CN107166401A - 一种高湿醋糟气化直燃利用装置及其方法 - Google Patents

一种高湿醋糟气化直燃利用装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高湿醋糟气化直燃利用装置及其方法，其特点是：摈弃传统的加热方式，采用电感应加热方法，为反应器提供稳定持续的热量，实现湿醋糟热解气化制取中热值燃气。同时，本发明提出气化产物无脱焦直燃利用技术，即高温状态的气化产物经分离后得到的中热值燃气可直接燃烧，避免可冷凝烃类气态产物冷凝形成焦油，实现气化产物气的高效利用。并且，本发明将燃气燃烧后的尾气余热直接利用，用于干燥湿醋糟，使其含水率达到气化工艺所需的最佳范围。

Description

一种高湿醋糟气化直燃利用装置及其方法
技术领域
本发明涉及可再生能源技术领域，特别是涉及一种高湿醋糟气化直燃利用装置及其方法。
背景技术
醋糟是制醋过程中产生的固体废弃物，是粮食原料，米、麦、高粱等，酿造食醋后所剩余的残渣，其主要成分为稻壳。醋糟具有含水率高、盐度高、酸性强、自然分解慢、占用空间资源大等特点，醋糟长期堆置，不仅占用较大空间，并且会对周围空气和水土环境造成污染。
生物质气化是在高温条件下通过热化学反应，将固体生物质转化为气态燃料的过程。该过程采用空气和水蒸气作为气化剂，与空气中的O2发生燃烧反应，可以提供一部分气化反应需要的热量，减少气化外部供热量，同时H2O分解可以向产物气提供更多的氢元素，生成更多的H2和碳氢化合物，获得清洁的中热值燃气。
申请号为200810024726.3，名称为高湿度醋糟资源化处理方法的发明专利，申请了一种高湿度醋糟循化利用的方法。其将经过干燥后的高湿度醋糟直接通入焚烧炉中进行燃烧，利用燃烧产生的温度较高的烟气来干燥湿醋糟。这种技术方案虽然将废弃物醋糟进行了再利用，但是因燃烧不充分，不能充分利用醋糟所含的能量。另外，由于醋糟直接燃烧，产物气中可冷凝烃类气态产物冷凝后会形成焦油，使燃气锅炉降低传热效率，同时存在安全隐患。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种高湿醋糟气化直燃利用装置及其方法，通过以下技术手段实现上述技术目的。
一种高湿醋糟气化直燃利用装置，其特征在于，包括螺旋进料装置、流化床反应器、旋风分离器、灰斗、燃气锅炉、醋糟干燥装置和进气部分；
所述醋糟干燥装置包括进气口、出气口、进料口和出料口，醋糟干燥装置的出料口的温度为40-50℃；所述醋糟干燥装置的进料口接收湿醋糟，醋糟干燥装置的出气口与大气连通，醋糟干燥装置的出料口与螺旋进料装置的输入口相连接，螺旋进料装置的输出口与流化床反应器的输入口相连接；
所述流化床反应器还包括进气口和产物出口，流化床反应器的进气口与进气部分相连接，流化床反应器的产物出口与旋风分离器的入料口相连接，旋风分离器的出灰口与灰斗相连接，旋风分离器的出气口与燃气锅炉的进气口相连接，燃气锅炉的出气口与醋糟干燥装置的进气口相连接，燃气锅炉还包括接收端，接收额外燃气。流化床反应器上还安装有加热装置即电感应加热装置，电感应加热装置的加热温度为800-840℃。
所述进气部分包括鼓风机和预热器，鼓风机与预热器的一端相连接，预热器的另一端与流化床反应器的进气口相连接。
一种高湿醋糟气化直燃利用方法，具体步骤包括：
步骤一：对高湿醋糟进行预处理，将生石灰加入高湿醋糟中，降低高湿醋糟的含水率，得到湿醋糟；
步骤二：将湿醋糟通入醋糟干燥装置，对其进行干燥处理，得到干醋糟；
步骤三：将干醋糟经螺旋进料装置输送给流化床反应器，鼓风机将不足量的空气通过预热器预热后传送给流化床反应器；
步骤四：电感应加热装置对流化床反应器进行加热，将干醋糟和空气进行热解气化反应，得到气化产物；
步骤五：将气化产物输送给旋风分离器进行分离，得到中热值燃气和粉尘，分离出的中热值燃气输送给燃气锅炉，粉尘经沉淀落入灰斗中；
步骤六：燃气锅炉中的中热值燃气与额外通入的燃气混合，燃烧释放热量和蒸汽，产生的热量传送给醋糟干燥装置，对醋糟干燥装置中的湿醋糟进行干燥。
