CN105778951B - 一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法 - Google Patents
一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105778951B CN105778951B CN201610347119.5A CN201610347119A CN105778951B CN 105778951 B CN105778951 B CN 105778951B CN 201610347119 A CN201610347119 A CN 201610347119A CN 105778951 B CN105778951 B CN 105778951B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- charing
- combustion gas
- electricity
- workshop section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
- C10B57/10—Drying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/58—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
- C10J3/60—Processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/82—Gas withdrawal means
- C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0903—Feed preparation
- C10J2300/0906—Physical processes, e.g. shredding, comminuting, chopping, sorting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0903—Feed preparation
- C10J2300/0909—Drying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/0916—Biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/0916—Biomass
- C10J2300/092—Wood, cellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1671—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with the production of electricity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
- C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法,属于炭化技术和生物质资源能源利用技术领域。本发明利用生物质资源进行炭化过程,并对炭化过程中的产生的物质进行综合利用。本发明有如下益处:本发明克服了炭化处理中炭、气、油、电、热互相联产的技术瓶颈,实现了炭、气、油、电、热的联产;本发明对炭化原料进行了粉碎、固化处理,保证了炭化过程中,炭化、气化产物连续不断的输出,为后续的连续发电过程提供了保障;本发明对能源进行了高效多级利用,对发电机组产生的烟气所携带的热能进行了综合利用,提高了能源的利用率,降低了成本;本发明采用了封闭的水循环冷却系统,减少了对水资源的使用,减轻了对外界的污染。
Description
技术领域
本发明属于炭化技术和生物质资源能源利用技术领域,具体的说是涉及一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法。
背景技术
生物质能在世界能源消耗中居第四位,仅次于煤炭、石油、天然气,占世界总能耗的15%~18%。我国生物质能资源丰富,但大部分生物质资源没有得到有效利用。生物质能具有的优点如下:炭排放少,对环境友好,生物质的灰分小,含氮量也都很小,使用过程中几乎没有粉尘、氮氧化物等排放;生物质能直接或间接来源于植物,并通过植物的光合作用实现再生。在传统生物质资源的能量转化应用技术中,始终无法突破炭、气、油、电、热联产的技术瓶颈。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有炭化方法无法突破炭、气、油、电、热联产的问题,提供一种能实现炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法。
