一種生物質(zhì)有機(jī)炭制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)炭化技術(shù)及炭化裝置領(lǐng)域，尤其是涉及一種以秸桿為原料的生物質(zhì)炭化技術(shù)及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，能源的供給能力密切關(guān)系著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，是國(guó)家戰(zhàn)略安全保障的基礎(chǔ)之一。中國(guó)目前正面臨能源短缺與環(huán)境污染的雙重壓力，如何尋求一種清潔可再生能源來彌補(bǔ)化石能源的短缺，同時(shí)減少污染物的排放已迫在眉睫。以生物質(zhì)能為代表的生物質(zhì)氣化發(fā)電、生物質(zhì)氫能、生物質(zhì)綠色燃料成為未來發(fā)展的重要替代能源。我國(guó)生物質(zhì)儲(chǔ)量豐富，每年至少產(chǎn)生30億噸生物質(zhì)，如果能將其充分利用，能減少大量的煤炭及石油消耗。
[0003]生物質(zhì)熱解炭化技術(shù)是生物質(zhì)能利用技術(shù)的一種。生物質(zhì)炭化是生物質(zhì)在極低的升溫速率、溫度約400°C下長(zhǎng)時(shí)間裂解，以最大限度地得到焦炭，得炭率一般在35%左右。生物質(zhì)通過熱解炭化技術(shù)可以制備生物質(zhì)有機(jī)炭，其在有色金屬的生產(chǎn)過程中常用于表面阻溶劑；在煉制鐵礦石時(shí)，可以使得熔煉的生鐵具有鑄件緊密、細(xì)粒結(jié)構(gòu)、裂紋少等特點(diǎn)；其還常用于制造電極、黑火藥、潤(rùn)滑劑等，收集的揮發(fā)分可用于燃燒發(fā)電，裂解焦油也是一種重要的工業(yè)產(chǎn)品。有機(jī)炭由炭和碳?xì)溲趸锝M成，經(jīng)過活化后可制備活性炭。
[0004]傳統(tǒng)的窯式炭化爐對(duì)燃燒過程中的火力控制要求十分嚴(yán)格，且由于窯體多是由紅磚砌成，容積較大；多用硬質(zhì)原木進(jìn)行燒炭，不僅資源浪費(fèi)嚴(yán)重，而且生產(chǎn)過程勞動(dòng)強(qiáng)度大、條件差、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、污染嚴(yán)重；無法對(duì)農(nóng)村大量的廢棄秸桿、稻草等生物質(zhì)原料熱解制炭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決化石燃料的短缺問題，克服傳統(tǒng)窯式炭化爐的缺點(diǎn)，提高生物質(zhì)能的利用價(jià)值，本發(fā)明提供一種能將生物質(zhì)成型燃料在無氧條件下熱解炭化成生物質(zhì)有機(jī)炭的制備裝置。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種生物質(zhì)有機(jī)炭制備裝置，其特征在于:包括炭化爐爐體，以及安裝于炭化爐爐體內(nèi)的管式換熱器和催化劑導(dǎo)流管；所述的炭化爐爐體由上封頭、下封頭、爐體夾套以及圓柱形爐身組成，所述上封頭、下封頭分別連接在圓柱形爐身的上下兩端，所述的爐體夾套設(shè)置在圓柱形爐身及下封頭外表面上，所述的上封頭頂部設(shè)置進(jìn)料口，所述的下封頭底部設(shè)置出料口，所述的進(jìn)料口和出料口對(duì)應(yīng)設(shè)置有進(jìn)料口端蓋和出料口端蓋；所述的管式換熱器通過支架固定在炭化爐爐體內(nèi)，所述下封頭右端的兩側(cè)均設(shè)置有加熱載體進(jìn)口，所示的加熱載體進(jìn)口所對(duì)應(yīng)的加熱載體出口位于下封頭的左端，兩個(gè)加熱載體進(jìn)口在下封頭的前后端對(duì)稱分布，加熱載體進(jìn)口和加熱載體出口與管式換熱器連接，所述的爐體上封頭左右兩側(cè)均設(shè)有一個(gè)催化劑進(jìn)口，所述的催化劑進(jìn)口與所述的催化劑導(dǎo)流管連接。
