一種生物質(zhì)熱解聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?生物炭裝置及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)熱解聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?生物炭裝置及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源與環(huán)境問(wèn)題的日益凸顯，新能源開(kāi)發(fā)成為一項(xiàng)迫切的任務(wù)。生物質(zhì)作為一種清潔能源，對(duì)大氣的二氧化碳凈排放量近似于零。生物質(zhì)中氮、硫的含量極低，進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換時(shí)氮氧化物和硫化物排放都很低。大力開(kāi)發(fā)生物質(zhì)燃料資源，有助于改善我國(guó)以化石燃料為主的能源結(jié)構(gòu)，減少硫化物和氮氧化物的排放，不但可以緩解溫室效應(yīng)，還可以降低大氣中二氧化碳的含量。我國(guó)生物質(zhì)燃料資源豐富，全國(guó)可作為能源利用的生物質(zhì)資源總量每年約為4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，但目前只利用了 2200萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，利用率不足5%，大部分仍采用焚燒、填埋等手段處理污染嚴(yán)重。
[0003]生物質(zhì)熱解氣化燃燒多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是基于生物質(zhì)可燃組分由揮發(fā)分和固定碳兩部分組成的特點(diǎn)，采用解耦反應(yīng)方式，固定碳轉(zhuǎn)化成為高品質(zhì)生物炭，揮發(fā)分轉(zhuǎn)化成為燃?xì)膺M(jìn)而燃燒獲得熱能或者電能。生物質(zhì)熱解氣化燃燒多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)可以顯著提高生物質(zhì)利用項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，日益受到重視。在不同類(lèi)型的生物炭中，竹木質(zhì)類(lèi)原料獲得竹木炭并深加工成為活性炭；稻殼類(lèi)原料獲得稻殼炭后用于鋼廠保溫材料或進(jìn)行深加工獲得活性炭和納米級(jí)硅晶體；秸桿類(lèi)原料獲得秸桿炭進(jìn)而制成高附加值炭基復(fù)合肥，通過(guò)不同處理方式后，生物炭均可實(shí)現(xiàn)高價(jià)值應(yīng)用。但是，我國(guó)生物質(zhì)收集、運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)環(huán)節(jié)都較為粗放，加之生物質(zhì)本身的特性造成了可利用的生物質(zhì)具有高水分、低熱值、高堿性的特點(diǎn)，采用空氣作為氣化劑的熱解氣化工藝導(dǎo)致產(chǎn)炭率低，經(jīng)濟(jì)效益不好，且在生物質(zhì)原料高水分時(shí)，氣化不穩(wěn)定。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)能適應(yīng)高水分、低熱值、高堿性生物質(zhì)，且氣化環(huán)境可控、產(chǎn)炭率高的生物質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生產(chǎn)成本低、原料適應(yīng)性廣的生物質(zhì)熱解聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?生物炭裝置及其生產(chǎn)工藝。
[0005]—種生物質(zhì)熱解聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?生物炭裝置，包括流化床燃?xì)馊紵隣t，流化床燃?xì)馊紵隣t的爐體中設(shè)有熱解氣化絞龍，熱解氣化絞龍的進(jìn)口端設(shè)有加料裝置，出口端設(shè)有炭氣分離裝置，炭氣分離裝置連接在高溫燃?xì)饧訅猴L(fēng)機(jī)的進(jìn)口處，高溫燃?xì)饧訅猴L(fēng)機(jī)的出口端分別管路連接在流化床燃?xì)馊紵隣t和生物質(zhì)燃?xì)廨斔凸苈飞?，流化床燃?xì)馊紵隣t側(cè)壁上設(shè)有床料給料裝置與反應(yīng)物出口，流化床燃?xì)馊紵隣t的底部設(shè)有風(fēng)室，反應(yīng)物出口與分離裝置的進(jìn)口端連接，分離裝置上開(kāi)設(shè)有煙氣出口及顆粒物出口，煙氣出口連接在空氣預(yù)熱器上，空氣預(yù)熱器連接排放管路，空氣預(yù)熱器一側(cè)還與鼓風(fēng)機(jī)相連，另一側(cè)與流化床燃?xì)馊紵隣t底部的風(fēng)室相連接。
[0006]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
[0007]所述熱解氣化絞龍上還設(shè)有蒸汽排放系統(tǒng)，蒸汽排放系統(tǒng)包括管路連接在熱解氣化絞龍上的蒸汽引風(fēng)機(jī)，設(shè)置在上述管路上的調(diào)節(jié)閥，以及設(shè)置在流化床燃?xì)馊紵隣t爐壁上的溫度監(jiān)測(cè)儀。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
[0009]所述風(fēng)室中設(shè)有布風(fēng)板。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
[0011 ] 所述流化床燃?xì)馊紵隣t底部設(shè)有排渣裝置。
[0012]—種生物質(zhì)熱解聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?生物炭的生產(chǎn)工藝，采用一種生物質(zhì)熱解聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?生物炭裝置進(jìn)行生產(chǎn)，包括以下步驟:
[0013](1)、通過(guò)加料裝置往熱解氣化絞龍內(nèi)加入生物質(zhì)原料；
[0014](2)、通過(guò)床料給料裝置往流化床燃?xì)馊紵隣t內(nèi)加入床料；
