CN107573959B - 一种利用流化床生产生物炭的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用流化床生产生物炭的装置，装置包括给料机、流化床炭化室、燃尽室、分离器、余热回收器、空气预热器、烟气净化器、篦冷机和滚筒筛等设备。生产过程包括将生物质(如木屑、稻壳等)输送到流化床炭化室中进行快速热解，热解后的气体进入燃尽室中燃烧，高温烟气经过余热回收器和空气预热器后降温，再经过除尘器和烟气净化器脱除污染物，最后通过烟囱排入大气中；从流化床炭化室上部稀相区排出的生物炭颗粒在篦冷机中冷却，冷却乏烟气流入燃尽室参与燃烧，滚筒筛筛选出合格的生物炭，而不合格的生物炭被送回流化床炭化室中。该装置充分利用了流化床的优势，可批量生产出粒径均匀的生物炭颗粒，能量利用率高且污染排放低。
Description
技术领域
本发明属于生物质利用技术领域，具体涉及一种利用流化床生产生物炭的装置。
背景技术
二氧化碳(CO2)的大量排放是导致全球气候变暖的重要原因，它主要来自于化石燃料的燃烧，因此降低对化石能源的依赖是国际社会面临的重大挑战。生物质是一种替代化石燃料的新能源，它具有零碳排放的特征。由于生物质的热值较低，通常需要将其转化为高品质的燃料。生物质在缺氧或无氧环境中经高温裂解后可生成生物炭，生物炭既是高品质的燃料，又可用于土壤改良、水源净化、化学还原等领域。流化床可以通过快速热解的方式得到生物炭，制备效率较高，具有广阔的开发前景。流化床内温度分布均匀且易于调节，可以较好地控制生物炭的质量。
目前利用流化床生产生物炭的装置较为成熟，但仍然存在以下三个缺点。一是余热回收的途径有待于完善，现有技术考虑了燃烧后高温烟气的余热利用，但忽视了从炭化室中排出的高温生物炭颗粒，其冷却过程所释放的热量未被回收。二是生物炭的质量控制过程有所欠缺，现有技术大多直接收集了由炭化室或分离器排出的生物炭颗粒，而未对颗粒的尺寸进行筛选。三是现有技术对废气进行了除尘处理，但没有降低废气中的污染物含量，可能会造成排放不达标的情况。本装置针对上述三个问题进行了改进，生物炭的产出率和品质较高，污染物的排放水平较低。
发明内容
针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种利用流化床生产生物炭的装置，使其解决生物炭产量不稳定、品质差异大、能量回收利用率低和污染较严重等问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种利用流化床生产生物炭的装置，包括流化床炭化室、燃尽室、分离器、余热回收器、空气预热器、除尘器、引风机和烟囱；所述的流化床炭化室设有给料口、生物炭出口和布风系统；所述燃尽室设置在流化床炭化室的顶部，该燃尽室的上部与所述分离器的进口连接，分离器的烟气出口通过排烟烟道依次与余热回收器、空气预热器、除尘器和引风机相连，其特征在于：所述生产生物炭的装置还包括篦冷机和滚筒筛；滚筒筛设有产品出口和废料出口；
所述篦冷机的冷却气体入口经烟气增压风机与引风机的出口连接，篦冷机的冷却气体出口经过冷却乏烟气通道与燃尽室相连接；生物炭出口通过产品排出阀和篦冷机连接，篦冷机与所述的滚筒筛的进口连接；滚筒筛的废料出口通过输送管道与料斗相连接。
优选地，所述的流化床炭化室与燃尽室之间通过引射室连通。
优选地，所述装置还包括烟气净化器，烟气净化器的进口与所述的引风机的出口连接，烟气净化器的出口通过管路与烟囱相连。
本发明具有以下优点及突出性的技术效果：①生物炭颗粒的热量可以被回收利用，冷却生物炭颗粒的乏烟气以烟气再循环的方式进入到燃尽室中，降低了燃烧温度，抑制了氮氧化合物等污染气体的生成；②滚筒筛可以筛选出尺寸符合要求的生物炭颗粒，不合格的生物炭颗粒将被送回到料斗中，提高了产品的质量；③排烟通道上安装了烟气净化系统，降低了污染物排放水平，可以满足国家规定的环保标准。
附图说明
图1为本发明的一种利用流化床生产生物炭的装置
图中：1-料斗；2-给料机；3-给料斜槽；4-流化床炭化室；5-引射室；6-燃尽室；7-分离器；8-余热回收器；9-空气预热器；10-鼓风机；11-热风；12-排烟通道；13-流化风室；14-排床料口；15-排床料阀；16-生物炭出口；17-产品排出阀；18-篦冷机；19-除尘器；20-引风机；21-烟气增压风机；22-滚筒筛；23-产品出口；24-废料出口；25-输送管道；26-冷却乏烟气通道；27-冷却乏烟气；28-烟气净化器；29-烟囱；30-床料；31-布风板；32-返料阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构、原理和工作过程做进一步说明。
