[发明专利]自动控温连续生产生物炭的工艺和设备

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种自动控温连续生产生物炭的工艺和设备，属于生物质利用及二氧化碳减排领域。

（二）背景技术

我国每年秸秆的产出量约为7亿吨以上，这些秸秆约有50%被用做薪柴，而约16%被露天焚烧，带来严重的环境污染，同时每年尚有40亿吨以上有机垃圾的产出，这些都对环境带来影响，同时我国也提出到2020年二氧化碳排放比2005年减少40-45%的硬性指标，因此合理处理这些生物质是急需解决的问题之一。将包括秸秆和畜禽粪便为主的农业生物质转化为生物炭、焦油、木醋、可燃气等物质，既可以充分利用秸秆中的有效成分，又将秸秆中的碳固定为稳定生物炭。生物炭为一种很好的土壤改良物质，可改善土壤的物理、化学性质，增强土壤的保水保肥能力，同时其中的炭矿化非常慢，因此能减少大气中的二氧化碳的排放，降低温室效应，此外生物炭尚有其它广泛的用途如处理污水等。焦油为重要的化工原料，可直接作为木材防腐剂、矿石浮选剂、碳素制品添加剂等，同时还可开发为农用植物保护剂及叶面肥等，分离后可提炼出苯、苯酚及其衍生物，可广泛用做溶剂、燃料、医药中间体、食品防腐剂等。

利用秸秆生产生物炭、焦油、木醋、可燃气的技术我国已有研究， CN101225316A，CN102092709A, CN101875845A, CN102020999A, CN200920232191.9等技术均涉及利用生物质生产生物炭等产品，但这些技术存在以下问题：1、有些需要电能来作为生物质裂解的能源，或者需要向有机物料中添加其它物质，这会增加生物炭生产成本。2、不能实现温度自动控制，从而导致裂解过程中温度多变，生物炭的性能及质量无法有效控制。而根据已有的研究表明不同温度下裂解产生的生物炭性能产别较大，而且不同产物的产出比率明显不同。3、上述设备多为间断式生产，即分批次裂解，不能实现生物质的连续添加及生物炭的连续产出。这些缺点在一定程度上会制约该项技术的推广。而其它将生物质转化为可燃气及生物柴油的处理方法只是将生物质转化为能源，不能够将生物质中的碳实现固定，在降低温室气体排放方面存在缺点。

（三）发明内容

为了克服已有发明的不足，本发明提供了一种自动控温连续生产生物炭的工艺和设备，具体涉及一种能实现温度可调、自动控温、连续生产、低能耗的生物炭生产设备，将生物质在300至800℃进行裂解，转化为生物炭及其焦油、木醋、可燃气等副产品，并实现产物自动分离，同时利用自身裂解产生的可燃气来为下一步的裂解提供能源。该设备可以灵活设定和调节进料速度、裂解室温度、调节裂解时间等影响生物炭质量和产量的参数。

一种自动控温连续生产生物炭的设备，主要包括：进料口、进料绞龙、裂解室、裂解室绞龙、燃烧器、炉体、温度探头、温控系统、执行器、冷凝塔一、冷凝塔二、气体清洗系统、出料斗、出料绞龙、进料绞龙电机、裂解室绞龙电机和出料绞龙电机；所述的裂解室置于炉体中；炉体上安装有燃烧器，通过炉体对裂解室加热；裂解室安装有三个温度探头，三个温度探头均与温控系统相连，温控系统与执行器相连，执行器与燃烧器连接；裂解室前端设有进料口，进料口下端设有进料绞龙，进料口通过进料绞龙与裂解室相连；裂解室内设有裂解室绞龙，裂解室通过输气管道与冷凝塔一相连；冷凝塔一与冷凝塔二相连；冷凝塔二又与气体清洗系统相连；气体清洗系统又通过输气管道与执行器相连，执行器又与燃烧器相连，气体清洗系统后面的输气管道上另设有可燃气出口，将多余的可燃气输出作为他用；裂解室末端的下方设有生物炭出口，生物炭出口下部连有出料斗，出料斗下面连接有出料绞龙，出料绞龙一端设有生物炭分装口；进料绞龙、裂解室绞龙和出料绞龙分别连接进料绞龙电机、裂解室绞龙电机和出料绞龙电机，并分别通过三个电机控制绞龙的转速；所述的裂解室温度为300℃到800℃之间，生物质裂解时间3min到20min；所述的裂解室内三个温度探头分别探测裂解室内不同区域的温度，温控系统根据三个温度探头测得的平均温度与设定温度的比较自动控制执行器调节燃烧器的进气量，从而控制裂解室内的温度恒定；生物质从进料口进入裂解室，在裂解室裂解后自动从出料口排出，整个过程连续进行无需中断；生物质的裂解时间通过调节裂解室绞龙的转速控制；裂解室的密封通过进料绞龙、裂解室绞龙和出料绞龙实现；裂解过程中产生的气体物质经裂解室上方的输气管道依次进入冷凝塔一和冷凝塔二，分离得到焦油和木醋；剩余气体进入气体清洗系统，从气体清洗系统排出的可燃气一部分进入燃烧器循环利用，多余的可燃气则通过可燃气出口输出作为他用。