一种生物质炭化设备及炭化方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质炭化设备及炭化方法，所述生物质炭化设备包括燃烧炉体、热气泵、炭化炉体，燃烧炉体包括炉膛和与炉膛相连的带进气口的进风室，炉膛通过热气管道依次连接热气泵和炭化炉体，炉膛和热气泵之间的热气管道上开设有回流口，回流口通过回流管依次连接回流泵、炉膛，回流口靠近燃烧炉体的一侧的热气管道内设有温度检测器，还包括智能控制器，温度检测器、热气泵、回流泵均与智能控制器电连接；本发明专利技术采用一种全新的炭化设备对生物质原料进行炭化，使得生物资源炭化比率高、碳排放量低适应性强；生物资源利用充分、炭化效率高、能耗低，生产成本低且对环境友好，易于推广普及。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质炭化设备及炭化方法
本专利技术生物质炭化
，尤其涉及一种生物质炭化设备及炭化方法。
技术介绍
我国的生物质资源十分丰富，每年都产生大量的农作物秸秆，由于缺乏切实可行的处理及应用技术，除了少部分用作饲料、燃料和工业燃料以外，大部分在田间直接焚烧，造成严重的环境污染。以外，还有一部分秸秆被直接丢弃，浪费了宝贝的自然资源。废弃的秸秆、稻壳等生物质原料自然腐烂会产生严重的CH4，严重破坏着臭氧层，加剧了全球气候变化。因此，急需开发环境友好型、经济高效的基于农林业废弃物的处理装置和利用方式。生物质炭化技术是公认的解决气候变化问题的可行技术措施之一，具有原材料来源广泛、生产成本低、生态安全、无污染、可大面积推广等显著特点。生物质炭化后产生的生物炭应用于生态与环境领域，可以固碳减排，是一种有效的“碳汇”技术，与农、林业相结合，可解决农林废弃物污染与温室气体排放问题。生物炭施入农田，可有效改善土壤理化性质，增加作物产量，促进农业可持续发展。应用于能源领域，可成为替代煤、石油、天然气的清洁能源。生物炭进一步加工成活性炭，可用于重金属污染吸附、水质净化等。目前，生物质炭化主要用于烧烤和取暖等生活用途，需要把切碎的生物质原料先机械压缩成棒状或块状，然后再炭化炉中炭化，转化效率低且能源消耗严重。现有的炭化设备比较简陋，无法保证炭化炉内始终保持炭化所需的温度，导致燃料消耗大、炭化效率低、产品质量不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：为解决现有的炭化设备比较简陋，无法保证炭化炉内始终保持炭化所需的温度，导致燃料消耗大、炭化效率低、产品质量不稳定的问题，特提供一种快速高效的生物质炭化炉。本专利技术采用的技术方案如下：一种生物质炭化设备，包括燃烧炉体、热气泵、炭化炉体，所述燃烧炉体包括炉膛和与炉膛相连的带进气口的进风室，所述炉膛通过热气管道依次连接热气泵和炭化炉体，所述炉膛和热气泵之间的热气管道上开设有回流口，所述回流口通过回流管依次连接回流泵、炉膛，回流口靠近燃烧炉体的一侧的热气管道内设有温度检测器，还包括智能控制器，所述温度检测器、热气泵、回流泵均与智能控制器电连接。上述方案中，所述炉膛分为预燃室、主燃室和燃烬室，所述预燃室上设有燃料入口，所述主燃室设置在预燃室下方，所述预燃室与主燃室通过水冷炉排隔开，所述通风室设置在主燃室下方，主燃室与通风室通过下炉排隔开，所述燃烬室设置在主燃室一侧，主燃室与燃烬室之间设置有带烟气通道喉口的炉墙，所述热气管道连接设置在燃烬室的上方的高温气体出口，所述回流管连接设置在燃烬室侧壁上的回流气体入口。上述方案中，所述燃烬室上方设有除尘室，所述燃烬室的排气端设置有上细下粗的排气通道，所述排气通道的上端插入除尘室内，所述除尘室内设置有倒置的半球形吸附座，所述热气管道的连接半球形吸附座的上端面，位于除尘室内的部分热气管道上开设有热气排出口。