干馏式炭化炉.doc

干馏热解法气化式无烟炭化炉

一、干馏热解法炭化烟气如何处理？
利用干馏热解法把农林废弃生物质炭化成生物质炭很早已被应用，随着传统能源日益匮乏，开发生物质能源显得尤为重要，于是制炭业成了一大致富产业。
可是，在废弃资源转化为经济优势的同时，出现了污染环境的严重问题，生物质经过干馏热解生成生物质炭的同时还产生大量的木煤气、木焦油、木醋液混合烟气，一直是个让人头疼的问题。
针对这种现状，河南三兄开始探讨把烟气净化分离，可燃气循环利用、木焦油木醋液分别收集的新方案，经过 对 20 多种生物质进行了干馏热解试验，2011年三兄环保烟气净化设备研制成功，可把生物质炭化过程中产生的烟气全部转化为纯净可燃气体，作为自身炭化的热源，同时分别收集木焦油、木醋液副产品，这一试验的成功为生物质干馏热解无烟炭化开拓了广阔的前景。 
二、气化式干馏热解法无烟炭化过程-
找到烟气处理的好办法之后，三兄人又从节约能源方面下功夫，找到一条气化式炭化新路子，和烟气处理设备合理结合，制造了新型无烟炭化设备-气化式干馏热解炭化炉，属于自动化生产线，该生产线炭化过程解析如下：
点燃气化炉前期造气，作为炭化前期升温的热源，气化炉造气过程同时也是个无烟炭化过程，不消耗燃料，不污染环境；加热炭化炉主机，生物质刚加热不久，在 275℃以前排出的都是水蒸气，这个过程就是热解的干燥过 程，含水份越多的物料，这个过程就越长，气化炉造气时间越长，因为只 有把水 份蒸干了才能开始热解；另外在实际生产中，这部分蒸汽是不排空的，而是进入后热交换器塔内， 被冷凝成水从底部流出储存使用，不需要配用原料干燥设备。
当原料中的水份被蒸干后，随着温度的上升，进入了干馏热解的第二阶段 ——预炭化阶段，这个阶段的温度为 275-400℃。原料中的半纤维素等不 稳定 成分开始分解，这时开始产烟，打开回收烟气阀，这时产出的气热值很低，主要是 CO2、CO 和少量的醋酸，需要和气化炉气混合使用，也就是说仍然需要不断地外加热才行。 当温度继续上升，超过 500℃时，原料开始加快分解，随着温度提高，分解 速度生物质热裂解过程及产物加快，生成大量分解物，如甲烷、乙烷、乙烯、醋酸、甲醇、丙醇、木 焦 油等，这时把收气阀门完全打开，让烟气全部进入净化系统，处理后继续加热炭化炉，可以说这一阶段 不用外加热就可以使反应进行下去，气化炉关闭，造气工作停止。这一阶段称为热解炭化阶段。生物质的干馏热解主要产物都是在这个阶段形成的。特别是木醋液、木焦油 几乎全部都是在这个阶段中形成的。这时得到的产物有炭、可燃气、木焦油、木醋液，其中炭的产量最高，可燃气产量能充分供应自身炭化，烟气净化途中焦油木醋液被分离用专用装置收集。每吨原料可产炭 330～400kg。热解过程继续下去，气量和热值继续增加，进入煅烧阶段，煅烧阶段温度可高达 600℃、700℃，乃至 1000℃以上。煅烧阶段随着温度的升高不再产生木醋液和焦油， 而只是产生木煤气， 其中主要是 CH4 和 H2， 可使木煤气的热值大大提高。例如在 1000℃下热解，木煤气的热值可达 6000 大卡/m3，而木炭的产量只有 220～230kg（每吨原料）。 需要特别指出的是：煅烧阶段是吸热反应，也就是说需要外加热。所以从能 量平衡角度看，并不是热解温度越高越好。在实际生产中究竟选择什么样的热解温度，要因时、因地、因产品结构、因生产目的而定，热解温度的控制可以通过控制柜进行调节，这是三兄无烟气化式干馏热解炭化炉自动化生产线的又一亮点。
三、气化式干馏热解法无烟炭化炉操作工艺
1）备料 需要先备好充足的原料
（2）造气 合格燃料进入气化炉，炉气经两段喷淋、两段冷却之后，经引风机送至炭化炉使用，喷淋水、冷却水可循环利用，燃料气化后炭粉从炉底产出集中存放销售，炉气对炭化炉加热，炉温升到 500℃左右，炉内原料开始炭化，自产烟气
（3）燃气净化及焦油回收 由炭化炉热解出来的烟气气经过回收净化冷却，除去杂质变成纯净可燃气燃气。 烟气进入二级冷却器，被循环水冷却到 35℃以下(这时有冷凝液凝出)，然后进入气液分离器除去冷凝液，然后经燃气输配系统送达炭化炉底部燃烧器，对炭化炉继续外加热。由二级冷却器出来的热水经凉水塔冷却后流入循环水池，再经循环水泵送回二级冷却器循环使用。 由气液分离器分离出冷凝液流到焦油醋液分离器，分离出来的木焦 油流入焦油槽， 然后装桶入库； 分离出木醋液入沉淀池。
四、河南三兄烟气处理系统布置图 

