[发明专利]含碳生物质物料炭化制粉一体化方法及其系统

说明书

本发明公开了一种含碳生物质物料炭化制粉一体化方法及其系统，该方法包括如下步骤：1)物料炭化：在高温缺氧条件下，生物质物料与热载气形成物料紊流进行炭化反应，生成热解气和生物质炭；2)生物质炭制粉：生物质炭进入炭化制粉装置的下部与热载气形成物料旋流，同时将生物质炭破碎制成炭粉；3)炭粉换热：炭粉随气流上升与物料紊流发生热交换，换热后的炭粉继续随气流上升形成炭粉旋流，进一步发生热交换；4)第一级气固分离：分离出粗颗粒炭粉和含有细颗粒炭粉的混合气；5)第二级气固分离：分离出细颗粒炭粉和混合气。本发明采用炭化与制粉一体化的方法，能将含碳物料快速干燥、炭化、制粉一体化处理，系统结构简单、操作可靠。

技术领域

本发明涉及生物质热解炭化的技术领域，具体地指一种含碳生物质物料炭化制粉一体化方法及其系统。

背景技术

生物质能源是一种理想的可再生能源，具有以下特点：(1)可再生性；(2)低污染性(生物质硫含量、氮含量低，燃烧过程中产生的SO₂、NO₂较低，生物质作为燃料时，二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减少温室效应)；(3)广泛的分布性。缺乏煤炭的地域可充分利用生物质能，所以，利用生物质作为替代能源，对改善大气酸雨环境。减少大气中二氧化碳含量从而减少“温室效应”都有极大的好处。生物质能的低硫和CO₂的零排放使生物质成为能源生产的研究热点。

生物质炭化是指将生物质(秸秆：棉花、篦麻、向日葵等植物秆，林业废弃物和木材加工剩余物)通过一定的工艺加工、化学反应生成产品及副产品的过程。生物质在无空气、缺氧的情形下发生的不完全热降解，以生成炭及可冷凝的液体等产物的过程。将低品位的生物质能转换成为高品位能源，常见的途径是对其进行炭化，主要方法有：炭化窑间歇炭化法、封闭闷罐炭化法、干馏法，但是其炭化时间长，自动化程度低，炭化产品质量不高，生产环境恶劣，产品质量严重依赖于工人经验等。现有的回转式炭化炉存在炭化效率低下，结构过于复杂，设备成本过高，经济性较差等缺点，并伴有合成气泄漏引发的气爆、木焦油、木醋酸冷凝堵塞管道等有害状况。

目前生物质制取炭粉的工艺，大多采用原料→烘干→粉碎→炭化→粉碎→包装的工艺路线，其中炭化步骤还采用分三段进行低温、中温、高温炭化，这些炭化制粉技术系统复杂、操作困难、碳损失率高、不节能环保。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种含碳生物质物料炭化制粉一体化方法及其系统，该方法采用炭化和制粉相结合，能实现生物质物料的快速炭化与破碎，而且系统简单、操作容易、环保节能、工业化可靠。

为实现上述目的，本发明提供的含碳生物质物料炭化制粉一体化方法，包括如下步骤：

1)物料炭化：在高温缺氧条件下，生物质物料送入炭化制粉装置的中部，与来自炭化制粉装置底部喷入的热载气形成物料紊流，进行炭化反应，生成热解气，同时得到生物质炭；

2)生物质炭制粉：生物质炭在自重的作用下进入炭化制粉装置的下部，与来自炭化制粉装置底部喷入的热载气形成物料旋流，同时对生物质炭进行破碎撞击处理，制成炭粉；

3)炭粉换热：从炭化制粉装置下部逸出的炭粉随气流上升的过程中与步骤1)中的物料紊流发生热交换，换热后的炭粉继续随气流上升至炭化制粉装置的上部形成炭粉旋流，进一步发生热交换；

4)第一级气固分离：从炭化制粉装置顶部逸出的炭粉随气流进入第一级分离器，进行第一级气固分离处理，分离出粗颗粒炭粉和含有细颗粒炭粉的混合气；

5)第二级气固分离：将含有细颗粒炭粉的混合气送入第二级分离器，进行第二级气固分离处理，分离出细颗粒炭粉和混合气。

进一步地，所述步骤1)中，炭化反应的温度为200～800℃。

优选地，所述步骤1)中，炭化反应的温度为200～500℃。