CN111440630A - 一种农业生物秸秆热解气化活化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农业生物秸秆热解气化活化方法，包括如下几个步骤，第一步，生物质热解气化，在生物质热解气化的过程中，使用燃气辅助加热，第二步，生物质在热解气化后得到生物质碳粉与物料烟气，将生物质碳粉与物料烟气进行热解活化，并得到物料烟气，且物料烟气的温度在500‑900℃，第三步，生物质碳粉与物料烟气经热解活化后，进入冷却与分离工序，使生物质碳粉与物料烟气降温与分离，降温后的物料烟气温度在300‑800℃，第四步，排气。在本发明实施过程中，能够对植物秸秆进行回收利用，提高了资源利用率的同时，也减少了传统资源的使用。
Description
技术领域
本发明属于农业生物秸秆热解气化活化方法技术领域，具体为一种农业生物秸秆热解气化活化方法。
背景技术
我国土地辽阔，生物质是重要的可再生能源。随着我国科技的发展，人民对环保的意识加强，以前只有通过大面积焚烧来消灭，这样既是一种资源浪费，也给环境造成破坏。科学家一直在研究这种丰富的废料如何升值利用。
热解气化活化技术是将农林废弃物(包括据木、木柴、野草、稻草、油菜杆等各种生物秸秆)在缺氧条件下，经过热化学反应，生成CH4、CO、H2等可燃气体，用于清洁燃烧供热供气，亦可用于发电。该技术使秸秆在作为燃料使用时的热效率大大提高，使能量得到更充分地利用，并减少了环境污染，对开展节能减排具有重要的意义。更适应工业化生产。
上世纪90年代，在国家支持下曾在山东和河南两省进行了“秸秆气化集中供气工程”试点建设，但终因技术、系统配置等问题曾一度中断。随着时间的探索技术改进，近年来秸秆气化在全国相继展开。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种农业生物秸秆热解气化活化方法，有效的解决了背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种农业生物秸秆热解气化活化方法，包括如下几个步骤，第一步，生物质热解气化，在生物质热解气化的过程中，使用燃气辅助加热，第二步，生物质在热解气化后得到生物质碳粉与物料烟气，将生物质碳粉与物料烟气进行热解活化，第三步，生物质碳粉与物料烟气经热解活化后，进入冷却与分离工序，使生物质碳粉与物料烟气降温与分离，第四步，排气。
在所述生物质热解过程具体为生物质的干馏炭化，且在干馏过程中采用缺氧焖烧干馏工艺，且在缺氧焖烧干馏工艺过程中得到自产燃气与热能。
所述热解活化的温度为800-1200℃。
所述冷却与分离工序的流程为经热解活化后的生物质碳粉与物料烟气，生物质碳粉与物料烟气进入到第二余热锅炉中初步冷却，然后进入到冷却系统中，再依次经过旋风除尘与布袋除尘后使得生物质碳粉与物料烟气分离，物料烟气被分离后，经第一风机与吸收塔而排到大气中，生物质碳粉进入到滤筒除尘器内，滤筒除尘器将碳粉收集成成品。
在旋风除尘与布袋除尘后分别设置有第三风机与第四风机。
在所述滤筒除尘器中的气体经第二风机的作用而排到大气中。
所述物料烟气在进入到热解活化步骤之前还经过第一预热锅炉。
生燃气加热的热源为自产燃气与天然气相辅的形式。
在生物质热解气化前，将生物质原料挤棒成型和压块成型。
主要技术性能指标：1、产气量1.2-1.6m3/kg、平均热值为2033大卡/m3，高于1100大卡/m3的行业标准。
2、燃气中焦油和灰尘含量小于10mg/N·m3，低于50mg/N·m3的行业标准。
3、生物质炭粉品质好，固定炭﹥75％，杂质含量低。