本发明一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法包括如下步骤:
收集炭化生产的原料;
将收集到的炭化生产原料进行粉碎;
将粉碎的炭化原料进行干燥、固化,其干燥产物含水量为15~20%,固化产物的密度大于1.25g/cm³;
将固化后的炭化原料放进专用炭化炉中,在无氧状态下进行炭化、气化处理,炭化、气化处理;
分类收集炭化、气化处理过程中产生的木炭、燃气、焦油、木醋液,待用。
所述专用炭化炉由炉罩(1)、内罩(2)、料框(3)、炉台(4)、密封盖(5)、定位杆(6)、温控装置、控制装置、热电偶、冷却罩组成,其中,炉台(4)由电缆槽(401)、定位杆安装基础(402)、密封槽(403)、冷却加热进气管(404)、内烟井(405)、烟气联通管(406)、外烟井(407)、烟气排出管(408)、冷却加热出气管(409)、热电偶安装槽(410)、液体联通管(411)组成,电缆槽(401)、定位杆安装基础(402)、密封槽(403)、内烟井(405)、外烟井(407)、热电偶安装槽(410)位于炉台(4)的表面,冷却加热进气管(404)、烟气联通管(406)、烟气排出管(408)、冷却加热出气管(409)、液体联通管(411)嵌入到炉台(4)的内部,炉罩(1)、内罩(2)、料框(3)放置到炉台(4)上,料框(3)位于内罩(2)的内部,内罩(2)位于炉罩(1)的内部,密封盖(5)安装在外烟井(407)上。
内罩(2)的表面由凹凸面(201)构成,内罩(2)的底部设有内罩裙面(202),内罩裙面(202)放置在密封槽(403)内,内罩裙面(202)与密封槽(403)之间的空隙用细沙填充,炉罩(1)放置在内罩(2)的裙面(202)上。
炉台(4)设有内烟井(405)和外烟井(407),内烟井(405)和外烟井(407)的上部通过烟气联通管(406)相互联通,内烟井(405)和外烟井(407)的底部通过液体联通管(411)相互联通,外烟井(407)通过烟气排出管(408)与外部管道连接。
炉台(4)设有冷却加热进气管(404)和冷却加热出气管(409)。
炉台(4)为集装箱模块化可移动式的。
内罩(2)与炉台(4)接触的位置是密封的,内罩(2)的内部气体不能与大气接触。
将炭化、气化处理过程中的燃气进行净化,并将净化后的燃气进行储存和使用;直接利用燃气或储存的燃气进行发电和其它使用;
完成炭化、气化处理后,将完成炭化的物料温度降低到350℃-400℃,将炭化后的物料吊装至活化炉中,通过物理法蒸汽活化将炭化过程中产生的木炭变为活性炭;
采用冷却炭化过程产生的烟气的方法,分离得到木醋液和焦油,并将木醋液和焦油作为产品供给外界使用。
完成炭化、气化处理后,将炭化的物料温度降低到350℃-400℃的处理过程是在专用炭化设备内的密闭无氧环境下进行的。
燃气净化、发电方法包括如下步骤:
冷凝工段:将炭化、气化过程中产生的燃气依次进行木醋液分离脱除处理、木焦油分离脱除处理,对脱离出来的木醋液和木焦油进行分别储存;
加压工段:将经过冷凝工段处理的燃气进行过滤,除掉大颗粒的灰尘和液态水,再将燃气通入风机中进行加压处理,将燃气的压力升高到19.6KPa;
吸附工段:将加压工段处理后的燃气进行活性炭吸附处理;
精细过滤工段:然后再将吸附工段处理后的燃气采用离心分离、冷凝析出水分和破沫捕雾三级净化处理,除去燃气中99%的灰尘及水分,过滤后的燃气中尘埃粒径≤5um,无液态水;
稳压工段:将精细过滤工段处理后的燃气再通过稳压储气罐,通过加压工段风机和稳压储气罐的调节,控制燃气的压力变化率≤1kPa/min;
发电阶段:将经过冷凝工段、加压工段、精细过滤工段、稳压工段的燃气通入到生物质气发电机组,进行发电;
余热回收工段:生物质气发电机组排出的烟气的温度为500℃-600℃,将该烟气通入余热回收锅炉,对烟气的热能进行回收再利用。
将余热回收工段回收的热量用于烘干炭化原材料;将余热回收工段回收的热量用于产生蒸汽,并利用该蒸汽对生产加工设备进行清洗;将余热回收工段回收的热量供给外界使用;采用封闭的水循环冷却系统对生产加工设备进行降温处理。
在上述的方法中,炭化生产的原料可为各种速生的能源林、薪炭林、灌木林、木材及森林工业废弃物;农作物秸秆、稻壳、稻杆、蔗渣等农业废弃物;水生植物;油料植物。
