CN106947501A - 生物质热解炭气油液的生产方法 - Google Patents

Abstract

生物质热解炭气油液的生产方法属于环保新能源技术领域，目的在于提供一种生物质热解炭气油液的生产方法，解决现有技术存在的连续性差、炭化时间长和效率低的问题。本发明包括以下步骤：将待炭化的物料进行粉碎处理并进行烘干，直到水分在20％以内；将烘干处理得到的物料通过物料传输机输送至气炭炉中，经气炭炉炭化得到炭粉和可燃气体；得到的炭粉经气炭炉下部结构进行收集，得到的可燃气体经集气管输出并进入到除尘器中，去除可燃气体中的灰尘；再经木醋液分离器凝结获得木醋液；去除木醋液的可燃气体经喷淋塔净化器去除可燃气体中的焦油，获得的焦油经喷淋塔净化器下方收集；通过引风机将喷淋塔净化器中的可燃气体引出供其他设备使用。

Description

生物质热解炭气油液的生产方法

技术领域

本发明属于环保新能源技术领域，具体涉及一种生物质热解炭气油液的生产方法。

背景技术

近些年，国内对生物质能源开发利用有了较大的发展，但由于生物质特别是秸秆类的特殊性，综合利用程度和能源转化率较低，特别是北方地区，广大农村还基本上延用传统的燃烧方法，生活和冬季采暖使用剩余部分无法处理便会就地焚烧，既浪费了资源又污染了环境。

现有技术中生物质热解炭气油液的生产方法采用干馏制炭法，干馏热解依靠罐体外部加热发生炭化，而罐体封闭外部加热炭化时间长且有周期性，按设备炭化能力来衡量，干馏封闭制炭依据广体的空间溶剂，而封闭罐体必须是容积内的物料整体状态，连续性差，炭化时间长，效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质热解炭气油液的生产方法，解决现有技术存在的连续性差、炭化时间长和效率低的问题，实现对生物质的炭化，避免生物质资源的浪费，同时避免焚烧带来的环境污染。

本发明的生物质热解炭气油液的生产方法包括以下步骤：

步骤一：将待炭化的物料进行粉碎处理；

步骤二：将步骤一粉碎处理的物料进行烘干，直到水分在20％以内；

步骤三：将步骤二中进行烘干处理得到的物料通过物料传输机输送至气炭炉中，经气炭炉炭化得到炭粉和可燃气体；

步骤四：步骤三中得到的炭粉经气炭炉下部结构进行收集，步骤三中得到的可燃气体经集气管输出；

步骤五：步骤四中经集气管输出的可燃气体进入到除尘器中，通过除尘器去除可燃气体中的灰尘；

步骤六：经步骤五去除灰尘得到的可燃气体经木醋液分离器凝结获得木醋液，获得的木醋液经木醋液分离器下方收集；

步骤七：经步骤六去除木醋液的可燃气体经喷淋塔净化器去除可燃气体中的焦油，获得的焦油经喷淋塔净化器下方收集；

步骤八：通过引风机将喷淋塔净化器中的可燃气体引出供其他设备使用。

步骤一中所述的将待炭化的物料进行粉碎处理具体为：秸秆类粉碎后，长不大于5cm，直径不大于2cm。

步骤三中，在气炭炉中热解的温度大于等于350℃。

步骤三中，在气炭炉中热解的温度为550℃。

步骤五中除尘器除尘采用沉降式除尘。

步骤六中所述的木醋液分离器的数量为两个，两个木醋液分离器顺次设置。

步骤六中的木醋液分离器采用凝结方式去除木醋液。

步骤七中所述的喷淋塔净化器的数量为两个，两个喷淋塔净化器顺次设置。

步骤七中的喷淋塔净化器采用水喷淋或喷雾的方式清除焦油。

步骤六和步骤七顺序互换。

本发明的有益效果为：本发明的生物质热解炭气油液的生产方法可将生物质转化为可燃气、炭粉、焦油和木醋液四种产品，物料通过自燃产生的温度促使物料本身发生气化分解，秸秆类可热解气化的成分达到75％左右，这是在缺氧条件下自燃热解的状态，余下25％左右为固体炭物质。

