[发明专利]一种畜禽粪便分级炭化的系统及方法

说明书

本发明属于废弃生物质资源化及生物炭技术领域，本发明公开了一种畜禽粪便分级炭化的系统及方法，利用烘干炉、低温炭化炉和高温炭化炉对畜禽粪便进行干燥和热解炭化处理，烘干炉、低温炭化炉和高温炭化炉均采用夹套式炉。高温炭化炉产生的热解气经燃烧器燃烧后对高温炭化炉进行供热，低温炭化炉和烘干炉利用高温碳化炉夹套排出气体余热进行供热。高温炭化炉产出的畜禽粪便炭经换热冷却器冷却后，输送到畜禽粪便炭储罐中储存，经过换热冷却器的热空气由引风机输送到燃烧器中与热解气混合燃烧。该系统通过分级炭化提高解热气热值，利用热解气燃烧产生的热能为炭化设备加热，实现废弃生物质资源循环利用，经济效益明显。

技术领域

本发明涉及废弃生物质资源化及生物炭技术领域，具体涉及一种畜禽粪便分级炭化的系统及方法。

背景技术

生物炭热解技术是将生物质材料在无氧或缺氧和温度低于700℃条件下热处理，生成高附加值的生物炭产品。目前以畜禽粪便为原料制备生物炭的研究正引起人们的广泛关注。热解技术将畜禽粪便转化为生物炭，具有高温杀菌，减少粪便体积，生产生物质能，制备生物质炭肥的优点，是一条具有环境和经济双重效益的畜禽粪便处置利用的有效途径。在农业生产上，施用畜禽粪便炭可以减少土壤养分淋失，提升土壤肥力和提高酸性土壤的pH，同时畜禽粪便炭对有机污染物和无机污染物具有较强的吸附性能，可以作为土壤改良剂，降低土壤中有机或无机污染物的生物有效性。

生物质炭化炉设备包含窑式热解炭化炉和固定床式炭化炉，其中窑式炭化炉由于需要燃烧煤炭等燃料进行加热，温度不易控制，炭化过程中产生的热解气只能排放，运行成本高，造成了能源的浪费。固定床式炭化炉具有控温精度高、操作方便、得炭率高的优点，具有广阔的应用前景。固定床式炭化炉利用热解过程中产生的可燃气体燃烧给固定床式炭化炉加热，既能解决热解气对环境的污染问题，又能解决炭化设备所需加热问题。

然而，目前缺乏专门针对畜禽粪便炭化的装置和设备，畜禽养殖场的粪污处理已成为一大难题。畜禽粪便中含有较多水分，热解过程中除产生甲烷、一氧化碳等可燃气体外，还会产生不燃气体二氧化碳和水蒸气，造成热解气热值低，导致对炭化炉的加热效率低。因此，特别需要畜禽粪便分级炭化系统和方法，已解决现有技术的不足。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺陷，提供一种畜禽粪便分级炭化的系统及方法，以解决热解气热值低、畜禽养殖场粪便处理处置困难的难题。

一种畜禽粪便分级炭化的系统，包括：沿畜禽粪便的输送方向依次设置的烘干炉、低温炭化炉、高温炭化炉、换热冷却器和生物炭储罐；

所述的烘干炉设有畜禽粪便进口，所述的烘干炉还设有水蒸气出口，该水蒸气出口连接有第一气液分离装置，所述的第一气液分离装置设有冷凝水出口(用于输出冷凝水和废液)和废气出口，该冷凝水出口连接有生物滤池，该废气出口连接有生物滴滤塔；

所述的低温炭化炉设有热解气出口，所述的低温炭化炉的热解气出口连接有第二气液分离装置，所述的第二气液分离装置设有热解油出口和燃气出口，所述的第二气液分离装置的热解油出口连接到生物质油储罐，所述的第二气液分离装置的燃气出口连接有二氧化碳吸收装置，所述的二氧化碳吸收装置的出气口连接有燃烧器；

所述的高温炭化炉设有热解气出口，所述的高温炭化炉的热解气出口连接有第三气液分离装置，所述的第三气液分离装置设有热解油出口和燃气出口，所述的第三气液分离装置的热解油出口连接到生物质油储罐，所述的第三气液分离装置的燃气出口连接到所述燃烧器，所述的燃烧器与所述高温炭化炉连接；

所述的换热冷却器与所述高温炭化炉连接；

所述的生物炭储罐与所述换热冷却器连接。