五、 生物质干馏热解的产物 
（1）木制炭 干馏热解后的固定物就是生物质炭，一般占原料的三分之一左右，炭的产量与原料有关，更与干馏温度有关。如对玉米秸秆干馏炭化时，温度 350℃时， 产炭 302kg，450℃时产炭 290kg，1200℃时产炭 180kg。 炭主要以碳（C）元素为主，还有少量的氢（H）、氧（O）、氮（N）、灰分。碳元素含量越高， 热值越高。 碳元素含量与原料有关， 更与干馏温度有 关。 450℃ 在 干馏温度下的得到炭，碳含量在 81-83%，在 1500℃干馏温度下得到的炭，碳含 量达 95%。81-83%碳的炭，发热值约 7000 大卡 /kg，纯碳的发热值为 8100 大卡 /kg。 炭的物理形态有块状定型炭和散装不定型炭两种。木材、秸秆固化块产生的炭为块状定型炭， 木屑或秸秆屑、 稻壳产生的炭为散状不定型炭，也称炭粉、 粉炭等。 生物质中含的全部无机元素，如钙、镁、锰、锌、铁、铜、镍、硅、钾、钠等，干馏结果却集中到炭产品中，炭的灰分多少，取决于原料的灰分，像稻草、树皮、 马铃薯秸灰分很高的，干馏出炭灰分也就很高。 与煤焦炭相比，生物质炭的灰分是很低的，煤焦炭灰分一般在 15-20%，而生物质炭灰分一般在 1-5%。根据炭的用途不同，炭的灰分不一定都是缺点，有的场合反而是优点。 （2）木煤气（可燃气体） 生物质被热分解成小分子物质，一般分子量在 50 以下者，在常温下呈气态，如： 二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烷、氢、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丁 烯。除 二氧化碳外，都是可燃物，组成为木煤气，木煤气中的组成变化几乎与原料品种 无关。在热解温度低时，含一氧化碳、二氧化碳为主，在 320-360℃之 间热解， 甲烷、一氧化碳增加，在 400℃以上热解，主要是甲烷、乙烯、丙烯、丁烯、乙 炔等，这时的木煤气热值最高。450℃以上，氢气产量增加。

五、外热立式干馏热解法气化式无烟炭化炉说明事项
① 用自身炭化产生的不凝性气体燃烧外加热炭化自身，在开工初期干馏炉内未产生不凝性气体时，全部气源由气化炉提供；运行过程中产生的不凝性气体量不足时，可用气化炉添加补气。
② 随着炭化进程，干馏炉的产生的不凝性气体量增加，净化冷却后会有多余气体，可送至其他设备作为热源送锅炉车间。【外热立式干馏热解气化式无烟炭化炉】
③ 特点： 所得块状生物质炭强度高，且每立方米炭化容积每小时炭化木材量为自燃式炭化炉的10倍；不需损耗燃料；工作条件好，可实现无烟炭化、连续生产、机械自动化；炭化温度任意调节，温度可达600度到1000度，这是别的炭化炉所达不到的，自动化程度高，只需要根据物料设定炭化温度，plc自动调节。可以生产不同品种要求的炭化料，活性炭等。熟练后2人就可操作。
本干馏热解法无烟炭化炉加工木炭每套日产量能达到3到10吨； 本干馏热解法无烟炭化炉加工炭粉每套日产量产量能达到3到6吨
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