CN107022360A - 一种生物质连续炭化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质连续炭化处理工艺，通过将生物质原料进行炭化得到生物质炭，炭化过程产生的生物质气体首先在沉降室、除尘器经过气固分离，生物质气进入喷淋塔喷淋、气液分离塔进行分离净化，分离出木醋液、焦油，净化分离出的生物质气体部分作为回转炉燃料，富余的生物质气供给土壤改良剂炭基肥的生产或民用燃料。本发明提高了农作物秸秆等综合利用，对保护产地环境、稳定农业生态平衡、缓解资源约束、促进农民增收起到了重要的作用。

Description

一种生物质连续炭化处理工艺
技术领域
本发明涉及一种生物质连续炭化处理工艺，属于生物质炭化及其能源化利用技术领域。
背景技术
生物质热解炭化技术是一种很有开发前景的生物质能源化利用技术，热解后会得到气固两类型态的产物，固体产物冷却后就得到生物质炭，气态产物冷却后通过净化分离分别得到生物质燃气、木焦油和木醋液，它是通过热解技术将生物质分解成生物质炭、热解气、焦油、木醋液等产品。
目前开发利用的注入土闷炭化炉、池式炭化炉等，普遍存在原材料适应性差、能耗高、炭化时间长、炭化生产效率低、质量难以控制、作业环境差和不能连续化生产等缺陷，近年来，在传统炭化炉的基础上，在炭化炉的基础上，在炭化炉本体、热解气回收和余热利用等方面进行改进，并设计开发了结构形式的炭化装置，降低装置的能耗。专利CN101220283A公开了一种连续式生物质炭化装置，但该方法没有将生物质缺氧燃烧和炭化过程合理分开，给生产控制带来一定难度。
CN102226092A公开了一种连续式生物质低温热解炭化方法及其炭化炉，但该方法需要补充燃料，另外热解气和焦油分段收集，没有净化处理措施，容易堵塞。且木醋液和木焦油混合在一起，浪费资源。
CN101353596A 公开了流化床生物质炭、气、油联产系统，但该方法采用空气流化生物质，在高温下生物质会与空气中的氧发生反应，生成二氧化碳，造成资源浪费，而且空气用于流化会带走一部分热量，生物质油会发生氧化，旋风后分离后直接进入冷却塔会使生物质油和粉尘粘合，堵塞管道。
CN102260508A公开了生物质干馏炭、气、油、液联产集中供气系统，涉及固定燃烧炉、接力式可移动干馏釜、冷却净化系统和无储气罐的输配系统，是一种类似连续生产、无储气柜的生物质干馏炭、气、油、液联产集中供气系统。因此，无论从生态角度还是从化境保护的角度出发，对生物质能炭化和利用的研究都是迫在眉睫的大问题目前也出现了关于对秸秆炭化装置以及秸秆炭化工艺的报道这些装置及工艺存在缺陷。
CN1100745A公开了一种生物质炭气油综合转换设备，裂解后木质气经过除尘、木焦油回收、冷凝器、洗涤塔、油气分离器进行分离，除尘器设置在高温区，防止管道堵塞，因为在高温区除尘，防止沥青降落与烟尘粘结成块而堵塞管道，洗气塔设置在油气分离器前上方，经水洗和油气分离后的燃气木焦油含量极低。
CN103627415A公开了生物质热解炭化炉热解后进入油气分离装置，分离出的液相进行油水分离，分离出木醋液和木焦油，气相进入气储箱供炭化炉，气体没有进一步净化措施，气体会携带木焦油和细小碳粉固体颗粒，粘结成块堵塞管道，焦油也容易在喷嘴处结焦。
