生物質(zhì)移動床內(nèi)熱式連續(xù)炭化方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制取生物炭的方法及裝置，特別是涉及一種生物質(zhì)移動床內(nèi)熱式連續(xù)炭化方法及裝置。屬于公認的使我們能夠同時解決人類四個重大危機:氣候變化危機，能源危機，以及食品和水資源危機的生物炭制造和機制木炭生產(chǎn)領域。
【背景技術】
[0002]生物炭(機制炭)是生物質(zhì)在不完全燃燒情況下，生物質(zhì)進行熱裂解化學反應產(chǎn)生的近百種物質(zhì)中工藝技術相對成熟的最重要的產(chǎn)品之一。在燃料，鋼鐵、化工、食品、制藥等行業(yè)都有著廣泛的用途。
[0003]目前絕大多數(shù)工廠是以燒制機制炭為目的“作坊式”生產(chǎn)工藝。幾乎都是僅僅在每個單體設備(窯內(nèi)或干餾裝置內(nèi))裝置內(nèi)對生物質(zhì)進行熱裂解全過程，整個工廠由幾臺、幾十臺，極少數(shù)上百臺同樣的炭化設備組成，生產(chǎn)能力在幾十噸到幾千噸之間。每臺設備上也絕大多數(shù)沒有化工生產(chǎn)常用的各種測量儀表，更沒有控制儀表，也沒有專門的操作控制室和分析檢驗設置及人員。工廠的擴大和發(fā)展完全算術級數(shù)外延擴張，是當前創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)型發(fā)展淘汰的對象。
[0004]家庭作坊式企業(yè)投資有限，可燃氣難以儲存和消化，木醋液，木焦油，和其它副產(chǎn)物數(shù)量太少，形不成規(guī)模，無利可圖，造成每生產(chǎn)一噸機制炭，僅僅“廢氣”就要排放近2000m3。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國生物質(zhì)炭的年產(chǎn)量已達到4000萬噸，每年生產(chǎn)生物質(zhì)炭向大氣排放“廢氣”近800億立方米，對環(huán)境構(gòu)成極大危害。其技術落后、勞動生產(chǎn)率很低、產(chǎn)品環(huán)保生產(chǎn)過程污染環(huán)境，與IS014001標準精神完全相悖。
[0005]近年來雖有不少如機窯陣列，像一棟棟樓房的“小高層”小區(qū)式(CN201648305U，CN201722335U，CN101921606A)、隧道式(ZL200320113581.7，CN1556362A)、列管式(ZL00263035.4)、螺旋推進器(CN102775999A)和其他多種形式新的國內(nèi)專利技術出現(xiàn)，但是由于多少都存在著原有間歇“個體”生產(chǎn)的固有缺點:不能完全進行密閉生產(chǎn)或炭化裝置高溫區(qū)內(nèi)有運動部件，難以實現(xiàn)萬噸級的規(guī)模化生產(chǎn)，以及已經(jīng)分離存在的副產(chǎn)物反而再混合在一起重新分離，結(jié)果造成環(huán)保不徹底，以及無謂的能量損失。
[0006]生物質(zhì)炭化技術是公認的解決氣候變化問題的可行技術措施之一，具有原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、生態(tài)安全、無污染、可大面積推廣等顯著特點。是地球上唯一的、可再生的有機石油的替代品。
[0007]生物炭的這些特性“使我們能夠同時解決三四個重大危機:氣候變化危機，能源危機，以及食品和水資源危機?！笔褂蒙锾坎粌H能夠使土壤肥沃，還能夠幫助土壤保持水分。
[0008]毋庸置疑，生物炭的需求量是非常大的。自然界本身擁有的碳循環(huán)系目前已經(jīng)嚴重地超載，甚至是2000萬年間最高的。據(jù)全球碳計劃統(tǒng)計，2000到2007年，人類排放到大氣中的二氧化碳中每年有54%，約48億噸，被陸地和海洋中的碳匯，例如森林和海洋中的浮游生物等所吸收。然而每年仍然有大約40億噸的剩余的碳需要我們想辦法去降低或者吸收。全世界目前以千萬噸計的生物炭生產(chǎn)能力的作用幾乎可以忽略不計。