在上述的方法中,将炭化、气化处理过程中的燃气进行净化,并将净化后的燃气发电或进行储存。储存的燃气可用于发电或者供给外界使用。
在上述的方法中,完成炭化、气化处理后,将完成炭化的物料温度降低到350℃-400℃,将炭化后的物料吊装至活化炉中,通过物理法蒸汽活化将炭化过程中产生的木炭变为活性炭。此工艺相比传统炭化、活化工艺,降低了炭的氧化程度和生产成本,大颗粒的炭可以完全炭化并活化,提高了炭机体的机械强度,和活性炭的出炭率,大大提高了工作效率和产品质量,对亚甲基蓝和碘吸附值的控制更加有效,孔容孔径和比表面积不再受炭化工艺和炭化时间的影响,直接可以进行不同物料的生物质结构来区分对比。
在上述的方法中,采用冷却炭化过程产生的烟气的方法,分离得到木醋液和焦油,并将木醋液和焦油作为产品供给外界使用。
在上述的方法中,燃气净化、发电方法包括如下步骤:
冷凝工段:生物质气首先经过木醋液冷凝器,由卧式散热水风扇水箱提供循环冷却水给木醋液冷凝器,控制燃气温度在合适的温度,使绝大部分的木醋液分离并脱除;木醋液分离后,燃气进入到木焦油冷凝器,卧式散热风扇水箱供给低温水给木焦油冷凝器,进一步的将燃气降温并控制在合适温度,使大部分的木焦油在木焦油冷凝器中脱除并收集到相应的木焦油和木醋液储罐中。燃气凝结的木焦油会粘附在木醋液冷凝器和木焦油冷凝器内的换热管上,降温效率会下降,需要定期的通入高温蒸汽进行吹扫,清除设备中附着的木焦油。
加压工段:从木焦油冷凝器出来的燃气进入压缩机前置过滤器,过滤掉大颗粒的灰尘和液态水,再进入罗茨风机加压,将燃气的压力从3KPa升高到19.6KPa,升高燃气的压力以克服后端燃气净化设备的背压阻力和输送管道摩擦阻力,同时通过恒压控制器和变频器控制燃气专用罗茨风机,以稳定的压力输出燃气。
吸附工段:经过变频罗茨风机加压的燃气进入到活性炭吸附柜,活性炭吸附柜采用活性炭吸附净化机理,脱除燃气中残留下的焦油、苯、灰尘等杂质,同时活性炭也可以脱除部分硫化物;燃气凝结的木焦油会粘附在活性炭失去活性,吸附效果会下降,需要定期的通入高温蒸汽进行吹扫,清除活性炭表面的木焦油以及灰尘。
精细过滤工段:然后再将吸附工段处理后的燃气采用离心分离、冷凝析出水分和破沫捕雾三级净化处理,除去燃气中99%的灰尘及水分,过滤后的燃气中尘埃粒径≤5um,无液态水。至此完成生物质气化气的降温、净化、加压处理,成品净化燃气中的杂质含量:水分含量≤40mg/Nm³,木醋液含量≤20mg/Nm³,木焦油含量≤50mg/Nm³,灰尘含量≤30 mg/Nm³,水分含量≤40mg/Nm³,温度≤40℃。
稳压工段:净化后的燃气再通过稳压储气罐及可输送给生物质气发电机组使用,通过前工段变频罗茨风机和稳压储气罐的调节,控制燃气的压力变化率≤1kPa/min。
发电阶段:将经过冷凝工段、加压工段、精细过滤工段、稳压工段的燃气通入到生物质气发电机组,进行发电。
余热回收工段:发动机排烟温度为500℃-600℃,将高温的烟气引入发动机排烟余热回收锅炉,单台机组满负荷运行时,通过余热回收锅炉每小时可制取蒸汽400KG,制取的蒸汽即可以满足净化设备进行蒸汽吹扫使用,不同温度的烟气还可以用于原材料干燥工段以及炭化炉的加热和冷却工段中;也可以将回收的热量用于炭化原料的干燥或直接将热量供给外界使用。
本发明一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法与现有技术相比有如下有益效果:
1、本发明克服了炭化处理中炭、气、油、电、热相互联产之间的技术瓶颈,实现了炭、气、油、电、热的联产。
2、本发明对炭化原料进行了粉碎、固化处理,增加了单位体积的原料质量,保证了炭化过程中,炭化、气化产物连续不断的输出,为后续的连续发电过程提供了保障。
3、本发明对能源进行了高效多级利用,对发电机组产生的烟气所携带的热能进行了综合利用,提高了能源的利用率,降低了成本。
4、本发明采用了封闭的水循环冷却系统,减少了对水资源的使用,减轻了对外界的污染。
附图说明
图1是本发明 一种改进的高效高温环保炭化、气化炉的结构立体爆炸示意图。
图2是本发明 一种改进的高效高温环保炭化、气化炉的结构平面爆炸示意图。
图3是本发明 一种改进的高效高温环保炭化、气化炉的结构立体示意图。
图4是本发明 一种改进的高效高温环保炭化、气化炉的俯视示意图。
图5是本发明 一种改进的高效高温环保炭化、气化炉炉台的俯视示意图。
图6是本发明 一种改进的高效高温环保炭化、气化炉炉台的A-A剖面示意图。
图7是本发明 一种改进的高效高温环保炭化、气化炉炉台的B-B剖面示意图。
图8是本发明 一种改进的高效高温环保炭化、气化炉炉台的C-C剖面示意图。
图9是本发明 一种改进的高效高温环保炭化、气化炉的D-D剖面示意图。
