CN109321263A - 生物质固体燃气的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物质固体燃气的制备工艺。生物质固体燃气的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：1)准备生物质固体燃气制备系统；2)破碎；3)烘干；4)混合；5)半碳化：混合物料输送给高温裂解装置，燃烧机的燃烧室对高温裂解装置内的气体进行加热，热气体对混合物料进行加热，热气体的温度为200‑800℃，加热时间为5‑25分钟，得到半碳化料，半碳化料的水份质量含量为0.5‑3％；6)半碳化料由输送装置送入磨机粉磨，得到粒径为60‑200目的物料；60‑200目的物料然后进行除尘，得到生物质固体燃气。该工艺具有能耗低、低排放的特点，所得到的生物质固体燃气运输、储存方便安全，燃烧不易结焦，使工业化生产长期稳定，正常运行。

Description

生物质固体燃气的制备工艺
技术领域
本发明涉及一种生物质固体燃气制备工艺。
背景技术
生物质燃料即能解决秸秆焚烧污染空气，又可替代化石能源。目前，生物质燃料生产主要采用二种方法。第一种是物理性方法：不能改变生物质成分，现多为压块(颗粒)；缺点是：热质很难达到工业锅炉使用要求，并且和在田里焚烧污染空气的后果一样，还易结焦损坏锅炉。第二种是处理生产成生物质气体或液体燃料，但要专用输送管道或专用运输车，才能将燃料运送给用户，即使燃气运送给用户，但很多客户又不具备消防安全使用条件，使用成本高，同时生物质热转换效率偏低性价比低，可实施性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物质固体燃气的制备工艺，该工艺具有能耗低、低排放的特点，所得到的生物质固体燃气运输、储存方便安全，燃烧不易结焦排放无污染，使工业化生产长期稳定，正常运行。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案：生物质固体燃气的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
1)准备生物质固体燃气制备系统；
2)破碎：将生物质原料(生物质原料的水份质量含量为10-70％)放入破碎机1中，将生物质原料破碎至粒径为5mm-15mm的粒状物料；然后由破碎机出料输送机2输送入烘干炉4中；
3)烘干：破碎后的粒状物料在烘干炉中烘干，烘干后的粒状物料的水份质量含量为10-20％；烘干炉的出气进入旋风除尘器5中除尘，然后由抽风机抽入喷淋塔6中经喷淋后排放；烘干炉的热源来自于高温裂解装置11产生的余热；
4)混合：烘干后的粒状物料由第一螺旋输送机7输送入混合装置8中，从混合装置8上的添加剂加入口9加入添加剂，添加剂的加入量为烘干后的粒状物料质量的5-10％；混合装置8将烘干后的粒状物料和添加剂混合均匀，得到混合物料；
5)半碳化：步骤4)得到的混合物料由第二螺旋输送机10输送给高温裂解装置11，燃烧机14的燃烧室对高温裂解装置11内的气体进行加热，热气体对混合物料进行加热，热气体的温度为200-800℃，加热时间为5-25分钟，得到半碳化料，半碳化料的水份质量含量为0.5-3％；
6)高温裂解装置11的出料口跑出来的气和水由裂解气收集罩收集，然后由液气分离机16进行分离，液气分离机分离的气体由裂解气管道15进入燃烧机14的燃烧室12；
高温裂解装置11的出料口出来的半碳化料由输送装置送入磨机19粉磨，得到粒径为60-200目的物料；60-200目的物料然后进行除尘，得到生物质固体燃气。
所述生物质原料为稻壳、花生壳、椰壳、棕榈壳、秸秆、木屑等中的一种或多种按任意配比的混合物。
所述添加剂为三氯化铁、白矾石、云母、白云石等中的一种或多种按任意配比的混合物。
上述生物质固体燃气制备系统，包括烘干炉4、第一螺旋输送机7、混合装置8、第二螺旋输送机10、生物质固体燃气碳化系统、输送装置、磨机19；烘干炉4的出料口由第一螺旋输送机7与混合装置8的入料口相联，烘干炉4的出气口与第一除尘系统的入口相连通；混合装置8上设有添加剂加入口9，混合装置8的出料口由第二螺旋输送机10与生物质固体燃气碳化系统的高温裂解装置11的入料口相联；
