一種閉式熱解炭化多聯產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于可再生能源技術領域，具體涉及一種閉式熱解炭化多聯產工藝，該工藝適用于實際生產中各類生物質的熱解炭化流水線加工。工作中，該工藝流程不僅能實現生物炭和燃氣的多聯產，還能通過多路閉式循環(huán)技術實現高效的余熱回用。
【背景技術】
[0002]生物炭是生物質有機材料在缺氧或絕氧環(huán)境中，經熱裂解后生成的固態(tài)產物。其資源豐富，用途廣泛，既可作為高品質能源，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。我國能源結構主要以煤炭為主，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)，調整能源結構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炭化，得到的一種固態(tài)產物，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，由于對生物質熱解研宄的重視，已產生了一些較顯著的成果，但研宄多集中于生物質熱解機理和生物質熱解設備的研宄，如熱解設備按生產方式可分為間歇式和連續(xù)式，關于生物質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)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決技術背景中所述現有生物質熱解炭化技術中存在的能耗高、熱損失量大、生產工藝不完善的問題，公開一種閉式熱解炭化多聯產工藝，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)密閉喂入的生物質物料經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生的高溫燃氣對熱解炭化進行供能后斷開外部熱源，實現“外部激發(fā)啟動，運行閉式循環(huán)”的熱源利用模式。具體通過以下工序對生物質原料進行炭化加工:
[0006]工序1:物料粉碎，將農作物秸桿、林業(yè)剩余物等尺寸較大的生物質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過程中的熱能浪費。
[0012]所述工藝能夠實現適合包裝存儲的生物炭和燃氣的多聯產，從而提高了生物質熱解炭化的經濟效益。
[0013]所述工藝能夠對粗燃氣進行分流利用，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生的高溫燃氣，通過兩次換熱為生產提供熱源實現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]所述工藝能夠對高溫生物炭循環(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，實現生產中產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產工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖和實施例對本發(fā)明的具體結構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產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)密閉喂入的生物質物料經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“外部