專利名稱：一種生產生物質炭的方法及復合型碳化爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種將生物質秸桿、樹枝、果殼等農林廢棄物干餾碳化生產生物質炭的方法。具體地說，是一種將上述物料粉碎烘干后，利用復合型炭化爐干餾碳化，生產生物質炭的方法。
背景技術：
我國是傳統(tǒng)的木質炭生產大國，近年來由于國家對環(huán)境保護的高度重視，各級政府加強對封山育林的管理，用樹木生產木質碳的產量已直線下降，最終將至枯竭。利用農林廢棄物生產生物質成型炭來替代樹木生產的木質炭是一種炭化資源的補充，能夠收到保護生態(tài)環(huán)境和節(jié)約能源的雙重效益。
現(xiàn)有生物質炭的生產技術是將生物質秸稈、樹枝、果殼、稻殼等農林廢棄物在不加任何粘結劑的情況下，用機械擠壓或壓縮成質地堅硬的棒狀成型物料，然后加入碳化爐內進行炭化，生成生物質成型炭?，F(xiàn)有生物質炭生產所使用的炭化爐是一個密閉的腔體，棒狀成型物料被置于送料平板車上送入炭化爐內，然后引燃物料，關閉爐門，通過爐腔上開設的緩慢供氧通道向爐內緩慢供氧，使物料被炭化；在物料炭化過程中產生的可燃氣成份從腔體上的排氣口排出爐外而被燃燒掉。這種方法生產的生物質炭，其含炭量與傳統(tǒng)的木質炭成份完全相同，并具有傳統(tǒng)木質炭的同等強度和熱值，清潔衛(wèi)生，是理想的木質炭替代產品。但采用上述方法生產生物質炭存在如下缺陷(1)秸稈、樹枝、果殼、稻殼等農林廢棄物經粉碎后，要用機械擠壓或壓縮成堅硬的棒狀成型物料，然后才能加入碳化爐內在缺氧的情況下緩慢碳化，需要專門的擠壓或壓縮成型機械；(2)采用上述方法生產生物質不但產量低，生產規(guī)模小，而且碳化時間長，一般需要30小時以上；(3)物料在爐內碳化干餾過程中產生的揮發(fā)氣成份被燃燒掉了，得不到充分利用，而造成較大的能源浪費(4)農林廢棄物的粉碎、機械擠壓成型耗電量較大，每生產一噸棒狀成型物料需耗電100-150KW之間，不但是浪費電力和人力資源，而且擠壓成型機的螺桿磨損特別嚴重。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種利用復合型碳化爐，將生物質秸桿、樹枝、果殼等農林廢棄物經粉碎烘干后直接加入爐內干餾碳化成生物質炭的方法。
本發(fā)明的復合型碳化爐是將爐內燃燒室與爐內干餾碳化室分開設置，使加入爐內碳化室中的碳化物料不與空氣發(fā)生氧化反應，而是由分開設置在爐內的燃燒室產生的高溫二氧化碳對其進行高溫干餾碳化，經爐內碳化室干餾碳化后的生物質炭中的灰份少、熱值高、碳化速度快；同時爐內碳化物料干餾碳化時產生的揮發(fā)份在高溫二氧化碳作用下，被裂解和還原生成CO、CH4、H2等可燃氣，其熱值可高達5000-6000KJ/m3，是內燃機組發(fā)電或城鎮(zhèn)居民生活燒用的理想氣體燃料。