所述生物质固体燃气碳化系统包括高温裂解装置11、燃烧机14、裂解气管道15、液气分离机16、废热管道3、裂解气收集罩；高温裂解装置11上设有的入料口、出料口和废热气出口，高温裂解装置11内设有混合物料通道和热气通道，废热气出口与热气通道的尾端相通，燃烧机14的燃烧室12设置在高温裂解装置11上，高温裂解装置11的废热气出口由废热管道3与烘干炉4的气体入口相连通；高温裂解装置11的出料口的上方设有裂解气收集罩，裂解气收集罩上设有输送管道，输送管道与液气分离机16的入口相连通，液气分离机16的气体出口由裂解气管道15与燃烧机14的燃烧室12相连通；液气分离机16的水出口与水管相连通；高温裂解装置11的出料口由输送装置与磨机19的入料口相联。
所述的生物质固体燃气制备系统还包括破碎机1、破碎机出料输送机2；破碎机1的出料口由破碎机出料输送机2与烘干炉4的入料口相联。
所述的第一除尘系统包括旋风除尘器5、喷淋塔6，旋风除尘器5的入口与烘干炉4的出气口相连通，旋风除尘器5的出口由管道与喷淋塔6的入气口相连通，管道上设有抽风机。
所述的生物质固体燃气制备系统还包括第二除尘系统，所述的第二除尘系统包括旋风吸尘机20、脉冲布袋除尘器21；旋风吸尘机20的入料口与磨机19的出料口相联，旋风吸尘机20的出料口与脉冲布袋除尘器21的入料口相联，脉冲布袋除尘器21的出料口由磨料输送机23与成品仓库24相联，脉冲布袋除尘器21的灰尘出口与收尘系统22相连通。
所述输送装置包括水冷式螺旋输送机17、皮带输送机18，水冷式螺旋输送机17的入料口位于高温裂解装置11的出料口下方，水冷式螺旋输送机17的出料口位于出皮带输送机18的入料口上方，出皮带输送机18的出料口位于磨机19的入料口上方。
本发明的有益效果在于：1、本发明通过裂解的方式，以及添加剂的使用，有效的剔除了生物质内大量的有害成份(例如：木醋液、二氧化硫等有害物质)，这是物理方式生产燃料所无法达到的效果，所以本发明是真正的清洁能源。
2、本发明生产的是生物质固体燃气，最大特点是空气+生物质固体燃气(粉末，60目-200目，最佳为80-150目)，成为可燃气体{1m3生物质固体燃气(粉末)根据燃料热值需要60-120m3气体(空气)，变成可燃气体}。生物质固体燃气运输时是粉末(不含空气)，安全稳定。燃烧过程中与气体一样，运输过程中是粉末(颗粒)，运输储存非常安全。使用时将生物质固体燃气(粉末)在生物质燃烧器里与气体高效混合点燃形成高热值清洁燃料。
3、生物质固体燃气不含有害成份(例如：木醋液、等有害物质)，含微量焦油，以及剔除大量弱碱分子(例如纳、镁、钙等)，这样使燃烧不易结焦；使工业化生产长期稳定，正常运行。
4、该系统具有能耗低、低排放的特点。
附图说明
图1是本发明生物质固体燃气制备系统的结构示意图。
图中：1-破碎机，2-破碎机出料输送机，3-废热管道，4-烘干炉，5-旋风除尘器，6-喷淋塔，7-第一螺旋输送机，8-混合装置，9-添加剂加入口，10-第二螺旋输送机，11-高温裂解装置，12-燃烧室，13-燃烧机的送料装置，14-燃烧机，15-裂解气管道，16-液气分离机，17-水冷式螺旋输送机，18-皮带输送机，19-磨机，20-旋风吸尘机，21-脉冲布袋除尘器，22-收尘系统，23-磨料输送机，24-成品仓库，25-装料打包机。
具体实施方式
为了更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步描述，本发明内容涵盖但不限于以下实施例。
如图1所示，生物质固体燃气的制备工艺，包括如下步骤：
1)准备生物质固体燃气制备系统；
2)破碎：将生物质原料(生物质原料的水份质量含量为10-70％)放入破碎机1中(开动破碎机1)，将生物质原料破碎至粒径为5mm-15mm的粒状物料；然后由破碎机出料输送机2输送入烘干炉4中；