图1为本发明提供的一种利用流化床生产生物炭的装置结构示意图，该装置主要包括流化床炭化室4、燃尽室6、分离器7、余热回收器8、空气预热器9、除尘器19、引风机20、烟气净化器28、烟囱、篦冷机18和滚筒筛22。所述的流化床炭化室设有给料口、生物炭出口16和布风系统；料斗1与给料机2相连，给料机2通过给料斜槽3与流化床炭化室4相连，流化床炭化室4的下部设有排床料口14，排料量由排床料阀15控制。鼓风机10鼓入的空气在空气预热器9中被加热，一部分热空气进入流化风室13中，经过布风板31后形成流化风，另一部分热空气进入到燃尽室6中。炭化室4的上部通过引射室5与燃尽室6相连，燃尽室6的热烟气经过分离器7，大颗粒被捕集并通过返料阀32送回到流化床炭化室4中，气体和小颗粒则进入排烟通道12中，依次经过余热回收器8、空气预热器9、除尘器19、引风机20、烟气净化器28和烟囱29。在引风机20的出口处，一部分烟气通过烟气增压风机21进入蓖冷机18中，再经过冷却乏烟气通道26被引入到燃尽室6中。流化床炭化器4的上部稀相区设有生物炭出口16，产品排出阀17可控制生物炭的流量，生物炭进入蓖冷机18中被烟气冷却。蓖冷机18的出口与滚筒筛22的入口相接，经过近一步的筛选，合格的生物炭产品通过产品出口23排出，滚筒筛22的废料出口24与输送管道25相接，将不合格的生物炭颗粒送入料斗1中。
本发明的工作过程如下：
生物质由料斗1在重力或机械力的作用下，由给料机2经给料斜槽3进入流化床炭化室4里。生物质颗粒在流化床炭化室4中进入流态化，在约为800℃的贫氧环境下发生热解，获得挥发分(气体)、生物油(液体)和生物炭(固体)三类产物。炭化室的热烟气(含挥发分和生物油)经过引射室5后与来自空气预热器9的一部分热风11和来自篦冷机18的冷却乏烟气在燃尽室6中充分燃烧。燃烧后的烟气在分离器7中进行气固分离，分离器7捕集的粒径较大的生物炭颗粒经返料阀32被送回流化床炭化室中，继续参与热解反应和物料循环过程。分离出的烟气则依次经过布置在排烟通道12中的余热回收器8、空气预热器9、除尘器19、引风机20、烟气净化器28和烟囱29，其中余热回收器8和空气预热器9回收了烟气热量并降低其温度，除尘器19和空气净化器28则分别降低了烟气中的粉尘含量和污染气体含量。引风机20出口的一部分烟气经烟气增压风机21加压后进入到篦冷机18中冷却生物炭，再经过冷却乏气通道26进入到燃尽室6中参与燃烧反应。
在流化床炭化室4中，床内具有一定存量的床料30，床料粒度为100～1100μm。一部分热风11流经流化风室13，通过布风板31将床料30流化，过量空气系数控制在0.18～0.27之间。生物质进入炭化室后在流化状态下加热，加热速率为104～105℃/s，热解产生的可燃气体与流化风混合并燃烧来加热床料，可通过流化风量控制床温。生物质在热解后形成生物炭，生物炭颗粒的密度和粒度存在一定差异，但绝大部分浮在床层表面。在生物质给料口的另一侧设置了生物炭出口16，通过排出阀17的开度来控制生物质热解的程度和生物炭中的挥发分含量。在生物质热解产生的可燃气体中，一部分在炭化室中燃烧，为生物质的热解提供热量，另一部分在燃尽室中燃烧并形成火焰。来自篦冷机的冷却乏烟气中也会携带可燃物，如生物炭颗粒和CO等气体，这些可燃物也会在燃尽室中充分燃烧。基于安全的考虑，燃尽室中应始终保持负压。
含有少量床料的生物炭从流化床炭化室中流出，在重力作用下进入到篦冷机18中，篦冷机18需要的冷却气体来自于引风机20出口处的低温烟气，低温烟气冷却生物炭颗粒后形成冷却乏烟气，冷却乏烟气经过通道26被输送到的燃尽室6中。这一过程充分回收了生物炭颗粒的余热，同时利用烟气再循环降低了燃尽室6内的温度，减少了氮氧化合物的生成。冷却后的生物炭落入滚筒筛22中，滚筒筛的孔径为1500μm，粒径小于1500μm的生物炭颗粒及少量床料由输送管道25送回料斗。
本生产装置的流程完备，生产出的生物炭质量上乘，热值可达5500～6500kcal/kg，生产量可达100～3000kg/h。
Claims (3)
1.一种利用流化床生产生物炭的装置，包括流化床炭化室(4)、燃尽室(6)、分离器(7)、余热回收器(8)、空气预热器(9)、除尘器(19)、引风机(20)和烟囱(29)；所述的流化床炭化室设有给料口、生物炭出口(16)和布风系统；所述燃尽室(6)设置在流化床炭化室(4)的顶部，该燃尽室的上部与所述分离器的进口连接，分离器的烟气出口通过排烟烟道(12)依次与余热回收器(8)、空气预热器(9)、除尘器(19)和引风机(20)相连，其特征在于：所述生产生物炭的装置还包括篦冷机(18)和滚筒筛(22)；滚筒筛设有产品出口(23)和废料出口(24)；
所述篦冷机(18)的冷却气体入口经烟气增压风机(21)与引风机(20)的出口连接，篦冷机(18)的冷却气体出口经过冷却乏烟气通道(26)与燃尽室(6)相连接；生物炭出口(16)通过产品排出阀(17)和篦冷机(18)连接，篦冷机(18)与所述的滚筒筛(22)的进口连接；滚筒筛的废料出口(24)通过输送管道(25)与料斗(1)相连接。
2.按照权利要求1所述的一种利用流化床生产生物炭的装置，其特征在于：所述的流化床炭化室(4)与燃尽室(6)之间通过引射室(5)连通。
3.按照权利要求1或2所述的一种利用流化床生产生物炭的装置，其特征在于：所述装置还包括烟气净化器(28)，烟气净化器(28)的进口与所述的引风机(20)的出口连接，烟气净化器(28)的出口通过管路与烟囱(29)相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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