專利名稱：秸桿利用的方法與裝置的制作方法
歷史上秸桿長期被其它能源缺乏地區(qū)作為燃料。然而，由于土灶燒秸稈效率低，絕大部分可燃物化為煙霧損失，而且難以穩(wěn)定燃燒供熱。1千克干秸稈完全燃燒時發(fā)熱1萬焦耳以上，本可相當(dāng)于500克優(yōu)質(zhì)煤或原油或0.5立方米天然氣。而低效土灶燃燒其實(shí)際效果不及50克煤。所以到現(xiàn)在，越來越多的農(nóng)民放棄以秸稈為燃料，而將秸稈視當(dāng)廢物，在收割莊稼后于地頭點(diǎn)火焚燒秸稈，以利下薦種植。這種露天焚燒秸稈效率更低，產(chǎn)生煙霧更重，嚴(yán)重時可以迫使機(jī)場關(guān)閉，道路交通中斷。
本發(fā)明的目的是提供一種大規(guī)模高效利用秸稈的方法與裝置，充分利用全國每年生產(chǎn)的億噸級秸稈、草葉，變廢為寶代替不可再生而日漸枯竭的煤、油、氣用于發(fā)電、供熱或生產(chǎn)化工產(chǎn)品。
本發(fā)明的特征是以機(jī)械、氣動等方式將秸稈連續(xù)送入熱解反應(yīng)區(qū)(專用秸稈熱分解爐或燃燒爐的爐膛)使秸稈相對于200℃以上高溫的氣流逆向運(yùn)動接觸高溫氣流而產(chǎn)生熱分解，放出CO、CO2、H2O、H2、氣化焦油……組成的熱霧秸稈氣，該秸稈氣不分離焦油類物質(zhì)而混入含氧氣體(可以預(yù)熱)在300℃以上高溫下反應(yīng)產(chǎn)生供利用的熱能或(及)化學(xué)物質(zhì)。
秸稈與200℃以上氣流接觸，迅速分解放出氣體。若上述接觸氣流為非氧化性(如煙道氣)則分解氣體逸出后留下黑色多孔疏松炭化秸稈。該炭化秸稈可按照公知活化技術(shù)活化后制成活性炭產(chǎn)品或粉碎為200目以上成為炭黑產(chǎn)品。上述活性炭與炭黑隨秸稈原料不同其含灰量可能高于老產(chǎn)品，但其它性能同樣優(yōu)異。它們的最大優(yōu)點(diǎn)在于制造成本低，產(chǎn)量大。上述產(chǎn)物還可與粘合助劑制成“型煤”產(chǎn)品，與水等助劑成“煤漿”產(chǎn)品。
由于剛產(chǎn)生的熱炭化秸稈具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，當(dāng)其與空氣接觸時極易燃燒，使炭成分氧化為CO或CO2從而為分解后續(xù)送入秸稈提供熱量。此時不能獲黑色炭化秸稈。這種情況下從進(jìn)氣口進(jìn)入的可能是空氣(可預(yù)熱)。
由秸稈熱分解產(chǎn)生的秸稈氣中可冷凝的焦油成分與不凝氣體在質(zhì)量上幾乎各占一半。焦油成分主要由炭、氧、氫化合物構(gòu)成，當(dāng)其與空氣進(jìn)入炭黑爐不完全燃燒時，可制成與老方法質(zhì)量完全一致的炭黑而不需以日漸稀少的石油、天燃?xì)鉃樵?。也可以?00℃以上高溫與氧、水蒸汽直接變換為H2、CO、CO2可按公知化工方法生產(chǎn)化工產(chǎn)品。
秸稈氣中焦油成分在常溫下難與空氣燃燒，但只要火焰溫度高于800-1000℃，含氧充分，通過秸稈氣化變換產(chǎn)生的秸稈氣可充分燃燒，供熱發(fā)電。
先氣化再燃燒可以防止秸稈中的絕大部分灰分進(jìn)入熱交換系統(tǒng)及排氣中。一方面有利于鍋爐工作，另一方面減少廢氣中的灰塵有利環(huán)保。加上秸稈含硫低，產(chǎn)生的草灰可用于農(nóng)田。可一舉解決燃煤電站常見的粉煤灰與酸雨兩大公害，同時因不分離焦油無酚污染。
較為簡便的方法是先將秸稈切為10厘米以下(最好是1厘米以下)的小段，直接噴吹入鍋爐膛內(nèi)在高溫下分解并與補(bǔ)充空氣在800℃以上燃燒供應(yīng)鍋爐熱量。