图10是本发明一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法的流程示意图。
图11是本发明一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法燃气净化、发电方法的流程示意图。
图中,1-炉罩、2-内罩、3-料框、4-炉台、5-密封盖、6-定位杆、401-电缆槽、402-定位杆安装基础、403-密封槽、404-冷却加热进气管、405-内烟井、406-烟气联通管、407-外烟井、408-烟气排出管、409-冷却加热出气管、410-热电偶安装槽、411-液体联通管、201-凹凸面、202-内罩裙面;A-A:A截面剖视图、B-B:B截面剖视图、C-C:C截面剖视图、D-D:D截面剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和工作过程对本发明一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法技术方案做进一步的描述。
为了实现实现炭、气、油、电、热联产,本发明的炭化加工方法主要包括如下步骤:收集炭化生产的原料;将收集到的炭化生产原料进行粉碎;将粉碎的炭化原料进行干燥、固化,干燥产物的含水量为15~20%,固化产物的密度大于1.25g/cm³;将固化后的炭化原料放进炭化设备中,进行炭化、气化处理,炭化、气化处理在无氧状态下进行;分类收集炭化、气化处理过程中产生的木炭、燃气、焦油、木醋液。
本发明的炭化加工方法主要包括如下步骤:
收集炭化生产的原料,如秸秆、锯材加工废料等。
将收集到的炭化生产原料进行粉碎;原材料采集从传统的集中在生产区内变为直接在资源采集地进行粉碎,大量节约了运输和劳动力成本及大大提高了工作效率,原料本身的含水率35~40%会随粉碎过程大量散失降至20~25%,为下干燥工艺大大降低了干燥成本。
将粉碎的炭化原料进行干燥、固化;将粉碎后的材料含水率通过干燥工艺降至15~20%,固化后的材料密度大于1.25g/cm³。
在粉碎过程中,将固化后的炭化原料放进炭化设备中,进行炭化、气化处理。
分类收集炭化、气化处理过程中产生的木炭、燃气、焦油、木醋液。
将炭化、气化处理过程中的燃气进行净化,并将净化后的燃气进行储存。储存的燃气可用于发电或者供给外界使用。
将完成炭化工作的装置温度降至400℃后,将装置吊装至活化炉进行活化,此工艺相比传统炭化、活化工艺,降低了炭的氧化程度和生产成本,大颗粒的炭可以完全炭化并活化,提高了炭机体的机械强度和活性炭的出炭率,大大提高了工作效率和产品质量,对亚甲基蓝和碘吸附值的控制更加有效,孔容孔径和比表面积不再受炭化工艺和炭化时间的影响,直接可以进行不同物料的生物质结构来区分对比。
在上述的过程中,燃气净化、发电方法包括如下步骤:
冷凝工段:生物质气首先经过木醋液冷凝器,由卧式散热水风扇水箱提供循环冷却水给木醋液冷凝器,控制燃气温度在合适的温度,使绝大部分的木醋液分离并脱除;木醋液分离后,燃气进入到木焦油冷凝器,卧式散热风扇水箱供给低温水给木焦油冷凝器,进一步的将燃气降温并控制在合适温度,使大部分的木焦油在木焦油冷凝器中脱除并收集到相应的木焦油和木醋液储罐中。燃气凝结的木焦油会粘附在木醋液冷凝器和木焦油冷凝器内的换热管上,降温效率会下降,需要定期的通入高温蒸汽进行吹扫,清除设备的木焦油。
加压工段:从木焦油冷凝器出来的燃气进入压缩机前置过滤器,过滤掉大颗粒的灰尘和液态水,再进入罗茨风机加压,将燃气的压力从3KPa升高到19.6KPa,升高燃气的压力以克服后端燃气净化设备的背压阻力和输送管道摩擦阻力,同时通过恒压控制器和变频器控制燃气专用罗茨风机,以稳定的压力输出燃气。
吸附工段:经过变频罗茨风机加压的燃气进入到活性炭吸附柜,活性炭吸附柜采用活性炭吸附净化机理,脱除燃气中残留下的焦油、苯、灰尘等杂质,同时活性炭也可以脱除部分硫化物;燃气凝结的木焦油会粘附在活性炭失去活性,吸附效果会下降,需要定期的通入高温蒸汽进行吹扫,清除活性炭表面的木焦油以及灰尘。
精细过滤工段:将加压工段处理后的燃气进行活性炭吸附处理,然后再采用离心分离、冷凝析出水分和破沫捕雾三级净化处理,除去燃气中99%的灰尘及水分,过滤后的气中尘埃粒径≤5um,无液态水。至此完成生物质气化气的降温、净化、加压处理,成品净化燃气中的杂质含量:水分含量≤40mg/Nm³,木醋液含量≤20mg/Nm³,木焦油含量≤50mg/Nm³,灰尘含量≤30 mg/Nm³,水分含量≤40mg/Nm³,温度≤40℃。
稳压工段:净化后的燃气再通过稳压储气罐及可输送给生物质气发电机组使用,通过前工段变频罗茨风机和稳压储气罐的调节,控制燃气的压力变化率≤1kPa/min。
