[发明专利]一种玉米秸秆低温炭化制备生物质炭燃料的方法

说明书

本发明涉及一种玉米秸秆低温炭化制备生物质炭燃料的方法，属于生物质热解技术领域。该方法包括向炭化炉内通入氮气使炉内为无氧或低氧环境后，将玉米秸秆原料颗粒从炭化炉顶部进料，热气流从炭化炉底部进入，在炉内形成逆流反应区域；控制炭化炉底部的反应温度为200～280℃，炉内压力为1010～1200mbar，反应生成生物质炭燃料从炭化炉底部输出。该玉米秸秆低温炭化制备生物质炭燃料的方法，热利用效率高，炭化温度低，降低能耗；炭化后所得生物质炭燃料的质量得率70％～85％，能源得率85％～95％，能源得率高；所得生物质炭能量密度高，可作为燃料使用，拓展了产品的用途，为玉米秸秆的回收利用提供了新的途径。

技术领域

本发明属于生物质热解技术领域，具体涉及一种玉米秸秆低温炭化制备生物质炭燃料的方法。

背景技术

我国是秸秆产出大国，农作物秸秆的污染问题一直是困扰农业发展的瓶颈。根据生物质转化途径，目前生物质能源化利用技术包括物理转化、生物转化和化学转化。物理转化主要为物理压缩、压块处理，制备生物质固体成型燃料；生物转化主要是厌氧消化制沼气和发酵生产乙醇；化学转化包括液化、气化、炭化等，是目前国内外研究的重点，主要集中在生物质液化和气化方面的研究，对于生物质炭化制备生物质炭燃料的研究较少，且目前的生物质热解炭化技术一般采用间歇工艺在中温(400℃～700℃)或高温(≥700℃)下进行，成本高、大多停留在实验室研究阶段。

生物质热解是指生物质在无氧或低氧的条件下，通过热化学反应将生物质大分子物质(木质素、纤维素和半纤维素)分解成较小分子的燃料物质(固态炭、可燃气、生物油)的热化学转化技术方法。

现有技术中，CN102703099A公开了一种垂直移动床稻壳碳化炉及其碳化稻壳方法，碳化炉包括颗粒系统、燃气系统、操作气系统和控制系统，颗粒系统形成稻壳下落的垂直移动床，操作气系统为产生操作气的工作部，稻壳在垂直移动床内与操作气发生逆流热交换。其碳化稻壳的方法包括：S1.进料至上位料仓满仓；S2.启动燃气风机和循环冷却水泵；S3.燃烧室的点火燃烧器点火，同时开启控制系统；S4.调整：残氧浓度传感器的目标参数不得小于1％，操作气温度传感器的目标参数为675～685℃，炉膛出口温度传感器的目标参数为96～100℃，炉膛出口压力传感器的目标参数为-50～-30Pa，排料温度传感器的目标参数为小于400℃；S5.炉膛出口温度传感器的目标参数达到96～100℃时，逐步投入副燃气风机、送风机，并逐步减少点火燃烧器负荷到零，利用稻壳料位传感器，逐步加大出料量到额定负荷；S6.正常生产；S7.停机：给料停用稻壳改用其它小颗粒惰性物料，下锁气器调节到最大负荷；依次关闭副燃气风机、送风机、停用控制系统；燃气风机降到最低负荷；直至稻壳出净后停炉。

上述碳化稻壳的方法在生产规模上实现了稻壳的控温连续碳化，产品为活性碳化稻壳、轻质木焦油和可燃气体。但是，其碳化温度过高，所得产品为活性碳材料，能量密度低，不能作为燃料使用，能源得率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米秸秆低温炭化制备生物质炭燃料的方法，所得生物质炭能量密度高，可作为燃料使用，能源得率高。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种玉米秸秆低温炭化制备生物质炭燃料的方法，包括向炭化炉内通入氮气使炉内为无氧或低氧环境后，将玉米秸秆原料颗粒从炭化炉顶部进料，热气流从炭化炉底部进入，在炉内形成逆流反应区域；控制炭化炉底部的反应温度为200～280℃，炉内压力为1010～1200mbar，反应生成生物质炭燃料从炭化炉底部输出。

所述低氧环境是指氧气体积百分含量低于10％。

炉内产生的可燃气体从炭化炉上部排出。所述可燃气体经冷凝处理后，燃烧产生热气流作为炭化炉的热源。