CN112239688A - 一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺及其生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺及其生产系统，包括削片筛选装置、第一料仓、烘干机、第二料仓、炭化机、第三料仓，第一料仓安装在削片筛选装置后道，第一料仓后道安装有喂料机，料机连接到烘干机，烘干后的物料通过所述第一螺旋输送机、第一斗式提升机输送到第二料仓，通过所述第二螺旋输送机、第二斗式提升机将物料输出到炭化机进行炭化作业，炭化机后道连接有冷碳机，冷却后的炭料输出到第三料仓存储，本发明工艺流程设计合理，运用高温裂解技术将绿植废弃物转化成生物炭，利用本发明处理绿植废弃物，处理效率高，处理效果好，本发明设备环保可靠，绿植废弃物在高温裂解中析出的炭化尾气能充分回收利用，保护了大气环境。

Description

一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺及其生产系统

技术领域

本发明涉及园林废弃物处理工艺技术领域，尤其是涉及一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺及其生产系统。

背景技术

绿色植物具有净化空气、固碳释氧、吸热增湿、涵养水源等多种生态功能，其越来越受人们重视。

绿化植物在生产过程中，不可避免的存在修剪、落叶等情况，植物残枝在以往烧柴做饭年代是家家户户争抢的生活资源，而在天然气等清洁能源广泛覆盖应用的今天，园林植物残枝成为了真正意义上的“废弃物”，目前园林绿植废弃物只有少量是当垃圾焚烧发电，但是园林绿植废弃物含水量较大，焚烧不易，发电成本也高，其最大量的处理模式是被填埋和废弃乱扔，随着园林绿植废弃物总量逐年提升，填埋处理压力也越来越大，而且这些园林绿植废弃物没有得到有效利用，不仅造成了生物质资源浪费，也占用了大量的土地资源，还影响了城市市容环境，如何对其进行资源化循环利用，实现减量化、无害化，已成为社会各界的关注焦点，也成为政府城市管理部门急需解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺及其生产系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用绿植废弃物制作生物碳的生产系统，包括削片筛选装置、第一料仓、烘干机、第二料仓、炭化机、第三料仓，所述第一料仓安装在削片筛选装置后道，所述第一料仓后道安装有喂料机，所述喂料机连接到烘干机，所述烘干机尾部安装有第一螺旋输送机，所述第一螺旋输送机后道连接有第一斗式提升机，烘干后的物料通过所述第一螺旋输送机、第一斗式提升机输送到第二料仓，所述第二料仓上安装有第二螺旋输送机，所述第二螺旋输送机后道连接有第二斗式提升机，通过所述第二螺旋输送机、第二斗式提升机将物料输出到炭化机，所述炭化机后道连接有冷碳机，所述冷碳机尾部安装有第三斗式提升机，通过所述第三斗式提升机将冷却后的炭料输出到第三料仓。

所述削片筛选装置包括进料输送带、削片机、筛选机，所述进料输送带安装于削片机前道，所述削片机后道安装有出料输送带，所述筛选机安装在出料输送带后道，所述出料输送带输出削制料到筛选机内进行筛选作业，所述筛选机下安装有木屑料输出带、成品木片料输出带，所述筛选机管路连接到筛选除尘器，所述筛选除尘器下安装有树叶输出带。

所述烘干机尾部管路连接有旋风吸尘器，所述旋风吸尘器后道管路连接有脉冲除尘器。

所述炭化机包括外筒、内筒、热量供给装置，所述热量供给装置与外筒管路相连，所述热量供给装置包括燃烧炉、燃烧机、高温气体回流管路，所述燃烧机安装在燃烧炉上，所述高温气体回流管路一端连接在燃烧炉上，另一端连接在外筒上，所述热量供给装置还管路连接到烘干机上，所述炭化机上连接有余热回用组件，所述余热回用组件包括余热锅炉、冷却器，所述余热锅炉管路连接到外筒上，所述冷却器与余热锅炉相连接。