热解气体中含有多种物质，主要是可燃气体一氧化碳、甲烷、氢气、氮气等。这其中也包括焦油、木醋液和水蒸气。物料热解的温度大概350度以上，温度越高热解的时间相对越短，气化制炭炉是缺氧状态下热解。目前市场普遍使用的碳化设备是封闭罐式，炭化时间较长大约4小时以上还不能连续生产炭化。本设备可以实现连续炭化作业。依靠物料细碎的程度和在炉内的堆积高度实现堆积密度达到断绝空气而自然热解产生可燃气体，剩余固体物质为固炭物质。从炉内输出的可燃气体包含多种成分，用冷凝的工艺方法提取木醋液，从可燃气中的含有多种物质的气体中把能结露成液态木醋液提取出来，成分比较复杂100多种物质，可做叶面肥、有机农药也可用于化工提纯生产高端的医药、化妆品及其它的化工产品。焦油类似于沥青状态，可做燃料、肥料、工业化工，作为基本化工原料可提起取几百种物质，广泛应用于市场。在煤燃料当中烧锅炉把它作为一种有害的成分进行清除和处理，我们设备简单提取用于农业。本发明提取焦油的方法：采用水喷淋和喷雾清除可燃气中的烟气，这就是可燃气体中的焦油。用喷淋和喷雾清除烟雾中的焦油是最简单直接的办法。经过木醋液的提取和焦油的清除使可燃气体的成分进一步得到净化，这是可燃气可作为清洁的可燃气能源，用于烧锅炉和家庭生活采暖以及其他一些使用能源单位使用。本发明连续性好、炭化时间短和效率高。

附图说明

图1为本发明的生物质热解炭气油液的生产方法的生产线的设备结构示意图；

图2为本发明的生物质热解炭气油液的生产方法的生产线的设备中气炭炉结构主视剖视图；

图3为本发明的生物质热解炭气油液的生产方法的生产线的设备中气炭炉下部结构右视剖视图；其中：1、物料烘干设备，2、物料传输机，3、气炭炉，301、炉体，302、炉排炉箅子，303、传动轴，304、滚轮，305、旋转盘，306、拉杆，307、集气管，308、孔门，309、温度测量仪，310、出炭搅龙机，311、拨料轴，312、刮料板，313、第二摆线减速机，4、除尘器，401、方体结构，402、锥体结构，403、开关阀门，5、木醋液分离器，501、木醋液出口，502、水位计，6、供水系统，7、喷淋塔净化器，8、引风机，9、控制系统，10、锅炉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

实施例一：

参见附图1，本发明的生物质热解炭气油液的生产方法采用的生产线的设备包括：

物料烘干设备1，所述物料烘干设备1对待炭化的物料进行烘干；

进料口处通过物料传输机2和所述物料烘干设备1的出料口连接的气炭炉3，通过所述气炭炉3实现物料的炭化，同时热解可燃气体；

和所述气炭炉3炉体301内通过连接管连接的除尘器4，气炭炉3内产生的可燃气体进入到除尘器4去除可燃气体中的灰尘；

通过连接管和所述除尘器4出气口连接的木醋液分离器5；

通过连接管和所述木醋液分离器的出气口连接的喷淋塔净化器7，清除焦油；

通过连接管和所述喷淋塔净化器7的出气口连接的引风机8，所述引风机8的另一端与使用可燃气体的设备通过连接管连接；

和控制系统9，所述控制系统9控制整体是保证生产设备的各环节能够合理均衡高效正常运行。

参见附图2和附图3，所述气炭炉3包括：

一体式炉体301，上部筒状结构，下部为锥状结构，筒状结构上端开有进料口，锥状结构下端中心位置开有出料口，所述出料口相对锥状结构下端面向下凹陷，所述炉体301内部上部为物料装载部，中间为炭料分离部，下部为炭装载部，所述物料装载部为炉体301整体的四分之三高度；

设置在炉体301内部的炭料分离部处的炉排炉箅子302，所述炉排炉箅子302通过运动驱动机构实现水平往复运动；

设置在炭料分离部和炭装载部的集气管307，所述集气管307下面均匀设置有两排进气孔，所述集气管307通过连接管和除尘器4连接；

设置在炭装载部的拨料结构，所述拨料结构将落入炭装载部的炭拨到锥状结构下端的出料口；

以及设置在锥状结构下端的出料口处的出炭搅龙机310。

所述运动驱动机构包括传动轴303、滚轮304、第一摆线减速机、旋转盘305和拉杆306，多个平行设置的传动轴303位于所述炉排炉箅子302下方，每个传动轴303上均匀设置有多个滚轮304，每个传动轴303的一个端部和一个拉杆306铰接，所述拉杆306的另一端和一个旋转盘305上设置的偏心轴铰接，所述旋转盘305和一个第一摆线减速机连接。