本方法在实施过程中，产品主要为燃气与生物质炭。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.节约不可再生能源：煤炭、天燃气。农村、乡镇、林场将会结束烧木、烧煤取暖、做饭的历史，降低能源消耗，减少污染汽体排放，实现了炊事、采暖燃气化，既清洁、快捷，又方便、省钱，减轻了家务负担，并可安置职工就业，缩小了城乡差别，提高农民、职工的生活质量，建设新农村，美化、净化农村、林区环境的同时取得很好的经济效益。
2.利于农民、职工增收、增效和企业降低成本，保护森林资源。生物质炭粉用途广泛，市场需求量大，价格不断上涨，经济效益十分显著。
3.夏秋两季农民焚烧秸秆、林业三剩物、粉尘丢弃，生物质直接燃烧等，对环境造成污染：本申请的技术方案，可消化大量生物质资源，有效减少焚烧生物质资源的浪费，降低二氧化硫、二氧化碳和粉尘排放，提高空气质量，本项目生产过程无污染排放。
4.美化、净化环境：本申请的技术方案每年消化大量秸秆、林产工业下脚料，及林场清林剩余物树枝树叶、改善庭院、街道和林区环境卫生。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由图1给出，本发明公开了一种农业生物秸秆热解气化活化方法，包括如下几个步骤，第一步，生物质热解气化，在生物质热解气化的过程中，使用燃气辅助加热，第二步，生物质在热解气化后得到生物质碳粉与物料烟气，将生物质碳粉与物料烟气进行热解活化，第三步，生物质碳粉与物料烟气经热解活化后，进入冷却与分离工序，使生物质碳粉与物料烟气降温与分离，第四步，排气。
本方法在实施过程中，其产气量产气量1.2-1.6m3/kg、平均热值为2033大卡/m3，高于1100大卡/m3的行业标准；燃气中焦油和灰尘含量小于10mg/Nm3，低于50mg/Nm3的行业标准；生物质炭粉品质好，固定炭﹥75％，杂质含量低。对于上述的标准，都优于行业标准。
在所述生物质热解过程具体为生物质的干馏炭化，且在干馏过程中采用缺氧焖烧干馏工艺，且在缺氧焖烧干馏工艺过程中得到自产燃气与热能，采用缺氧闷烧干馏工艺系统，减少了投资成本。利用干馏热能使有机物的化学键断裂、转变为小分子量的可燃气体，进而对气体进行燃烧处理，生物质炭粉活化充分利用了余热，既环保又节约能源。
所述热解活化的温度为800-1200℃。
所述冷却与分离工序的流程为经热解活化后的生物质碳粉与物料烟气，生物质碳粉与物料烟气进入到第二余热锅炉中初步冷却，然后进入到冷却系统中，再依次经过旋风除尘与布袋除尘后使得生物质碳粉与物料烟气分离，物料烟气被分离后，经第一风机与吸收塔而排到大气中，生物质碳粉进入到滤筒除尘器内，滤筒除尘器将碳粉收集成成品。
在旋风除尘与布袋除尘后分别设置有第三风机与第四风机。
在所述滤筒除尘器中的气体经第二风机的作用而排到大气中。
所述物料烟气在进入到热解活化步骤之前还经过第一预热锅炉。
生燃气加热的热源为自产燃气与天然气相辅的形式，在本方法实施过程中，由于生物质闷烧干馏，会产生大量的热量，对于这部分热量不仅能够将其进行利用，还能重复使用到本方法的初期阶段，从而减少了天然气的使用。采用自产燃气加热天燃气补助的新工艺，节约了燃料，提高了热效率和制炭效率。
在生物质热解气化前，将生物质原料挤棒成型和压块成型，原料挤棒成型和压块成型，减少了近30％投资，节约大量电能，降低生产成本。
余热锅炉共分为六个循环回路，每个循环回路由下降管和上升管组成，各段烟道给水从锅筒通过下降管引入到各个烟道的下集箱后进入各受热面，水通过受热面后产生蒸汽进入进口集箱，再由上升管引入锅筒。各个烟道之间均用法兰连接。