[0007]本發(fā)明還可有進(jìn)一步的優(yōu)選技術(shù)方案: 進(jìn)一步的優(yōu)選，所述管式換熱器在炭化爐爐體內(nèi)呈分層列管式排列，每層換熱管由前后兩個(gè)對(duì)稱的部分組成，兩個(gè)部分均呈半圓柱面形狀，各層換熱管均以炭化爐爐體軸線為中心線呈圓柱面型排列。生物質(zhì)成型顆粒填充于換熱管間隙內(nèi)，加熱載體通過各層換熱管將熱量傳遞給生物質(zhì)成型顆粒。加熱載體從加熱載體進(jìn)口進(jìn)入管式換熱器，根據(jù)克拉伯龍氣態(tài)方程式，通過控制加熱載體壓力控制蒸汽溫度，進(jìn)而控制反應(yīng)溫度在220?800°C之間，使生物質(zhì)內(nèi)揮發(fā)分能充分析出。通過控制反應(yīng)溫度在220?800°C之間，控制反應(yīng)時(shí)間在20?10min之間，使生物質(zhì)成型顆粒充分轉(zhuǎn)化為有機(jī)炭；加熱載體有熱空氣、高溫?zé)煔?、?dǎo)熱油、蒸汽等。
[0008]進(jìn)一步的優(yōu)選，所述催化劑導(dǎo)流管以炭化爐爐體軸線為中心線呈若干個(gè)圓周陣列豎直分布在炭化爐爐體內(nèi)，催化劑導(dǎo)流管管壁上均勻開有若干小孔，反應(yīng)過程中添加催化劑，通過催化劑導(dǎo)流管使催化劑與生物質(zhì)成型顆粒充分混合。催化劑導(dǎo)流管管壁上均勻開設(shè)的若干小孔，使氣體催化劑在壓力的作用下，或液體催化劑在重力的作用下流出催化劑導(dǎo)流管，與生物質(zhì)成型顆粒充分混合。所述的催化劑用于提高生物質(zhì)成型顆粒得炭率。
[0009]進(jìn)一步的優(yōu)選，所述炭化爐爐體外表面設(shè)置保溫隔熱層，所用的保溫隔熱材料為石棉、鋁箔復(fù)合玻璃纖維布，所述的保溫隔熱層為先用石棉包裹炭化爐外表面，再在石棉外包裹一層鋁箔復(fù)合玻璃纖維布，以達(dá)到保溫隔熱的效果，能有效減少爐內(nèi)反應(yīng)過程的熱量散失。
[0010]進(jìn)一步的優(yōu)選，所述進(jìn)料口端蓋和和出料口端蓋分別用螺栓與所述炭化爐爐體的上封頭、下封頭連接，端蓋和封頭中間加墊圈密封。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
1.管式換熱器在炭化爐內(nèi)呈分層列管式排列，加熱載體從兩個(gè)方向進(jìn)入，分別流通于炭。
[0012]2.炭化爐爐體內(nèi)分前后兩個(gè)部分，炭化爐爐體外表面設(shè)置爐體夾套，不僅提高了加熱載體與生物質(zhì)成型顆粒的換熱效率，而且使炭化爐內(nèi)熱量分布更均勻。
[0013]3.可通過控制加熱載體壓力控制蒸汽溫度，進(jìn)而控制反應(yīng)溫度在220?800°C之間，使生物質(zhì)成型顆粒內(nèi)揮發(fā)分能充分析出；通過控制反應(yīng)溫度在220?800°C，控制反應(yīng)時(shí)間在20?10min之間，使生物質(zhì)成型顆粒充分轉(zhuǎn)化為有機(jī)炭。
[0014]4.在反應(yīng)過程中加入催化劑，提高生物質(zhì)成型顆粒的得炭率；催化劑導(dǎo)流管管壁上均勻開有若干小孔，使氣體催化劑在壓力的作用下，或液體催化劑在重力的作用下流出催化劑導(dǎo)流管，與生物質(zhì)成型顆粒充分混合。
[0015]進(jìn)料口、出料口端蓋與炭化爐爐體采用螺栓連接和墊圈密封，使反應(yīng)過程能在良好的密封條件下進(jìn)行；炭化爐外表面設(shè)置保溫隔熱層，提高炭化爐的保溫隔熱效果。
[0016]
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種生物質(zhì)有機(jī)炭制備裝置的縱剖視圖；
圖2是本發(fā)明一種生物質(zhì)有機(jī)炭制備裝置的橫剖視圖。
[0018]圖中:I為進(jìn)料口，2為進(jìn)料口端蓋，3為保溫隔熱層，4為催化劑進(jìn)口，5為上封頭，6為催化劑導(dǎo)流管，7為管式換熱器，8為換熱器支架，9為圓柱形爐身，10為下封頭，11,15為加熱載體進(jìn)口，12為出料口端蓋，13為出料口，14、17為加熱載體出口，16為爐體夾套。
[0019]
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但下述實(shí)施例僅僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非全部。基于實(shí)施方式中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技