所述冷碳机上安装有冷却水泵。

一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺，包括如下步骤：

1)、将收集拢的园林绿植废弃物运至削片筛选装置设备处进行加工，绿植废弃物通过进料输送带输送到削片机内进行削片作业，将不同宽度、长度的绿植废弃物削制成统一规格的木块料，削制后的木块料通过出料输送带输出到筛选机内进行筛选作业，筛选机将木块料与树叶、木屑杂质进行分离并分别输出收集，筛选后的木块料输出到第一料仓作中转存储；

2)、第一料仓中的木块料通过喂料机输出到烘干机进行烘干作业，木块料在烘干机内匀速前进，均匀加热，木块料中的水分依靠热量供给装置提供的热量来进行蒸发，木块料在烘干作业后外形无变化，木块料的水分被控制在15％以下，经过烘干后的木块料输出到第二料仓进行临时中转存储；

3)、第二料仓中的木块料输出到炭化机内，炭化机包括外筒、内筒，外筒、内筒之间形成加热层，木块料在隔绝空气的内筒中先进行中等温度加热，用以析出挥发份等可燃气体，然后再对内筒升温，木块料进行高温加热无氧炭化作业，木块料最终炭化形成生物炭；

4)、炭化机内形成的高温生物炭输出到冷碳机进行冷却作业，经过冷却后的生物炭输出到第三料仓内进行存储，第三料仓中的生物炭为成品炭，能直接输出包装出售或再次深加工作业。

步骤1)中的木块料的削制长度控制在20-50mm。

步骤2)中的烘干机内的烘干作业温度控制在130-150℃。

步骤3)中内筒内析出可燃气体作业时的加热温度控制在300-500℃，高温加热无氧炭化作业时，外筒温度控制在600-850℃。

步骤4)中生物炭冷却后温度控制在50℃以下。

本发明的有益效果是：本发明工艺流程设计合理，运用高温裂解技术将绿植废弃物转化成生物炭，利用本发明处理绿植废弃物，处理效率高，处理效果好，能有效解决绿植废弃物的日益增长、堆积如山的难题，本发明设备环保可靠，绿植废弃物在高温裂解中析出的炭化尾气能充分回收利用，有效解决了尾气排放问题，保护了大气环境，经过本发明处理后得到的生物炭成品能进行销售和再加工，给处理企业带来良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明生产系统各设备的连接结构图；

图2为本发明的削片筛选装置的俯视连接结构图；

图3为本发明的削片筛选装置的侧视连接结构图；

图4为本发明的炭化机位置的各设备连接结构图；

图5为本发明的采样数据汇总表。

图中：削片筛选装置1、进料输送带111、削片机112、出料输送带113、筛选机114、木屑料输出带115、成品木片料输出带116、筛选除尘器117、树叶输出带118、第一料仓2、喂料机3、烘干机4、旋风吸尘器41、脉冲除尘器 42、第一螺旋输送机5、第一斗式提升机6、第二料仓7、第二螺旋输送机8、第二斗式提升机9、炭化机10、外筒101、内筒102、热量供给装置103、燃烧炉1031、燃烧机1032、高温气体回流管路1033、余热回用组件104、余热锅炉 1041、冷却器1042、冷碳机11、冷却水泵11a、第三斗式提升机12、第三料仓 13、活性炭生产系统14、活性碳料仓141、第四斗式提升机142、活化炉143、蒸汽管口144。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，本发明中的“左”、“右”等描述均是以图1为参照方向：

