連續(xù)式生物質(zhì)炭炭化設(shè)備設(shè)計(jì)制造

1、連續(xù)式生物質(zhì)炭炭化設(shè)備設(shè)計(jì)制造摘要：針對(duì)國(guó)內(nèi)生物質(zhì)炭炭化設(shè)備中存在的運(yùn)行自動(dòng)化程度低、炭產(chǎn)量小、煙氣污染環(huán)境、副產(chǎn)品回收利用難等問(wèn)題，鞏義市三兄木炭機(jī)廠設(shè)計(jì)了連續(xù)式生物質(zhì)炭炭化設(shè)備，利用炭化自身產(chǎn)生的高溫?zé)煔庋h(huán)燃燒產(chǎn)生的熱量來(lái)進(jìn)行炭化。設(shè)備根據(jù)熱解反應(yīng)機(jī)理，對(duì)氣化爐炭氣聯(lián)產(chǎn)、炭化主機(jī)、高溫?zé)煔鈨艋鋮s系統(tǒng)、PLC數(shù)控進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，合理設(shè)計(jì)制造了連續(xù)式炭化生產(chǎn)線。三兄生產(chǎn)技術(shù)人員選用稻殼、鋸末、竹屑、棕櫚殼、秸稈、麻桿等多種原料進(jìn)行了炭化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：該炭化設(shè)備實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行、原料適用性廣、環(huán)保無(wú)污染、 自動(dòng)化程度高、炭化效率高、能源損耗低的優(yōu)勢(shì)。炭化終溫為500-600°

2、;，小時(shí)產(chǎn)炭率為300kg、600kg、800kg，炭化得率為99%，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，為中國(guó)生物質(zhì)炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：炭化設(shè)備、環(huán)保炭化、連續(xù)炭化、生物質(zhì)炭引言：化石燃料的燃燒、農(nóng)業(yè)和土地利用的變化以及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳等溫室氣體導(dǎo)致全球日益變暖，已經(jīng)成為當(dāng)今影響最為深遠(yuǎn)的全球性環(huán)境問(wèn)題之一。目前，全球二氧化碳減排形勢(shì)面臨挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。生物質(zhì)炭可以穩(wěn)定地將碳元素固定長(zhǎng)達(dá)數(shù)百年，其中的碳元素被礦化后很難再分解。生物質(zhì)炭作為一種廢物再生能源燃料，發(fā)熱量高，無(wú)煙，無(wú)味，無(wú)毒，清潔衛(wèi)生，用途廣泛，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、畜牧業(yè)及民用等行業(yè)需求量很大，在農(nóng)業(yè)上可以有碳封存和改良

3、土壤的作用，是未來(lái)減排的主要途徑之一，同時(shí)生物質(zhì)炭還是一種很好的低成本吸附劑，可吸附一些常見的環(huán)境污染物包含農(nóng)藥、重金屬等。副產(chǎn)品木焦油、木醋液都是很好的化工原料。生物質(zhì)炭在工業(yè)上的用途更是高達(dá)上百種行業(yè)，是活性炭、炭化硅、結(jié)晶硅、保溫材料的生產(chǎn)以及冶煉廠、銅加工廠、鋼廠、橡膠廠、二硫化炭廠、蚊香廠、炸藥廠、鑄造廠等行業(yè)的必備原料。目前，生物炭的制取已成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)炭化設(shè)備間歇式生產(chǎn)，生產(chǎn)能力低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，副產(chǎn)品回收利用難，污染大，產(chǎn)炭質(zhì)量難以保證，能源轉(zhuǎn)化與利用率低，耗能高；為解決在生物質(zhì)熱裂解過(guò)程中不能連續(xù)生產(chǎn)、出炭率低、炭化廢氣污染環(huán)境、副產(chǎn)品回收難等難題，鞏義市三兄木炭機(jī)