3)烘干：破碎后的粒状物料在烘干炉中烘干，烘干后的粒状物料的水份质量含量为10-20％；烘干炉的出气(由其出气口)进入旋风除尘器5中除尘，然后由抽风机抽入喷淋塔6中经喷淋后排放；烘干炉的热源来自于高温裂解装置11产生的余热(高温裂解装置11的废热气出口由废热管道3与烘干炉4的气体入口相连通，给烘干炉提供具有一定温度的气体，节省能源)；
4)混合：烘干后的粒状物料由第一螺旋输送机7输送入混合装置8中，从混合装置8上的添加剂加入口9加入添加剂，添加剂的加入量为烘干后的粒状物料质量的5-10％；混合装置8将烘干后的粒状物料和添加剂混合均匀，得到混合物料；
5)半碳化：步骤4)得到的混合物料由第二螺旋输送机10输送给高温裂解装置11，燃烧机14的燃烧室对高温裂解装置11内的气体进行加热(燃烧室出口温度为1200℃左右)，热气体对混合物料进行加热，热气体的温度为200-800℃，加热时间为5-25分钟(混合物料从高温裂解装置11的入料口至高温裂解装置11的出料口的运行时间为5-25分钟，混合物料在高温裂解装置11内半碳化)，得到半碳化料，半碳化料的水份质量含量为0.5-3％；同时伴生出生物裂解气回收至燃室燃烧加热，生物质原料靠自身的热源烘干裂解；
6)高温裂解装置11的出料口跑出来的气和水由裂解气收集罩收集，然后由液气分离机16进行分离，液气分离机分离的气体由裂解气管道15进入燃烧机14的燃烧室12(生物质原料自身经加热后达到一定温度会溢出生物质裂解可燃气，气体成分为甲烷、氢、氧、氮气等，由裂解气收集罩将裂解气通过液气分离机16后可燃气进入燃烧室燃烧，裂解气会随着裂解的深入气量会越来越多，这样便可根据燃烧室温度提升逐渐将燃烧机14输出功率减小直到停机)；
高温裂解装置11的出料口出来的半碳化料由输送装置(输送装置位于图1中液气分离机16的下方；还可采用：输送装置与液气分离机不在同一侧)送入磨机19粉磨，得到粒径为60-200目的物料(最佳为80-150目)；60-200目的物料然后进行除尘(进入旋风吸尘机20、脉冲布袋除尘器21中；物料被收集)，得到生物质固体燃气(送入成品仓库、装料打包)。
所述生物质原料为稻壳、花生壳、椰壳、棕榈壳、秸秆、木屑等中的一种或多种按任意配比的混合物。
所述添加剂为三氯化铁、白矾石、云母、白云石等中的一种或多种按任意配比的混合物。
生物质原料炭化裂解是在一个厌氧的环境里逐渐加热的过程，根据生物质原料的不同，加热时间和过热温度都有所不同。废气处理是将高温裂解装置(炭化裂解炉)内的产生的热气回收给烘干炉使用然后经旋风除尘、喷淋塔过滤降温达标后排入大气。喷淋塔冷却循环水接入降解水池，保持冷却塔循环水温度合理清洁无渣。
如图1所示，上述生物质固体燃气制备系统，包括烘干炉4、第一除尘系统{旋风除尘器5、喷淋塔(或称尾气处理塔)6}、第一螺旋输送机7、混合装置8、第二螺旋输送机10、生物质固体燃气碳化系统、输送装置、磨机19、第二除尘系统{旋风吸尘机(或称旋风吸尘器)20、脉冲布袋除尘器(或称脉冲袋除尘机)21}；烘干炉4的出料口由第一螺旋输送机7与混合装置8的入料口相联(第一螺旋输送机7的入料口位于烘干炉4的出料口下方，或相连通；第一螺旋输送机7的出料口位于混合装置8的入料口下方，或相连通)，烘干炉4的出气口与第一除尘系统的入口相连通；混合装置8上设有添加剂加入口9，混合装置8的出料口由第二螺旋输送机10与生物质固体燃气碳化系统的高温裂解装置11的入料口相联(第二螺旋输送机10的入料口位于混合装置8的出料口下方，或相连通；第二螺旋输送机10的出料口位于高温裂解装置11的入料口上方，或相连通)；
所述生物质固体燃气碳化系统包括高温裂解装置(或称裂解炉，所述高温为200-800℃)11、燃烧机14、裂解气管道15、液气分离机16、废热管道3、裂解气收集罩；高温裂解装置11上设有的入料口、出料口和废热气出口，高温裂解装置11内设有混合物料通道和热气通道(热气通道套可在混合物料通道外，也可在内)，废热气出口与热气通道的尾端相通，燃烧机14的燃烧室12设置在高温裂解装置11上(燃烧室对高温裂解装置11热气通道内的气体进行加热，从而对混合物料进行加热)，高温裂解装置11的废热气出口由废热管道3与烘干炉4的气体入口相连通(给