发电阶段:将经过冷凝工段、加压工段、精细过滤工段、稳压工段的燃气通入到生物质气发电机组,进行发电,并将发出的电能自用或供给外界使用。
余热回收工段:发动机排烟温度为500℃-600℃,将高温的烟气引入发动机排烟余热回收锅炉,单台机组满负荷运行时,通过余热回收锅炉每小时可制取蒸汽400KG,制取的蒸汽即可以满足净化设备进行蒸汽吹扫使用,不同温度的烟气还可以用于原材料干燥工段以及炭化炉的加热和冷却工段中。
将余热回收工段回收的热量用于烘干炭化原材料或供给外界使用。
将余热回收工段回收的热量用于产生蒸汽,并利用该蒸汽对生产加工设备进行清洗。
采用封闭的水循环冷却系统对生产加工设备进行降温处理。
稳压工段处理之后的燃气也可储存或直接供给外界使用。
如图1到图9所示,所述专用炭化炉由炉罩1、内罩2、料框3、炉台4、密封盖5、定位杆6、温控装置、控制装置、热电偶、冷却罩组成,其中,炉台4由电缆槽401、定位杆安装基础402、密封槽403、冷却加热进气管404、内烟井405、烟气联通管406、外烟井407、烟气排出管408、冷却加热出气管409、热电偶安装槽410、液体联通管411组成,电缆槽401、定位杆安装基础402、密封槽403、内烟井405、外烟井407、热电偶安装槽410位于炉台4的表面,冷却加热进气管404、烟气联通管406、烟气排出管408、冷却加热出气管409、液体联通管411嵌入到炉台4的内部,炉罩1、内罩2、料框3放置到炉台4上,料框3位于内罩2的内部,内罩2位于炉罩1的内部,密封盖5安装在外烟井407上。
所述的内罩2的表面由凹凸面201构成,内罩2的底部设有内罩裙面202,内罩裙面202放置在密封槽403,内罩裙面202与密封槽403之间的空隙用细沙填充,炉罩1放置在内罩2的裙面202上,炉罩1的重量施加到内罩群面202上,提高内罩群面2底面与炉台4的接触质量,内罩裙面202与密封槽403之间的空隙用细沙填充能阻止内罩2内的气体外逸,凹凸面201有利于内罩2的受热和冷却。
所述的炉台4设有内烟井405和外烟井407,内烟井405和外烟井407的上部通过烟气联通管406相互联通,内烟井405和外烟井407的底部通过液体联通管411相互联通,外烟井407通过烟气排出管408与外部管道连接,烟气联通管406能使内烟井405中的烟气进入到外烟井407中,再通过烟气排出管408进入外部管道;内烟井405中的液体能通过液体联通管411进入到外烟井407中,当需要取出炭化过程产生的液体时,只需打开密封盖5即可,不需要打开炉罩1,不需要中断炭化过程,极大的提高了炭化质量。
所述的炉台4设有冷却加热进气管404和冷却加热出气管409,二者有利于对内罩2内温度的控制,也解决了炭化过程中热量回收和完成炭化后的冷却的问题。
所述的炉台4为集装箱模块化可移动式的,有利于解决木炭原材料分布分散的问题,有利于实现农林生物质资源的集约化利用。
所述的内罩2与炉台4接触的位置是通过密封槽中的细沙密封的,内罩2的内部气体不能与大气接触,木炭原料放置在料框3中,料框3放置在内罩2中,木炭原料放置在内罩2中进行充分的炭化而不发生氧化现象;通过冷却加热进气管404和冷却加热出气管409将炭化产生的气体输出并进行综合利用,装料密度在1.1g/cm3、容积3.6m³的单台炭化炉,燃气可供两台500千瓦/小时的发电机组连续运行。
实施例:专用炭化炉工作过程如下:将多个炉台4串联在一起,将原料放入料框3中,本实用新型使用外网电力或者柴油发电机提供动力启动,使炉罩1通电加热,使用红外辐射原理将温度为600℃的热量传导至内罩2,再由内罩2将吸收到的热量传导至料框3中的生物质物料使其受热分解。在从常温状态逐步升温到120℃时,料框3中的生物质材料主要分解的成分是水蒸汽;150℃~450℃时材料从炭化到裂解,烟气主要成分为水蒸汽、焦油、甲烷及其他可燃性气体,同时大量析出生物质萃取液和部分焦油流入内烟井405和外烟井407中;450℃~600℃时,烟气主要成分为甲烷、氢气等各种可燃气体,烟气经净化去水和焦油后便能进入燃气发电机做功发电,燃气发电机产生的废气通过冷却加热进气管404吹入下一工作循环的炉台4,进行物料预热,或经过换热后,对已经完成炭化的工作单位吹入进行冷却;燃气发电机产生的电能启动下一工作循环装置。
实际应用表明:在单台炭化炉正常工作的情况下,能为单台500千瓦/小时发电机的连续运转提供能量。
Claims (9)
1.一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法,包括如下步骤:
收集炭化生产的原料;
