[实用新型]一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置

说明书

本实用新型提供了一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置。所述装置包括依次连接的物料干燥系统、进料系统、热解系统和炭箱调制系统，还包括燃烧控制系统和烟气处理系统，其中燃烧控制系统一端与炭箱调制系统相通，另一端与热解系统相连；烟气处理系统与热解系统相连。本实用新型所述装置在生物质热解过程中，直接将所产生的生物油和热解气作为燃料为生物质的热解过程提供热能，当生物质热解过程持续稳定进行时，不需要额外提供外部能量，生物质热解过程亦可持续进行，一方面降低了生物质热解制生物炭的能耗；另一方面，直接将产生的生物油和热解气进行燃烧处理，省去了后处理的过程，同时其燃烧后的气体还能用于干燥物料且对环境友好。

技术领域

本实用新型属于热解制生物炭技术领域，更具体地，涉及一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置。

背景技术

生物质热解技术是指将生物质原料置于绝氧或缺氧环境中加热升温到一定温度后，生物质发生热化学反应而分解形成生物炭、生物油和热解气的过程。而生物质热解制生物炭技术是以生物炭为最终产物的热解技术，而生物油和热解气作为副产物存在。该技术主要包含三个阶段：第一个阶段为生物质干燥阶段，主要为水分蒸发析出；第二个阶段为挥发分析出阶段，主要为生物质内部的纤维素、半纤维素和木质素等发生热分解发应而释放出生物油和热解气的挥发物；第三个阶段为炭化阶段，主要是热解后半焦形成富炭的残留物。

生物炭由于具有较大的比表面积和丰富的孔隙率，质量较好的生物炭可作为活性炭、民用烧烤炭、可降解生物炭基材料等，具有较高的市场价值。而质量一般的生物炭，可作为土壤改良剂改良土壤中的有机物，提高水分的释放时间，通过生物炭表面丰富的活性基团吸附土壤中的重金属或其他污染物；或者与肥料通过混合、熔融等工艺形成生物炭肥料，减缓了肥料在土壤或水中的释放程度，使得肥力能较长时间保存，而且不会对农作物的根部造成烧蚀的影响。

现阶段连续热解制生物炭的技术主要得到生物炭，同时获得副产物生物油和热解气，其中通过冷凝获得生物油。一方面，在联产模式(即同时收获主产物和副产物)过程中，热解过程需要外加热源，通过电加热、烟气加热或者燃料燃烧加热等方式，需要的能耗较高；另一方面，由于生物油的组分较复杂，且生物油特别是重油部分粘度非常大，连续运行一段时间后会沾在冷凝设备上，不易清理，而且会沾住烟气中的灰分而堵塞冷凝设备或者管道，影响连续运行，更有甚者形成较严重的事故。此外，冷凝后的热解气其热值较低，不利于高效燃烧，而如果直接排放，则不能达到环保要求。

因此，联产模式存在诸多有待于解决的问题，而仅收获单一产物(生物炭) 时，不仅能耗高，且生物油和热解气的直接排放不符合环保要求。为减少生物油和热解气的直接排放，同时也为了节约能源，专利WO2015/196841记载的农林生物质连续热解炭化方法中，将热解气作为燃料燃烧为连续热解装置供热，但是仅有热解气进行了有效利用，而生物油未得到充分的利用，且还需要进行后处理才能排放，不仅燃料未得到充分的利用，且还需要额外的处理，导致工作量和成本的上升。

在目前能源越来越紧缺，且国家对能耗水平的要求越来越严格的情况下，有必要对上述生物质热解过程的能耗水平、环境友好程度进行进一步的提升。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术中生物质热解过程的能耗高、生物油和热解气后处理麻烦或直接排放污染环境的缺陷和不足，提供一种自供热生物质连续热解制生物炭的装置。本实用新型所述装置在生物质热解过程中，直接将所产生的生物油和热解气作为燃料为生物质的热解过程提供热能，当生物质热解过程持续稳定进行时，不需要额外提供外部能量，生物质热解过程亦可持续进行，一方面降低了生物质热解制生物炭的能耗；另一方面，直接将产生的生物油和热解气进行燃烧处理，省去了后处理的过程，同时其燃烧后的气体还能用于干燥物料且对环境友好。

本实用新型上述目的通过以下技术方案实现：