4、廠設(shè)計(jì)了連續(xù)式生物質(zhì)炭炭化設(shè)備，利用炭化煙氣轉(zhuǎn)化為可燃?xì)饨o炭化爐加熱連續(xù)生產(chǎn)，環(huán)保高效節(jié)能。設(shè)計(jì)原則把內(nèi)燃式和外加熱式有機(jī)結(jié)合，不需附加其他熱源高效率生產(chǎn)，炭化溫度可靈活控制，高出炭速率，一機(jī)可以炭化不同形狀、硬度、濕度、粒徑的原料同時(shí)運(yùn)行方式為連續(xù)添加原料連續(xù)產(chǎn)出生物炭，工藝水平和技術(shù)要求較高。為保證炭化產(chǎn)品的品質(zhì)及炭產(chǎn)出率，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性及環(huán)境保護(hù)的需求，該炭化設(shè)備還滿足副產(chǎn)品回收再利用，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。連續(xù)式生物炭炭化設(shè)備設(shè)計(jì)制造1、整套方案設(shè)計(jì)氣化爐靠?jī)?nèi)燃產(chǎn)炭的同時(shí)，產(chǎn)出煙氣作為炭化主機(jī)前期外加熱熱源；主機(jī)正常運(yùn)行期間外加熱熱源用自身產(chǎn)生的煙氣；氣化爐和主機(jī)產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)凈化處理，轉(zhuǎn)化分

5、離為純凈燃?xì)?、水、木焦油、木醋液，徹底擺脫污染。整體結(jié)構(gòu)如圖所示，主要有氣化爐、煙氣凈化裝置、進(jìn)料裝置、炭化主機(jī)、出炭裝置、燃燒器、可編程邏輯控制器PLC控制柜。2、熱解參數(shù)的選擇影響生物質(zhì)熱解炭化的因素有：原料（種類、粒徑、水分）、熱解溫度、反應(yīng)時(shí)間等。（1）原料 設(shè)備適合多種生物質(zhì)原料如： 氣化爐對(duì)原料水分要求比較嚴(yán)格，需控制在15%以下；炭化原料要求不嚴(yán)，但是水分過(guò)大會(huì)降低產(chǎn)量，原料經(jīng)過(guò)干燥處理水分控制在20%以下最好。原料粒徑要求在1mm-30mm之間，粒徑大小對(duì)產(chǎn)量影響不大。（2）炭化溫度該生產(chǎn)線炭化溫度具備可控性，可根據(jù)不同原料來(lái)設(shè)定炭化溫度，炭化溫度設(shè)定合適能優(yōu)化生物質(zhì)炭性質(zhì)、增

6、加芳香化結(jié)構(gòu)、增加比表面積、提高孔隙率、提升吸附能力。（3）反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間對(duì)炭的品質(zhì)具有重要影響，原料在高溫區(qū)停留的時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)降低產(chǎn)量，但增加炭的空隙結(jié)構(gòu)。本設(shè)備螺旋推送原料的速率具備可控性，從而控制原料反應(yīng)時(shí)間，得到最優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的炭產(chǎn)品。3、炭化過(guò)程生物質(zhì)炭炭化過(guò)程主要為以下四階段：氣化爐炭氣聯(lián)產(chǎn)、煙氣凈化再利用、煅燒升溫、原料干燥、預(yù)炭化、高溫炭化升溫所需熱量、水分蒸發(fā)所需熱量、反應(yīng)熱、設(shè)備剛啟動(dòng)時(shí)，第一階段需要內(nèi)燃燜燒提供熱量以保證，第三四階段靠氣化爐提供外加熱熱源，第五階段由氣化爐和自身放出的反應(yīng)熱共同完成，最后的高溫炭化完全可以自給自足，第二階段保證主機(jī)外加熱熱源的純度和杜絕污染，并分離收集木焦油等副產(chǎn)品，此過(guò)程需要循環(huán)水吸熱、熱交換器散熱來(lái)達(dá)到冷卻分離效果。正常運(yùn)行后，無(wú)需氣化爐再提供熱源，自給自足連續(xù)循環(huán)生產(chǎn)。4、炭化產(chǎn)物 生物質(zhì)熱裂解產(chǎn)物主要由生物炭、可燃?xì)?、焦油、木醋液等組成。加熱條件的變化可改變熱裂解的實(shí)際過(guò)程及反應(yīng)速率，從而影響熱裂解產(chǎn)物生成量按照炭化平均溫度450，以玉米秸稈為例，1 kg秸稈可得生物炭約0.33 kg，熱值為20 000 kJ/kg；可燃?xì)?.3 m³（主要成分體積分?jǐn)?shù)包括CO245%、CO30%、H215%、CH4 10%）焦油為0.05 kg，熱值為40 000 kJ/kg；木