[发明专利]竹炭热解过程高温烟气回收与热能利用装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种竹炭热解过程高温烟气回收与热能利用装置及其方法。

背景技术

竹炭作为一种功能性材料和环境保护材料,由于其优越的性能,越来越受到人们的青睐。竹炭在农林上可用于土壤的改良绿色植物生长促进剂,在建筑室内起到除臭、净化空气,屏蔽电磁波,调湿,防止地板发霉、腐烂,吸附空气异味等;还可以作为水质净化,制作炭枕、竹炭香皂等日用保健品,另外可当燃料、制取活性炭等等。

竹炭是竹材经热解后的产物,目前我国竹炭产业技术含量低,科技投入力度不大,研究相对滞后,企业生产不规范, 竹材热解过程产生大量的黑色烟气，没有充分利用。这部分热量白白排入空气中，不但造成了能源的巨大浪费，而且造成了环境污染。竹炭产业成了严重污染企业，随着全社会对节能减排的提倡和企业对节能降耗越来越重视，为降低成本，充分利用排掉的烟气中的有效物质竹醋液、竹焦油及热量是我国竹炭企业急待研究的课题之一。

竹醋液、竹焦油是竹炭生产过程中产生的副产品。竹材中含有各种化学成分,其中的纤维素、半纤维素和木质素在炭窑中随温度的上升依次分解。目前,竹子中含有的各成分的分解起始温度尚无测定数据。竹材在400℃即可全部热解成炭。竹醋液随着竹炭的烧制不断产生的烟气,可以回收加以利用。竹材热解过程中产生的气体混合物经冷凝器分离后,得到棕黑色的粗竹醋液和黑色的竹焦油,经较长时间存放后,上层为澄清竹醋液,下层为沉淀竹焦油。竹醋液含有醋酸、丙酸、甲醇等多种化合物,有特殊的烟焦气味;竹焦油是黑色、粘稠的油状液体,含有大量的酚类物质和多种有机物质。竹醋液具有抗菌、消毒及促进植物生根及根的吸收等作用，在农业方面，可用作植物发根促进剂、农药添加剂及抗菌剂土壤改良、有机农业的害虫驱除以及美容、沐浴剂及医药原料；焦油则可用作木材防腐剂、消臭剂，还可用作皮炎药。

发明内容

本发明旨在提供一种竹炭热解过程高温烟气回收与热能利用装置及其方法,该方法不仅能够有效地提炼出竹醋液、竹焦油是等在竹炭生产过程中产生的副产品，还能够实现对烟气热能的转换以及再利用。

本发明采用以下方案：

一种竹炭热解过程高温烟气回收与热能利用装置，包括一水池及斜向设置的冷却装置，所述冷却装置包括一中空的圆筒状壳体，所述壳体两端设有使壳体形成封闭腔室的封头压盖，所述壳体内还设有一对管板，所述管板之间形成冷却腔室，所述一对管板之间设有沿壳体轴向设置贯穿管板的管束；

所述壳体一侧封头压盖与一侧管板之间形成进气腔室，所述进气腔室与输入竹炭热解高温烟气的进气管相联通，所述壳体的另一端封头压盖与另一侧管板形成出气腔室，所述管束一端与进气腔室联通，另一端与出气腔室相联通，所述两管板间管束外侧设有冷却水，所述壳体设有一进水管使与水池与冷却腔室联通，所述管板由朝向进气腔一端向朝向出气腔一端抬升。

进一步的，所述水池上端面具有一弧形槽口，所述壳体架置于弧形槽口上，所述架设壳体的水池两侧部靠近出气腔室一侧高度高于另一侧。

进一步的，所述进气腔室下方设有一物料排出口，所述与物料排出口下方对应设置有一竹醋液竹焦油分离器。

进一步的，所述竹醋液竹焦油分离器包括一池体，所述池体内设有一纵向隔板将池体分隔形成两个腔室，所述纵向隔板高度低于池体侧壁，所述物料排出口下方的腔室底部设有出料口。

进一步的，所述管板内壁设有最高水位电极及最低水位电极，所述进水管上设有抽水泵与止回阀，所述壳体下方设出水管，出水管上设有阀门，所述最高位水位电极及最低水位电极经控制电路与阀门及抽水泵联通。

进一步的，所述出气腔室联通有一出气管，所述出气管与竹材烘干炉连接。

进一步的，所述壳体顶部设有蒸汽排出管，所述蒸汽排出管上设有安全阀和排气口。

进一步的，所述水池底部设有排水口。

进一步的，所述竹炭热解过程高温烟气回收与热能利用装置材料为ND钢。

本发明还包括一种竹炭热解过程高温烟气回收与热能利用方法，包括上述的竹炭热解过程高温烟气回收与热能利用装置，所述步骤如下：

（1）将高温烟气导入管束内，同时经进水管由水池向壳体内的冷却腔室壳体内通入冷却水；

（2）烟气经过冷却水冷却使350-380℃高温度烟气温度降至80-150℃烟气、冷凝竹醋液、竹焦炭的液态混合物；

（3）醋液、竹焦炭的液态混合物经竹醋液竹焦油分离器后分离，冷却腔室内的蒸汽排出用于生产;