将收集到的炭化生产原料进行粉碎;
将粉碎的炭化原料进行干燥、固化,其干燥产物含水量为15~20%,固化产物的密度大于1.25g/cm³;
将固化后的炭化原料放进专用炭化炉中,在无氧状态下进行炭化、气化处理,炭化、气化处理;
分类收集炭化、气化处理过程中产生的木炭、燃气、焦油、木醋液,待用;
所述专用炭化炉由炉罩(1)、内罩(2)、料框(3)、炉台(4)、密封盖(5)、定位杆(6)、温控装置、控制装置、热电偶、冷却罩组成,其中,炉台(4)由电缆槽(401)、定位杆安装基础(402)、密封槽(403)、冷却加热进气管(404)、内烟井(405)、烟气联通管(406)、外烟井(407)、烟气排出管(408)、冷却加热出气管(409)、热电偶安装槽(410)、液体联通管(411)组成,电缆槽(401)、定位杆安装基础(402)、密封槽(403)、内烟井(405)、外烟井(407)、热电偶安装槽(410)位于炉台(4)的表面,冷却加热进气管(404)、烟气联通管(406)、烟气排出管(408)、冷却加热出气管(409)、液体联通管(411)嵌入到炉台(4)的内部,炉罩(1)、内罩(2)、料框(3)放置到炉台(4)上,料框(3)位于内罩(2)的内部,内罩(2)位于炉罩(1)的内部,密封盖(5)安装在外烟井(407)上;
所述内罩(2)的表面由凹凸面(201)构成,内罩(2)的底部设有内罩裙面(202),内罩裙面(202)放置在密封槽(403)内,内罩裙面(202)与密封槽(403)之间的空隙用细沙填充,炉罩(1)放置在内罩(2)的裙面(202)上。
2.根据权利要求1所述的一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法,其特征在于炉台(4)设有内烟井(405)和外烟井(407),内烟井(405)和外烟井(407)的上部通过烟气联通管(406)相互联通,内烟井(405)和外烟井(407)的底部通过液体联通管(411)相互联通,外烟井(407)通过烟气排出管(408)与外部管道连接。
3.根据权利要求1所述的一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法,其特征在于炉台(4)设有冷却加热进气管(404)和冷却加热出气管(409)。
4.根据权利要求1所述的一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法,其特征在于炉台(4)为集装箱模块化可移动式的。
5.根据权利要求1或2所述的一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法,其特征在于内罩(2)与炉台(4)接触的位置是密封的,内罩(2)的内部气体不能与大气接触。
6.根据权利要求1所述的一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法,其特征在于将炭化、气化处理过程中的燃气进行净化,并将净化后的燃气进行储存和使用;直接利用燃气或储存的燃气进行发电和其它使用;
完成炭化、气化处理后,将完成炭化的物料温度降低到350℃-400℃,将炭化后的物料吊装至活化炉中,通过物理法蒸汽活化将炭化过程中产生的木炭变为活性炭;
采用冷却炭化过程产生的烟气的方法,分离得到木醋液和焦油,并将木醋液和焦油作为产品供给外界使用。
7.根据权利要求4所述的一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法,其特征在于完成炭化、气化处理后,将炭化的物料温度降低到350℃-400℃的处理过程是在专用炭化设备内的密闭无氧环境下进行的。
8.根据权利要求1或2所述的一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法,其特征在于燃气净化、发电方法包括如下步骤:
冷凝工段:将炭化、气化过程中产生的燃气依次进行木醋液分离脱除处理、木焦油分离脱除处理,对脱离出来的木醋液和木焦油进行分别储存;
加压工段:将经过冷凝工段处理的燃气进行过滤,除掉大颗粒的灰尘和液态水,再将燃气通入风机中进行加压处理,将燃气的压力升高到19.6KPa;
吸附工段:将加压工段处理后的燃气进行活性炭吸附处理;
精细过滤工段:然后再将吸附工段处理后的燃气采用离心分离、冷凝析出水分和破沫捕雾三级净化处理,除去燃气中99%的灰尘及水分,过滤后的燃气中尘埃粒径≤5um,无液态水;
稳压工段:将精细过滤工段处理后的燃气再通过稳压储气罐,通过加压工段风机和稳压储气罐的调节,控制燃气的压力变化率≤1kPa/min;
