CN112210395A - 利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法 - Google Patents

利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法，该方法通过对热载体温度加热到600度以上，利用热载体的温度跟生物质进行混合，温度控制在505‑555度，使其在2‑5秒内生物质迅速进行裂解。解决农林废弃物(各类秸秆、树枝等)；转化为木醋醇(可以燃烧热质在4千大卡左右，也可以添加到复合肥内作为无毒无害的杀虫剂)、碳粉(添加到复合肥里改善土壤结构)、还有少量木醋液，不会产生任何废料。解决过去粗放型秸秆制气(气体含大量杂质，不能储存、不能压缩、不能运输，只能就近燃烧)；可储存、便于运输、闪点高、不经过雾化明火无法点燃。

Description

利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法
技术领域
本发明涉及能源技术领域,更具体的说是涉及利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法。
背景技术
生物质油是一种水分和复杂含氧有机物的混合物，并含有少量的固体颗粒杂质，其中检测出的有机物种类已经超过300种，大量的氧含量(40％～50％)是生物质油和化石燃油在化学组成和物理特性上完全不同的主要原因，生物质油较差的燃料性质可以简单表述为：水分含量高(25％～30％)、粘度大(20～100cP，40℃)、热值低(16～18MJ/kg)、安定性差(长时间保存或受热超过80℃后容易变性)。生物质油作为一种液体燃料，最易开发的应用技术是直接燃烧，但生物质油较差的燃料性质使得其燃烧工艺的开发比化石燃油复杂，一种最简单也最成熟的应用就是将生物质油作为一种辅助燃料和化石燃料共燃，如荷兰就分别在600MWe的煤和天然气发电厂对生物质油进行了共燃试验，但从和化石燃料的能量比价上来讲，煤是唯一比生物质油便宜的能源，而我国大多数发电厂都是使用煤作为燃料来发电的，将生物质油和煤共燃在经济成本上是不可行的。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法，其整个工艺流程围绕着热裂解液化成套设备进行，充分体现出了节能环保的理念，而且又能保证产品质量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法，其特征在于，该方法主要包括：热解系统、燃烧系统、冷凝系统以及水冷系统组成；该方法包括以下步骤：将经过破碎处理过的秸秆先到流化床干燥器里，在高温尾气的快速干燥与挟带下经两级螺旋进料器迅速送到主反应器——流化床反应器；在此反应器中，秸秆颗粒被热解成气体，并被迅速导出反应器，之后通过两极旋风分离器将固体炭粉颗粒分离出来；分离出的炭粉通过立管送入燃烧室内燃烧，燃烧释放的能量提供给流化床反应器；炭粉燃烧产生的高温尾气经旋风分离后进入流化床干燥器回收利用；炭粉燃烧后的残渣是优质的钾肥，被送到肥料造粒机中生产成肥料成品；经过气固分离后的热解气体进入一个直接喷淋冷凝器，和大量的生物质油喷雾直接接触而将其中的可冷凝部分完全冷却下来；冷却后的生物质油存积在冷凝器底部用作，部分作为直接喷淋冷凝器的冷凝介质，其余的作为产品生物质油贮存在油罐里；从冷凝器中出来的不可冷凝的气体一部分通过炭粉燃烧室中的换热器加热后用作直接喷淋冷凝器的载气，其余的送入燃气发电机组中发电，以提供整座项目工厂的电力，多余的电能还可供给项目工厂周围的用电单位。
优选的，在上述一种利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法中，该方法通过对热载体温度加热到600度以上，利用热载体的温度跟生物质进行混合，温度控制在505-555度，使其在2-5秒内生物质迅速进行裂解
优选的，在上述一种利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法中，该方法将秸秆成功地转化成了三种物质：生物质油、固体钾肥和电。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下特点：
(1)采用负压烘干：
直接利用裂解产生的保温尾气余热对生物质原材料进行烘干；
(2)采用两级螺旋进料系统：
项目中所采用的进料系统分成了两级：第一级螺旋主要控制送料速率；第二级快速螺旋主要将原料迅速送入反应器，防止木质纤维受热软化堵塞进料通道。两级螺旋送料器是解决生物质物料输送的一个非常有效的方法；
(3)冷凝中采用大流量生物质油喷雾直冷方式：
项目中采用的冷却介质是冷凝获得的生物质油，能够将热解蒸汽中的可冷凝部分基本完全冷却下来，而传统的间接冷凝生物质油的收率很低，而且不易扩大规模。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图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。
请参阅附图1，为本发明公开的一种利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法，该方法主要包括：