本發(fā)明生產生物質炭的方法是通過如下工藝步驟實現(xiàn)的1、將生物質秸桿、樹枝、果殼等農林廢棄物粉碎，使粉碎后的物料長度保持在10-30mm，直徑保持在5-10mm；2、將以上經加工粉碎后的物料常規(guī)分篩，除去其中的灰土和不符合生產生物質炭要求的廢料；3、將篩選后用做碳化原料的上述粉碎物進行烘干脫水，使水份控制在10％左右；4、將上述不符合生產生物質炭要求的廢料用作燃料，加入復合型碳化爐內設置的燃燒室中，將符合生產生物質炭要求的碳化原料加入碳化爐內設置的炭化室中；5、引燃燃燒室中的燃料，并啟動鼓風機，向碳化爐內設置的燃燒室中鼓風，使加入的燃料充分燃燒，發(fā)生劇烈的氧化反應，生成溫度在700-900℃的高溫二氧化碳；上述高溫二氧化碳在爐外設置的負壓羅茨風機的作用下被吸入碳化爐內的碳化室中，在高溫缺氧的狀態(tài)下將碳化原料進行干餾碳化；6、碳化室中的碳化原料在干餾碳化過程中所產生的揮發(fā)份與進入碳化室的高溫二氧化碳氣體作用下，被裂解和還原生成CO、CH4、H2等可燃氣，在爐外設置的負壓羅茨風機的作用下從碳化室下部燃氣抽吸管口排至爐外；7、碳化室內經干餾碳化后生成的生物質炭，由設置在碳化室底部出料口排出爐外，經收集即得生物質炭成品。
本發(fā)明生產生物質炭的復合型碳化爐由爐體、上爐頂組成，其特點是上爐頂上設有燃燒室加料口、燃燒室耐火拱板；爐體內設有燃燒室、碳化室；燃燒室底部設有往復運動爐排、頂部設有爐上放散管，爐排的底部設有排灰裝置和鼓風機；與碳化室的頂部開口相對應地在上爐頂上設有碳化室加料管口，碳化室內部設有耐火內襯、底部設有出料口；爐體底部一側壁上設有燃氣抽吸管口與碳化室的底部相連通。
上述碳化爐的另一特點是燃燒室與碳化室呈傾斜布置，燃燒室的縱軸線與碳化室的縱軸線之間的夾角為銳角。
本發(fā)明的優(yōu)點是(1)從碳化爐內碳化室下部抽吸出來的可燃氣，其熱值可高達5000-6000KJ/m3，經收集、凈化處理后(除去其中的焦油和雜質)可用做內燃發(fā)電機組的氣體燃料，也可做城鎮(zhèn)居民生活燒用的氣體燃料。(2)經本工藝生產的生物質炭經粉碎后，加入水溶性高分子粘結劑，用機械加工成塊狀生物質炭，可替代原用木質炭的炭化材料，廣泛用于工業(yè)、化工及環(huán)境保護等領域。(3)本工藝充分利用我國廣大農村豐富的生物質秸桿、樹枝、果殼、稻殼等農林廢棄物生產生物質炭，屬于對可再生資源的利用，可以減少人類對石化燃料的依賴，并能減少NO、SO2及CO2的排放量，對改善和提高城鎮(zhèn)居民生活質量，加快小城鎮(zhèn)的建設步閥發(fā)展農村經濟、保護環(huán)境、節(jié)約能源極為有利，也有利于封山育林、保護生態(tài)環(huán)境，市場前景十分廣闊。(4)本工藝采用的復合型碳化爐結構簡單合理，制造、操作使用方便。而且對物料的處理量大，碳化速度快，效率高，生產的生物質炭灰份少、熱值高。較之于現(xiàn)有的生物質炭生產工藝能降低能源消耗，便于大規(guī)模工業(yè)化生產。


圖1是本發(fā)明之復合型碳化爐一實施例的結構示意圖。
如圖1所示碳化爐爐體14的上爐頂1上設有燃燒室加料口2、燃燒室耐火拱板3，爐體內設有燃燒室5和碳化室7。其中，燃燒室5與碳化室7呈傾斜布置，燃燒室的縱軸線與碳化室的縱軸線之間的夾角為銳角α。燃燒室5底部設有往復運動爐排4、頂部設有爐上放散管6與上爐頂1連接，爐排4的底部設有排灰絞龍13和鼓風機12；在上爐頂1上設有碳化室加料管口8與碳化室7的頂部開口相對應，碳化室7內部設有用耐火磚砌成的耐火內襯9、底部設有出料口10；爐體底部一側壁上設有燃氣抽吸管口11與碳化室7的底部相連通。