[0015](3)、運(yùn)行流化床燃?xì)馊紵隣t，流化床燃?xì)馊紵隣t將燃燒所獲得的熱量通過(guò)床料與熱解氣化絞龍外表面摩擦碰撞傳遞給熱解氣化絞龍，生物質(zhì)原料繼續(xù)經(jīng)熱解氣化絞龍輸送熱解、氣化，生成高溫生物質(zhì)燃?xì)夂蜕锾浚辉显跓峤鈿饣g龍中通過(guò)高溫生物質(zhì)燃?xì)夂蜕锾拷?jīng)過(guò)炭氣分離裝置分離，分離出的生物質(zhì)炭進(jìn)行收集；分離出的高溫生物質(zhì)燃?xì)膺M(jìn)入高溫燃?xì)饧訅猴L(fēng)機(jī)，高溫燃?xì)饧訅猴L(fēng)機(jī)通過(guò)生物質(zhì)燃?xì)廨斔凸苈穼⒏邷厣镔|(zhì)燃?xì)廨敵龉┲疗渌b置使用或儲(chǔ)存，并將高溫生物質(zhì)燃?xì)廨斎肓骰踩細(xì)馊紵隣t；
[0016](4)、運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)與空氣預(yù)熱器，鼓風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器，從空氣預(yù)熱器輸出的高溫空氣送入流化床燃?xì)馊紵隣t，高溫空氣與高溫生物質(zhì)燃?xì)庠诹骰踩細(xì)馊紵隣t內(nèi)與床料充分接觸，在床料表面催化作用下穩(wěn)定燃燒，燃燒的熱量通過(guò)床料與熱解氣化絞龍外表面摩擦碰撞傳遞給熱解氣化絞龍，為生物質(zhì)熱解氣化提供能量；燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)炭氣分離裝置，分離出其中的顆粒物，分離出的顆粒從顆粒物出口排出；分離出的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)煙氣出口排放至空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，預(yù)熱空氣后產(chǎn)生的低溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)排放管路進(jìn)行煙氣處理和排放。
[0017]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
[0018]其中，生物質(zhì)原料的含水量不高于50%，生物質(zhì)尺寸不大于10cm。
[0019]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
[0020]其中，熱解氣化絞龍蒸汽排放溫度為80-160°C。
[0021]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
[0022]其中，熱解氣化絞龍內(nèi)溫度為500?750°C。
[0023]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
[0024]其中，流化床燃?xì)馊紵隣t的溫度為600?850°C，爐內(nèi)流化速度為2?5m/s，空氣預(yù)熱溫度為200?600 °C。
[0025]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步描述:
[0026]其中，床料為帶催化燃燒作用的耐磨床料顆粒，包括石英砂、氧化鋁球、高溫陶瓷，粒徑為0.5?5mm。
[0027]本發(fā)明將生物質(zhì)原料在熱解氣化絞龍中發(fā)生熱解、氣化反應(yīng)，產(chǎn)生物質(zhì)炭和高溫生物質(zhì)燃?xì)猓ㄟ^(guò)調(diào)整熱解氣化絞龍的轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制生物質(zhì)的反應(yīng)進(jìn)程，同時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè)，在蒸汽發(fā)生區(qū)域?qū)⒄羝欧?，大大提高了生物質(zhì)燃?xì)鉄嶂?；部分生物質(zhì)燃?xì)馑腿肓骰踩細(xì)馊紵隣t，在床內(nèi)加入的石英砂、氧化鋁球、高溫陶瓷等床料降低了生物質(zhì)燃?xì)夂徒褂偷幕罨?，?shí)現(xiàn)低熱值生物燃?xì)馀c送入的熱空氣催化穩(wěn)定燃燒放熱，同時(shí)利用流化后的床料在于熱解氣化絞龍外表面摩擦碰撞過(guò)程中獲得很大的傳熱系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了熱量由流化床燃燒爐向熱解氣化絞龍熱量充分傳熱，保證生物質(zhì)熱解氣化所需的能量，系統(tǒng)能量自給；工藝方法先進(jìn)，適用于包括高濕、高堿低熱值在內(nèi)的所有生物質(zhì)，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單可靠，氣化熱解反應(yīng)發(fā)生在低氧化環(huán)境中，生物質(zhì)得炭率高，生產(chǎn)效益好。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明中生物質(zhì)熱解聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?生物炭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]參見(jiàn)圖1，一種生物質(zhì)熱解聯(lián)產(chǎn)燃?xì)?生物炭裝置，包括流化床燃?xì)馊紵隣t1，流化床燃?xì)馊紵隣t1的爐體中設(shè)有熱解氣化絞龍2，熱解氣化絞龍2的進(jìn)口端設(shè)有加料裝置3，出口端設(shè)有炭氣分離裝置4，炭氣分離裝置4連接在高溫燃?xì)饧訅猴L(fēng)機(jī)5的進(jìn)口處，高溫燃?xì)饧訅猴L(fēng)機(jī)5的出口端分別管路連接在流化床燃?xì)馊紵隣t1和生物質(zhì)燃?xì)廨斔凸苈?上，流化床燃?xì)馊紵隣t1側(cè)壁上設(shè)有床料給料裝置101與反應(yīng)物出口 102，流化床燃?xì)馊紵隣t1的底部設(shè)有風(fēng)室103，反應(yīng)物出口 102與分離裝置7的進(jìn)口端連接，分離裝置7上開(kāi)設(shè)有煙氣出口 701及顆粒物出口 702，煙氣出口 701連接在空氣預(yù)熱器8上，空氣預(yù)熱器8連接排放管路9，空氣預(yù)熱器8 一側(cè)還與鼓風(fēng)機(jī)10相連，另一側(cè)與流化床燃?xì)馊紵隣t1底部的風(fēng)室103相連接。
[0030]其運(yùn)行過(guò)程為，流化床燃?xì)馊紵隣t1將燃燒所獲得的熱量通過(guò)床料與熱解氣化絞龍外表面摩擦碰撞傳遞給熱解氣化絞龍2，生物質(zhì)原料繼續(xù)經(jīng)熱解氣化絞龍2輸送熱解、氣化，生成高溫生物質(zhì)燃?xì)夂蜕锾?。原料在?