一種閉式熱解炭化多聯(lián)產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于可再生能源技術(shù)領域，具體涉及一種閉式熱解炭化多聯(lián)產(chǎn)工藝，該工藝適用于實際生產(chǎn)中各類生物質(zhì)的熱解炭化流水線加工。工作中，該工藝流程不僅能實現(xiàn)生物炭和燃氣的多聯(lián)產(chǎn)，還能通過多路閉式循環(huán)技術(shù)實現(xiàn)高效的余熱回用。
【背景技術(shù)】
[0002]生物炭是生物質(zhì)有機材料在缺氧或絕氧環(huán)境中，經(jīng)熱裂解后生成的固態(tài)產(chǎn)物。其資源豐富，用途廣泛，既可作為高品質(zhì)能源，也可作為還原劑，還可作為土壤改良劑、肥料緩釋載體及二氧化碳封存劑。我國能源結(jié)構(gòu)主要以煤炭為主，因其使用造成的環(huán)境污染，生態(tài)破壞日趨嚴重，人均能源消費水平和能源利用率比較低。因此，發(fā)展新的能源工業(yè)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和提高能源利用率在我國已成為當務之急。
[0003]生物炭是一種含碳量特別豐富的木炭，它是在限氧或缺氧環(huán)境下，通過高溫裂解將木材、草、玉米桿或畜禽糞便等生物質(zhì)炭化，得到的一種固態(tài)產(chǎn)物，被科學家們稱為生物炭，很多科學家冠以生物炭“黑色黃金”的美譽。生物炭通過固定生物質(zhì)中的碳，對大氣土壤碳循環(huán)、陸地碳儲存等都有重要影響。有學者認為，生物炭可能是唯一的穩(wěn)定性碳源，是改變土壤碳庫自然平衡較大程度提高土壤碳庫容量的技術(shù)方式，也是緩解溫室效應的一條重要的可行途徑，生物炭還很有可能成為人類解決全球氣候變化問題的一條重要途徑。
[0004]目前，由于對生物質(zhì)熱解研宄的重視，已產(chǎn)生了一些較顯著的成果，但研宄多集中于生物質(zhì)熱解機理和生物質(zhì)熱解設備的研宄，如熱解設備按生產(chǎn)方式可分為間歇式和連續(xù)式，關于生物質(zhì)熱解炭化工藝流程的研宄很少，從而導致熱解炭化加工中始終存在能源投入、消耗大，廢熱排放等問題，這些問題單純從機械設備上去解決十分不經(jīng)濟。因此如何更通過優(yōu)化熱解炭化加工工藝流程，降低能源投入與消耗是亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決技術(shù)背景中所述現(xiàn)有生物質(zhì)熱解炭化技術(shù)中存在的能耗高、熱損失量大、生產(chǎn)工藝不完善的問題，公開一種閉式熱解炭化多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征在于，該工藝主要由物料粉碎、物料干燥、熱解炭化和炭氣分離4個工序組成，連續(xù)密閉喂入的生物質(zhì)物料經(jīng)粉碎和干燥后進入熱解炭化工序，在工作的初始階段外部熱源為物料炭化供能，當炭氣分離工序中粗燃氣高溫裂解產(chǎn)生的高溫燃氣對熱解炭化進行供能后斷開外部熱源，實現(xiàn)“外部激發(fā)啟動，運行閉式循環(huán)”的熱源利用模式。具體通過以下工序?qū)ι镔|(zhì)原料進行炭化加工:
[0006]工序1:物料粉碎，將農(nóng)作物秸桿、林業(yè)剩余物等尺寸較大的生物質(zhì)原料粉碎成短而細的纖維狀，使原料粒度小于5_ ；
[0007]工序2:物料干燥，粉碎好的物料經(jīng)傳送至于燥器中對物料進行干燥，干燥后物料的含水率小于20% ；
[0008]工序3:熱解炭化，工作的初始階段外部熱源為物料炭化進行啟動供能，使物料在高溫下熱解炭化；
[0009]工序4:炭氣分離，對物料熱解炭化后得到的高溫生物炭和粗燃氣通過線路I和線路II進行分離和提煉，對線路I分離得到的高溫生物炭進行循環(huán)冷卻得到適合包裝存儲的冷卻生物炭，高溫生物炭冷卻釋放的熱量通過余熱回用管路輸送至物料干燥工序，作為干燥工序的干燥熱源I ;對線路II分離得到的粗燃氣進行分流，分流至燃燒室燃燒的小部分粗燃氣為分流至裂解器內(nèi)的大部分粗燃氣的高溫裂解提供熱源，粗燃氣高溫裂解得到約600?1000°C的高溫燃氣，高溫燃氣的大部分熱量通過第一次換熱輸送至熱解炭化工序，為物料的熱解炭化進行運行供能，一次換熱后的燃氣通過二次換熱得到適合存儲的燃氣，同時二次換熱排出的熱量通過余熱回用管路輸送至物料干燥工序，作為干燥工序的干燥熱源II。
[0010]整個工藝流程的工作環(huán)境始終保持密閉。
[0011]所述工藝采用“外部激發(fā)啟動，運行閉式循環(huán)”的熱源利用模式，即在工作的初始階段外部熱源為物料炭化進行啟動供能，炭氣分離工序中粗燃氣高溫裂解產(chǎn)生的高溫燃氣對熱解炭化進行運行供能，創(chuàng)新性的閉式熱源利用模式能夠降低外部能源投入和減少生產(chǎn)過程中的熱能浪費。
[0012]所述工藝能夠?qū)崿F(xiàn)適合包裝存儲的生物炭和燃氣的多聯(lián)產(chǎn)，從而提高了生物質(zhì)熱解炭化的經(jīng)濟效益。
[0013]所述工藝能夠?qū)Υ秩細膺M行分流利用，即分流至燃燒室燃燒的10%?20%的小部分粗燃氣為分流至裂解器內(nèi)的大部分剩余粗燃氣的高溫裂解提供熱源，粗燃氣分流利用技術(shù)能夠簡化工藝流程和減少外部能源投入，進而提高粗燃氣的使用效率。
[0014]所述工藝中粗燃氣高溫裂解產(chǎn)生的高溫燃氣，通過兩次換熱為生產(chǎn)提供熱源實現(xiàn)高溫燃氣熱能的分級利用。
[0015]所述工藝中高溫燃氣的兩次換熱，一次換熱為熱解炭化的運行供能提供炭化熱源，二次換熱為物料干燥提供干燥熱源II。
[0016]所述工藝能夠?qū)Ω邷厣锾垦h(huán)冷卻釋放的熱量通過余熱回用管路為物料干燥提供干燥熱源I。
[0017]所述工藝中物料干燥工序的熱源由干燥熱源I和干燥熱源II提供，減少了外部能源的投入，實現(xiàn)生產(chǎn)中產(chǎn)生的熱能的回收利用。
【附圖說明】
[0018]圖1為一種閉式熱解炭化多聯(lián)產(chǎn)工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和工作過程進一步的描述。
[0020]如圖1的一種閉式熱解炭化多聯(lián)產(chǎn)工藝流程示意圖所示，該工藝主要由物料粉碎、物料干燥、熱解炭化和炭氣分離4個工序組成，連續(xù)密閉喂入的生物質(zhì)物料經(jīng)粉碎和干燥后進入熱解炭化工序，在工作的初始階段外部熱源為物料炭化進行啟動供能，當炭氣分離工序中粗燃氣高溫裂解產(chǎn)生的高溫燃氣對熱解炭化進行運行供能后斷開外部熱源，實現(xiàn)“外部