[0009]因此如何優(yōu)化生物質(zhì)炭化工藝，提聞炭化效率、提聞成品率，減低總的制造成本，提供一種可以適合不同規(guī)模，不同經(jīng)濟發(fā)展水平，能夠隨時很方便的根據(jù)自己當前實際情況，因地制宜進行完全密閉的綠色低碳化、、集約化、規(guī)模化、規(guī)范化、模塊化、連續(xù)化，間歇，半間歇，半移動，自動化，甚至遙測，遙控的超大規(guī)模進行生產(chǎn)、經(jīng)濟效益和社會效益雙贏的設備形式和方法是當務之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)移動床內(nèi)熱式連續(xù)炭化方法及裝置。其方法是通過生物質(zhì)原料和液體中間產(chǎn)物靠重力自上而下，氣體和蒸汽自下而上移動的方法，依次進行廢氣排空、木醋液提取、木焦油提取、可燃氣提取、焦油提取、練炭、和生物炭冷卻等操作，從低溫到高溫、同時按照各自所需要的溫度在連續(xù)不斷地直接接觸之中進行物質(zhì)質(zhì)量和熱量的無損失交換。并在每一個工藝操作單元提取出符合工藝要求的中間產(chǎn)品和生物炭，完成生物炭炭化和各種副產(chǎn)物初步分離，以便優(yōu)化、減輕進行下一步再加工的條件，送往相應的精制后處理單元去處理；炭化裝置維持正常穩(wěn)定生產(chǎn)所需要補充的熱量，通過炭化裝置底部輸入的計量空氣和生物炭進行的不完全燃燒提供；生物炭冷卻操作通過炭化裝置爐體下部輸入的自來水的氣化潛熱使生物炭溫度降低到105°C ;其產(chǎn)生的水蒸氣進入到練炭工藝操作單元時和幟熱的生物炭反應生成水煤氣，然后納入可燃氣之中。
[0011]其與現(xiàn)有技術的根本區(qū)別的是，在穩(wěn)定的生產(chǎn)狀況下、裝置內(nèi)各組分分布和溫度分布及壓力分布是炭化裝置爐體2內(nèi)每個生物質(zhì)顆粒位置高度的函數(shù)，與時間無關。而每個炭窯和干餾裝置則完全相反，是典型的間歇操作，是時間的函數(shù)，與高度無關。
[0012]導向板的角度狀態(tài)是生物質(zhì)原料和中間產(chǎn)物物化性質(zhì)、溫度和停留時間的函數(shù)。
[0013]冷卻水的用量是生物質(zhì)原料物化性質(zhì)和生物炭出口溫度的函數(shù)，嚴格控制冷卻水數(shù)量保持生物炭在生物炭星型下料器12處，溫度在105°C左右，以滿足對產(chǎn)品質(zhì)量含水率達標的要求。
[0014]空氣的攝入量根據(jù)生物質(zhì)原料的熱值、炭化裝置和工藝操作單元要求的溫度確定。
[0015]實施上述工藝的關鍵設備是生物質(zhì)移動床內(nèi)熱式連續(xù)炭化裝置。
[0016]其結(jié)構(gòu)包括和原料倉相連接的生物質(zhì)原料星型下料器1、自上而下包含生物炭炭化全過程的進行廢氣排空3、一級木醋液提取4、二級木醋液提取5、一級木焦油提取6、二級木焦油提取7、可燃氣提取8、焦油提取9、練炭10、和生物炭冷卻11等工藝操作單元模塊組成的炭化裝置爐體2和與爐體2相連接的生物炭星型下料器12及炭化裝置支座13組成。
[0017]炭化裝置爐體2由下料斗模塊14、導向模塊15通過承插式或法蘭式連接構(gòu)成。
[0018]該裝置爐體橫截面可以是圓形、多邊形和任意截面的，其外殼可以采用金屬或非金屬耐溫并耐腐蝕材料。殼外根據(jù)外殼溫度選擇保溫材料保溫，使爐體外表面溫度保持在50°C以下。
[0019]每個操作單元模塊軸向都由至少一個下料斗模塊14、兩個或者兩個以上導向模塊15和各個操作單元的進出料口以及各種測量控制儀表組成。
[0020]導向模塊15在炭化裝置爐體2徑向尺寸較大時，為了防止溝流和減少下料斗14與炭化裝置爐體2所形成的顆粒死角空間，還應該在徑向設置多個導向模塊15。
[0021]下料斗模塊14既是一次徑向顆粒再分布，也是生產(chǎn)生物炭時各種副產(chǎn)物蒸汽回收的出料口。
[0022]這樣的好處是在設備制造上，爐體內(nèi)件可以模塊式預制，形成系列化、模塊化制造，既降低投資又保證了質(zhì)量有利于普及和推廣。也能輕而易舉的改變工藝產(chǎn)品分布(AJI加副產(chǎn)物品種把通常的廢氣排空、木醋液提取、木焦油提取、可燃氣提取、焦油提取、練炭、和生物炭冷卻的7段式改為更加合理的廢氣排空、一級木醋液提取、二級木醋液提取、一級木焦油提取、二級木焦油提取、可燃氣提取、焦油提取、練炭、和生物炭冷卻的9段工藝操作，只要簡單的在爐體上增加兩個工藝操作單元模塊即可；B、能夠在日常生