具體實施例方式實施例1以高梁、玉米秸稈為主要原料，按上述工藝粉碎，篩選除去其中的灰土和不符合作碳化原料要求的廢料，而后烘干脫水，將其水份控制在8-10％，而后加入長4.5米、寬1.8米、高3.2米的上述復合型碳化爐的碳化室7中，以上述不符合作碳化原料用的高梁、玉米秸稈細料及稻殼等農林廢棄物作燃料，加入上述碳化爐燃燒室5中引燃，啟動鼓風機向燃燒室中鼓風，使加入的燃料充分燃燒，生成溫度在750-800℃左右的高溫二氧化碳，在爐外設置的負壓羅茨風機的作用下被吸入碳化室7中，在高溫缺氧的狀態(tài)下對上述碳化原料進行干餾碳化，揮發(fā)份從燃氣抽吸管口11中排出、收集，用作氣體能源，其熱值達5500KJ/m3左右；干餾碳化后的生物質炭從出料口10排出，即得成品。將其粉碎后加入水溶性高分子粘結劑，加工成塊狀，其強度和熱值及外型都優(yōu)于傳統(tǒng)木質炭和生物質成型炭的標準。
該爐每小時耗用上述物料約1000kg。其中，用于爐內燃燒室的燃料約350kg/h(產生高溫二氧化碳)，用于碳化原料約650kg/h，可生產生物質炭250-300kg/h，同時可產生物質燃氣800-1000m3。
實施例2以棉花秸稈和桑樹枝等為主要原料，按上述工藝粉碎，篩選除去其中的灰土和不符合作碳化原料要求的廢料，而后烘干脫水，將其水份控制在8-10％，而后加入長6.2米，寬2.4米，高3.8米的上述復合型碳化爐的碳化室7中，以上述不符合作碳化原料用的秸稈細料及稻殼、鋸木屑等農林廢棄物作燃料，加入上述碳化爐燃燒室5中引燃，啟動鼓風機向燃燒室中鼓風，使加入的燃料充分燃燒，產生溫度在800-900℃左右的高溫二氧化碳，在爐外設置的負壓羅茨風機的作用下被吸入碳化室7中，在高溫缺氧的狀態(tài)下對上述碳化原料進行干餾碳化，揮發(fā)份從燃氣抽吸管口11中排出、收集，用作氣體能源，其熱值約6000KJ/m3左右；干餾碳化后的生物質炭從出料口10排出，即得成品。將其粉碎后加入水溶性高分子粘結劑，加工成塊狀，其強度和熱值及外型都優(yōu)于傳統(tǒng)木質炭和生物質成型炭的標準。
該爐每小時耗用上述物料約2000kg。其中，用于爐內燃燒室的燃料約700kg/h(產生高溫二氧化碳)，用于碳化原料約1300kg/h，可生產生物質炭500-600kg/h，同時可產生物質燃氣1600-2000m3。
實施例3以玉米、棉花秸稈為主要原料，按上述工藝粉碎，篩選除去其中的灰土和不符合作碳化原料要求的廢料，而后烘干脫水，將其水份控制在8-10％，而后加入長7.6米，寬2.8米，高4.2米的上述復合型碳化爐的碳化室7中，以上述不符合作碳化原料用的廢料等農林廢棄物作燃料，加入上述碳化爐燃燒室5中引燃，啟動鼓風機向燃燒室中鼓風，使加入的燃料充分燃燒，生成溫度在750-850℃左右的高溫二氧化碳，在爐外設置的負壓羅茨風機的作用下被吸入碳化室7中，在高溫缺氧的狀態(tài)下對上述碳化原料進行干餾碳化，揮發(fā)份從燃氣抽吸管口11中排出、收集，用作氣體能源，其熱值達5600KJ/m3左右；干餾碳化后的生物質炭從出料口10排出，即得成品。將其粉碎后加入水溶性高分子粘結劑，加工成塊狀，其強度和熱值及外型都優(yōu)于傳統(tǒng)木質炭和生物質成型炭的標準。