发电阶段:将经过冷凝工段、加压工段、精细过滤工段、稳压工段的燃气通入到生物质气发电机组,进行发电;
余热回收工段:生物质气发电机组排出的烟气的温度为500℃-600℃,将该烟气通入余热回收锅炉,对烟气的热能进行回收再利用。
9.根据权利要求7所述的一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法,其特征在于将余热回收工段回收的热量用于烘干炭化原材料;将余热回收工段回收的热量用于产生蒸汽,并利用该蒸汽对生产加工设备进行清洗;将余热回收工段回收的热量供给外界使用;采用封闭的水循环冷却系统对生产加工设备进行降温处理。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610347119.5A CN105778951B (zh) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | 一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610347119.5A CN105778951B (zh) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | 一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105778951A CN105778951A (zh) | 2016-07-20 |
CN105778951B true CN105778951B (zh) | 2019-04-26 |
Family
ID=56379425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610347119.5A Active CN105778951B (zh) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | 一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105778951B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106518475A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-03-22 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 一种利用稻草制备生物质炭基尿素肥料的系统及方法 |
CN107365614A (zh) * | 2017-08-15 | 2017-11-21 | 四川雷鸣环保装备有限公司 | 烟秆生物成型燃料资源化循环利用方法 |
CN108970300B (zh) * | 2018-07-20 | 2020-07-07 | 桃源县虹鑫竹业有限公司 | 一种新型竹炭烟气处理系统 |
CN109097078A (zh) * | 2018-09-21 | 2018-12-28 | 河南博顿生物科技有限公司 | 一种农作物秸秆炭化制备生物质燃料的方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2154265Y (zh) * | 1993-02-26 | 1994-01-26 | 李京浩 | 井式活性炭纤维材料活化炭化炉 |
CN1706916A (zh) * | 2004-06-07 | 2005-12-14 | 徐浩 | 有机废弃物再生能源转化工艺及所用设备 |
CN102718383A (zh) * | 2012-06-06 | 2012-10-10 | 上海中科高等研究院 | 使用微波辅助热解就地转化含碳资源的热解装置及方法 |
CN203128486U (zh) * | 2013-03-27 | 2013-08-14 | 徐学冬 | 一种高效高温环保炭化炉 |
CN104263392A (zh) * | 2014-10-08 | 2015-01-07 | 江西友林能源科技有限公司 | 不锈钢移动炭窑 |
CN104372165A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-02-25 | 天津市顺通带钢有限公司 | 耐用型罩式退火炉 |
CN105331380A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-02-17 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 发电系统和发电方法 |