烘干炉提供具有一定温度的气体，节省能源)；高温裂解装置11的出料口的上方设有裂解气收集罩(高温裂解装置11的出料口跑出来的气和水由裂解气收集罩收集，然后进行分离)，裂解气收集罩上设有输送管道，输送管道与液气分离机16的入口相连通，液气分离机16的气体出口(或称裂解气出口)由裂解气管道15与燃烧机14的燃烧室12相连通(给燃烧室提供具有一定温度的气体，节省能源)；液气分离机16的水出口与水管相连通；高温裂解装置11的出料口由输送装置与磨机19的入料口相联(输送装置的入料口位于高温裂解装置11的出料口下方，或相连通；输送装置的出料口位于磨机19的入料口上方，或相连通)；磨机19的出料口与第二除尘系统的入料口相联(相连通)。
所述的生物质固体燃气制备系统还包括破碎机1、破碎机出料输送机2；破碎机1的出料口由破碎机出料输送机2与烘干炉4的入料口相联(破碎机出料输送机2的入料口位于破碎机1的出料口下方，或相连通；破碎机出料输送机2的出料口位于烘干炉4的入料口的上方，或相连通)。
所述的第一除尘系统包括旋风除尘器5、喷淋塔(或称尾气处理塔)6，旋风除尘器5的入口与烘干炉4的出气口相连通，旋风除尘器5的出口由管道与喷淋塔6的入气口相连通(喷淋塔上设有排放口，纯净后的气体排放)，管道上设有抽风机。
所述的生物质固体燃气制备系统还包括第二除尘系统，所述的第二除尘系统包括旋风吸尘机(或称旋风吸尘器)20、脉冲布袋除尘器(或称脉冲袋除尘机)21；旋风吸尘机20的入料口与磨机19的出料口相联(相连通)，旋风吸尘机20的出料口与脉冲布袋除尘器21的入料口相联(相连通)，脉冲布袋除尘器21的出料口由磨料输送机(或称磨机出料输送机)23与成品仓库24相联(成品仓库24外设置装料打包机25，对生物质固体燃气产品进行打包；装料打包机25也可设在脉冲布袋除尘器21的出料口处)，脉冲布袋除尘器21的灰尘出口与收尘系统22相连通。
输送装置上设有冷却装置。
所述输送装置包括水冷式螺旋输送机(或称水冷式螺旋输送装置)17、皮带输送机(或称皮带输送装置)18，水冷式螺旋输送机17的入料口位于高温裂解装置11的出料口下方(或相连通)，水冷式螺旋输送机17的出料口位于出皮带输送机(皮带输送装置)18的入料口上方，出皮带输送机18的出料口位于磨机19的入料口上方。
所述混合装置8可为筒体内设一搅拌装置(可采用现有常规技术)。
使用：本发明生产的是生物质固体燃气，最大特点是空气+生物质固体燃气(粉末，60目-200目，最佳为80-150目)，成为可燃气体{1m3生物质固体燃气(粉末)60-120m3气体(空气)，变成可燃气体}。生物质固体燃气运输时是粉末(不含空气)，安全。燃烧过程中与燃烧天然气一样，运输过程中是粉末(颗粒)，运输储存非常安全。使用时将生物质固体燃气(粉末)与气体结合起来。
生物质固体燃气不含木醋液，含微量焦油，以及剔除大量弱碱分子(例如纳、镁、钙等)，这样使燃烧不易结焦；使工业化生产长期稳定，正常运行。
生物质固体燃气的热值提升1000kcal左右(生物质固体燃气的热值是4000-5800ka，现有的为3300-4200ka)，挥发分保留在40％以上。生物质固体燃气作为工业用清洁燃料，可以在锅炉、冶炼炉、熔炼炉、烘干炉等各型燃烧炉使用，代替柴油、天然气、煤粉等化石燃料成为低耗能、低排放，使用方便的清洁能源。

Claims (8)

1.生物质固体燃气的制备工艺，其特征在于包括如下步骤：
1)准备生物质固体燃气制备系统；
2)破碎：将生物质原料放入破碎机(1)中，将生物质原料破碎至粒径为5mm-15mm的粒状物料；然后由破碎机出料输送机(2)输送入烘干炉(4)中；
3)烘干：破碎后的粒状物料在烘干炉中烘干，烘干后的粒状物料的水份质量含量为10-20％；烘干炉的出气进入旋风除尘器(5)中除尘，然后由抽风机抽入喷淋塔(6)中经喷淋后排放；烘干炉的热源来自于高温裂解装置(11)产生的余热；
4)混合：烘干后的粒状物料由第一螺旋输送机(7)输送入混合装置(8)中，从混合装置(8)上的添加剂加入口(9)加入添加剂，添加剂的加入量为烘干后的粒状物料质量的5-10％；混合装置(8)将烘干后的粒状物料和添加剂混合均匀，得到混合物料；