該爐每小時耗用上述物料約4000kg。其中，用于爐內燃燒室的燃料約1500kg/h(產生高溫二氧化碳)，用于碳化原料約2500kg/h，可生產生物質炭1000-1200kg/h，同時可產生物質燃氣3200-4000m3。
權利要求
1.一種生產生物質炭的方法，其特征在于包括如下工藝步驟(1)將生物質秸桿、樹枝、果殼等農林廢棄物粉碎，使粉碎后的物料長度保持在10-30mm，直徑保持在5-10mm；(2)將以上經加工粉碎后的物料常規(guī)分篩，除去其中的灰土和不符合生產生物質炭要求的廢料；(3)將篩選后用做碳化原料的上述粉碎物進行烘干脫水，使水份控制在10％左右；(4)將上述不符合生產生物質炭要求的廢料用作燃料，加入復合型碳化爐內設置的燃燒室中，將符合生產生物質炭要求的碳化原料加入碳化爐內設置的炭化室中；(5)引燃燃燒室中的燃料，并啟動鼓風機，向碳化爐內設置的燃燒室中鼓風，使加入的燃料充分燃燒，發(fā)生劇烈的氧化反應，生成溫度在700-900℃的高溫二氧化碳；上述高溫二氧化碳在爐外設置的負壓羅茨風機的作用下被吸入碳化爐內的碳化室中，在高溫缺氧的狀態(tài)下將碳化原料進行干餾碳化；(6)碳化室中的碳化原料在干餾碳化過程中所產生的揮發(fā)份在進入碳化室的高溫二氧化碳氣體作用下，被裂解和還原生成CO、CH4、H2等可燃氣，在爐外設置的負壓羅茨風機的作用下從碳化室下部燃氣抽吸管口排至爐外；(7)碳化室內經干餾碳化后生成的生物質炭，由設置在碳化室底部出料口排出爐外，經收集即得生物質炭成品。
2.根據(jù)權利要求1所述方法的復合型碳化爐，由爐體(14)、上爐頂(1)組成，其特征在于爐體(14)的上爐頂(1)上設有燃燒室加料口(2)、燃燒室耐火拱板(3)；爐體內設有燃燒室(5)、碳化室(7)；燃燒室(5)的底部設有往復運動爐排(4)、頂部設有爐上放散管(6)，爐排(4)的底部設有排灰裝置(13)和鼓風機(12)；與碳化室(7)的頂部開口相對應地在上爐頂(1)上設有碳化室加料管口(8)，碳化室(7)內部設有耐火內襯(9)、底部設有出料口(10)；爐體底部一側壁上設有燃氣抽吸管口(11)與碳化室(7)的底部相連通。
3.根據(jù)權利要求2所述的復合型碳化爐，其特征在于燃燒室(5)與碳化室(7)呈傾斜布置，燃燒室(5)的縱軸線與碳化室(7)的縱軸線之間的夾角為銳角α。
4.根據(jù)權利要求2所述的復合型碳化爐燃燒室(5)的底部設有往復運動爐排(4)，其特征可采用階梯形運動爐排，鏈式運動爐排、輥底爐排和西格斯爐排等多種形式的爐排。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產生物質炭的方法及復合型碳化爐。其方法步驟為將生物質秸稈、樹枝、果殼等農林廢棄物料粉碎、取長10－30mm、直徑5－10mm的物料分篩、烘干脫水，加入碳化爐干餾碳化，生成的生物質炭和燃氣。碳化爐設燃燒室、碳化室，燃燒室底部設爐排和鼓風機，碳化室底部設出料口和燃氣抽吸管口。上述物料送入碳化室作炭化原料，經分篩處理后的廢料送燃燒室引燃，產生高溫CO
文檔編號C10B53/02GK1548500SQ0311337
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月7日 優(yōu)先權日2003年5月7日
發(fā)明者韓璋鑫 申請人:韓璋鑫