CN101955780A公开了生物质炭、气、油与木醋液联产系统及联产方法,只能间歇生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种生物质连续炭化处理工艺，利用生物质废弃物在外热式回转炉中热解，并辅助气固分离、气体喷淋、冷却净化，生产出生物质炭、生物质燃气、木醋液和木焦油，实现了规模化、连续化、自动化生产工艺，生物质炭喷淋木醋液后生产炭基复合肥或土壤改良剂，生物质气部分自用，提高了农作物秸秆等综合利用，对保护产地环境、稳定农业生态平衡、缓解资源约束、促进农民增收起到了重要的作用。
为解决上述技术问题，本发明提供一种生物质连续炭化处理工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）将生物质颗粒料输送到炭化炉，在绝氧条件下进行干燥、炭化，并生成生物质气和生物质炭；
（2）生成的生物质气和生物质炭进入与炭化炉相连接的沉降室内进行气固分离，生物质炭经过冷却、粉碎、喷淋木醋液后输送至包装袋包装；
（3）生物质气从沉降室上部出来进入除尘器，脱除气体中携带的细小灰尘和炭粉；
（4）生物质气经过除尘器除尘净化后进入至少两级串联喷淋塔，生物质气在喷淋塔中冷却的同时脱除气体中含有的木醋液、木焦油以及少量炭粉，喷淋液进入沉降罐中进行沉降分离，分离出沉渣、木醋液、木焦油，将木焦油收集储存至焦油储罐；
（5）沉降罐沉降分离出的木醋液经过冷却塔冷却后进入喷淋塔，循环喷淋生物质气；一级沉降罐中的木醋液PH<5.5后，由一级沉降罐经过泵输送到木醋液储罐，一部分用于喷淋生物质炭，剩余的木醋液可以作为木醋液叶面肥；二级沉降罐中的木醋液输入到一级沉降罐，二级沉降罐中补充新鲜水；
（6）从喷淋塔净化后的气体进入气液分离塔，将携带的液体分离出来，分离出的液体经过泵打入木醋液储罐，从气液分离塔上部出来的气体通过风机进入液封罐，从液封罐出来的气体进入缓冲罐；
（7）气体在缓冲罐中进一步净化，净化分离出的生物质气体进入气柜，部分作为回转炉燃料，富余的生物质气收集利用。
进一步地，上述步骤（1）中，将所述生物质颗粒料通过带电磁除铁器的皮带秤计量，并且通过螺旋进料机输送到外热式回转炉。
进一步地，上述步骤（1）中，所述螺旋进料机设有氮气充入口，置换回转炉中的氧气，确保炭化在绝氧条件下进行。
进一步地，上述步骤（1）中，炭化温度为350～650℃。
进一步地，上述步骤（2）中，从沉降室分离出的生物质炭经过一级水冷螺旋输送机输送、夹棍粉碎机粉碎、二级水冷螺旋输送机输送、木醋液喷淋罐喷淋后包装。
进一步地，上述步骤（4）中，除尘后的生物质气经过至少两级串联喷淋塔洗涤净化后，生物质气温度降到50℃以下。
进一步地，上述步骤（4）中，所述的喷淋塔喷淋携带到沉降罐的少量气体，经换热器后由助燃风机输送至炭化炉燃烧或直接火炬烧掉。
进一步地，所述炭化炉、沉降室、除尘器、喷淋塔以及气液分离塔是在-4000～3000Pa下进行，首选微负压。
本发明所达到的有益效果：
（1）本发明采用了生物质颗粒料进料方式，颗粒料经过皮带秤计量，在输送过程中电磁除铁器可以将造粒过程遗落在颗粒中损坏机器的零件分离出来，防止损坏炉子或后续夹棍卡死。
（2）本发明创造性地将生物质颗粒输送到外热式回转炉进行炭化，颗粒料在转动炉膛内炭化均匀，有利于减少炭化时间，提高效率。
