[发明专利]一种热解成型生物质制炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热解成型生物质制炭的方法，利用冶金烟气在环形炉中制炭，属于生物质能技术领域。

背景技术

随着经济的发展，对能源的需求越来越大，化石能源的量越来越少，为了实现可持续发展，保护环境，必须要充分利用新能源。生物质能是一种重要的新能源，同时我国生物质资源是丰富的。据统计，2010年全国秸秆理论资源量为8.42亿吨，可收集资源量约为7亿吨，其中稻草约2.11亿吨，麦秸约1.54亿吨，玉米秸约2.73亿吨，棉秆约2600万吨，油料作物秸秆（主要为油菜和花生）约3700万吨，豆类秸秆约2800万吨，薯类秸秆约2300万吨。每年秸秆直接田间焚烧达1.22～3.14亿t。我国木材伐区剩余物和木材加工业剩余物的总量也很大，约为5400×10⁴ m³。热解生物质是利用生物质能的一种重要方式，热解产物有气体、生物油、生物质炭等，热解的固态产物生物质炭可用做冶炼金属的还原剂，目前冶金企业主要用焦炭来还原金属，焦炭通过煤、石油等制得，煤、石油等化石资源日益紧张，为实现冶金企业的可持续发展，应加强对生物质炭的生产和利用。另一方面，成型生物质便于运输、存储；密度大，形状规则，有利于大规模热解制炭，并不至于使炭化设备体积过大。可见热解成型生物质制炭是很有意义的，并可以逐渐实现产业化。本专利旨在提供一种充分利用生物质能，生产优质生物质炭的工艺。本专利发明工艺根据成型生物质的结构特点将环形炉与热解成型生物质制炭有机的联系起来，利用冶金烟气的余热加热生物质制炭。本专利发明工艺可以通过调节环形炉旋转速度、装料速度、烟气的流量等来确保炭化质量优质。本发明热解成型生物质制炭的热源为冶金企业的高温烟气，烟气含氧量小于8%，制得的生物质炭又可再用于企业中冶炼金属，这样既充分利用了烟气的热量，有效的利用了生物质能，又可使冶金企业摆脱受煤等资源日益紧张带来的发展束缚。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热解成型生物质制炭工艺，利用冶金工艺产生的烟气余热制备炭，本发明能够实现连续性生产、得到的生物质炭的炭化质量高。

本发明的技术方案是：将生物质材料粉碎后与煤粉混合干燥，成型后送入环形旋转炉的入口，将冶金烟气从环形旋转炉的出口通入，环形旋转炉的旋转方向与冶金烟气的流动方向相反，冶金烟气与生物质以逆流的方式进行接触式换热，利用高温烟气余热将成型生物质加热干馏热解成生物质炭和热解气体等。

所述生物质材料为农业废弃物、林业废气物等，例如：木屑、坚果壳、玉米芯、稻壳或秸秆等。

所述煤粉为普通市售动力煤或炼焦煤。

所述生物质材料、煤粉干燥至含水率为7～12wt%。

所述生物质材料与煤粉的质量比为40～100：0～60。

所述冶金烟气为所有冶金行业产生的冶金废气，温度为1100～1300℃，含氧量<8%。

所述烟气流量与生物质材料的比例为2.1～5.5 m³:1kg。

所述冶金烟气与生物质材料在环形旋转炉中的反应时间为40～60min。

所述热解气体的成分主要为CO、CH₄、H₂和焦油，任意比例混合。

所述热解气体经换热冷凝成为不可冷凝气体和焦油，焦油收集利用，不可冷凝气体经净化后排出利用。

所述不可冷凝气体的主要成分为H₂、CO、CH₄、CO₂和N₂，任意比例混合，净化过程为现有技术，净化后的气体是一种优质燃气，可用做锅炉燃料和合成化工有机气体原料。

本发明的优点和有益效果是：

（1）本发明根据成型生物质的结构特点将环形炉与热解成型生物质制炭有机的联系起来，根据生物质的热解需热量等将冶金企业中的环形炉工艺进行革新，其就可成为一种高效的热解成型生物质制取生物质炭的设备，充分的发挥出了环形炉的优势；

（2）本发明为连续性制炭，可以通过控制反应时间、装料速度、烟气流量等来确保炭化质量；

（3）冶金高温烟气中不仅有较高的热量，还有部分可燃气体，直接排放会对大气造成严重污染，作为本发明制炭工艺的热源，不仅能够有效利用余热，还能够利用烟气中的可燃气体来制备生物质炭，可使企业摆脱受煤、石油等资源日益紧张带来的企业发展束缚，有利于实现企业的可持续发展，本发明具有在冶炼企业应用的广阔前景；