[发明专利]一种炭化装置及炭化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生物质能源利用领域，具体涉及一种炭化装置及炭化工艺。

背景技术

随着石化资源的枯竭，很多国家都在寻找发展既可再生、又环保的可替代品，于是生物质资源成为发展的重点。我国农林生物质资源丰富，生物质能的利用一直以直接燃烧为主，不仅热效率低下，而且伴随着大量的烟尘和余灰的排放，严重污染了环境。生物质干馏炭化技术是生物质资源转化的重要途径。生物质通过干馏技术可以转化成生物质炭、生物气、木醋液和焦油，这些产物不但可以直接作为能源使用，也可以作为化工原料和生物质炭基肥。因此，生物质干馏炭化技术是一种清洁、高效的生物质能源转化技术，其中炭化装置是实现转化的关键部分。

目前，生物质炭化装置主要有流化床、回转窑和螺旋炭化装置等，但都无法兼顾无氧加热与连续生产的要求，一般选择折中办法，或牺牲连续性间断生产，或牺牲无氧条件限量供气，或自由裂解不控温度。因此造成了当前市场上炭化装置处理效率低、炭产量低、排出气体中有害成分含有量多等缺点。中国文献专利CN204298328U公开了一种生物质干馏炭化装置，该装置包括进料系统、干馏炭化反应器、集炭箱、干馏冷凝净化系统、液体收集箱、可燃气储柜和燃烧系统，该装置为卧式转炉方式，原料的进口和炭粉的出口设置在同侧，因此在加料和出料过程中需要设置拨料装置，操作复杂，且生产规模小。中国专利文献CN102786970A公开了一种农作物秸秆连续有氧快速炭化工艺，将风干切割的秸秆以一定速率输送至炭化器进行有氧燃烧炭化，实现了大型工业化低能耗生产，该方法适用农作物秸秆以及木屑等生物质原料，而且对生物质原料尺寸有要求。同时，该方法需要进行有氧燃烧，炭排量高，排出气体中因高温形成有害成分含有量多，无法保证洁净生产。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的无法兼顾无氧加热与连续生产的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种炭化装置，包括顺次连接的：进料系统、炭化系统、供热系统、冷却系统；

其中，所述炭化系统是直立式的，包括中空的炭化室，套设在所述炭化室外壁的供热室；

所述炭化室的底部还设置有用于驱动物料下行的带刮料器的旋转底盘，所述刮料器设置在炭化室内部；

所述进料系统的出口与所述炭化反应器的物料入口相连，所述炭化反应器的碳粉出口与冷却系统的入口相连。

所述刮料器为桶状或栅状，其高度方向的一端直接设置在所述旋转底盘上，其表面设置有若干刀片。

所述供热室内设置有用于均匀热量分布的引流板。

可选的，所述冷却系统的出口还设置有物料输送装置。

可选的，所述供热室的下部设置有烟气入口，上部设置有烟气出口。

可选的，所述热烟气产生装置的热烟气出口与供热室的烟气入口相连。

可选的，所述炭化室顶部还设置有煤气出口。

可选的，所述物料输送装置为螺旋推料器和/或皮带输送机。

本发明提供的炭化工艺包括以下步骤：

将生物质形成生物质压块；

将生物质压块加入进料系统，在所述生物质压块的重力以及旋转底盘的驱动下，所述生物质块在炭化反应器内自上而下移动，通过供热系统对所述生物质块进行干燥和炭化，得到生物质炭；所述生物质炭被刮料器破碎成碳粉；

通过冷却系统对所述碳粉进行冷却。

可选的，所述制备工艺还包括在冷却后的所述碳粉中加入木醋液的步骤。

可选的，所述生物质块为饼状，直径为800mm～1600mm；含水质量分数为8％～20％，密度为小于0.6t/m³。

可选的，所述生物质块的进料速率为0.1t/h～2t/h。

可选的，所述供热系统的供热温度为400℃～800℃，炭化反应器的所述炉底压力为0.2MPa～1.5MPa。

可选的，所述生物质压块在第一方向的厚度远小于其在第二方向和第三方向上的厚度。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供一种炭化装置，包括顺次连接的：进料系统、炭化系统、供热系统、冷却系统；其中，所述炭化系统是直立式的，包括中空的炭化室，套设在所述炭化室外壁的加热室；所述炭化反应器的底部还设置有用于驱动物料下行的带刮料器的旋转底盘，所述刮料器设置在炭化室内部。所述进料系统的出口与所述炭化反应器的物料入口相连，所述炭化反应器的碳粉出口与冷却系统的入口相连。