如图1～图4所示，一种利用绿植废弃物制作生物碳的生产系统，包括削片筛选装置1、第一料仓2、烘干机4、第二料仓7、炭化机10、第三料仓13，第一料仓2安装在削片筛选装置1后道，收集来的绿植废弃物在削片筛选装置1 内进行筛选，去除掉树叶、杂质，同时将长短不一的绿植树枝进行削制作业，削制成统一规格的木材原料，第一料仓2作为筛选后的中转原料仓使用，第一料仓2后道安装有喂料机3，喂料机3连接到烘干机4，喂料机3连接第一料仓 2和烘干机4，向烘干机4输送需要烘干的原料，烘干机4尾部安装有第一螺旋输送机5，第一螺旋输送机5后道连接有第一斗式提升机6，烘干后的物料通过第一螺旋输送机5、第一斗式提升机6输送到第二料仓7，烘干作业和后道的炭化作业工作效率不一样，因此烘干后的木料应先中转存储起来，第二料仓7作为烘干料中转料仓使用，第二料仓7上安装有第二螺旋输送机8，所述第二螺旋输送机8后道连接有第二斗式提升机9，通过第二螺旋输送机8、第二斗式提升机9将物料输出到炭化机10，烘干料在炭化机10内受到高温无氧炭化处理，形成高温生物炭输出，炭化机10后道连接有冷碳机11，输出的高温生物炭在冷碳机11内降温冷却，形成成品生物炭，冷碳机11尾部安装有第三斗式提升机12，通过第三斗式提升机12将冷却后的炭料输出到第三料仓13，第三料仓13作为成品料仓使用，成品生物炭在第三料仓13内暂时存储，然后进入后道的包装、销售或进一步输出到其他系统内进行深加工作业。

削片筛选装置1包括进料输送带111、削片机112、筛选机114，进料输送带111安装于削片机112前道，削片机112后道安装有出料输送带113，筛选机 114安装在出料输送带113后道，出料输送带113输出削制料到筛选机114内进行筛选作业，筛选机114下安装有木屑料输出带115、成品木片料输出带116，筛选机114管路连接到筛选除尘器117，筛选除尘器117下安装有树叶输出带 118，收集来的绿植废弃物首先经进料输送带111输入到削片机112内进行削制作业，长短不一的绿植树枝被削成统一规格长度，削制好的树枝料夹杂着杂质、树叶从出料输送带113输出到筛选机114内进行筛选作业，筛选机114在翻滚筛选过程中摘除树枝料上的树叶，分离、抖落上面粘结的杂质，这样，树枝料与树叶、杂质被分离开来，树枝料从成品木片料输出带116输出，杂质、木屑从木屑料输出带115输出，筛选过程中会产生大量的粉尘，因此管路连接有筛选除尘器117，筛选除尘器117将粉尘和树叶吸走，粉尘和树叶在筛选除尘器 117内分离，树叶从树叶输出带118输出，筛选除尘作业保证了生产过程及环境干净整洁，这样，绿植废弃物被分离形成三大部分并有效收集处理，原料形成作业部分环保、可靠，杂质和树叶的存在，会直接造成到成品生物炭的灰分过高，固有碳(碳含量)偏低，生物炭品质较差，因此需要在先期尽可能的去除杂质和树叶。

烘干机4尾部管路连接有旋风吸尘器41，旋风吸尘器41后道管路连接有脉冲除尘器42，虽然在经过筛选工序后，大量木料上的粘附杂质被去除，但是还是会存在少量杂质粘附，在烘干加热过程中，粘附的杂质(土块等)会受热硬化，在烘干机4内形成粉尘，因此在烘干机4尾部要安装除尘设备来消除粉尘，通过旋风吸尘器41、脉冲除尘器42两道除尘工序，能满足烘干作业环节的环保要求。

炭化机10包括外筒101、内筒102、热量供给装置103，木料在内筒102内进行无氧环境下的炭化转变，外筒101、内筒102之间的空间通入高温气体来进行加热，热量供给装置103与外筒101管路相连，热量供给装置103包括燃烧炉1031、燃烧机1032、高温气体回流管路1033，燃烧机1032安装在燃烧炉1031 上，高温气体回流管路1033一端连接在燃烧炉1031上，另一端连接在外筒101 上，作业初始阶段，燃烧机1032通过电子打火，将雾化后的柴油点燃，通过燃烧雾化后的柴油来提供初始热量，在木料炭化作业过程中，会析出大量的可燃性烟气，这些可燃性烟气，其成分包括CO，H₂，CH₄、烷烃、烯烃、焦油等，这些气体含有极少量有毒有害物质，这些气体直接排入大气将给周围环境造成一定的污染，本发明将烟气经高温气体回流管路1033回流到燃烧炉1031内燃烧，产生炭化所需热量，这时，就能做到自体循环来供热，不再燃烧柴油，该供热系统的设计，有效解决了炭化作业中能耗较大的问题，并充分回用了反应废气，降低了废气排放，具有良好的节能减排效果，热量供给装置103还管路连接到烘干机4上，烘干机4加热蒸发作业所需热量也通过热量供给装置103 来提供，炭化机10上连接有余热回用组件104，余热回用组件104包括余热锅炉1041、冷却器1042，冷却器1042控制余热锅炉1041的最高温度，余热锅炉 1041管路连接到外筒101上，冷却器1042与余热锅炉1041相连接，当木料炭化析出的可燃烟气较多的情况下，全部燃烧后产生的热量较多，整套供热系统内的温度会持续升高，为了控制反应温度，设计了余热回用组件104，多余的热量被传导到余热锅炉1041内来进行吸收，热量在余热锅炉1041内通过加热水来吸收，加热后的水，可以输出使用，加热水的过程中，会产生大量的蒸汽，蒸汽可作为生物炭深加工的能源，降低生产成本，也可以对外供热，提升企业的经济效益。

冷碳机11上安装有冷却水泵11a，冷碳机11采用水冷模式来对高温生物炭降温，高温生物炭在冷碳机11内持续流转进行冷却。

一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺，包括如下步骤：

1)、将收集拢的园林绿植废弃物运至削片筛选装置1设备处进行加工，绿植废弃物通过进料输送带111输送到削片机112内进行削片作业，将不同宽度、长度的绿植废弃物削制成统一规格的木块料，削制后的木块料通过出料输送带113输出到筛选机114内进行筛选作业，筛选机114将木块料与树叶、木屑杂质进行分离并分别输出收集，筛选后的木块料输出到第一料仓2作中转存储，该步骤的主要是对绿植原料的初步处理，将混杂的绿植废弃物分离形成可继续加工的树枝原料，并对分离出的杂物垃圾有效收集，便于后续集中处理；

2)、第一料仓2中的木块料通过喂料机3输出到烘干机4进行烘干作业，木块料在烘干机4内匀速前进，均匀加热，木块料中的水分依靠热量供给装置 103提供的热量来进行蒸发，木块料在烘干作业后外形无变化，木块料的水分被控制在15％以下，经过烘干后的木块料输出到第二料仓7进行临时中转存储，未经加热处理的树枝木块料的含水量较高，而且其表面还是会存在一定量的粘附杂质，这样不能直接进入到炭化作业，先进行烘干作业，来降低木块料中的水分含量，同时通过加热作用，使木块料上吸附的杂质受热硬化成扬尘，这样通过烘干和除尘后，木块料的含水量降低，杂质去除，满足了炭化要求；

3)、第二料仓7中的木块料输出到炭化机10内，炭化机10包括外筒101、内筒102，外筒101、内筒102之间形成加热层，木块料在隔绝空气的内筒102 中先进行中等温度加热，用以析出挥发份等可燃气体，然后再对内筒102升温，木块料进行高温加热无氧炭化作业，木块料最终炭化形成生物炭，当加热温度达到150-300℃时，木块料中的挥发份(如CO，CO₂，H₂等)开始析出，保持加热温度在300-500℃，确保木块料中的挥发份充分析出，这些气体能被回用作为炭化加热使用，由于炭化作业温度很高，最后形成的生物炭处于高温状态；

4)、炭化机10内形成的高温生物炭输出到冷碳机11进行冷却作业，经过冷却后的生物炭输出到第三料仓13内进行存储，第三料仓13中的生物炭为成品炭，能直接输出包装出售或再次深加工作业。

优选的，步骤1)中的木块料的削制长度控制在20-50mm，该尺寸下的木块料便于输送，也便于烘干、炭化作业，炭化出的成品生物炭的大小也刚刚适中，便于包装、销售。

优选的，步骤2)中的烘干机4内的烘干作业温度控制在130-150℃，烘干温度太高的的话，木块料会局部炭化，影响后续加工，温度太低的话，水分控制不到需要的程度，同时杂质也不能完全被粉尘化，130-150℃的烘干温度，经过实践生产后，为烘干最佳温度。

优选的，步骤3)中内筒102内析出可燃气体作业时的加热温度控制在 300-500℃，高温加热无氧炭化作业时，内筒102内的温度控制在500-600℃，炭化机10的外筒101的温度加热至600-850℃，外筒101温度可通过外置温度记录设备来读取，外筒101温度在600-850℃时，木块料才能完全炭化，成为合格的炭化料。

优选的，步骤4)中生物炭冷却后温度控制在50℃以下，这样的温度下，生物炭在集中存储中不会自燃，同时在第三料仓13存储过程中还会持续降温到常温状态，方便包装、销售、运输。

在利用本发明对园林绿植废弃物进行处理前，可对园林绿植废弃物进行分拣(分树种挑选)或不分拣(混合处理)操作，在分拣和不分拣状态下，经过本发明的生产系统和工艺的处理后，得到的成品生物炭的各项炭化数据如图5 所示，成品生物炭可以直接包装出售或深加工成活性碳、医用碳等，制成的活性炭数据如下：亚蓝11％-13％、碘值850-1100、灰分14.1％-18.9％、得率32％-37％，成品活性炭的吸附力较好，得率较高，能给园林绿植废弃物处理企业带来良好的经济效益。

本发明的第三料仓13后可连接活性炭生产系统14，将生物炭深加工成活性炭，深化产品结构，提升产品经济效益，活性炭生产系统14包括活性碳料仓141、活化炉143，先将成品生物炭从第三料仓13输出到活性碳料仓141作为原料，活性碳料仓141与活化炉143之间连接有第四斗式提升机142，通过第四斗式提升机142将生物炭输送到活化炉143进行活化作业，活化炉143上设有蒸汽管口144，蒸汽管口144通入活化需要的高温热蒸汽，活化炉143连接有余热回用组件104，活化残余热量通过余热回用组件104回收再利用，活化炉143尾部连接有冷碳机11，将活化后的活性碳进行水冷降温，形成可包装、销售的活性碳成品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用绿植废弃物制作生物碳的生产系统，包括削片筛选装置(1)、第一料仓(2)、烘干机(4)、第二料仓(7)、炭化机(10)、第三料仓(13)，其特征在于：所述第一料仓(2)安装在削片筛选装置(1)后道，所述第一料仓(2)后道安装有喂料机(3)，所述喂料机(3)连接到烘干机(4)，所述烘干机(4)尾部安装有第一螺旋输送机(5)，所述第一螺旋输送机(5)后道连接有第一斗式提升机(6)，烘干后的物料通过所述第一螺旋输送机(5)、第一斗式提升机(6)输送到第二料仓(7)，所述第二料仓(7)上安装有第二螺旋输送机(8)，所述第二螺旋输送机(8)后道连接有第二斗式提升机(9)，通过所述第二螺旋输送机(8)、第二斗式提升机(9)将物料输出到炭化机(10)，所述炭化机(10)后道连接有冷碳机(11)，所述冷碳机(11)尾部安装有第三斗式提升机(12)，通过所述第三斗式提升机(12)将冷却后的炭料输出到第三料仓(13)。

