[发明专利]大规模秸秆炭化生产方法及炭化窑

说明书

技术领域：

本发明涉及大规模秸秆炭化生产方法及炭化窑，工业化炭化秸秆生产优质无烟煤。

背景技术：

秸秆是一种来源广阔的再生能源，在农作物收割季节，大量秸秆被废弃在田间地头、公路两边，如果不及时处理会影响耕地播种，堵塞公路排水、影响交通。很多农民往往采取焚烧的方法处理，而焚烧产生大量的浓烟，不但造成了大气污染，影响航空和陆面交通视野，增加了空气中二氧化碳的含量，而且容易引起火灾，存在很大的安全隐患，近几年来秸秆焚烧问题一直是困扰各级政府的难题。为了处理秸杆焚烧问题，有的地方引进了秸秆发电项目，该项目不但需要大量的资金投入，而且建设周期长，见效慢；由于秸杆分散面广，收集费用偏高，而电厂不宜分散建设，造成生产成本高，需要政府补贴大量资金才能维持正常运行；另外秸秆发电需要把秸秆进行粉碎、压实，这一过程需要消耗掉大量的其他能源和人力。目前有一种将秸秆炭化的设备，需要将秸杆粉碎后，通过挤压方式生热炭化，炭化的程度低，产品质量不稳定，燃烧时有黑烟。并且生产量小，难以处理大量的秸杆。这就需要一种秸杆处理方法，在短期内处理掉大量的秸秆，解决秸秆乱堆放、收集难、运输难的问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种大规模秸秆炭化生产方法及专用的炭化窑，将秸秆炭化生产成优质无烟煤，实现工业化生产。

本发明的目的是以如下方式实现的：本发明所用原料来源广阔，所谓的秸杆包括农作物秸秆、杂草、果壳、稻壳、花生壳、果皮、牛粪等。该大规模秸秆炭化生产方法是：将干燥的秸秆堆入带有窑门的窑体内，窑体周壁上有与窑体内腔相通的增温口和增氧口，打开增氧口，在增温口点燃秸秆，让其持续供热，也可以采用其它供热方式增温，等待窑内温度达到130-150℃时，关闭增温口，随着窑内温度的增高，逐步关小增氧口减小增氧口的给氧量，使得窑内的温度持续上升到400-500℃，通过调整增氧口的给氧量保持该温度持续8-10小时，当烟囱没有可见水蒸气排出时，关闭所有的增氧口，关闭烟囱通道，秸秆炭化即告完成。炭化后的秸秆出窑后既是优质无烟煤，热值达5300-6300大卡。

实现上述大规模秸秆炭化生产方法所使用的炭化窑为：有一个带有窑门的封闭窑体，在窑体周壁上设置与窑体内腔相通的可以打开、关闭的增温口，窑体周壁上还布有若干与窑体内腔相通的可以打开、关闭的增氧口，窑体内底部有若干烟道从下部引出连通到主烟道，主烟道连接烟囱。

窑体装有温度传感器，适时检测窑内的温度。

烟囱内装有冷却装置，烟道内的水蒸气和焦油经过冷凝设备时凝结成水和液态的焦油，其余的气体排入大气。

冷却装置为一端为进水口、另一端为出水口的螺旋盘管。循环水被加热后可以作为热源输出。

加料时把秸秆不加粉碎自然码放到原料周转车上，推入反应窑内即可。一次所加的原料多少取决于炭化窑的容积。出料时，迅速打开窑门，在最短的时间内用机械将炭化后的原料车拉出，然后将原料车上的炭迅速摊开使其散热，也可以喷洒适量的水分帮助降温，降温散热后的炭即可进行深加工或者直接出售。

炭化过程中，利用了烟囱效应、碳水化合物的低温放热效应，在一定的温度下使得秸秆脱水炭化，发生如下步骤的反应：

a.干燥阶段：这个阶段的温度在20-150℃，热解速度非常缓慢，主要是秸秆中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发，秸秆的化学组成几乎没有变化；

b.预炭化阶段：这个阶段的温度为150-275℃，秸秆热分解反应比较明显，秸秆化学组成开始发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质；

以上两个阶段都要外界供给热量来保证热解温度的上升，所以又称为吸热分解阶段。

c.炭化阶段：这个阶段的温度为275-400℃，在这个阶段中，秸秆急剧地进行热分解，生成大量分解产物，生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多，这一阶段放出大量反应热，所以又称为放热反应阶段。