（3）本发明在颗粒料炭化后，进入沉降室，固体生物质炭通过水冷式螺旋输送机从沉降室分离、冷却、夹棍粉碎后均匀喷淋木醋液，还可以将生物质炭中的火星喷灭，防止火灾，喷淋木醋液具有增强生物质炭杀菌、驱虫的作用；喷淋木醋液的生物质炭可以作为炭基肥的原料或土壤改良剂，木醋液也可以作为木醋液叶面肥。
（4）炭化生成的生物质气体经过喷淋塔喷淋净化，提高生物质气纯度，净化后的生物质气作为炭化炉燃料或其他民用。
（5）经过喷淋塔净化气体进入气液分离塔分离携带的液体，由风机输入液封罐，液封罐将前后气体通道强制切断，防止气体回流以及空气进入炉膛而使炭燃烧。
（6）喷淋塔喷淋液在沉降罐中沉降分离，回收木醋液、焦油，携带的少量气体收集后经换热器后由助燃风机输送至炭化炉燃烧或直接火炬烧掉，防止有机气体排放到大气中污染环境。
（7）生产工艺模块化式一体化设计，结构简单，实现了生物质热解DCS自动化控制。
（8）生产工艺全密闭，炭化产生的气体、粉尘以及焦油可以收集利用，减少污染，且生产出生物质炭、生物质气、木醋液和木焦油等有用资源得以利用。
附图说明
图1是本发明的原理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供一种生物质连续炭化处理工艺，包括以下步骤：
（1）将生物质颗粒料通过配备电磁除铁器的皮带秤计量，电磁除铁器可以将造粒过程遗落在颗粒中损坏机器的零件分离出来，防止损坏炉子或后续夹棍卡死；将生物质颗粒料通过螺旋进料机输送到外热式回转炉，颗粒料在转动炉膛内炭化均匀，有利于减少炭化时间，提高效率；所述螺旋进料机设有氮气充入口，置换回转炉中的氧气，使生物质粒料在绝氧条件下进行干燥、炭化，炭化温度为350～650℃，生成生物质气和生物质炭。
（2）生成的生物质气和生物质炭进入与炭化炉相连接的沉降室内进行气固分离，从沉降室分离出的生物质炭经过一级水冷螺旋输送机输送、夹棍粉碎机粉碎、二级水冷螺旋输送机输送、木醋液喷淋罐喷淋后，经炭输送机输送至包装袋里包装。喷淋液可以将生物质炭中的火星喷灭，防止火灾；喷淋木醋液还具有增强生物质炭杀菌、驱虫的作用；喷淋木醋液的生物质炭可以作为炭基肥的原料或土壤改良剂，木醋液也可以作为木醋液叶面肥。
（3）生物质气从沉降室上部出来进入除尘器，脱除气体中携带的细小灰尘和炭粉，除尘器中沉积固体颗粒定期清理。
（4）生物质气经过除尘器除尘净化后进入至少两级串联喷淋塔，生物质气温度降到50℃以下，生物质气在喷淋塔中冷却的同时脱除气体中含有的木醋液、木焦油以及少量炭粉，喷淋液进入沉降罐中进行沉降分离，分离出沉渣、木醋液、木焦油，将木焦油收集储存至焦油储罐；喷淋塔喷淋携带到沉降罐的气体，携带的少量气体经由沉降罐收集经换热器后由助燃风机输送至炭化炉燃烧或直接火炬烧掉，防止有机气体排放到大气中污染环境。
（5）沉降罐沉降分离出的木醋液经过冷却塔冷却后进入喷淋塔，循环喷淋生物质气；一级沉降罐中的木醋液PH<5.5后，由一级沉降罐经过泵输送到木醋液储罐，一部分用于喷淋生物质炭；二级沉降罐中的木醋液输入到一级沉降罐，二级沉降罐中补充新鲜水。
（6）从喷淋塔净化后的气体进入气液分离塔，将携带的液体分离出来，分离出的液体经过泵打入木醋液储罐，从气液分离塔上部出来的气体通过风机进入液封罐，从液封罐出来的气体进入缓冲罐。液封罐将前后气体通道强制切断，防止气体回流以及空气进入炉膛而使炭燃烧。
（7）气体在缓冲罐中进一步净化，净化分离出的生物质气体进入气柜，部分作为回转炉燃料，富余的生物质气供给土壤改良剂炭基肥的生产或民用燃料。
