敞口快速炭化窯及配套設(shè)備的研究

魏　飛　劉建輝

[摘要]敞口快速炭化窯及配套設(shè)備,利用生物質(zhì)資源的廣泛性,將各種農(nóng)林業(yè)廢棄物(含木質(zhì)纖維的各種秸桿、玉米芯、稻殼、花生皮、葵花皮等),經(jīng)過8-10小時(shí)的快速、合理、先進(jìn)、科學(xué)的炭化工藝,形成一套工藝生產(chǎn)出不同形狀的炭塊,同時(shí)將木焦油、木醋酸液回收。該工藝和設(shè)備在炭化時(shí)采用控氧炭化工藝創(chuàng)新改變現(xiàn)在的燜燒、干熘燒制木炭的斷氧工藝,并且達(dá)到環(huán)保和快速,提高炭化的質(zhì)量和產(chǎn)量。

[關(guān)鍵詞]敞口 快速 炭化窯 配套設(shè)備

中圖分類號(hào):TQ53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0810110-01

一、敞口快速炭化窯及配套設(shè)備的研究背景

唐山地區(qū)生物質(zhì)秸稈資源豐富,大部分生物質(zhì)秸稈被直接作為燃料燃燒或廢棄,利用水平低,浪費(fèi)嚴(yán)重,且污染環(huán)境,如由生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的SO2排放量達(dá)到4.9%,NOx的排放量會(huì)達(dá)到7.7%。由此我們需要對(duì)敞口快速炭化窯及配套設(shè)備進(jìn)行深層次的研究。在對(duì)敞口快速炭化窯及配套設(shè)備的研制中,目的是為解決木炭、機(jī)制炭、助燃炭所存在的點(diǎn)火慢、燃燒時(shí)間短、氣味重以及資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題,從而達(dá)到節(jié)約木材資源,減少作物秸桿焚燒造成的環(huán)境污染。

二、技術(shù)方案

(一)敞口快速炭化窯及配套設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及機(jī)理

1.敞口快速炭化窯及配套設(shè)備:6大部分組成:(1)窯體:炭化生物質(zhì)原料;(2)分離器:分離煙塵、焦油、醋酸液;(3)旋流凈化器:凈化炭化時(shí)產(chǎn)生的煙氣中的雜質(zhì);(4)過濾器:過濾氣體中所含的雜質(zhì)、進(jìn)一步凈化氣體;(5)氣體混合罐:使氧氣和可燃?xì)怏w混合的均勻。(6)點(diǎn)火器:在氣體不能回收的條件下,可以將氣體點(diǎn)燃。該工藝和設(shè)備創(chuàng)新改變了現(xiàn)在的燜燒、干熘燒制木炭的方法。在生產(chǎn)時(shí),不造成炭化時(shí)的二次污染。

2.敞口快速炭化窯及配套設(shè)備的機(jī)理:項(xiàng)目的核心技術(shù)利用各種農(nóng)業(yè)廢棄物為主要原料,在敞口給氧的炭化窯中,經(jīng)過8-10小時(shí)合理、先進(jìn)、快速的炭化工藝,生產(chǎn)出不同形狀的炭塊,同時(shí)將秸桿焦油、秸桿醋酸液回收。該設(shè)備和工藝改變了傳統(tǒng)的燒制木炭方法,在生產(chǎn)時(shí),不會(huì)造成炭化時(shí)的二次污染。在生產(chǎn)規(guī)模加大的情況下,將可燃?xì)怏w回收,經(jīng)過分離器、旋流凈化器、過濾器及氣體混合氣的凈化后可作為居民生活用燃?xì)狻⑷∨脷?還可以氣體發(fā)電。敞口快速新型炭化工藝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):具有可以將大小、粗細(xì)、形狀不同的原料放入窯體中同時(shí)炭化;在炭化的同時(shí),將生物質(zhì)焦油、醋酸液分離、回收,生產(chǎn)時(shí)無二次污染;采用控氧炭化工藝,在燒炭的過程中可以隨時(shí)填加原料,提高產(chǎn)量。生產(chǎn)工藝流程操作簡便、安全。提高工藝執(zhí)行率和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),比現(xiàn)有燜燒干餾炭化的周期時(shí)間縮短了21倍。

(二)工藝流程

1.原有燜窯炭化工藝流程:

原料→裝窯碼垛→點(diǎn)火→炭化→降溫→成品炭

炭化時(shí)間:168小時(shí)(7天)、產(chǎn)量:2000公斤、炭化時(shí)產(chǎn)生焦油、煙氣的二次污染。

2.敞口快速新型炭化工藝流程:

原料粉碎→裝窯→點(diǎn)火→炭化→分離→降溫→出窯

↓↓

焦油回收 炭塊加工

醋液回收↓

鍋爐、發(fā)電燃料、居民用氣 ← 氣體回收成品入庫

炭化時(shí)間:8-10小時(shí);產(chǎn)量2000公斤。分離、回收副產(chǎn)品:焦油100公斤;木醋酸液400公斤;可燃?xì)怏w6000立方。無焦油、煙氣的二次污染。

(三)功能與作用

研制的敞開式快速新型炭化窯及配套設(shè)備不僅以農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)廢棄物為原料,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭、木焦油供市場(chǎng)銷售,還可以將生產(chǎn)的高品位生物質(zhì)燃?xì)?部分可供居民炊事用氣,部分與發(fā)電機(jī)組相配套既秸稈發(fā)電、作為動(dòng)力燃料驅(qū)動(dòng)的氣體發(fā)電機(jī)用氣,發(fā)出的電供居民使用或并網(wǎng)支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)。還可以通過管道直接輸入經(jīng)改造后的燃煤鍋爐代替燃煤。尤其是對(duì)提高室內(nèi)空氣質(zhì)量、提高農(nóng)民健康水平,減少溫室氣體排放、CO2的零排放,保護(hù)環(huán)境和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)進(jìn)程的有力的推進(jìn)。

三、結(jié)論

運(yùn)用敞口快速炭化技術(shù)及配套設(shè)備對(duì)生物質(zhì)秸稈進(jìn)行快速炭化項(xiàng)目,在生產(chǎn)過程中無污染,收率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。每消耗生物質(zhì)秸稈3萬噸,可以產(chǎn)生生物質(zhì)炭塊1萬噸,產(chǎn)生可燃?xì)怏w3萬立方。通過本項(xiàng)目的推廣可帶動(dòng)全國秸稈等生物質(zhì)的資源化、工業(yè)化利用,帶動(dòng)農(nóng)業(yè)增收,促進(jìn)秸稈的再利用、為社會(huì)提供碳原料及燃料資源,減少環(huán)境污染,整個(gè)過程形成炭循環(huán),對(duì)大氣不排放溫室氣體,對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有良好的生態(tài)效益。

參考文獻(xiàn):

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作者簡介:

魏飛,女,漢族,唐山市環(huán)保研究所高級(jí)工程師,發(fā)表論文數(shù)篇,主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)及管理工作。