本發(fā)明還提供一種分解利用秸稈的裝置如圖所示。該裝置由秸稈分解爐與進(jìn)料機(jī)構(gòu)(未畫出)組成。秸稈由進(jìn)料口1推入；2為秸稈氣出口，秸稈分解后產(chǎn)生的氣體(含焦油)與用于分解秸稈的氣體一并由此排出，通往鍋爐燃燒室或化學(xué)變換爐；進(jìn)料口與出氣口設(shè)在同一端；3為進(jìn)料擋柵，用以防止秸稈進(jìn)入出氣口；4為擋渣柵，防止秸稈分解殘渣堵塞進(jìn)氣口5；5為進(jìn)氣口，空氣或高溫非氧化性氣(如煙道氣)由此進(jìn)入，使秸稈炭化與分解；6為排渣口，秸稈分解殘渣或炭化秸稈由此排出。進(jìn)氣口與排渣口設(shè)同一端。在進(jìn)氣口5外可設(shè)鼓風(fēng)機(jī)，在出氣口2處可設(shè)引風(fēng)機(jī)，使氣流克服秸稈阻力而流動。利用本裝置可以實(shí)現(xiàn)秸稈連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)分解、連續(xù)出渣。
下面是一個實(shí)施例，該實(shí)施例為一個5萬千瓦熱電站，采用本發(fā)明的方法以秸稈切割為1厘米小段后，以氣流噴吹到鍋爐爐膛代替煤粉發(fā)電，年發(fā)電4億度，原年用20萬噸煤粉(熱值12000焦耳/千克)，產(chǎn)生10萬噸粉煤灰。提用本方法年耗用20萬噸稻麥稈，僅產(chǎn)生1萬噸草灰，完全返還農(nóng)民肥田，杜絕了四周燒秸稈污染空氣現(xiàn)象。電站節(jié)約燃料成本50％，減少10萬噸粉煤灰排放。而農(nóng)村戶均增收近百元。
綜合上述，按本發(fā)明的方法可利用秸稈代替煤、油、氣供熱，發(fā)電及生產(chǎn)化工產(chǎn)品?？梢韵珖磕陰變|噸秸稈，變廢為寶，長久服務(wù)人類。一方面可保護(hù)環(huán)境，另一方面則能開發(fā)利用巨大的可再生秸稈能源。
權(quán)利要求
1.秸稈利用方法，其特征是將秸稈以機(jī)械連續(xù)送入熱解反應(yīng)區(qū)與溫度高于200℃的氣流接觸分解產(chǎn)生氣體，該氣體不分離焦油類物質(zhì)而進(jìn)入氧化反應(yīng)區(qū)混入含氧氣體在300℃以上溫度反應(yīng)產(chǎn)生供利用熱能與化學(xué)物質(zhì)。
2.按權(quán)利要求1所描述的秸稈利用方法，其特征是用以分解秸稈的高溫氣體為非氧化性，逸出氣體后剩下的炭化秸稈活化制成活性炭或粉碎后制成炭黑。
3.按權(quán)利要求1所描述的秸稈利用方法，其特征是產(chǎn)生的秸稈氣進(jìn)入炭黑爐不完全燃燒生成炭黑。
4.按權(quán)利要求1所描述的秸稈利用方法，其特征是產(chǎn)生的秸稈氣在300℃以上高溫與氧及水蒸氣變換為H2、CO、CO2氣體。
5.按權(quán)利要求1所描述的秸稈利用方法，其特征是分解秸稈的熱量由炭化秸稈氧化產(chǎn)生。
6.按權(quán)利要求1所描述的秸稈利用方法，其特征是秸稈氣進(jìn)入鍋爐中在800℃以上高溫燃燒和供熱發(fā)電。
7.按權(quán)利要求1所描述的秸稈利用方法，其特征是秸稈事先切成10厘米以下小段，氣流輸送吹入爐膛于800℃以上高溫分解燃燒供熱發(fā)電。
8.按權(quán)利要求1所描述的秸稈利用方法所使用的秸稈分解爐，其特征是進(jìn)料口1與出氣口2設(shè)置在一端，出氣2內(nèi)設(shè)有擋料柵；分解爐另一端設(shè)進(jìn)氣口6與出渣口5，在進(jìn)氣口內(nèi)設(shè)擋渣柵。
全文摘要
本發(fā)明采用將秸稈熱分解氣化后,不分離焦油與含氧氣體反應(yīng)變換產(chǎn)生供利用的熱能與化學(xué)物質(zhì)。用本方法可生產(chǎn)活性炭,炭黑及電力,還可生產(chǎn)其它化工產(chǎn)品。本發(fā)明可以大規(guī)模利用秸稈,起到保護(hù)環(huán)境獲得持續(xù)發(fā)展所需可再生能源。
文檔編號C09C1/48GK1266871SQ9910158
公開日2000年9月20日 申請日期1999年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月12日
發(fā)明者胡蔚新 申請人:胡尉新