上述炭化炉、沉降室、除尘器、喷淋塔以及气液分离塔是在-4000Pa～3000Pa下进行，首选微负压。
本发明利用生物质废弃物在外热式回转炉中热解，并辅助气固分离、气体喷淋、冷却净化，生产出生物质炭、生物质燃气、木醋液和木焦油，实现了规模化、连续化、自动化生产工艺，生物质炭喷淋木醋液后生产炭基复合肥或土壤改良剂，生物质气部分自用，提高了农作物秸秆等综合利用，对保护产地环境、稳定农业生态平衡、缓解资源约束、促进农民增收起到了重要的作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种生物质连续炭化处理工艺，其特征是，包括以下步骤：
（1）将生物质颗粒料输送到炭化炉，在绝氧条件下进行干燥、炭化，并生成生物质气和生物质炭；
（2）生成的生物质气和生物质炭进入与炭化炉相连接的沉降室内进行气固分离，生物质炭经过冷却、粉碎、喷淋木醋液后输送至包装袋包装；
（3）生物质气从沉降室上部出来进入除尘器，脱除气体中携带的细小灰尘和炭粉；
（4）生物质气经过除尘器除尘净化后进入至少两级串联喷淋塔，生物质气在喷淋塔中冷却的同时脱除气体中含有的木醋液、木焦油以及少量炭粉，喷淋液进入沉降罐中进行沉降分离，分离出沉渣、木醋液、木焦油，将木焦油收集储存至焦油储罐；
（5）沉降罐沉降分离出的木醋液经过冷却塔冷却后进入喷淋塔，循环喷淋生物质气；一级沉降罐中的木醋液PH<5.5后，由一级沉降罐经过泵输送到木醋液储罐，一部分用于喷淋生物质炭，剩余的木醋液可以作为木醋液叶面肥；二级沉降罐中的木醋液输入到一级沉降罐，二级沉降罐中补充新鲜水；
（6）从喷淋塔净化后的气体进入气液分离塔，将携带的液体分离出来，分离出的液体经过泵打入木醋液储罐，从气液分离塔上部出来的气体通过风机进入液封罐，从液封罐出来的气体进入缓冲罐；
（7）气体在缓冲罐中进一步净化，净化分离出的生物质气体进入气柜，部分作为回转炉燃料，富余的生物质气收集利用。
2.根据权利要求1所述的一种生物质连续炭化处理工艺，其特征是，上述步骤（1）中，将所述生物质颗粒料通过带电磁除铁器的皮带秤计量，并且通过螺旋进料机输送到外热式回转炉。
3.根据权利要求2所述的一种生物质连续炭化处理工艺，其特征是，上述步骤（1）中，所述螺旋进料机设有氮气充入口，置换回转炉中的氧气，确保炭化在绝氧条件下进行。
4.根据权利要求1所述的一种生物质连续炭化处理工艺，其特征是，上述步骤（1）中，炭化温度为350～650℃。
5.根据权利要求1所述的一种生物质连续炭化处理工艺，其特征是，上述步骤（2）中，从沉降室分离出的生物质炭经过一级水冷螺旋输送机输送、夹棍粉碎机粉碎、二级水冷螺旋输送机输送、木醋液喷淋罐喷淋后包装。
6.根据权利要求1所述的一种生物质连续炭化处理工艺，其特征是，上述步骤（4）中，除尘后的生物质气经过至少两级串联喷淋塔洗涤净化后，生物质气温度降到50℃以下。
7.根据权利要求1所述的一种生物质连续炭化处理工艺，其特征是，上述步骤（4）中，所述的喷淋塔喷淋携带到沉降罐的气体，收集后经换热器由助燃风机输送至炭化炉燃烧或直接火炬烧掉。
8.根据权利要求1所述的一种生物质连续炭化处理工艺，其特征是，所述炭化炉、沉降室、除尘器、喷淋塔以及气液分离塔是在-4000～3000pa下进行，首选微负压。
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