-
2016
- 2016-05-24 CN CN201610347119.5A patent/CN105778951B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2154265Y (zh) * | 1993-02-26 | 1994-01-26 | 李京浩 | 井式活性炭纤维材料活化炭化炉 |
CN1706916A (zh) * | 2004-06-07 | 2005-12-14 | 徐浩 | 有机废弃物再生能源转化工艺及所用设备 |
CN102718383A (zh) * | 2012-06-06 | 2012-10-10 | 上海中科高等研究院 | 使用微波辅助热解就地转化含碳资源的热解装置及方法 |
CN203128486U (zh) * | 2013-03-27 | 2013-08-14 | 徐学冬 | 一种高效高温环保炭化炉 |
CN104263392A (zh) * | 2014-10-08 | 2015-01-07 | 江西友林能源科技有限公司 | 不锈钢移动炭窑 |
CN104372165A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-02-25 | 天津市顺通带钢有限公司 | 耐用型罩式退火炉 |
CN105331380A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-02-17 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 发电系统和发电方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105778951A (zh) | 2016-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105778951B (zh) | 一种炭、气、油、电、热联产的炭化加工方法 | |
CN101775299A (zh) | 农作物秸秆限氧自热式热解快速制炭设备 | |
CN105439140B (zh) | 一种活性炭制备系统及其制备方法 | |
CN108059160A (zh) | 一种竹炭的生产方法及该方法所用的炭化装置 | |
CN104479719B (zh) | 移动式秸秆热解制备液体燃料的装置与方法 | |
CN104877713A (zh) | 一种生物质热解气二次高温裂解与余热回用系统 | |
CN102807884A (zh) | 一种竹材热裂解液化制备生物油及生物炭的方法 | |
CN206127211U (zh) | 一种生物质连续热解炭化装置 | |
CN108342211A (zh) | 一种新型生物质热解综合利用工艺以及系统 | |
CN201439092U (zh) | 以垃圾分选物为原料制取煤气和/或活性炭的系统 | |
CN103409153B (zh) | 生物质闪速连续干馏工艺 | |
CN101270288A (zh) | 生物质原料造气设备及工艺方法 | |
CN104910935A (zh) | 一种生物质炭、气、油、液、热、电多联产的装置及其方法 | |
CN204958813U (zh) | 一种生物质炭和木醋液的生产装置 | |
CN101974351B (zh) | 规模化固定床生物质气化发电生产工艺及成套设备 | |
CN106947541A (zh) | 一种基于低阶煤热解水蒸汽熄焦水煤气制氢的组合方法及系统 | |
CN101613613B (zh) | 秸秆快速热裂解过程的高效热能利用方法 | |
CN101570691B (zh) | 生物质炭化、汽化设备及工艺 | |
CN207671989U (zh) | 农业秸秆及林业废弃物的综合利用系统 | |
CN106085475B (zh) | 一种生物质连续分解工艺及装置 | |
CN106118701A (zh) | 一种高产炭量的生物质炭化工艺及系统 | |
CN205586996U (zh) | 一种活性炭热再生装置 | |
CN205740888U (zh) | 一种减少生物质产气过程中二氧化碳产率的装置 | |
CN106670209A (zh) | 处理生活垃圾的系统和方法 | |
CN204417427U (zh) | 一种可连续生产生物质热裂解燃气的成套装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |