CN118703224A - 生物质热解工艺以及可移动式生物质处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了生物质热解工艺，将生物质进行粉碎处理后，在热解炉中热解产生热解气；热解气经过滤除尘后依次进入一级、二级、三级冷却模块中冷凝，分离出黑腐酸、棕腐酸和黄腐酸；分离出黄腐酸后部分未凝的热解气回流至热解炉中，为生物质热解提供热源。本发明还公开了可移动式生物质处理设备，包括箱体，箱体内设置有热解炉，热解炉与进料模块相连，进料模块将生物质粉碎并投放至进料口内；热解炉将生物质热解成灰烬和热解气，热解气经排气口排出；排气口与冷却装置相连，冷却装置对热解气冷凝以产生腐植酸。本发明更适宜于生物质类有机质的热解处理，缩短了腐植酸类产品的生产时间，设备结构模块化程度高，可集成在集装箱的箱体内，便于运输。

Description

生物质热解工艺以及可移动式生物质处理设备

技术领域

本发明涉及生化腐殖酸生产技术领域，尤其涉及一种生物质热解工艺以及一种采用该工艺的可移动式生物质处理设备。

背景技术

中国拥有丰富的农业和林业生物质资源，生物质(包括秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物、禽畜粪便等)作为零排放的绿色碳资源，具有再生周期短，蕴藏量巨大的特点。基于低碳发展和绿色生态理念，我国近年来加大了生物质资源化的研发投资力度，建立了一批生物质气化示范工程。

而我国是农业大国，每年都会收获大量的秸秆，以秸秆为主的生物质主要由植物细胞壁组成，基本成分为纤维素、半纤维素和木质素等，其元素组成主要为碳、氢、氧三种元素，含有少量的硫、磷及矿物质成份，其元素和结构组成决定了秸秆是一种重要的有机原料和燃料。

目前，秸秆的主要利用方式有机械化粉碎还田、秸秆燃料化、秸秆颗粒饲料加工、秸秆基料化等应用，但除机械化粉碎还田和秸秆颗粒饲料方法外，其他方法均存在着技术成熟度不高、投资大、工艺复杂等问题，而秸秆机械化粉碎还田和秸秆饲料化应用对秸秆的利用度均较低，大量过剩秸秆的处理仍是难题。

因此，存在着大量的秸秆堆存，并在田间焚烧，这造成了严重的大气环境污染，也是雾霾产生的原因之一。虽然多地出台规定禁止在田间地头焚烧秸秆，但是秸秆大量堆积又会影响耕种，因此如何高效的让秸秆变废为宝，解决秸秆的综合利用问题，是一项刻不容缓的课题。

秸秆的燃料化应用也是一直研究的课题，包括将秸秆热处理后制成生物炭、生物原油、木醋液、沼气等产品。其中秸秆的煅烧是制备生物炭的途径，在低氧或无氧条件下煅烧一段时间后制得生物炭，煅烧温度一般在260～380℃，使秸秆中的半纤维素、木质素等组分裂解挥发后得到稳定的固体富碳的产物(含碳量大于60％)，而高于此温度区间的煅烧，则会使秸秆中的纤维素等大分子物质快速分解，挥发性成分大幅增加，生物炭的产率大幅降低。

生物原油、木醋液、沼气等产品则是通过秸秆热解得到，现有的秸秆热解多借鉴于煤炭制焦油的处理方式，在大型设备中使秸秆迅速升温至750-900℃热解产生小分子热解气，生成的热解气经逐级冷凝得到生物原油、木醋液、沼气等组分。但秸秆不同于煤炭，热解处理中存在灰分大、含水量高等问题，热解得到的生物原油中还额外含有大量酚类物质和糖类，需要进一步提取或分离后才能再利用。因此现有的秸秆热解技术也存在运输成本高、加工成本高、产物品质低的问题，整体价效比较低。

腐植酸是自然界中广泛存在的大分子含碳化合物，含碳量低于60％，多呈现弱酸性，腐植酸可广泛应用于农、林、牧、石油、化工、建材、医药卫生、环保等各个领域。尤其是现在提倡生态农业建设、无公害农业生产、绿色食品、无污染环保等，更使腐植酸备受推崇。

腐植酸不含有单质碳成分，不具有生物炭的支架碳的孔隙结构，稳定性较生物炭差，因此更便于微生物通过生物作用分解后产生营养物质供作物生长，在刺激作物生长上作用显著，农业上腐植酸常作为肥料助剂与化肥产品共同配合使用，从而发挥其促进化肥肥效，刺激作物生长的作用。

目前，生产腐植酸的途径主要是包括风化煤碱溶酸析法进行提取，或者将生物质经过化学和微生物发酵得到，风化煤处理的到的腐植酸产品产量较高，但生物利用度低于生物质处理得到的腐植酸产品；而秸秆处理得到的腐植酸产品虽然生物利用度高，但生产周期却较长(大于40天)，效率低；所以现有的腐植酸生产也很难满足产业化、规模化生产的要求。

因此，研发一种生物质处理效率高且成本低的热处理制腐植酸设备及工艺，不仅有助于拓宽生物质的再利用的途经，也有望解决现有的生物质热解价效比低的行业难题。

发明内容

本发明提供了一种生物质热解工艺以及可移动式生物质处理设备，具有方便运输、秸秆热解效率高的效果。具体技术方案如下：

一种生物质热解工艺，包括如下步骤：

S1、生物质经粉碎加工后，在热解炉中进行热解，生物质的热解温度为450～600℃，热解反应时间1-3s产生热解气，热解过程通过风机供氧；

S2、步骤S1产生的热解气经过滤除尘后进入一级冷却模块中冷凝，激冷至90～130℃分离出黑腐酸；

S3、步骤S2中未冷凝的热解气继续在二级冷却模块中冷凝，经常温冷却至50-100℃分离出棕腐酸；

S4、步骤S3中未冷凝的热解气继续在三级冷却模块中冷凝，经常温冷却60℃以下分离出黄腐酸。

进一步地，还包括步骤S5：分离出黄腐酸后未凝热解气部分回流至步骤S1的热解炉中燃烧，剩余部分进行喷淋除尘后排出。

进一步地，步骤S1热解处理后灰烬和步骤S2中过滤后的灰烬经收集造粒后制得肥料。

优选地，步骤S1生物质经粉碎加工过程中对生物质碎渣进行吸尘，将吸出的粉尘再度吹入热解炉中，和/或吸尘后进行清洗排放。

进一步地，一级冷却模块采用喷淋冷却，步骤S2、S3、S4分离出的黑腐酸、棕腐酸、黄腐酸部分用于一级冷却模块中冷却介质；二级冷却模块、三级冷却模块采用常温水换热冷却。进一步地，一级冷却模块、二级冷却模块、三级冷却模块采用常温水进行换热冷却。

进一步，热解炉为卧式反应炉。

一种可移动式生物质处理设备，采用上述的生物质热解工艺，其中，包括可移动的箱体，箱体内设置有设备间，设备间内设置有热解炉，热解炉包括进料口、排灰口、排气口以及进气口，进料口与进料模块相连，排灰口与灰烬收集模块相连，排气口与除尘器相连，除尘器与冷却装置相连，冷却装置包括腐植酸出口和气体出口，腐植酸出口与腐植酸储存装置相连，冷却装置可对热解气进行冷凝以产生腐植酸。

进一步，箱体内设置有循环风机，循环风机的进风口与冷却装置相连，循环风机的出风口与热解气管道相连，热解气管道分别与清洗塔和热解炉相连，热解气管道上设置有调节阀门，通过调节阀门可调节向清洗塔和热解炉内输送气体的比例。

进一步，进料模块包括相连通的料仓以及给料机，给料机可将料仓内的生物质定量匀速的输送至热解炉的进料口内。

进一步，箱体的四周设置有多个可升降的支腿，通过支腿的伸缩，可方便箱体相对于车辆的装卸。

进一步，箱体内设置有操控室，操控室和设备间之间设置有隔热墙。

进一步，箱体包括相连的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、底板以及顶板；热解炉设置在设备间内远离操控室的一侧，热解炉的长度方向与箱体的长度方向相垂直，热解炉的进料口设置在靠近第二侧壁的位置处，排灰口设置在靠近第四侧壁的位置处，进料模块设置在靠近第一侧壁与第二侧壁夹角的位置处且与第一侧壁相连通，灰烬收集模块设置在靠近第一侧壁与第四侧壁夹角的位置处且与第一侧壁相连通。

进一步，冷却装置包括分离器，分离器内容置有冷却液，分离器内设置有分离管道，分离管道的上端为分离器气体入口，分离管道的下端为分离器气体出口，分离器的分离器气体入口与急冷塔的热解气出口相连，分离器可将急冷塔中未凝热解气进行分离冷却。

进一步，分离管道由上至下设置有多个排液管，多个排液管与集液管相连，集液管与第一成品罐相连，每个排液管上均设置有阀门；离器下方设置有第二成品罐，第二成品罐与分离管道的底部相连通。

进一步，分离器与急冷塔相连，急冷塔包括急冷塔热解气入口、急冷塔热解气出口以及急冷塔底部的急冷塔液体出口，急冷塔热解气入口与热解炉相连，急冷塔热解气出口与分离器气体入口相连，热解气在急冷塔内进行喷淋冷凝，以产生黑腐酸，黑腐酸受重力作用流至急冷塔底部进行储存，并且可经急冷塔液体出口排出；急冷塔底部与第一循环泵相连，第一循环泵与急冷塔上方内部的喷淋机构相连，第一循环泵可将急冷塔底部储存的黑腐酸作为急冷塔的冷却介质使用。

进一步，箱体内设置有除尘风机，除尘风机的进风口设置在热解炉的进料口的上方，除尘风机的出风口与热解炉的进气口相连，除尘风机可将进料模块在向热解炉内输送生物质碎渣时产生的粉尘吸收并输送至热解炉内进行热解，并为热解炉内的生物质热解提供氧气。

本发明的可移动式生物质处理设备的结构设计巧妙，模块化程度高，通过将热解炉与冷却装置等热解提取腐植酸的装置全部集成在集装箱的箱体内，方便运输，可便于生物质在回收地进行及时处理。通过在箱体四周设置可升降的支腿，也大大方便了设备的装卸载，提升了设备使用的便利性。

另外，本发明更适宜于生物质的热解处理，热解过程通过温度、时间、耗氧量的调控，经冷凝沉降直接生成腐植酸产品，大大缩短了腐植酸类产品的生产时间，实现了产业化作业，不仅拓宽了生物质热解的用途，也解决了生物质热解价效比低的行业难题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的可移动式生物质处理设备的俯视图；

图2为本发明的可移动式生物质处理设备的主视图；

图3为本发明的可移动式生物质处理设备的左视图；

图4为本发明的可移动式生物质处理设备的分离器的剖视图；

图5为本发明的可移动式生物质处理设备的热解炉内的螺旋输送机构的示意图；

图6为本发明的可移动式生物质处理设备的热解提取腐殖酸的方法工艺流程图I；

图7为本发明的可移动式生物质处理设备的热解提取腐殖酸的方法工艺流程图II。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、功能以及具体设计方案，下面结合附图，对本发明的一种生物质热解工艺以及可移动式生物质处理设备作进一步详细的描述。

如图6所示，本发明提供的生物质热解工艺，包括如下步骤：

S1、生物质经粉碎加工后，在热解炉中进行热解，生物质的热解温度为450～600℃，热解反应时间1-3s产生热解气，热解过程通过风机供氧；

S2、步骤S1产生的热解气经过滤除尘后进入一级冷却模块中冷凝，经常温激冷至90～130℃分离出黑腐酸；

S3、步骤S2中未冷凝的热解气继续在二级冷却模块中冷凝，经常温冷却至50-100℃分离出棕腐酸；

S4、步骤S3中未冷凝的热解气继续在三级冷却模块中冷凝，经常温冷却60℃以下分离出黄腐酸。

分离出黄腐酸后未凝热解气部分可分流出进行喷淋除尘后排出，余剩部分回流至步骤S1的热解炉中；步骤S1热解处理后灰烬和步骤S2中过滤后的灰烬可经收集造粒后制得无机肥料。

生物质在进入热解炉前，为保证充分热解必须进行粉碎加工，但由于生物质本身会携带部分泥土、灰尘等杂质，且生物质的密度较低，伴随着粉碎加工的过程会有粉尘扬起，因此优选在粉碎过程中对生物质碎渣进行吸尘/除尘，将吸出的粉尘(主要为低粒径的生物质碎屑、杂质)再度吹入热解炉中以充分利用低粒径的生物质碎屑促进热解，和/或吸尘后进行清洗排放。

热解炉中的热解温度高于常用的生物质制备生物炭的温度，低于常规的煤炭热解温度。当大于400℃时，生物质中的纤维素开始逐渐分解，450-600℃属于纤维素大量快速分解阶段，但低于600℃，可避免生物质热解直接形成分子量过小的有机烃类分子。

快速适中热解时间使得该反应条件下生成的热解气中大量的大分子有机质处于未完全二次裂解的状态，热解气中混杂含有大量苯环、稠环和杂环化合物，活性基团主要是羧基和酚羟基，这些化合物经团聚缩合形成聚集体，配合卧式反应炉，热解气中大量的聚集体不因重力作用下沉循环热解，且灰烬含量较低。需要说明的是，由于秸秆的能量密度低于煤炭且更易燃，因此无需更高的温度和更长的反应时间就能完成充分热解，生物质的充分热解仍是不完全燃烧的状态。

一级冷却模块中优选喷淋冷却的方式进行冷却，初次冷凝得到的黑腐酸产品可作为一级冷却模块的喷淋冷却介质；同样二级冷却模块和三级冷却模块得到的棕腐酸(或称褐腐酸)、黄腐酸产品也可以作为一级冷却模块的喷淋冷却介质，对热解气进行喷淋激冷，实现产物循环利用。具体的喷淋介质的选用方式可根据所需的激冷的效果选用单一产物或组合使用。

在黑腐酸生成前的初次冷却，喷淋介质可采用常温水或者空气对热解气进行冷却，喷淋介质为空气时，直接将空气吹入对热解气进行风冷，相比于仅喷淋冷却水可减少黑腐酸产品中的含水量。

热解产生的热解气在喷淋激冷时，使450～600℃的热解气在1-3s内完成首次激冷，不同于煤炭毫秒级的冷凝时间(防止煤炭热解气的多级裂解)，本发明中的激冷使得热解气中大分子有机物有足够的时间通过氢键、络合作用形成更大的聚集体，沉降生成黑腐酸。以棕腐酸、黄腐酸作为喷淋冷却介质，一方面起到冷却作用，另一方面棕腐酸、黄腐酸在喷淋过程中也与热解气直接接触导致升温后再分解，又冷却沉降再次合成黑腐酸，因此可以根据产品的需求调节黄腐酸、黑腐酸、棕腐酸的产量。

二级冷却模块和三级冷却模块中，优选水换热的方式进行换热冷却(在分离器中使用冷却液对热解气进行冷却，冷却液不与热解气接触)，相比于喷淋冷却，换热冷却的冷却温度更易控制，并且可降低棕腐酸、黄腐酸产品的含水量。

同样，如图7所示，一级、二级、三级冷却模块中可全部采用水换热的方式进行换热冷却，这种方式更利于得到纯粹的黑腐酸产品，但无法对生成的产品进行再利用，冷却液用量更大，且各产品的产量不可调节。

在一级冷却模块中未冷凝的热解气(经喷淋或水换热后还可达90-130℃)继续通过二级冷却模块进行二次换热冷却，此时热解气中分子量略小的有机酸、酚类物质受冷生成棕黄色或褐色的棕腐酸。

三级冷却模块内，采用常温自来水作为水换热的冷却液，二次冷凝/换热后的热解气温度为50-100℃，经三级冷却模块最终冷却至60℃以下，得到腐植酸产品中分子量最小的黄腐酸。

需要说明的是，一级、二次、三级冷却的温度范围有所交叉，是由于生物质种类的影响，不同生物质种类的热解温度和冷凝温度会在本发明提供范围区间内浮动，一般纤维素含量越高的生物质，热解温度相对较高、这类生物质热解分离出黑腐酸、棕腐酸产品较多，一、二、三级冷却的温度优选接近范围上限的温度；对于纤维素含量低或含水量较高的生物质，热解温度相对较低，分离出黄腐酸产品较多，冷却优选接近范围下限的温度，多级冷却过程需满足冷却温度一级＞二级＞三级。

生物质的水分含量较煤炭多，采用本发明的热解方式，热解产生的水蒸汽在多级冷却中逐渐消耗，由于黄腐酸的水溶性最好，且三级冷却模块直接将热解气冷却至60℃以下，因此热解产生的大部分水分会在第三级冷却模块内析出，得到的黄腐酸产品多呈水溶状态；便于用泵抽取已经冷却的黄腐酸水溶物作为一级冷却模块中喷淋冷却的介质，且黄腐酸经高温后可再合成黑腐酸。

分离出黄腐酸后未凝热解气部分(尾气)中除包含二氧化碳外，多为细小的无机粉尘和少量小分子可燃气(甲烷、乙烷、一氧化碳等)；尾气可根据需要部分回流至热解炉内对生物质的热解起助燃的作用；另一部分经喷淋除尘后排出。

如图1-5所示，本发明所提供的配套的可移动式生物质处理设备，包括可移动的箱体1，箱体1内设置有热解炉2，热解炉2包括进料口、排灰口、排气口以及进气口，进料口与进料模块3相连，进料模块3可将生物质粉碎并定量匀速的投放至进料口内；热解炉2可将生物质热解以生成灰烬和热解气，灰烬可经排灰口排出，热解气可经排气口排出；排灰口与灰烬收集模块6相连，灰烬收集模块6可将排灰口排出的灰烬收集并制作成肥料；排气口与冷却装置相连，冷却装置可对热解气进行冷凝以产生腐植酸，余下的未凝热解气主要为甲烷、乙烷等可燃性混合气体。冷却装置包括腐植酸出口和气体出口，腐植酸出口与腐植酸储存装置相连，气体出口与热解炉2的进气口相连通，未凝热解气可回流至热解炉内燃烧，以对生物质的热解起到助燃的作用。

本发明的可移动式生物质处理设备的箱体1可选用集装箱，箱体1可放置在卡车上进行运输，以使本发明可方便快速的移动至田间地头进行生物质的热解处理。优选的，箱体1的四周设置有多个可升降的支腿17，通过支腿17的伸缩，可方便箱体1相对于卡车的装卸载，避免了采用吊车吊装的方式，提高了本发明使用时的便利性。支腿17的升降结构可采用现有的液压油缸、电缸等实现，在此不做限定，只要是能实现支腿17的升降即可。

具体来说，箱体1包括相连的第一侧壁11、第二侧壁12、第三侧壁13、第四侧壁14、底板15以及顶板16。箱体1内设置有操控室18和设备间19，操控室18可监测各个装置的运行状态并控制装置，并且使用者也可以在操控室18内休息，第三侧壁13上设置有供人员进出的操作间门。设备间19用于放置热解炉2与冷却装置等热解提取腐植酸的装置，操控室18和设备间19之间采用隔热墙分隔。

优选的，热解炉2为卧式反应炉，不同于煤炭热解的大型设备中设置的长筒径立式燃烧炉，立式燃烧炉热解产生分子量较小的油气更易向上冲出，而分子量较大的油气颗粒则在重力的作用下下沉循环热解，能保证煤炭热解充分，燃烧炉出口处的油气分子粒径较小，便于后续的冷凝成焦油。而秸秆、树叶、树枝等生物质中不可燃灰分占比较高，如采用该种立式燃烧炉，热解产生的小分子的灰烬也更易混杂在热解气中向上冲出，加大热解气中灰烬的分离难度。因此本发明优选卧式反应炉，避免生物质热解中余剩的灰烬随热解气飞扬。

本实施例的热解炉2内，设置有至少一个螺旋输送机构21，螺旋输送机构21上设置有扬料挡板22，生物质碎渣在热解炉2内的螺旋输送机构21上进行传送并热解，扬料挡板22可将螺旋输送机构21上进行传送的生物质碎渣扬起，以使生物质碎渣热解更充分，更均匀。

热解炉2设置在设备间19内远离操控室18的一侧，热解炉2的长度方向与箱体1的长度方向相垂直，热解炉2的进料口和排灰口分别设置在热解炉2的长度方向的两端，本实施例的热解炉2的进料口设置在靠近第二侧壁12的位置处，排灰口设置在靠近第四侧壁14的位置处，进料模块3设置在靠近第一侧壁11与第二侧壁12夹角的位置处且与第一侧壁11相连通，以方便向进料模块3内放置生物质；灰烬收集模块6设置在靠近第一侧壁11与第四侧壁14夹角的位置处且与第一侧壁11相连通，以方便收集灰烬收集模块6制成的肥料。

具体来说，进料模块3包括相连通的粉碎机、料仓以及给料机，粉碎机可将生物质粉碎形成生物质碎渣，生物质碎渣可进入料仓内储存，给料机可将料仓内的生物质碎渣定量匀速的输送至热解炉2的进料口内。粉碎机可选用市面上在售的粉碎机，只要能将生物质粉碎即可，当然，可以理解的是，生物质碎渣越小，越有利于充分热解。另外，在另一种实施例中，进料模块3仅包括料仓以及给料机，可以将预先粉碎好的生物质碎渣直接放置在料仓内储存待用。料仓优选用下窄上宽的斗型料仓，斗型料仓的上端开口与粉碎机的出料口相对应，以方便接收生物质碎渣，斗型料仓的下端开口与给料机相连，给料机优选用螺旋输送机，以匀速向热解炉2内输送生物质碎渣。

冷却装置包括相连的一级、二级、三级冷却模块，热解炉2产生的热解气首先进入一级冷却模块中冷凝，以产生黑腐酸，然后未冷凝的热解气再进入二级冷却模块进行二次冷凝，再次产生棕腐酸；最后经三级冷却模块冷凝产生黄腐酸，经过三级冷却过后剩下的未凝热解气中除包含二氧化碳外，多为细小的无机粉尘和少量小分子可燃气(甲烷、乙烷、一氧化碳等)。

具体来说，本实施例的一级冷却模块包括急冷塔41，急冷塔41包括急冷塔热解气入口、急冷塔热解气出口以及急冷塔41底部的急冷塔液体出口，急冷塔热解气入口与热解炉相连，热解气在急冷塔41进行喷淋冷凝，以产生黑腐酸，黑腐酸受重力作用流至急冷塔41底部进行储存，并且可经急冷塔液体出口排出；急冷塔41底部与第一循环泵45相连，第一循环泵45与急冷塔41上方内部的喷淋机构相连，第一循环泵45可将急冷塔41底部储存的黑腐酸作为急冷塔41的冷却介质使用。

急冷塔热解气出口与分离器42相连，本实施例的二级冷却模块和三级冷却模块集成设置以形成分离器42，分离器42内容置有冷却液，分离器42内设置有分离管道421，分离管道421的上端为分离器气体入口，分离器气体入口与急冷塔热解气出口相连，分离管道421的下端为分离器气体出口，分离器42的分离器气体入口与急冷塔41的热解气出口相连，由于分离管道421的温度由上至下逐渐递减，因此，分离器42可将急冷塔41中未凝热解气进行分离冷却。

具体来说，分离器42的下方设置有进液口，分离器42的上方设置有排液口，冷却液可经进液口进入分离器42内，分离器42内上方的高温水可经排液口排出。分离器42的侧壁上设置有液位计422，可通过调节分离器42内的冷却液的液面高度来控制分离管道421内热解气温度，从而调整棕腐酸、黄腐酸的产能。

分离管道421可以是鲍尔环，也可以是螺旋弹簧状等，以增加分离管道421在分离器42内的表面积和分离管道421的长度，以提高热解气和冷却液之间的接触效率。

分离管道421由上至下设置有多个排液管423，多个排液管423与集液管424相连，集液管424与第一成品罐43相连，每个排液管423上均设置有阀门，通过打开不同的阀门，第一成品罐43可收集棕腐酸或黄腐酸。优选的，分离器42下方还设置有第二成品罐44，第二成品罐44与分离管道421的底部相连通，以收集棕腐酸和/或黄腐酸。例如在第一成品罐43收集棕腐酸时，随着未冷凝热解气的下行，会继续冷凝产生黄腐酸，此时第二成品罐44则可以继续收集，避免浪费腐殖酸。

值得注意的是，第一循环泵45还与第二成品罐44相连，第二成品罐44内的棕腐酸或黄腐酸可被输送至急冷塔41内作为冷却介质使用，对热解气进行喷淋冷却，同时棕腐酸或黄腐酸受热再分解、沉降后合成黑腐酸。

分离器42的热解气出口与热解炉2和清洗塔8相连，热解气经急冷塔41、分离器42中冷凝收取腐植酸后，热解气中剩余的组份多为不可冷凝的二氧化碳、甲烷、乙烷、一氧化碳等气体以及一些细小的无机粉尘，这部分气体可部分进入热解炉2中用于助燃，以维持热解炉2的热解温度；另外一部分进入清洗塔8内清洗，以去除无机粉尘，然后排放至外部环境。

清洗塔8的下方设置有储液罐81，储液罐81与第二循环泵46相连，第二循环泵46与清洗喷淋组件相连，清洗喷淋组件设置在清洗塔8内部的上方，储液罐81内设置有冷却水，冷却水可经第二循环泵46输送至清洗塔8内部的上方的清洗喷淋组件内，以对清洗塔8内的热解气进行喷雾除尘。

可以理解的是，在另一种实施例中，一级、二级、三级冷却模块集成设置以形成分离器42，无需设置急冷塔41，热解炉2产生的热解气直接进入分离器42内进行冷却分离，以生产黑腐酸、棕腐酸以及黄腐酸。这种方式更利于得到纯粹的黑腐酸产品，但无法对生成的产品进行再利用，冷却液用量更大，且各产品的产量不可调节。

优选的，为了提高腐植酸的纯度，在热解炉2与冷却装置之间设置有除尘器5，除尘器5可将对热解气进行过滤，以滤除热解气中的固体杂质，例如灰烬、粉尘等。除尘器5可选用市面上现有的旋风除尘器，旋风除尘器上部的出气口与冷却装置相连，旋风除尘器下部的杂质出口与灰烬收集模块6相连。优选的，为了方便灰烬收集模块6收集热解炉2排出的灰烬与除尘器5排出的杂质，除尘器5设置在靠近热解炉2的排灰口的位置处。热解炉2的排灰口与除尘器5的杂质出口均与灰烬输送装置相连，灰烬输送装置可选用现有的螺旋输送机或者输送带等，灰烬输送装置可将热解炉2排出的灰烬与除尘器5排出的杂质一同输送至灰烬收集模块6，并制作成肥料。本实施例的灰烬收集模块6包括造粒机，造粒机可将生物质热解后产生的灰烬制作成颗粒状，以形成颗粒型肥料。

由于本发明热解后多数有机碳组分随热解气冷凝成腐植酸，余剩的灰烬中多为惰性的硅、钾、钙、镁等无机组分，适宜作为无机肥料使用。

如图1所示，箱体1内设置有循环风机71，循环风机71的进风口与冷却装置的气体出口相连，循环风机71的出风口与热解炉2的进气口相连，循环风机71可将热解炉2内的气体吸出，并进入冷却装置冷凝，未冷凝的可燃气体继续被吸出并输送至热解炉2内燃烧。

优选的，本实施例的循环风机71的出风口与热解气管道73相连，热解气管道73分别与清洗塔8和热解炉2相连，热解气管道73上设置有调节阀门，通过调节调节阀门，循环风机71既可以向清洗塔8内输送未凝热解气，也可以向热解炉2内输送未凝热解气，也可以同时向清洗塔8和热解炉2内输送未凝热解气，并通过调节阀门调节输送比例。通过向热解炉2内输送未冷凝的可燃气体，可以对生物质热解起到助燃的作用。

值得注意的是，清洗塔8包括热解气进口和净化气出口，热解气进口通过热解气管道73与循环风机71的出风口相连，净化气出口与外部环境相连通。

本实施例的箱体1内还设置有除尘风机72，除尘风机72的进风口设置在热解炉2的进料口的上方，除尘风机72的出风口与热解炉2的进气口相连，除尘风机72可将进料模块3在向热解炉2内输送生物质碎渣时产生的粉尘吸收并输送至热解炉2内进行热解，并且也为热解炉2内的生物质热解提供氧气。优选的热解炉2的进料口与料仓的上方设置有除尘罩74，除尘罩74的顶部与除尘风机72的进风口相连，以减少进料时的烟尘扩散。

本实施例的热解炉2的进气口包括氧气进口和尾气入口，除尘风机72的出风口与热解炉2的氧气进口相连，循环风机71的出风口与热解炉2的尾气入口相连，热解炉2在初期使用时，尾气入口先关闭，待产生尾气后再通入热解炉2内燃烧。

优选的，除尘风机72还与清洗塔8相连，除尘风机72可将进料模块3在向热解炉2内输送生物质碎渣时产生的粉尘吸收并输送至清洗塔8内进行喷雾除尘。

清洗塔8的下方设置有第一清理口82，以方便清理沉淀后的杂物。优选的，本实施例的清洗塔8与急冷塔41并排设置，急冷塔41下方设置有第二清理口411，以方便清理沉淀后的杂物。第一清理口82与第二清理口411靠近第三侧壁13设置，第三侧壁13上设置有清洗门，以方便清理清洗塔8与急冷塔41产生的杂物。

本发明的可移动式生物质处理设备的结构设计巧妙，模块化程度高，通过将热解炉与冷却装置等热解提取腐植酸的装置全部集成在集装箱的箱体内，方便了运输，可随时随地的进行生物质的处理，另外，通过在箱体四周设置可升降的支腿，大大方便了设备的装卸载，提升了设备使用的便利性；另外，本发明更适宜于生物质类有机质的热解处理。热解过程通过温度、时间、风量的调控，经冷凝沉降直接生成腐植酸产品，大大缩短了腐植酸类产品的生产时间，不仅拓宽了生物质热解的用途，也解决了生物质热解价效比低的行业难题。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (17)

1.一种生物质热解工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、生物质经粉碎加工后，在热解炉中进行热解，生物质的热解温度为450～600℃，热解反应时间1-3s产生热解气，热解过程通过风机供氧；

S2、步骤S1产生的热解气经过滤除尘后进入一级冷却模块中冷凝，激冷至90～130℃分离出黑腐酸；

S3、步骤S2中未冷凝的热解气继续在二级冷却模块中冷凝，经常温冷却至50-100℃分离出棕腐酸；

S4、步骤S3中未冷凝的热解气继续在三级冷却模块中冷凝，经常温冷却60℃以下分离出黄腐酸。

2.如权利要求1所述的生物质热解工艺，其特征在于，还包括步骤S5：分离出黄腐酸后未凝热解气部分分流出进行喷淋除尘后排出，余剩部分回流至步骤S1的热解炉中。

3.如权利要求1所述的生物质热解工艺，其特征在于，步骤S1热解处理后灰烬和步骤S2中过滤后的灰烬经收集造粒后制得肥料。

4.如权利要求1所述的生物质热解工艺，其特征在于，步骤S1生物质经粉碎加工过程中对生物质碎渣进行吸尘，将吸出的粉尘再度吹入热解炉中，和/或吸尘后进行清洗排放。

5.如权利要求1所述的生物质热解工艺，其特征在于，一级冷却模块采用喷淋冷却，步骤S2、S3、S4分离出的黑腐酸、棕腐酸、黄腐酸部分用于一级冷却模块中冷却介质；二级冷却模块、三级冷却模块采用常温水换热冷却。

6.如权利要求1所述的生物质热解工艺，其特征在于，一级冷却模块、二级冷却模块、三级冷却模块均采用常温水进行换热冷却。

7.如权利要求1所述的生物质热解工艺，其特征在于，热解炉为卧式反应炉。

8.一种可移动式生物质处理设备，采用如权利要求1-7任一所述的生物质热解工艺，其特征在于，包括可移动的箱体，箱体内设置有设备间，设备间内设置有热解炉，热解炉包括进料口、排灰口、排气口以及进气口，进料口与进料模块相连，排灰口与灰烬收集模块相连，排气口与除尘器相连，除尘器与冷却装置相连，冷却装置包括腐植酸出口，腐植酸出口与腐植酸储存装置相连，冷却装置可对热解炉产生的热解气进行冷凝以产生腐植酸。

9.如权利要求8所述的可移动式生物质处理设备，其特征在于，箱体内设置有循环风机，循环风机的进风口与冷却装置相连，循环风机的出风口与热解气管道相连，热解气管道分别与清洗塔和热解炉相连，热解气管道上设置有调节阀门，通过调节阀门可调节向清洗塔和热解炉内输送气体的比例。

10.如权利要求8所述的可移动式生物质处理设备，其特征在于，进料模块包括相连通的料仓以及给料机，给料机可将料仓内的生物质定量匀速的输送至热解炉的进料口内。

11.如权利要求8所述的可移动式生物质处理设备，其特征在于，箱体的四周设置有多个可升降的支腿，通过支腿的伸缩，可方便箱体相对于车辆的装卸。

12.如权利要求8所述的可移动式生物质处理设备，其特征在于，箱体内设置有操控室，操控室和设备间之间设置有隔热墙。

13.如权利要求12所述的可移动式生物质处理设备，其特征在于，箱体包括相连的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、底板以及顶板；热解炉设置在设备间内远离操控室的一侧，热解炉的长度方向与箱体的长度方向相垂直，热解炉的进料口设置在靠近第二侧壁的位置处，排灰口设置在靠近第四侧壁的位置处，进料模块设置在靠近第一侧壁与第二侧壁夹角的位置处且与第一侧壁相连通，灰烬收集模块设置在靠近第一侧壁与第四侧壁夹角的位置处且与第一侧壁相连通。

14.如权利要求8所述的可移动式生物质处理设备，其特征在于，冷却装置包括分离器，分离器内容置有冷却液，分离器内设置有分离管道，分离管道的上端为分离器气体入口，分离管道的下端为分离器气体出口，分离器的分离器气体入口与急冷塔的热解气出口相连，分离器可将急冷塔中未凝热解气进行分离冷却。

15.如权利要求14所述的可移动式生物质处理设备，其特征在于，分离管道由上至下设置有多个排液管，多个排液管与集液管相连，集液管与第一成品罐相连，每个排液管上均设置有阀门；分离器下方设置有第二成品罐，第二成品罐与分离管道的底部相连通。

16.如权利要求14所述的可移动式生物质处理设备，其特征在于，分离器与急冷塔相连，急冷塔包括急冷塔热解气入口、急冷塔热解气出口以及急冷塔底部的急冷塔液体出口，急冷塔热解气入口与热解炉相连，急冷塔热解气出口与分离器气体入口相连，热解气在急冷塔内进行喷淋冷凝，以产生黑腐酸，黑腐酸受重力作用流至急冷塔底部进行储存，并且可经急冷塔液体出口排出；急冷塔底部与第一循环泵相连，第一循环泵与急冷塔上方内部的喷淋机构相连，第一循环泵可将急冷塔底部储存的黑腐酸作为急冷塔的冷却介质使用。

17.如权利要求8所述的可移动式生物质处理设备，其特征在于，箱体内设置有除尘风机，除尘风机的进风口设置在热解炉的进料口的上方，除尘风机的出风口与热解炉的进气口相连，除尘风机可将进料模块在向热解炉内输送生物质碎渣时产生的粉尘吸收并输送至热解炉内进行热解，并为热解炉内的生物质热解提供氧气。