所述拨料结构包括同一水平面的六个拨料轴311，六个拨料轴311对称分布在炉体301下端出料口两侧，每个拨料轴311上交错设置有刮料板312，位于出料口左侧的三个拨料轴311逆时针旋转位于出料口右侧的三个拨料轴311顺时针旋转，六个拨料轴311由链轮和链条组合传动，左右方向由一对齿轮传递，任意一个拨料轴311的一个端部和一个第二摆线减速机313连接实现转动。

所述炉体301还包括用于观察、检测以及取样用的孔门308和温度测量仪309，所述孔门308和温度测量仪309位于所述炉体301物料装载部相对应位置的侧壁处。

所述除尘器4采用沉降式除尘、布袋式除尘、过滤式除尘或水幕式除尘。

所述除尘器4采用沉降室除尘，包括上下两部分，上部为方体结构401、下部为锥体结构402；所述锥体结构402下端设置有开关阀门403，所述除尘器4进气口处设置有冲击壁。进入到除尘器4内的可燃气体与冲击壁碰撞，灰尘缓冲下落到锥体结构402中，可燃气体经出气口流出，通过锥体结构402下端设置的开关阀门403不定时对下落到锥体结构402中的灰尘进行清除。

两个所述木醋液分离器5连续设置，所述木醋液分离器5为筒状结构，内部为循环设置的输气管，循环设置的输气管一端和木醋液分离器5的进气口连接，另一端和木醋液分离器5的出气口连接，所述输气管下端设置有木醋液出口501，所述木醋液分离器5的内部腔体通过连接管和一个循环供水系统6连接，所述木醋液分离器5侧壁设置有水位计502。

两个所述喷淋塔净化器7连续设置，所述喷淋塔净化器7为筒状结构，喷淋塔净化器7的进气口设置在一侧的下部，出气口设置在另一侧的上部，在喷淋塔净化器7内侧壁与所述进气口在同一竖直线上均匀设置有5个喷嘴，每个喷嘴喷出水雾。

两个所述喷淋塔净化器7连续设置，所述喷淋塔净化器7为筒状结构，喷淋塔净化器7的进气口设置在一侧的下部，出气口设置在另一侧的上部，在喷淋塔净化器7顶部均匀设置多个喷嘴，每个喷嘴喷出水。

本发明的气炭炉3炉体301结构和功能可分为四部分，由于炉体301的上部、中部、下部和底部出炭搅龙机310四部分构成，上部炉体301，用来装载生物质物料的主体，占有炉体301的四分之三空间，中部炉体301内水平分布5根传动轴303，没跟传动轴303上有6套限位滚轮304，滚轮304拖住往复运动的炉排炉箅子302，炉排炉箅子302拖住上部炉体301的所有物料，炉排炉箅子302往复运动依靠炉体301外的第一摆线减速机的旋转盘305连接的拉杆306产生往复运动，往复运动的目的是实现炭层分离下落，下部炉内装有集气管307和拨炭结构，集气管307两端固定在炉体301上，可增强炉体301强度，集气管307下面的两排进气孔可导入可燃气体，集气管307与炉底之间安装的六组拨料结构，目的是将炭化料拖箱炉体301中部通过出炭搅龙机310输出。

本发明的生物质气化制炭的炭化的工艺技术原理，是属于自然热解，炉体301设计为长方形结构，生物质物料在炉体301内的炉排炉箅子302靠自燃产生的温度热解炭化的，自燃热解炭化与干馏罐体炭化的区别在于，干馏热解依靠罐体外部加热发生炭化，而自燃炭化就开物料自身燃烧进行炭化的，自燃炭化的状态也称为缺氧燃烧，本气化制炭是依靠炉体301内物料堆积高度产生的密度阻断气流实现缺氧自燃炭化的。

本气化制炭可对生物质物料在炉体301内的炭化状态情况进行监控和检测，并根据具体炭化状况调整炉排炉箅子302往复运动的速度，生物质炭化的基本原理就是物质达到热解的温度可挥发的成分大量析出，剩余固体物质为炭质，木质类和玉米秸秆类自身碳含量在50％左右，其中的固定碳大约11％左右，所以炭化后的炭料只有25-30％之间，其中包括二次还原所产生的固炭。

本气化制炭炉的炭化过程具有连续性，自燃炭化时间短，效率高，而罐体封闭外部加热炭化时间长具有周期性，按设备炭化能力来衡量，干馏封闭制炭依据广体的空间溶剂，自燃制炭依据炉体301内的平方面积，炭化发生的状态、自燃炭化是层面状态，而封闭罐体必须是容积内的物料整体状态，所以两种炭化形式产生的炭化效率是完全不同的。

炉内炭化的状态从孔门308可以取样直接观察和检测，也可以从温度测量仪309了解掌握炉内炭化情况。

生物质物料在温度达到350度以上可挥发的成分开始析出，在炉排炉箅子302和传动轴303下部安装有贯通炉体301内的集气管307，炉体301内气体外输的动力是靠引风机8产生的，引风机8的流量和风压大小相应产气量多少相匹配，本炉体301的下部空间较大，析出的气体进入集气管307是产生流速，流速会裹挟轻质微小炭灰尘，被析出的气体就是可燃气体，气体中不但有炭灰尘主要是烟尘，烟尘就是炭灰微粒物、焦油质微粒物和木醋液成分等混合体，所以需要进行相应的净化。

可燃气体从炉体301内的集气管307输出进入除尘器4进行除尘，可燃气体从除尘器4的上部输出进入木醋液分离器5，木醋液分离器5类似于热交换器，使可燃气体中的处于汽化状态的液态物质得到凝结，就是生物质热解过程中产生木醋液成分，木醋液的成分比较复杂，近二百种，主要成分是醋酸，木醋液，可燃气体在木醋液分离器5中得到进一步净化后进入喷淋塔净化器7，清除焦油，得到的可燃气体可用于锅炉10和生活等各方面的使用。

炭料落入炉体301内的下部被双向旋转的拨料结构不断推向中间的出料搅龙机，出料搅龙机的头端为锥体结构402，炭料进入锥体结构402内，空间变小，会使炭料的阻力和密度增大。从而实现隔绝炉内气体外泄和外部空气进入炉体内的密封难题。

生物质炭化的条件是温度时间还必须在缺氧的环境中来实现，能实现连续不断的生产的气炭炉3必然有进料口和出料口，如何实现进料口和出料口都能达到相对密封是实现连续炭化的关键，解决进料口空气进入的方法是物料必须是散碎状态，炉体301具备堆积物料的高度，靠物料堆积产生的堆积密度达到阻断空气流通进入的目的，如果物料的颗粒密度较大和疏松，就必须采用封闭式方式进料，还可以装配辅助设备清除炉体301上部的空气。

炭料在输出炉体301的出料口也必须达到封闭状态，阻断空气进入炉体301内，本发明采用的方法是出料口锥状结构，当炭料被推到出料口时压缩致密，隔断空气进入。

本发明的生物质热解炭气油液的生产方法包括以下步骤：

步骤一：将待炭化的物料进行粉碎处理；

步骤二：将步骤一粉碎处理的物料进行烘干，直到水分在20％以内；

步骤三：将步骤二中进行烘干处理得到的物料通过物料传输机2输送至气炭炉3中，经气炭炉3炭化得到炭粉和可燃气体及副产品木醋液和焦油。

步骤四：步骤三中得到的炭粉经气炭炉3下部结构进行收集，步骤三中得到的可燃气体经集气管307输出；

步骤五：步骤四中经集气管307输出的可燃气体进入到除尘器4中，通过除尘器4去除可燃气体中的灰尘；

步骤六：经步骤五去除灰尘得到的可燃气体经木醋液分离器5凝结获得木醋液，获得的木醋液经木醋液分离器5下方收集；

步骤七：经步骤六去除木醋液的可燃气体经喷淋塔净化器7去除可燃气体中的焦油，获得的焦油经喷淋塔净化器7下方收集；

步骤八：通过引风机8将喷淋塔净化器中的可燃气体引出供其他设备使用。

步骤一中所述的将待炭化的物料进行粉碎处理具体为：秸秆类粉碎后，长不大于5cm，直径不大于2cm。

步骤三中，在气炭炉3中热解的温度大于等于350℃。

步骤三中，在气炭炉3中热解的温度为550℃。

步骤五中除尘器4除尘采用沉降式除尘，也可采用布袋除尘、旋风体除尘。

步骤六中所述的木醋液分离器5的数量为两个，两个木醋液分离器5顺次设置。

步骤六中的木醋液分离器5采用凝结方式去除木醋液。

步骤七中所述的喷淋塔净化器7的数量为两个，两个喷淋塔净化器7顺次设置。

步骤七中的喷淋塔净化器7采用水喷淋或喷雾的方式清除焦油。

本发明生产的产品和用途为：

本发明的生产线的设备气化制炭可将生物质转化为清洁能源气体、炭产品、木醋液和焦油，生产过程中不产生任何污染，生产成本低，生产出的产品附加值高市场应用领域广，发展潜力大。

