[发明专利]炭化炉群清洁生产系统

说明书

所属技术领域

属于清洁能源领域的生物质干馏技术。特别适合于将生物质作为原料制造木炭燃料、木煤气、木焦油、木醋液。

背景技术

生物质的热裂解过程可分为四个阶段：

预热阶段：(室温-100度)将生物质从室温加热，在这一阶段生物质基本上只有温度的变化。

脱水阶段：(100-160度)在这一阶段生物质只是发生物理变化，主要是失去水分。

热裂解阶段：(160-500度)在这一阶段生物质在缺氧条件下受热分解，随着温度的不断升高，各种挥发物相应析出，原料发生大部分的质量损失。

煅烧阶段：(＞500度)在这一阶段发生的分解非常缓慢，产生的质量损失比第二阶段小得多，该阶段通常被认为是C-C键和C-H键的进一步裂解所造成的。煅烧可提高木炭的强度。

以提供燃料为目的的生物质热裂解，一般不需要进行煅烧，这样可以缩短生产周期、提高挥发分和含氢量，也便于木炭的机械深加工。

以木材生物质原料为例：当温度高于160度后开始剧烈的热裂解反应，半纤维素在220度左右开始放热反应，纤维素在275度左右开始放热反应，木质素在310度开始放热反应。

生物质热裂解根据升温速度和最终炭化温度，可分为慢速热裂解、常规热裂解、快速热裂解、闪速热裂解。慢速热裂解主要目的是产炭(30％质量产出)，快速热裂解主要目的是产油(最高80％质量产出)，闪速热裂解主要目的是产气(最高80％质量产出)，常规热裂解则炭、油、气均产(各三分之一质量产出)。快速热裂解、闪速热裂解，一般需要外热升温才能调节升温速度。

低于600℃的中等温度及中等反应速率(0.1～1℃/s)的热裂解，即为常规热裂解，可制成相同比例的气体、液体和固体产品，即3吨生物质干物质，可生产1吨可燃气、1吨生物油和1吨炭。

常规生产方式有连续式和间歇式两种，供热方式有内热式和外热式两种。连续式工艺一般参考成熟的流化床工艺和(双)塔工艺，其特点是连续进料和出料、生产过程中的余热可合理利用。但对于生物质热裂解，若要达到直接循环利用热裂解产物----不可冷凝可燃气体，只能采用外热式或混合供热，否则二氧化碳气体的不断累积，将使回收的可燃气体失去利用价值。连续式生产投资一般较大，也不利于小规模生产。

传统的炭窑、现代独立的炭化炉就是间歇式生产的典型代表，其不足是不能综合利用热能，生产率不高，对环境有一定不利影响，一般只获取炭产品而不能获取生物油和可燃气产物。其优点是便于低成本建设、生产、复制。

可见：低投资和生产成本、综合循环利用热能、全部回收热裂解产物的清洁生产技术，就是生物质热裂解的追求目标。

发明内容：

本发明解决了间歇式炭化炉一般不能进行炉间传质和传热的问题，以炭化炉群协同工作模式，通过间歇式炭化炉间传质传热的有机联系，实现高效生产。利用生产中产生的木煤气实现炉膛供热，并使烟气和热解油气分别处理，综合利用全部热解产物，提高热效率，提高产值利润，也实现清洁生产。

附图说明：

图1描述了炭化炉群生产工艺关系，其中：①为炭化室，②为空气进口开关，③为炉膛烟气和炭化室烟气出气开关，④为炭化室热解油气出口开关，⑤为多级油气冷凝塔，⑥为不可冷凝气体增压装置(比如射流增压泵)，⑦为木煤气存储罐，⑧为炉膛点火开关，⑨为抽风机，⑩为炭化室温度显示装置，为炉间传质通道开关，为炉间传热通道开关，为原料堆场，通向液体沉淀池，为不可冷凝气体，为烟气主管道，为油气主坑道

图2为炉底设置炉膛的炭化室结构剖面图，其中：①密封板，②空气进风口，③为炭化室，④为炭化笼，⑤为木煤气管道口，⑥为金属炉板，⑦为耐火隔热板，⑧为耐火砖砌体，⑨为传热管道，⑩为红外辐射电子点火炉，为炭化笼中传热板(炭化笼小时不安装)，为传热管防护板。

图3是炭化炉左侧剖面图，其中：①是传质通道开关，②是油气内部通道，③是油气底部出口，④是炉膛。

图4是炭化炉右侧剖面图，其中：①是传质通道开关，②是油气内部通道，③是油气顶部进口，④是炉膛。

图5是开关结构图，其中：①是密封液，②是气道口，③密封槽，④开关盖板，⑤吊环(可设计为活动式)。

图6传质油气通道示意图，其中：⑥为聚气通道，⑦为进气或出气孔。

图7为双通道开关示意图，将通道一上的开关拿出，则通道一和通道二连通，其中：⑧为密封液，⑨为通道一，⑩为通道二。