CN105199761A - 机制炭炭化脱焦工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机制炭炭化脱焦工艺，包括：S1)炭化，将生物质原料在炭化炉内炭化；所述炭化过程中产生的气体依次经过S2)脱焦净化、S3)高压静电除焦、S4)液相分离、S5)活性炭净化、S6)增压后再进行收集。本发明还公开了一种实现上述工艺的装置，该装置包括依次通过管道连接的炭化炉、粗脱焦装置、高压静电除焦塔、液相分离器、活性炭净化塔、压缩机和储气罐。本发明的工艺和装置可以将炭化后的木煤气充分净化，特别是将焦油去除，并且能够满足作为发电使用。

Description

机制炭炭化脱焦工艺及装置
技术领域
本发明是一种机制炭炭化脱焦工艺及装置，属于制碳领域。
背景技术
机制炭炭化是将生物质材料如木屑、秸秆等在高温、缺氧条件下形成多孔碳结构。炭化过程中会产生大量的煤气，这些煤气没有充分利用，导致能源的浪费。CN102032553A《一种连续回转式生物质热解炭化和锅炉供热一体化的设备》公开了一种利用生物质热解炭化产生木煤气，通过燃烧后产生的高温烟气为生物质热解提供高温能量的设备，虽然该设备将木煤气进行了回收利用，但是该设备存在以下的不足：煤气易凝结成固态焦，造成管道堵塞，污染设备和环境。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的之一是提供一种机制炭炭化脱焦工艺，通过该工艺将炭化过程中产生的木煤气进行净化、提纯。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种机制炭炭化脱焦工艺及装置，包括,S1)炭化，将生物质原料在炭化炉内炭化；
所述炭化过程中产生的气体依次经过S2)粗脱焦、S3)高压静电除焦、S4)液相分离、S5)活性炭净化和S6)增压后再进行收集。
本发明的工艺可以将炭化后的木煤气充分净化，特别是将焦油去除，并且能够满足作为发电使用。
与此同时本发明的目的之二在于提供一种实现上述工艺的机制炭炭化脱焦装置，该装置包括依次通过管道连接的炭化炉、粗脱焦装置、高压静电除焦塔、液相分离器、活性炭净化塔、压缩机和储气罐。
进一步地，所述炭化炉包括炉体，所述炉体包括同轴套设的内炉体和外炉体，所述内炉体与外炉体之间为封闭的燃烧室，所述内炉体的内部为放置物料的炭化室。
进一步地，所述粗脱焦装置包括脱焦塔和冷凝塔，所述脱焦塔包括冷凝箱和位于冷凝箱内的两列上下错开的凝焦板，两列凝焦板分别位于冷凝箱的竖向中心面的两侧，每个凝焦板均由冷凝箱的内壁至竖向中心面向下倾斜，所述冷凝箱的底部为排焦口，所述冷凝箱侧壁上靠近底部位置设有气体出口，所述气体出口通过支管与燃烧室连通。
进一步地，所述冷凝塔包括脱焦室，所述脱焦室内设有一组进气管和一组出气管，所述进气管和出气管内填充有吸附杂质的填充料，所述脱焦室的顶部对应进气管和出气管的上方分别设有进气口和出气口，所述脱焦室的底部为焦油排出口，所述焦油排出口上设有闸门所述闸门通过销轴与焦油排出口铰接，所述销轴外套设有扭簧，所述扭簧两端分别与闸门和焦油排出口连接，自然状态下，在扭簧作用下闸门处于关闭状态，当闸门上的焦油重量达到设定值时，闸门克服扭簧阻力向下摆动以使焦油排出口打开。
附图说明
图1为本发明一种机制炭炭化脱焦装置的结构示意图；
图2为本发明一种机制炭炭化脱焦装置的局部结构示意图；
图中：1-炭化炉、2-粗脱焦装置、3-高压静电除焦塔、4-液相分离器、5-活性炭净化塔、6-压缩机、7-储气罐、11-内炉体、12-外炉体、13-燃烧室、14-炭化室、21-脱焦塔、22-冷凝塔、211-冷凝箱、212-凝焦板、213-排焦口、214-气体出口、215-支管、221-脱焦室、222-进气管、223-出气管、224-进气口、225-出气口、226-焦油排出口、227-闸门、228-销轴、229-扭簧。
具体实施方式
实施例1
一种机制炭炭化脱焦工艺，包括如下步骤
S1)炭化，将生物质原料在炭化炉内炭化；
S2)粗脱焦，炭化过程产生的木煤气内混有杂质、烟尘等，通过该步骤将部分烟尘和焦油过滤；
S3)高压静电除焦，静电除焦器的作用是利用强电场的作用，使半水煤气中的尘埃、油雾等细微粒带上负电荷并向阴极移动，中和后被吸附、沉淀排出，达到清除的目的，清除大部分的烟尘和焦油；
S4)液相分离；
S5)活性炭净化，通过活性炭吸附残余杂质；
S6)增压，增压后便于收集；
本实施例的工艺流程可以将炭化后的木煤气充分净化，特别是将焦油去除，并且能够满足作为发电使用。
实施例2
一种机制炭炭化脱焦装置，包括依次通过管道连接的炭化炉1、粗脱焦装置2、高压静电除焦塔3、液相分离器4、活性炭净化塔5、压缩机6和储气罐7。生物质原料如粉料或是由粉料制成的棒料在炭化炉1内炭化，炭化过程产生的烟气经粗脱焦装置2粗除尘除焦、高压静电除焦塔3精除尘除焦、液相分离器4分离液体、活性炭净化塔5吸附有害物质、最后经压缩机6压缩增压后储存在储气罐7内，储气罐7内的气体可以用于发电机发电。其中储气罐7不少于4个。