本发明的有益效果在于：
1、将污染物醋糟再利用，通过热解气化，使醋糟中的醋酸受热分解消除醋糟的酸性，同时使醋糟中的粗蛋白质分解消除醋糟臭味。不仅节约了醋糟的存放和填埋空间，而且减少了醋糟对周围空气和水土环境的污染，具有显著的环境效益。
2、先将干醋糟进行热解气化，获得包括H2、CO、CH4、CO2、不饱和碳氢化合物的中热值燃气，再通过燃烧中热值燃气获得能量，这种技术方案能更加充分地利用醋糟中所含的能量。
3、流化床反应器产出的可燃气体，减少了燃气锅炉加热时所需要的燃气，同时燃气锅炉燃烧时为酿醋工艺提供了必需的高温蒸汽。同时，流化床反应器产出的粉尘中，富含钠钾元素，能制碱肥和钾肥，是供植物生长的有机肥料，具有显著的经济效益。
4、干醋糟在流化床反应器中与空气中的O2发生燃烧反应，放出热量，可以为热解气化提供一部分热量，减少外部供热量。醋糟干燥装置利用烟气余热降低醋糟的含水率，而不用额外供应能源，实现了醋糟再利用的自循环，减少能耗。
5、流化床反应器的气化产物无需进行脱焦过程，将高温状态的气化产物经旋风分离器分离后的中热值燃气可直接燃烧，避免可冷凝烃类气态产物冷凝形成焦油，降低燃气锅炉传热效率，避免燃气锅炉存在安全隐患。
6、用电感应加热装置给流化床反应器提供热量，使流化床反应器的反应温度可以被精确控制。
附图说明
图1为本发明所述的高湿醋糟气化直燃利用装置结构示意图。
图2为本发明所述的高湿醋糟气化直燃利用方法的工作示意图。
图中：
1-螺旋进料装置，2-流化床反应器，3-感应加热装置，4-旋风分离器，5-灰斗，6-燃气锅炉，7-醋糟干燥装置，8-鼓风机，9-预热器。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，一种高湿醋糟气化直燃利用装置，其特征在于，包括螺旋进料装置1、流化床反应器2、旋风分离器4、灰斗5、燃气锅炉6、醋糟干燥装置7和进气部分；
所述醋糟干燥装置7包括进气口、出气口、进料口和出料口，醋糟干燥装置7的出料口的温度为40-50℃；所述醋糟干燥装置7的进料口接收湿醋糟，醋糟干燥装置7的出气口与大气连通，醋糟干燥装置7的出料口与螺旋进料装置1的输入口相连接，螺旋进料装置1的输出口与流化床反应器2的输入口相连接；
所述流化床反应器2还包括进气口和产物出口，流化床反应器2的进气口与进气部分相连接，流化床反应器2的产物出口与旋风分离器4的入料口相连接，旋风分离器4的出灰口与灰斗5相连接，旋风分离器4的出气口与燃气锅炉6的进气口相连接，燃气锅炉6的出气口与醋糟干燥装置7的进气口相连接，燃气锅炉6还包括接收端，接收额外燃气。流化床反应器2上还安装有加热装置即电感应加热装置3，电感应加热装置3的加热温度为800-840℃。
所述进气部分包括鼓风机8和预热器9，鼓风机8与预热器9的一端相连接，预热器9的另一端与流化床反应器2的进气口相连接。
如图2所示，一种高湿醋糟气化直燃利用方法，具体步骤包括：
步骤一：对高湿醋糟进行预处理，将生石灰加入高湿醋糟中，降低高湿醋糟的含水率，得到湿醋糟；
步骤二：将湿醋糟通入醋糟干燥装置7，对其进行干燥处理，得到干醋糟；
步骤三：将干醋糟经螺旋进料装置1输送给流化床反应器2，鼓风机8将不足量的空气通过预热器9预热后传送给流化床反应器2；
步骤四：电感应加热装置3对流化床反应器2进行加热，将干醋糟和空气进行热解气化反应，得到气化产物；
步骤五：将气化产物输送给旋风分离器4进行分离，得到中热值燃气和粉尘，分离出的中热值燃气输送给燃气锅炉6，粉尘经沉淀落入灰斗5中；
步骤六：燃气锅炉6中的中热值燃气与额外通入的燃气混合，燃烧释放热量和蒸汽，产生的热量传送给醋糟干燥装置7，对醋糟干燥装置7中的湿醋糟进行干燥。
实施例
某公司每年生产排放260万吨醋糟，其醋糟含粗蛋白质6％～10％、粗脂肪2％～5％、无氮浸出物20％～30％、灰分13％～17％、钙0.25％～0.45％、磷0.16％～0.37％。以该公司排放的醋糟为试验对象，在小型试验装置上制气，生产并分离得到中热值燃气，代替或掺混商用燃气直接燃烧，获取酿醋工艺必需的高温蒸汽。
