复杂的特点设计，具有简单、粗放、实用型的特点。适用于农林废弃物的就地炭化与畜禽粪便快速发酵的联动生产，实现废弃生物质的资源化再利用。
附图说明
图1为本发明的系统总体结构示意图。
图2为炭化炉的结构示意图。
图3为烟气净化装置结构示意图。
图4为烟气管道及热水回流管道布置图。
其中，1为炭化炉，2为烟气管道，3为烟气净化装置，4为烟气冷却塔，5为腐熟发酵室，6为进风口，7为进料口，8为烟气出口，9为出风口，10为喷淋装置，11为点火口，12为炭化室，13为炭收集口，14为风机，15为多层过滤网，16为旋转推进器，17为烟气排放口，18为热水回流管道，19为发酵室内水管，20为烟气冷却塔内水管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，如图1所示，包括炭化炉1、烟气净化装置3、烟气冷却塔4及腐熟发酵室5，炭化炉1、烟气净化装置3及烟气冷却塔4顺序通过烟气管道2连接，烟气冷却塔4与腐熟发酵室5之间通过热水回流管道18连通，生物质在炭化炉1中炭化，产生的烟气经过烟气净化装置3净化后进入烟气冷却塔4中为烟气冷却塔内水管20内循环水加热，烟气冷却塔内水管20内循环水通过热水回流管道18进入腐熟发酵室5，为畜禽粪便的腐熟发酵提供热量。
如图2所示，炭化炉1为下吸式固定床炭化炉，在炭化炉1内设置有炭化室12，炭化室12的上方与下方分别设置有进料口7与炭收集口13，炭化炉1上设置有与炭化室12相通的进风口6与出风口9，在炭化室12的上端设置与烟气管道2连通的烟气出口8，在炭化室12的侧边设有点火口11。进风口6连接在炭化室12的下端，出风口9连接在炭化室12的上端，且进风口6与出风口9位于炭化室12的相对侧。炭化室12内部连接喷淋装置10。喷淋装置10呈圆锥面分散于炭化室12内，用于炭化室12内降温。
首先在进料口7加入预处理过的生物质-秸秆燃料，然后进风口6提供氧气，点燃助燃剂后由点火口11送入炭化室12，使秸秆达到初步燃烧状态。在确定燃烧室内温度达到预设温度后，关闭进料口7，减小出风口9的抽风量，使秸秆在炭化室12内“焖烧”。若温度超高预设温度，通过喷淋装置10，使炭化室12内降温。炭化后所得的生物炭由炭收集口13收集。
如图3所示，烟气净化装置3的烟气入口位于多层过滤网15的下方，烟气出口位于多层过滤网15与风机14之间。烟气净化装置3上端为用于截留尘粒及焦油的多层过滤网15，底端为用于排出焦油的旋转推进器16，在多层过滤网15上方设置有用于促进烟气的快速流动的风机14。烟气净化装置3采用“下进上出”的进气方式，烟气从底部进入烟气净化装置3内，由于高温烟气的密度较低，并在外压的作用下向烟气净化装置3顶部运动，烟气在通过由活性炭等组成的多层过滤网15时，尘粒及焦油被截留，焦油在低温条件下冷凝，聚集于烟气净化装置3的底部，在旋转推进器16的作用下，焦油被慢慢挤出。
如图4所示，烟气冷却塔内水管20呈螺旋状布置，增大与烟气的接触面积，腐熟发酵室5内设置有呈螺旋状布置的发酵室内水管19，烟气冷却塔内水管20与发酵室内水管19之间通过热水回流管道18连通形成循环回路。其中，烟气冷却塔4是一个可调节的冷却装置，可以根据发酵菌种适宜生长的温度的不同可手动调节烟气冷却塔内水管20出水温度。烟气冷却塔4设置有用于排放烟气的烟气排放口17，经过烟气净化装置3净化后干净的烟气进入烟气冷却塔4中为烟气冷却塔内水管20内循环水加热后，低温烟气由烟气排放口17排出。烟气排放口17通过烟气循环管与炭化炉1的进风口连通，低温烟气回流至炭化炉1内作为进风，实现烟气的循环利用。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，其特征在于，包括炭化炉(1)、烟气净化装置(3)、烟气冷却塔(4)及腐熟发酵室(5)，所述的炭化炉(1)、烟气净化装置(3)及烟气冷却塔(4)顺序通过烟气管道(2)连接，所述的烟气冷却塔(4)与腐熟发酵室(5)之间通过热水回流管道(18)连通，生物质在炭化炉(1)中炭化，产生的烟气经过烟气净化装置(3)净化后进入烟气冷却塔(4)中为烟气冷却塔内水管(20)内循环水加热，烟气冷却塔内水管(20)内循环水通过热水回流管道(18)进入腐熟发酵室(5)，为腐熟发酵提供热量。
2.根据权利要求1所述的一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述的炭化炉(1)为下吸式固定床炭化炉，在炭化炉(1)内设置有炭化室(12)，炭化室(12)的上方与下方分别设置有进料口(7)与炭收集口(13)，炭化炉(1)上设置有与炭化室(12)相通的进风口(6)与出风口(9)，在炭化室(12)的上端设置与烟气管道(2)连通的烟气出口(8)，在炭化室(12)的侧边设有点火口(11)。
3.根据权利要求2所述的一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述的进风口(6)连接在炭化室(12)的下端，所述的出风口(9)连接在炭化室(12)的上端，且所述的进风口(6)与出风口(9)位于炭化室(12)的相对侧。
4.根据权利要求2所述的一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述的炭化室(12)内部连接喷淋装置(10)。
5.根据权利要求4所述的一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述的喷淋装置(10)呈圆锥面分散于炭化室(12)内，用于炭化室(12)内降温。
6.根据权利要求1所述的一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述的烟气净化装置(3)上端为用于截留尘粒及焦油的多层过滤网(15)，底端为用于排出焦油的旋转推进器(16)，在多层过滤网(15)上方设置有用于促进烟气的快速流动的风机(14)。
7.根据权利要求6所述的一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述的烟气净化装置(3)的烟气入口位于多层过滤网(15)的下方，烟气出口位于多层过滤网(15)与风机(14)之间。
8.根据权利要求1所述的一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述的烟气冷却塔内水管(20)呈螺旋状布置，所述的腐熟发酵室(5)内设置有呈螺旋状布置的发酵室内水管(19)，所述的烟气冷却塔内水管(20)与发酵室内水管(19)之间通过热水回流管道(18)连通形成循环回路。
9.根据权利要求1所述的一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述的烟气冷却塔(4)设置有用于排放烟气的烟气排放口(17)，经过烟气净化装置(3)净化后进入烟气冷却塔(4)中的烟气为烟气冷却塔内水管(20)内循环水加热后，低温烟气由烟气排放口(17)排出。
10.根据权利要求9所述的一种生物质炭化炉烟气余热利用系统，其特征在于，所述的烟气排放口(17)通过烟气循环管与炭化炉(1)的进风口连通，低温烟气回流至炭化炉(1)内作为进风。
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