5)半碳化：步骤4)得到的混合物料由第二螺旋输送机(10)输送给高温裂解装置(11)，燃烧机(14)的燃烧室对高温裂解装置(11)内的气体进行加热，热气体对混合物料进行加热，热气体的温度为200-800℃，加热时间为5-25分钟，得到半碳化料，半碳化料的水份质量含量为0.5-3％；
6)高温裂解装置(11)的出料口跑出来的气和水由裂解气收集罩收集，然后由液气分离机(16)进行分离，液气分离机分离的气体由裂解气管道(15)进入燃烧机(14)的燃烧室(12)；
高温裂解装置(11)的出料口出来的半碳化料由输送装置送入磨机(19)粉磨，得到粒径为60-200目的物料；60-200目的物料然后进行除尘，得到生物质固体燃气。
2.根据权利要求1所述的生物质固体燃气的制备工艺，其特征在于：所述生物质原料为稻壳、花生壳、椰壳、棕榈壳、秸秆、木屑等中的一种或多种按任意配比的混合物。
3.根据权利要求1所述的生物质固体燃气的制备工艺，其特征在于：所述添加剂为三氯化铁、白矾石、云母、白云石等中的一种或多种按任意配比的混合物。
4.根据权利要求1所述的生物质固体燃气的制备工艺，其特征在于：生物质固体燃气制备系统包括烘干炉(4)、第一螺旋输送机(7)、混合装置(8)、第二螺旋输送机(10)、生物质固体燃气碳化系统、输送装置、磨机(19)；烘干炉(4)的出料口由第一螺旋输送机(7)与混合装置(8)的入料口相联，烘干炉(4)的出气口与第一除尘系统的入口相连通；混合装置(8)上设有添加剂加入口(9)，混合装置(8)的出料口由第二螺旋输送机(10)与生物质固体燃气碳化系统的高温裂解装置(11)的入料口相联；
所述生物质固体燃气碳化系统包括高温裂解装置(11)、燃烧机(14)、裂解气管道(15)、液气分离机(16)、废热管道(3)、裂解气收集罩；高温裂解装置(11)上设有的入料口、出料口和废热气出口，高温裂解装置(11)内设有混合物料通道和热气通道，废热气出口与热气通道的尾端相通，燃烧机(14)的燃烧室(12)设置在高温裂解装置(11)上，高温裂解装置(11)的废热气出口由废热管道(3)与烘干炉(4)的气体入口相连通；高温裂解装置(11)的出料口的上方设有裂解气收集罩，裂解气收集罩上设有输送管道，输送管道与液气分离机(16)的入口相连通，液气分离机(16)的气体出口由裂解气管道(15)与燃烧机(14)的燃烧室(12)相连通；液气分离机(16)的水出口与水管相连通；高温裂解装置(11)的出料口由输送装置与磨机(19)的入料口相联。
5.根据权利要求4所述的生物质固体燃气的制备工艺，其特征在于：所述的生物质固体燃气制备系统还包括破碎机(1)、破碎机出料输送机(2)；破碎机(1)的出料口由破碎机出料输送机(2)与烘干炉(4)的入料口相联。
6.根据权利要求4所述的生物质固体燃气的制备工艺，其特征在于：所述的第一除尘系统包括旋风除尘器(5)、喷淋塔(6)，旋风除尘器(5)的入口与烘干炉(4)的出气口相连通，旋风除尘器(5)的出口由管道与喷淋塔(6)的入气口相连通，管道上设有抽风机。
7.根据权利要求4所述的生物质固体燃气的制备工艺，其特征在于：所述的生物质固体燃气制备系统还包括第二除尘系统，所述的第二除尘系统包括旋风吸尘机(20)、脉冲布袋除尘器(21)；旋风吸尘机(20)的入料口与磨机(19)的出料口相联，旋风吸尘机(20)的出料口与脉冲布袋除尘器(21)的入料口相联，脉冲布袋除尘器(21)的出料口由磨料输送机(23)与成品仓库(24)相联，脉冲布袋除尘器(21)的灰尘出口与收尘系统(22)相连通。
8.根据权利要求4所述的生物质固体燃气的制备工艺，其特征在于：所述输送装置包括水冷式螺旋输送机(17)、皮带输送机(18)，水冷式螺旋输送机(17)的入料口位于高温裂解装置(11)的出料口下方，水冷式螺旋输送机(17)的出料口位于出皮带输送机(18)的入料口上方，出皮带输送机(18)的出料口位于磨机(19)的入料口上方。
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