2.如权利要求1所述的一种利用绿植废弃物制作生物碳的生产系统，其特征在于：所述削片筛选装置(1)包括进料输送带(111)、削片机(112)、筛选机(114)，所述进料输送带(111)安装于削片机(112)前道，所述削片机(112)后道安装有出料输送带(113)，所述筛选机(114)安装在出料输送带(113)后道，所述出料输送带(113)输出削制料到筛选机(114)内进行筛选作业，所述筛选机(114)下安装有木屑料输出带(115)、成品木片料输出带(116)，所述筛选机(114)管路连接到筛选除尘器(117)，所述筛选除尘器(117)下安装有树叶输出带(118)。

3.如权利要求1所述的一种利用绿植废弃物制作生物碳的生产系统，其特征在于：所述烘干机(4)尾部管路连接有旋风吸尘器(41)，所述旋风吸尘器(41)后道管路连接有脉冲除尘器(42)。

4.如权利要求1所述的一种利用绿植废弃物制作生物碳的生产系统，其特征在于：所述炭化机(10)包括外筒(101)、内筒(102)、热量供给装置(103)，所述热量供给装置(103)与外筒(101)管路相连，所述热量供给装置(103)包括燃烧炉(1031)、燃烧机(1032)、高温气体回流管路(1033)，所述燃烧机(1032)安装在燃烧炉(1031)上，所述高温气体回流管路(1033)一端连接在燃烧炉(1031)上，另一端连接在外筒(101)上，所述热量供给装置(103)还管路连接到烘干机(4)上，所述炭化机(10)上连接有余热回用组件(104)，所述余热回用组件(104)包括余热锅炉(1041)、冷却器(1042)，所述余热锅炉(1041)管路连接到外筒(101)上，所述冷却器(1042)与余热锅炉(1041)相连接。

5.如权利要求1所述的一种利用绿植废弃物制作生物碳的生产系统，其特征在于：所述冷碳机(11)上安装有冷却水泵(11a)。

6.一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺，包括如下步骤：

1)、将收集拢的园林绿植废弃物运至削片筛选装置(1)设备处进行加工，绿植废弃物通过进料输送带(111)输送到削片机(112)内进行削片作业，将不同宽度、长度的绿植废弃物削制成统一规格的木块料，削制后的木块料通过出料输送带(113)输出到筛选机(114)内进行筛选作业，筛选机(114)将木块料与树叶、木屑杂质进行分离并分别输出收集，筛选后的木块料输出到第一料仓(2)作中转存储；

2)、第一料仓(2)中的木块料通过喂料机(3)输出到烘干机(4)进行烘干作业，木块料在烘干机(4)内匀速前进，均匀加热，木块料中的水分依靠热量供给装置(103)提供的热量来进行蒸发，木块料在烘干作业后外形无变化，木块料的水分被控制在15％以下，经过烘干后的木块料输出到第二料仓(7)进行临时中转存储；

3)、第二料仓(7)中的木块料输出到炭化机(10)内，炭化机(10)包括外筒(101)、内筒(102)，外筒(101)、内筒(102)之间形成加热层，木块料在隔绝空气的内筒(102)中先进行中等温度加热，用以析出挥发份等可燃气体，然后再对内筒(102)升温，木块料进行高温加热无氧炭化作业，木块料最终炭化形成生物炭；

4)、炭化机(10)内形成的高温生物炭输出到冷碳机(11)进行冷却作业，经过冷却后的生物炭输出到第三料仓(13)内进行存储，第三料仓(13)中的生物炭为成品炭，能直接输出包装出售或再次深加工作业。

7.如权利要求6所述的一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺，其特征在于：步骤1)中的木块料的削制长度控制在20-50mm。

8.如权利要求6所述的一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺，其特征在于：步骤2)中的烘干机(4)内的烘干作业温度控制在130-150℃。

9.如权利要求6所述的一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺，其特征在于：步骤3)中内筒(102)内析出可燃气体作业时的加热温度控制在300-500℃，高温加热无氧炭化作业时，外筒(101)温度控制在600-850℃。

10.如权利要求6所述的一种利用绿植废弃物制作生物碳的工艺，其特征在于：步骤4)中生物炭冷却后温度控制在50℃以下。

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