[发明专利]一种基于水热反应的农林废弃物脱碱炭化方法

说明书

本发明公开了一种基于水热反应的农林废弃物脱碱炭化方法，包括农林废弃物预处理、浆液预热处理、水热脱碱炭化、固液分离处理、脱水干燥处理、余热回收利用和脱碱水循环利用；通过控制水热反应的原料和反应条件，使利用价值较低的低发热值、高碱金属含量的农林废弃物转化为高发热值、低碱金属含量的高品质水热炭；并通过对反应中的余热和副产物进行再利用，既能降低能耗，又能提高资源利用率，减少环境污染；整体处理过程效率高、能耗低、制得的水热炭可以作为一种优质的清洁燃料使用，从而提升农林废弃物利用价值，具有积极的经济意义和生态意义。

技术领域

本发明涉及农林废弃物利用技术领域，特别是涉及一种基于水热反应的农林废弃物脱碱炭化方法。

背景技术

农林废弃物是农、林类产业在生产加工的过程中产生的副产物，其数量巨大、种类繁多，并且，随着农业经济的快速发展和科学技术的不断进步，农作物产量不断提高，农产品加工产业也发展迅速，使得各种农林废弃物数量不断增加，但由于技术、传统和观念等因素的限制，当前对农林废弃物的利用率仍比较低。而农林废弃物作为一种可再生的生物质能源，被大量燃烧或废弃，不仅造成了生物质资源的严重浪费，而且增加了温室气体的排放，加剧了对环境的污染。因此，有必要对农林废弃物进行合理的开发利用，以提高资源利用率，并减少环境污染。

当前对农林废弃物的主要利用方式为炭化提质，而目前常见的炭化提质技术包括热解炭化和水热炭化。其中，热解炭化提质技术是使农林废弃物在非氧化气氛条件下连续升温，发生一系列复杂的物理化学反应，脱除部分水分和挥发分，从而得到发热值高、制粉性能优良生物质热解炭，但由于热解过程灰分不能脱除，造成热解生物质炭中灰分含量增加，特别是碱金属含量居高不下，因此限制了生物质热解炭的应用。而水热炭化是近年来快速发展的一种农林废弃物炭化提质技术，水热炭化过程与热解反应过程的重要区别是其所引发的反应是在高温液相水的介质下进行，通过将农林废弃物与水放置高压反应釜中进行加热，由水提供饱和蒸汽压，将农林废弃物内部的水分以液体形式排出，并将有机大分子组分水解转化形成可溶性小分子有机物，同时，水热炭化过程中还能部分脱除农林废弃物中的灰分，进一步提升农林废弃物的利用价值。

公开号为CN106010601A的专利公开了一种利用香蕉皮制备的生物炭、制备方法及其应用，通过将香蕉皮粉碎后与活化剂的水溶液混合后进行水热炭化反应，反应结束后洗涤、干燥得到生物炭；该方法制得的生物炭具有颗粒小。比表面积大的特点，能够用作吸附剂，但其热值低、碱金属含量高，不适合用作燃料。公开号为CN105602646A的专利公开了一种水热炭化制生物质烧烤炭的方法，采用先水热炭化后压缩成型的工艺，生产了一种洁净少灰的纯生物质烧烤炭；但该方法主要侧重于提高炭化产物的热值，而未对碱金属含量进行控制，导致炭化产物中碱金属含量较高，同时，在水热炭化过程中，产生的热量和其他副产物均未得到充分运用，造成了一定的资源浪费。

同时，在水热反应过程中，因原料以及制备工艺和方法的多样化，制得的水热炭的灰分、挥发分、热值和碱金属含量等性能参数的差异非常大，使得产品具有不同的性能和用途，形成了多样化的水热炭产物，而当前仍缺乏一种同时具有高热值和低碱金属含量的高品质水热炭，有必要对其制备方法进行研究。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种基于水热反应的农林废弃物脱碱炭化方法，通过控制水热反应的原料和反应条件，将利用价值较低的低热值、高碱金属含量的农林废弃物转化为高热值、低碱金属含量的高品质水热炭；并通过对反应中的余热和副产物进行再利用，既能降低能耗，又能提高资源利用率，减少环境污染；整体处理过程效率高、能耗低、具有积极的经济意义和生态意义。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于水热反应的农林废弃物脱碱炭化方法，包括如下步骤：

(1)农林废弃物预处理：对农林废弃物进行破碎处理，并在破碎后的试样中添加制浆用水，制备浆液；

(2)浆液预热处理：将制得的农林废弃物浆液经高压浆泵加压后，输送至换热器进行预热；