敞口快速炭化窑及配套设备的研究

魏　飞　刘建辉

[摘要]敞口快速炭化窑及配套设备,利用生物质资源的广泛性,将各种农林业废弃物(含木质纤维的各种秸杆、玉米芯、稻壳、花生皮、葵花皮等),经过8-10小时的快速、合理、先进、科学的炭化工艺,形成一套工艺生产出不同形状的炭块,同时将木焦油、木醋酸液回收。该工艺和设备在炭化时采用控氧炭化工艺创新改变现在的焖烧、干熘烧制木炭的断氧工艺,并且达到环保和快速,提高炭化的质量和产量。

[关键词]敞口 快速 炭化窑 配套设备

中图分类号:TQ53文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810110-01

一、敞口快速炭化窑及配套设备的研究背景

唐山地区生物质秸秆资源丰富,大部分生物质秸秆被直接作为燃料燃烧或废弃,利用水平低,浪费严重,且污染环境,如由生物质燃烧产生的SO2排放量达到4.9%,NOx的排放量会达到7.7%。由此我们需要对敞口快速炭化窑及配套设备进行深层次的研究。在对敞口快速炭化窑及配套设备的研制中,目的是为解决木炭、机制炭、助燃炭所存在的点火慢、燃烧时间短、气味重以及资源浪费严重等问题,从而达到节约木材资源,减少作物秸杆焚烧造成的环境污染。

二、技术方案

(一)敞口快速炭化窑及配套设备的设计结构及机理

1.敞口快速炭化窑及配套设备:6大部分组成:(1)窑体:炭化生物质原料;(2)分离器:分离烟尘、焦油、醋酸液;(3)旋流净化器:净化炭化时产生的烟气中的杂质;(4)过滤器:过滤气体中所含的杂质、进一步净化气体;(5)气体混合罐:使氧气和可燃气体混合的均匀。(6)点火器:在气体不能回收的条件下,可以将气体点燃。该工艺和设备创新改变了现在的焖烧、干熘烧制木炭的方法。在生产时,不造成炭化时的二次污染。

2.敞口快速炭化窑及配套设备的机理:项目的核心技术利用各种农业废弃物为主要原料,在敞口给氧的炭化窑中,经过8-10小时合理、先进、快速的炭化工艺,生产出不同形状的炭块,同时将秸杆焦油、秸杆醋酸液回收。该设备和工艺改变了传统的烧制木炭方法,在生产时,不会造成炭化时的二次污染。在生产规模加大的情况下,将可燃气体回收,经过分离器、旋流净化器、过滤器及气体混合气的净化后可作为居民生活用燃气、取暖用气;还可以气体发电。敞口快速新型炭化工艺技术的优点:具有可以将大小、粗细、形状不同的原料放入窑体中同时炭化;在炭化的同时,将生物质焦油、醋酸液分离、回收,生产时无二次污染;采用控氧炭化工艺,在烧炭的过程中可以随时填加原料,提高产量。生产工艺流程操作简便、安全。提高工艺执行率和质量标准,比现有焖烧干馏炭化的周期时间缩短了21倍。

(二)工艺流程

1.原有焖窑炭化工艺流程:

原料→装窑码垛→点火→炭化→降温→成品炭

炭化时间:168小时(7天)、产量:2000公斤、炭化时产生焦油、烟气的二次污染。

2.敞口快速新型炭化工艺流程:

原料粉碎→装窑→点火→炭化→分离→降温→出窑

↓↓

焦油回收 炭块加工

醋液回收↓

锅炉、发电燃料、居民用气 ← 气体回收成品入库

炭化时间:8-10小时;产量2000公斤。分离、回收副产品:焦油100公斤;木醋酸液400公斤;可燃气体6000立方。无焦油、烟气的二次污染。

(三)功能与作用

研制的敞开式快速新型炭化窑及配套设备不仅以农作物秸秆等生物质废弃物为原料,生产出优质生物质炭、木焦油供市场销售,还可以将生产的高品位生物质燃气,部分可供居民炊事用气,部分与发电机组相配套既秸秆发电、作为动力燃料驱动的气体发电机用气,发出的电供居民使用或并网支援国家经济建设。还可以通过管道直接输入经改造后的燃煤锅炉代替燃煤。尤其是对提高室内空气质量、提高农民健康水平,减少温室气体排放、CO2的零排放,保护环境和发展循环经济进程的有力的推进。

三、结论

运用敞口快速炭化技术及配套设备对生物质秸秆进行快速炭化项目,在生产过程中无污染,收率高,产品质量稳定。每消耗生物质秸秆3万吨,可以产生生物质炭块1万吨,产生可燃气体3万立方。通过本项目的推广可带动全国秸秆等生物质的资源化、工业化利用,带动农业增收,促进秸秆的再利用、为社会提供碳原料及燃料资源,减少环境污染,整个过程形成炭循环,对大气不排放温室气体,对社会的可持续发展具有良好的生态效益。

参考文献:

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[2]周风起,中国可再生能源发展战略,《能源研究与利用》,2004增刊,2004.10.8.

[3]骆俊,对我国生物质发电的发展战备思考第四届海峡两岸热电联产、汽电共气论文集,厦门,2006.5.

[4]许瑞林等,江苏省可再生能源规模化发展展望,《能源研究与利用》,2004增刊,2004.10.8转.

作者简介:

魏飞,女,汉族,唐山市环保研究所高级工程师,发表论文数篇,主要从事环境影响评价及管理工作。