可燃气体的主要成分是甲烷、一氧化碳和氢气，热值每立方米1500-3000大卡不等，可燃气体是清洁能源，在广大的农村可用于人们的日常生活和冬季采暖，也可用于锅炉10和其他行业使用。

炭产品应用范围比较广，生活、烧烤、工业翻沙铸造、食品、医药、污水处理、生产烟花爆竹或黑火药，还可以生产炭基肥料，国内多所农业大学和科研部门都有非常好的试验使用效果证明，炭基肥可以活化土壤，保墒抗旱，对植物有防病防虫减少污染的功能，炭基有机肥可以有效改变土壤沙化、板结、贫瘠状况，也可用来治理盐碱化的土地。

木醋液和焦油是本发明设备生产过程中的副产品，其成分比较复杂，经提纯生产多种化工、医药等产品，焦油既是化工原料也是农业肥料，木醋液用于蔬菜瓜果种植是非常好的叶面肥，还能起到防治病虫灾害的作用。

本发明使用范围广，可适用于广大的农村和城市周边，以村屯为单元，生产的可燃气可直接用于人们的日常生活和冬季采暖，也可用于工厂、学校和热力网集中供热，其余产品可市场销售，也可自用于农业，还可以集中深加工，延长产业链；本发明实用性能好，在农村布局使用可解决秸秆运输和储存场地，冬季农闲期，生产应用人员充足，也可以增加一部分人员收入，冬季生产不必占用大量存料场地，可选择就近田间地头进行临时存放，不影响耕地，除了可燃气体可用于生活和采暖，其他产品可销售，也可以掺杂畜禽粪便制成炭基有机肥，生产纯绿色有机蔬菜和粮食，替代化肥，本发明经济效益好，气炭炉3将生物质转变成清洁能源利用以及市场需求的高附加值产品，投入少，见效快，成本回收周期短，本发明社会效益好，各种生物质转化成清洁能源和产品，即解决了广大农村对新能源的需求，也减少了生物质对环境的污染。

Claims (9)

1.生物质热解炭气油液的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将待炭化的物料进行粉碎处理；

步骤二：将步骤一粉碎处理的物料进行烘干，直到水分在20％以内；

步骤三：将步骤二中进行烘干处理得到的物料通过物料传输机(2)输送至气炭炉(3)中，经气炭炉(3)炭化得到炭粉和可燃气体；

步骤四：步骤三中得到的炭粉经气炭炉(3)下部结构进行收集，步骤三中得到的可燃气体经集气管(307)输出；

步骤五：步骤四中经集气管(307)输出的可燃气体进入到除尘器(4)中，通过除尘器(4)去除可燃气体中的灰尘；

步骤六：经步骤五去除灰尘得到的可燃气体经木醋液分离器(5)凝结获得木醋液，获得的木醋液经木醋液分离器(5)下方收集；

步骤七：经步骤六去除木醋液的可燃气体经喷淋塔净化器(7)去除可燃气体中的焦油，获得的焦油经喷淋塔净化器(7)下方收集；

步骤八：通过引风机(8)将喷淋塔净化器(7)中的可燃气体引出供其他设备使用。

2.根据权利要求1所述的生物质热解炭气油液的生产方法，其特征在于，步骤一中所述的将待炭化的物料进行粉碎处理具体为：秸秆类粉碎后，长不大于5cm，直径不大于2cm。

3.根据权利要求1所述的生物质热解炭气油液的生产方法，其特征在于，步骤三中，在气炭炉(3)中热解的温度大于等于350℃。

4.根据权利要求3所述的生物质热解炭气油液的生产方法，其特征在于，步骤三中，在气炭炉(3)中热解的温度为550℃

5.根据权利要求1所述的生物质热解炭气油液的生产方法，其特征在于，步骤五中除尘器(4)除尘采用沉降式除尘。

6.根据权利要求1所述的生物质热解炭气油液的生产方法，其特征在于，步骤六中所述的木醋液分离器(5)的数量为两个，两个木醋液分离器(5)顺次设置。

7.根据权利要求1或6所述的生物质热解炭气油液的生产方法，其特征在于，步骤六中的木醋液分离器(5)采用凝结方式去除木醋液。

8.根据权利要求1所述的生物质热解炭气油液的生产方法，其特征在于，步骤七中所述的喷淋塔净化器(7)的数量为两个，两个喷淋塔净化器(7)顺次设置。

9.根据权利要求1或8所述的生物质热解炭气油液的生产方法，其特征在于，步骤七中的喷淋塔净化器(7)采用水喷淋或喷雾的方式清除焦油。