首先将含水率为70％的高湿醋糟用生石灰预处理，得到含水率降为30～35％的湿醋糟，再将湿醋糟以每小时220kg的速度送入醋糟干燥装置7，经处理后，得到含水率为26％～30％的干醋糟；再将干醋糟以每小时123kg的速度，通过螺旋进料装置1送入流化床反应器2，电感应加热装置3以527.79KW的功率给流化床反应器2加热，使流化床反应器2始终保持在800～850℃，同时空气通过鼓风机8和预热器9，以每小时向流化床反应器2内送入168.2m3的热空气，使干醋糟进行热解气化反应，得到气化产物；气化产物以每小时319.03m3的速度进入旋风分离器4进行分离，粉尘经沉淀落入灰斗5中，得到包括H2、CO、CH4、CO2、不饱和碳氢化合物等的中热值燃气，送入燃气锅炉6进行燃烧，燃烧所得热量通过热交换器加热液态水，产生工业生产所需的水蒸气，燃烧所得高温烟气完全用于干燥湿醋糟。
干燥湿醋糟每小时所需的热量超过每小时高湿醋糟气化直燃利用装置所产的总热量，所以燃气锅炉6内燃烧中热值燃气的同时，需向燃气锅炉6内通入额外燃气，中热值燃气燃烧所得烟气的热量，占干燥所需总热量的38.59％，额外燃气燃烧所得烟气的热量，占干燥所总需热量的61.41％。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高湿醋糟气化直燃利用装置，其特征在于，包括螺旋进料装置(1)、流化床反应器(2)、旋风分离器(4)、灰斗(5)、燃气锅炉(6)、醋糟干燥装置(7)和进气部分；
所述醋糟干燥装置(7)包括进气口、出气口、进料口和出料口，所述醋糟干燥装置(7)的进料口接收湿醋糟，醋糟干燥装置(7)的出气口与大气连通，醋糟干燥装置(7)的出料口与螺旋进料装置(1)的输入口相连接，螺旋进料装置(1)的输出口与流化床反应器(2)的输入口相连接；
所述流化床反应器(2)上安装有加热装置，还包括进气口和产物出口，流化床反应器(2)的进气口与进气部分相连接，流化床反应器(2)的产物出口与旋风分离器(4)的入料口相连接，旋风分离器(4)的出灰口与灰斗(5)相连接，旋风分离器(4)的出气口与燃气锅炉(6)的进气口相连接，燃气锅炉(6)的出气口与醋糟干燥装置(7)的进气口相连接。
2.根据权利要求1所述的一种高湿醋糟气化直燃利用装置，其特征在于，所述进气部分包括鼓风机(8)和预热器(9)，鼓风机(8)与预热器(9)的一端相连接，预热器(9)的另一端与流化床反应器(2)的进气口相连接，所述燃气锅炉(6)还包括接收端，接收额外燃气。
3.根据权利要求1所述的一种高湿醋糟气化直燃利用装置，其特征在于，所述加热装置为电感应加热装置(3)。
4.根据权利要求3所述的一种高湿醋糟气化直燃利用装置，其特征在于，所述电感应加热装置(3)的加热温度为800-840℃。
5.根据权利要求1所述的一种高湿醋糟气化直燃利用装置，其特征在于，所述醋糟干燥装置(7)出料口的温度为40-50℃。
6.一种高湿醋糟气化直燃利用方法，具体步骤包括：
步骤一：对高湿醋糟进行预处理，将生石灰加入高湿醋糟中，降低高湿醋糟的含水率，得到湿醋糟；
步骤二：将湿醋糟通入醋糟干燥装置(7)，对其进行干燥处理，得到干醋糟；
步骤三：将干醋糟经螺旋进料装置(1)输送给流化床反应器(2)，鼓风机(8)将不足量的空气通过预热器(9)预热后传送给流化床反应器(2)；
步骤四：电感应加热装置(3)对流化床反应器(2)进行加热，将干醋糟和空气进行热解气化反应，得到气化产物；
步骤五：将气化产物输送给旋风分离器(4)进行分离，得到中热值燃气和粉尘，分离出的中热值燃气输送给燃气锅炉(6)，粉尘经沉淀落入灰斗(5)中；
步骤六：燃气锅炉(6)中的中热值燃气与额外通入的燃气混合，燃烧释放热量和蒸汽，产生的热量传送给醋糟干燥装置(7)，对醋糟干燥装置(7)中的湿醋糟进行干燥。
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