所述炭化炉1包括炉体，所述炉体包括同轴套设的内炉体11和外炉体12，所述内炉体11与外炉体12之间为封闭的燃烧室13，所述内炉体11的内部为放置物料的炭化室14。生物质的粉末或棒材吊装至炭化室14内，燃烧室13内燃料燃烧产生的热量进入通过热传导进入炭化室14内，使物料被高温炭化，炭化过程中产生热烟气。
所述粗脱焦装置2包括脱焦塔21和冷凝塔22，所述脱焦塔21包括冷凝箱211和位于冷凝箱内的两列上下错开的凝焦板212，两列凝焦板分别位于冷凝箱的竖向中心面的两侧，每个凝焦板均由冷凝箱的内壁至竖向中心面向下倾斜，所述冷凝箱211的底部为排焦口213，所述冷凝箱211侧壁上靠近底部位置设有气体出口214，所述气体出口213通过支管215与燃烧室13连通。炭化炉内产生的热烟气进入冷凝箱211内后遇到凝焦板212，热气中的有害物质遇到凝焦板212后凝结成焦油，并从排焦口213排出，除焦后的热气则进入冷凝塔22。两列凝焦板212交错布置使得，热气局部形成涡流，与凝焦板212接触更加充分，凝焦效果更好。支管215将气体出口213的部分气体热量进行回收至燃烧室13内，提高燃烧室13内温度。
所述冷凝塔22的数量不少于四个，各个冷凝塔之间串联，包括脱焦室221，所述脱焦室221内设有一组进气管222和一组出气管223，所述进气管222和出气管223内为循环水，所述脱焦室221的顶部对应进气管和出气管的上方分别设有进气口224和出气口225，烟气依序通过进气口224、进气管222、出气管223、出气口225，烟气中的结焦物质在进气管222和出气管223内被冷凝水冷却成焦油，并从底部排焦口排出。所述焦油排出口226上设有闸门227所述闸门227通过销轴228与焦油排出口226铰接，所述销轴外套设有扭簧229，所述扭簧229两端分别与闸门227和焦油排出口226连接，自然状态下，在扭簧作用下闸门227处于关闭状态，当闸门227上的焦油重量达到设定值时，闸门227克服扭簧229阻力向下摆动以使焦油排出口226打开。当焦油重量达到设定值时，闸门打开，这样集中收集焦油的控制方式，相比焦油逐渐滴落的收集方式，可以避免焦油在长时间滴落过程中污染空气，同时，收集处理效率高。
炭化炉与脱焦塔之间的管道、脱焦塔与冷凝塔之间的管道、支管215以及冷凝箱211外均套有冷却水套216，冷却水套216内通入循环冷却水，通过冷却水对冷却水套内相应的管道、支管215和冷凝箱211内的烟气进行冷却，防止烟气在高温结成固态焦而堵塞管道、支管215和冷凝箱211。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种机制炭炭化脱焦工艺，包括如下步骤：
S1)炭化，将生物质原料在炭化炉内炭化；
其特征在于：所述炭化过程中产生的气体依次经过S2)粗脱焦、S3)高压静电除焦、S4)液相分离、S5)活性炭净化和S6)增压后再进行收集。
2.一种机制炭炭化脱焦装置，其特征在于：包括依次通过管道连接的炭化炉(1)、粗脱焦装置(2)、高压静电除焦塔(3)、液相分离器(4)、活性炭净化塔(5)、压缩机(6)和储气罐(7)。
3.根据权利要求2所述的机制炭炭化脱焦装置，其特征在于：所述炭化炉(1)包括炉体，所述炉体包括同轴套设的内炉体(12)和外炉体(12)，所述内炉体(12)与外炉体(12)之间为封闭的燃烧室(13)，所述内炉体(12)的内部为放置物料的炭化室(14)。
4.根据权利要求3所述的机制炭炭化脱焦装置，其特征在于：所述粗脱焦装置(2)包括脱焦塔(21)和冷凝塔(22)，所述脱焦塔(21)包括冷凝箱(211)和位于冷凝箱内的两列上下错开的凝焦板(212)，两列凝焦板分别位于冷凝箱的竖向中心面的两侧，每个凝焦板均由冷凝箱的内壁至竖向中心面向下倾斜，所述冷凝箱(211)的底部为排焦口(213)，所述冷凝箱(211)侧壁上靠近底部位置设有气体出口(214)，所述气体出口(213)通过支管(215)与燃烧室(13)连通。
5.根据权利要求4所述的机制炭炭化脱焦装置，其特征在于：所述冷凝塔(22)包括脱焦室(221)，所述脱焦室(221)内设有一组进气管(222)和一组出气管(223)，所述进气管(222)和出气管(223)内填充有吸附杂质的填充料，所述脱焦室(221)的顶部对应进气管和出气管的上方分别设有进气口(224)和出气口(225)，所述脱焦室(221)的底部为焦油排出口(226)，所述焦油排出口(226)上设有闸门(227)所述闸门(227)通过销轴(228)与焦油排出口(226)铰接，所述销轴外套设有扭簧(229)，所述扭簧(229)两端分别与闸门(227)和焦油排出口(226)连接，自然状态下，在扭簧作用下闸门(227)处于关闭状态，当闸门(227)上的焦油重量达到设定值时，闸门(227)克服扭簧(229)阻力向下摆动以使焦油排出口(226)打开。
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