活化设备出来的高温物料烟气经烟道输送至余热锅炉入口，再流经过热器和蒸发器，最后由旋风除尘器、布袋除尘器、射流混动吸收塔经烟囱排入大气，物料烟气温度一般为500～900℃，物料烟气温度从高温降到排烟温度所释放出的热量用来使水变成蒸汽。进入锅筒的水与锅筒内的饱和水混合后，沿锅筒下方的下降管进入蒸发器吸收热量开始产汽，通常是只用一部分水变成汽，所以在蒸汽器内流动的是汽水混合物。汽水混合物离开蒸发器进入上部锅筒通过汽水分离设备分离，水落到锅筒内水空间进入下降管继续吸热产汽，而蒸汽从锅筒上部进入过热器，吸收热量使饱和蒸汽变成过热蒸汽。根据产汽过程的三个阶段对应三个受热面，即省煤器、蒸发器和过热器，如果不需要过热蒸汽，只需要饱和蒸汽，可以不装过热器。当有再热蒸汽时，则可加设再热器。
活化设备出来的高温物料烟气经烟道输送经过余热锅炉进入冷却系统入口，再经过内物料管，最后由旋风除尘器、布袋除尘器、射流混动吸收塔经烟囱排入大气，物料烟气温度一般为300～800℃，由导热装置把物料烟气热量传感到循环水中。
微量粉尘烟气进入塔体，塔体使含尘烟气合水混合均匀，达到1次净化，空气由中间上升到2次旋流板净化，干净气流混合水雾通过除雾器把水雾沉降下来，空气由烟囱排出。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种农业生物秸秆热解气化活化方法，其特征在于：包括如下几个步骤，
第一步，生物质热解气化，在生物质热解气化的过程中，使用燃气辅助加热，
第二步，生物质在热解气化后得到生物质碳粉与物料烟气，将生物质碳粉与物料烟气进行热解活化，并得到物料烟气，且物料烟气的温度在500-900℃，
第三步，生物质碳粉与物料烟气经热解活化后，进入冷却与分离工序，使生物质碳粉与物料烟气降温与分离，降温后的物料烟气温度在300-800℃，
第四步，排气。
2.根据权利要求1所述的一种农业生物秸秆热解气化活化方法，其特征在于：在所述生物质热解过程具体为生物质的干馏炭化，且在干馏过程中采用缺氧焖烧干馏工艺，且在缺氧焖烧干馏工艺过程中得到自产燃气与热能。
3.根据权利要求1所述的一种农业生物秸秆热解气化活化方法，其特征在于：所述热解活化的温度为800-1200℃。
4.根据权利要求1所述的一种农业生物秸秆热解气化活化方法，其特征在于：所述冷却与分离工序的流程为经热解活化后的生物质碳粉与物料烟气，生物质碳粉与物料烟气进入到第二余热锅炉中初步冷却，然后进入到冷却系统中，再依次经过旋风除尘与布袋除尘后使得生物质碳粉与物料烟气分离，物料烟气被分离后，经第一风机与吸收塔而排到大气中，生物质碳粉进入到滤筒除尘器内，滤筒除尘器将碳粉收集成成品。
5.根据权利要求4所述的一种农业生物秸秆热解气化活化方法，其特征在于：在旋风除尘与布袋除尘后分别设置有第三风机与第四风机。
6.根据权利要求4所述的一种农业生物秸秆热解气化活化方法，其特征在于：在所述滤筒除尘器中的气体经第二风机的作用而排到大气中。
7.根据权利要求1所述的一种农业生物秸秆热解气化活化方法，其特征在于：所述物料烟气在进入到热解活化步骤之前还经过第一预热锅炉。
8.根据权利要求2所述的一种农业生物秸秆热解气化活化方法，其特征在于：生燃气加热的热源为自产燃气与天然气相辅的形式。
9.根据权利要求1所述的一种农业生物秸秆热解气化活化方法，其特征在于：在生物质热解气化前，将生物质原料挤棒成型和压块成型。
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