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330400kg。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220230kg（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。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】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10