热解系统、燃烧系统、冷凝系统以及水冷系统组成；该方法包括以下步骤：将经过破碎处理过的秸秆先到流化床干燥器里，在高温尾气的快速干燥与挟带下经两级螺旋进料器迅速送到主反应器——流化床反应器；在此反应器中，秸秆颗粒被热解成气体，并被迅速导出反应器，之后通过两极旋风分离器将固体炭粉颗粒分离出来；分离出的炭粉通过立管送入燃烧室内燃烧，燃烧释放的能量提供给流化床反应器；炭粉燃烧产生的高温尾气经旋风分离后进入流化床干燥器回收利用；炭粉燃烧后的残渣是优质的钾肥，被送到肥料造粒机中生产成肥料成品；经过气固分离后的热解气体进入一个直接喷淋冷凝器，和大量的生物质油喷雾直接接触而将其中的可冷凝部分完全冷却下来；冷却后的生物质油存积在冷凝器底部用作，部分作为直接喷淋冷凝器的冷凝介质，其余的作为产品生物质油贮存在油罐里；从冷凝器中出来的不可冷凝的气体一部分通过炭粉燃烧室中的换热器加热后用作直接喷淋冷凝器的载气，其余的送入燃气发电机组中发电，以提供整座项目工厂的电力，多余的电能还可供给项目工厂周围的用电单位。
为了进一步优化上述技术方案，该方法通过对热载体温度加热到600度以上，利用热载体的温度跟生物质进行混合，温度控制在505-555度，使其在2-5秒内生物质迅速进行裂解
为了进一步优化上述技术方案，该方法将秸秆成功地转化成了三种物质：生物质油、固体钾肥和电。
本发明选用的是热裂解液化成套设备，它的设计中充分体现了节能环保，使项目建成后不因处理农业废弃物而产生出其它污染物。
(1)设备不外排废水。设备在运行过程中只在直接喷淋冷凝器的热交换中用到了水。此处的水是冷却循环补充水，水耗体现在蒸发损失上，没有外排废水。
(2)设备不外排废气。设备在运行时，所产生的气体来自于两个地方：一是秸秆热解后的不冷凝气体，一是炭粉燃烧时产生的高温尾气。这两处气体均被有效利用。秸秆热解后的不冷凝气体一部分作为燃料气去横床燃烧供项目提高温度使用，温度不够利用设备生产的生物油燃烧补充热量。另一部分在炭粉燃烧室换热后作为直接喷淋冷凝器的载气，不对外以气体形式排放。炭粉燃烧时产生的高温尾气经旋风分离器去渣后，全部回用。高温尾气先通到流化床干燥器，将破碎好的秸秆快速干燥，再挟带着干燥后的秸秆经螺旋进料器快速到流化床反应器进行热解液化反应。高温尾气不仅在此起到一个载气的作用，而且它的热量也被利用到了热风干燥之中。因此，以上两种气体并不是废气，而是设备运行中必不可少的一份子，在整个运行过程中均被充分利用，不外排污染环境。
(3)设备不产生废渣。设备产生渣的地方在炭粉燃烧工段。炭粉燃烧后产生的废渣是优质的钾肥，经肥料造粒机加工后，作为项目产品出售，并不丢弃。
(4)设备充分考虑了节能，设备通过下几个途径达到节能的目的：
①炭粉燃烧室高温尾气中的热量回用。高温尾气全部通到流化床干燥器中，除作载气之外，另一个重要角色就是热风。热风在流化床中与破碎好的秸秆充分接触，将秸秆快速干燥、升温，充分利用了尾气中的热量。
②炭粉燃烧室的热量回用。炭粉燃烧产生大量的湿热，这些热量被巧妙地设计成主反应器——流化床反应器的热源，不必外加能量即可保证主反应的进行。
③不可冷凝气体转化成电能后，不仅可以满足项目工厂自用，而且有余量供给工厂周围的用电单位使用，整座项目工厂正常生产时不必消耗外电的电能。
由以上分析可知，项目所用工艺技术在保证产品质量的同时，又充分考虑到了节能环保，不仅能让生物质油的生产做到“不与人争粮，不与庄稼争地”，而且能做到不因治污(减少农业废弃物——秸秆)而增污(排放“三废”)，达到了生产水平与环保水平双高的目的。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法，其特征在于，该方法主要包括：热解系统、燃烧系统、冷凝系统以及水冷系统组成；该方法包括以下步骤：将经过破碎处理过的秸秆先到流化床干燥器里，在高温尾气的快速干燥与挟带下经两级螺旋进料器迅速送到主反应器——流化床反应器；在此反应器中，秸秆颗粒被热解成气体，并被迅速导出反应器，之后通过两极旋风分离器将固体炭粉颗粒分离出来；分离出的炭粉通过立管送入燃烧室内燃烧，燃烧释放的能量提供给流化床反应器；炭粉燃烧产生的高温尾气经旋风分离后进入流化床干燥器回收利用；炭粉燃烧后的残渣是优质的钾肥，被送到肥料造粒机中生产成肥料成品；经过气固分离后的热解气体进入一个直接喷淋冷凝器，和大量的生物质油喷雾直接接触而将其中的可冷凝部分完全冷却下来；冷却后的生物质油存积在冷凝器底部用作，部分作为直接喷淋冷凝器的冷凝介质，其余的作为产品生物质油贮存在油罐里；从冷凝器中出来的不可冷凝的气体一部分通过炭粉燃烧室中的换热器加热后用作直接喷淋冷凝器的载气，其余的送入燃气发电机组中发电，以提供整座项目工厂的电力，多余的电能还可供给项目工厂周围的用电单位。
2.根据权利要求1所述的利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法，其特征在于，该方法通过对热载体温度加热到600度以上，利用热载体的温度跟生物质进行混合，温度控制在505-555度，使其在2-5秒内生物质迅速进行裂解。
3.根据权利要求1所述的利用农林废弃物制清洁燃料及炭粉、热能的制备方法，其特征在于，该方法将秸秆成功地转化成了三种物质：生物质油、固体钾肥和电。
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