[发明专利]一种基于双筒结构的生物质与农膜共热解方法

说明书

本发明提供一种生物质与农膜共热解方法，包括：将生物质材料与农膜经粉碎后均匀混合送入共热解设备；共热解设备包括竖直设置的外筒和套接在外筒内部的内筒，内、外筒之间设有间隙，内筒可做围绕纵轴的转动，内筒的外壁和外筒的内壁上设有若干锥形凸起结构，外筒侧壁设有气相产物出口，外筒底部设有固相产物收集区；原料在间隙内被加热至550~650℃反应40~50分钟，转动内筒，使若干锥形凸起结构在反应过程中始终作用于原料；气相产物经气相产物出口导出共；固相产物进入固相产物收集区。本发明的方法有效解决了共热解中包裹在生物质表面的塑料熔融层的破解问题，同时能促进原料推进及局部搅拌，共热解产物产率及品质均获得了提升，整体上具有更高的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及农林废弃物资源化利用领域，具体涉及农林废弃物中生物质与农膜的共热解技术，及其专用装置。

背景技术

共热解技术是热化学转化方法的一种，主要是通过热化学转化将一种或者多种原料转化为气、液、固三相产物的方法。生物质与农膜共热解就是将生物质与农膜按照一定比例进行混合后，再通过热解设备进行热化学转化，产生较高品质的燃油。

目前，国内外对于生物质与塑料共热解研究较多，相关技术已经比较成熟。但是生物质与塑料共热解方面也存在一定问题。塑料废弃物大多数属于热熔性塑料，在特定温度下发生软化。在共热解过程中软化后的塑料可包裹在生物质表面。由于软化后塑料形成的包裹层会影响生物质在热解过程中挥发分的析出，进而导致生物炭比表面积下降，影响生物炭的品质。

实验室范围的共热解技术已经相当成熟，目前已经有团队研制出中试设备。为提高共热解资源利用效率、应对固体废弃物（农膜）污染等问题，将共热解技术推向工程化应用已经迫在眉睫。共热解过程中，塑料熔化包裹在生物质表面，影响其热解效率以及热解产物，这将阻碍生物质与农膜共热解工程化应用，并且限制了后续共热解固体产物的利用。

因此，有必要提供一种更加适合产业化应用的生物质与农膜共热解工艺。

发明内容

鉴于上述背景，本发明主要目的在于：针对生物质与农膜共热解工艺中因熔融塑料包裹生物质，阻碍其热解等系列问题，提出一种生物质与农膜共热解的新工艺，通过破除熔融塑料对生物质的包裹来改善共热解效率，提升产物品质。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

首先，本发明提供一种生物质与农膜共热解制备生物炭的方法，包括：将来自农林废弃物的生物质材料与农膜经粉碎后均匀混合得到原料，将所述原料送入共热解设备；所述的共热解设备包括竖直设置的外筒和竖直套接在外筒内部的内筒，所述内筒和外筒之间设有可供所述原料通过的间隙，所述的内筒可在所述外筒内部做围绕纵轴的转动，所述内筒的外壁和所述外筒的内壁上分别设有若干锥形凸起结构，所述的外筒侧壁设有气相产物出口，所述的外筒底部设有固相产物收集区；所述的原料进入所述的共热解设备后，在内、外筒间的所述间隙内被加热至550~650℃反应40~50分钟，转动所述内筒，使所述的若干锥形凸起结构在所述反应过程中始终作用于所述原料；反应的气相产物经所述气相产物出口导出所述共热解设备；反应的固相产物向下进入所述固相产物收集区。

本发明所述的共热解方法中，所述的共热解设备内设置的锥形凸起结构作为破碎齿，随着所述内筒的转动，在反应过程中会持续向内外筒间隙内的反应原料施加作用力，所述的作用力包括锥形凸起的尖端和各侧面向原料施加的作用力，若干所述的锥形凸起利用所述的作用力可以有效的将包裹在生物质表面的熔融农膜外壳破碎。

为了进一步提高对农膜外壳的破碎效率，本发明优选的共热解方法中，所述的内筒外壁上的锥形凸起结构与所述的外筒内壁上的锥形凸起结构之间呈交错分布。

为了利用有限数量的破碎齿均匀地向原料施加作用力，本发明优选的共热解方法中，所述的锥形凸起结构在所述的内筒外壁和所述的外筒内壁上分别呈螺旋式分布。