上述方案中，所述燃烬室内顶部设有除尘栅孔网板。上述方案中，所述炭化炉体内设有尾气处理装置，所述尾气处理装置上设有干净空气出口和可燃气体出口，所述可燃气体出口通过管道连接进风室。上述方案中，所述进风室的进气口处连接有充气泵。一种生物质炭化方法，所述方法使用权利要求1-6中任一所述的生物质炭化设备，所述方法包括以下步骤：S1：生物质原料预处理，将生物质原料粉碎至3-4mm的小颗粒后进行稀酸预处理或稀碱预处理后，烘干过筛。S2：机械压缩，将经过步骤S1预处理后的生物质原料压缩成块状放入炭化炉体中。S2：预热和干燥，将炭化炉体中的温度控制在100-150℃，对S1中预处理好的块状生物质原料进行预热和干燥，排出其中的水分；S3：高温热解，将炭化炉体中的温度控制在300-470℃，对S2中预热干燥后的块状生物质原料进行高温热解，将生物质原料中的不稳定成分热解成成二氧化碳、一氧化碳、少量乙酸；S4：炭化成形，将炭化炉体中的温度提升至600-800℃，对S3中热解后的块状生物原料进行炭化成形，生成生物质燃料同时产生液态的生物油，气态的一氧化碳、二氧化碳、氨气、甲烷泡合气。S5：尾气处理，将步骤S3、S4中产生的气体通入尾气处理装置中进行处理，将二氧化碳和其余可燃气体分离，将二氧化碳气体进行降温后排放，将可燃气体通过管道通入燃烧炉体的通风室内，进行燃烧。S6：冷却及杂质分离，将步骤S5中尾气分离之后的生物质燃料进行冷却同时将生成的液态生物油分离，形成干净的生物质燃料。上述方案中，所述步骤S1中稀酸预处理具体为：(1)将粉碎后的生物质原料颗粒放入浓度为1％的硫酸溶液内，直至原料被完全浸没，常温密封状态下浸泡24h；(2)将浸泡完成后的生物质原料颗粒放入烘干箱68℃烘干15h；(3)利用筛孔直径为4mm的筛网对烘干后的的颗粒进行过筛，筛选后的颗粒进行密封保存。上述方案中，所述步骤S1中稀碱预处理具体为：(1)将粉碎后的生物质原料颗粒放入浓度为1％的NaoH溶液内，直至原料被完全浸没，常温密封状态下浸泡24h；(2)将浸泡完成后的生物质原料颗粒放入烘干箱68℃烘干15h；(3)利用筛孔直径为4mm的筛网对烘干后的的颗粒进行过筛，筛选后的颗粒进行密封保存。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过智能控制器的设置，利用温度检测器，对燃料在炉膛内燃烧后产生的高温气体进行检测，通过热气泵将达到炭化所需温度的高温气体通入炭化炉内，通过回流泵将未达到炭化所需温度的高温气体回流至炉膛内进行再次加热，从而保证了通入炭化炉内的高温气体达到了炭化所需的温度要求，避免了由于炭化炉内的温度不够，导致的燃料消耗大、热效率低、生产周期长，产品质量不稳定的问题，燃料消耗小、炭化效率高、炭化出的生物质燃料的质量佳。2.本专利技术中将炉膛设置为预燃室、主燃室和燃烬室，燃料通过燃料入口放入炉膛燃烧，通过预热室加热预燃、主燃室高温燃烧、燃烬室燃烬，大大提高了燃烧室的热效率，同时保证了燃料和氧气的充分燃烧，使得高温无氧的气体通入炭化炉内，燃料消耗小、炭化效率高、炭化出的生物质燃料的质量佳。3.本专利技术通过除尘室的设置，利用半球形吸附座对燃烧产生的高温气体内的微型颗粒杂质进行吸附，将高温气体内的有害物质过滤掉，从而避免了对生物质原料进行炭化时混入杂质，使得炭化出的生物质燃料的质量更加的好。4.本专利技术通过除尘栅孔网板的设置，对燃烧产生的高温气体中的较大杂质进行第一次过滤，再通入除尘室内，从而实现对高温气体中的杂质的完全过滤，使得炭化出的生物质燃料的质量更加的好。5.本专利技术通过尾气处理装置的设置，对炭化完成后的尾气进行过滤，避免了炭化产生的尾气对空气造成污染，同时通过导管将可燃气体导入炉膛内，进行燃烧，降低了燃料的消耗，提高了炉膛内的热效率，从而进一步的加强了对生物质原材料炭化的效率。6.本专利技术通过充气泵的设置，将空气或者氧气充入炉膛内，使得燃料能够充分燃烧，进一步的加强了炉膛内的热效率，同时降低了有害气体及杂质的产生。7.本专利技术采用一种全新的炭化设备对生物质原料进行炭化，使得生物资源炭化比率高、碳排放量低适应性强；该炭化设备适用于各类可进行炭化利用的生物资源，对待炭化原料无选择性要求；生物资源利用充分、炭化效率高、能耗低，可充分利用生物质自身热解产生的各类可燃物质，原料利用充分，利用效率高；工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质炭化设备，包括燃烧炉体(1)、热气泵(2)、炭化炉体(3)，其特征在于：所述燃烧炉体(1)包括炉膛和与炉膛相连的带进气口的进风室(14)，所述炉膛通过热气管道(4)依次连接热气泵(2)和炭化炉体(3)，所述炉膛和热气泵之间的热气管道(4)上开设有回流口(41)，所述回流口(41)通过回流管(5)依次连接回流泵(6)、炉膛，回流口(41)靠近燃烧炉体(1)的一侧的热气管道(4)内设有温度检测器(42)，还包括智能控制器，所述温度检测器(42)、热气泵(2)、回流泵(6)均与智能控制器电连接。

【技术特征摘要】
1.一种生物质炭化设备，包括燃烧炉体(1)、热气泵(2)、炭化炉体(3)，其特征在于：所述燃烧炉体(1)包括炉膛和与炉膛相连的带进气口的进风室(14)，所述炉膛通过热气管道(4)依次连接热气泵(2)和炭化炉体(3)，所述炉膛和热气泵之间的热气管道(4)上开设有回流口(41)，所述回流口(41)通过回流管(5)依次连接回流泵(6)、炉膛，回流口(41)靠近燃烧炉体(1)的一侧的热气管道(4)内设有温度检测器(42)，还包括智能控制器，所述温度检测器(42)、热气泵(2)、回流泵(6)均与智能控制器电连接。2.根据权利要求1所述的一种生物质炭化设备，其特征在于：所述炉膛分为预燃室(11)、主燃室(12)和燃烬室(13)，所述预燃室(11)上设有燃料入口(15)，所述主燃室(12)设置在预燃室(11)下方，所述预燃室(11)与主燃室(12)通过水冷炉排(16)隔开，所述通风室(14)设置在主燃室(12)下方，主燃室(12)与通风室(14)通过下炉排(17)隔开，所述燃烬室(13)设置在主燃室(12)一侧，主燃室(12)与燃烬室(13)之间设置有带烟气通道喉口(19)的炉墙(18)，所述热气管道(4)连接设置在燃烬室(13)的上方的高温气体出口，所述回流管(5)连接设置在燃烬室(13)侧壁上的回流气体入口。3.根据权利要求2所述的一种生物质炭化设备，其特征在于：所述燃烬室(13)上方设有除尘室(7)，所述燃烬室(13)的排气端设置有上细下粗的排气通道(131)，所述排气通道(131)的上端插入除尘室(7)内，所述除尘室(7)内设置有倒置的半球形吸附座(71)，所述热气管道(4)的连接半球形吸附座(71)的上端面，位于除尘室(7)内的部分热气管道(4)上开设有热气排出口(43)。4.根据权利要求3所述的一种生物质炭化设备，其特征在于：所述燃烬室(13)内顶部设有除尘栅孔网板(132)。5.根据权利要求1-4中任一所述的一种生物质炭化设备，其特征在于：所述炭化炉体(3)内设有尾气处理装置(31)，所述尾气处理装置(31)上设有干净空气出口(311)和可燃气体出口(312)，所述可燃气体出口通过管道连接进风室(14)。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利亚，张轲茵，张丰基，石绍利，王留成，张晏铭，
申请(专利权)人：河南博顿生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41