浅析连续式生物质炭化设备及其生产工艺

浅析连续式生物质炭化设备及其生产工艺

董跃斋

郑州鼎力新能源技术有限公司

摘要：介绍了一种连续式滚筒炭化机设备及其生产工艺。该设备是将椰壳、核桃壳、杏壳、麻杆、锯末、木屑、稻壳、竹子、桉树、菌渣、药渣、糠醛渣、咖啡渣、棕榈壳、花生壳葵花籽壳等含碳的小颗粒生物质物料在炭化机内高温条件下进行干馏、无氧炭化的专用炭化设备。

炭化机采用了生物质在炭化过程中，产生的甲烷、一氧化碳、乙烷等等可燃气体回收、净化，循环燃烧的技术，解决了普通炭化炉在炭化工程中产生的浓烟对环境的污染问题，又解决了设备所需的热能问题，充分做到了自供自给，提高了设备的连续性、经济性，充分利用农林剩余物，使其变废为宝，为绿化环境做贡献。

关键词：生物质；连续式炭化机；节能；无氧炭化；环保

1、设备研发背景

随着煤、石油、天然气等一次性能源的不断减少，人们更加关注开发和利用各种新能源。生物质作为一种可再生能源，它作为化石能源的补充能源，正在引起人们的广泛关注。将低品位的生物质能转换成高品位能源。目前主要通过气化、液化、炭化以及直接燃烧技术。炭化由于其得炭率高,技术较为成熟,是一种非常有潜力的转化技术。常见的生物质炭化方法主要有:炭化炉、间歇炭化法、封闭闷罐炭化法，但是其炭化时间长,自动化程度低,炭化产品质量不高,生产环境恶劣等问题。生物质热解炭化过程伴随着生物油和可燃气的产生,木焦油、木醋液、醇、酯等馏出物是重要的化工原料，可以通过调整炭化过程中的各种操作数据优化产物，现有的炭化设备忽略了这一部分，基本是采取排空处理，即污染环境又浪费资源，这些问题都限制了生物质产业的健康发展。

2、生物炭的特点及用途

生物炭的应用可解决农业源环境和气候等多方面问题，其在农业方面可改良土壤领，增加肥力；在工业领域可以作为高品质燃料以及冶铁还原剂；在环境保护方面，是一种性能优良的吸附剂,可处理污水净化水质。

3、生物质连续式滚筒炭化机工作原理

生物质连续式滚筒炭化机是利用无氧、贫氧条件下，对生物质连续高温加热炭化的专业设备，由单层炭化机或者二层炭化机、预加热天然气燃烧器（或者柴油、石油液化气燃烧器）、可燃气净化装置、炭化机外加热炉、上料输送机、冷却出炭机和配电操作控制设备等构成。炭化机内部分为烘干区、升温区、炭化区、煅烧区四个区域，生物质由输送机输送进入炭化机滚筒，首先，利用炉内热环境对物料进行烘干、预热升温到270℃以上，进入滚筒高温炭化区350-650℃炭化，最后，在煅烧区高温煅烧生物质炭，达到产品要求炭品质，完成生物质炭化。滚筒配置的出风和排料箱，炭化产出的可燃气体从出风口排出，通过可燃气体净化系统分离出木焦油、木酸液、水和灰分物质得到纯正的可燃气体，风送入炭化机外加热炉，充分燃烧，给炭化机加热，达到往复循环加热炭化、连续生产，炭化产品从排料箱排出进入冷炭机，通过水冷却达到40℃以下，安全出炭。炭化富余的可燃气体可以用于原料烘干或者外送作为燃料使用。

4、设备的构成及工艺流程

                    设备平面布置图

设备构成：1-喂料机、2-上料输送机、3-进料机、4-连续式滚筒炭化机、5-预加热燃烧机、6-旋风除尘器7-可燃气体净化装置、8-可燃气体引风机、9-冷炭机、10-增氧风机、11-冷却水泵、12-喷淋洗涤水泵、13-回水泵、14-排空燃烧器、15-凉水塔。

工艺流程：先用预加热燃烧机对炭化机进行预加热，当燃烧室里面温度达到400℃-600℃左右，炭化机筒体温度达到150℃-180℃时，依次打开螺旋进料机、进料拨齿机、上料输送机、喂料机，开始上料，同时炭化主机转速调整到15-20Hz。接着打开出冷炭机、凉水塔、喷淋洗涤水泵、回水泵、冷却水泵。可燃气体引风机电机频率10Hz-15Hz。出料出风箱密封鱼鳞片处有烟气产生时，提高可燃气体引风机频率，以鱼鳞密封处刚好不漏烟为准，不可过大。当燃放燃烧器排放烟雾由白变黄，人工点燃，待火焰燃烧正常，开启燃烧室主燃烧器点火燃烧器，开启可燃气体阀门引燃可燃气体，开启增氧风机，调整电机频率，使可燃气体能充分持续稳定燃烧，配风大小以燃烧时没有烟为准。当燃烧室温度达到550℃时，逐个关燃烧室预加热燃烧器，使温度稳定在550℃-750℃之间，多余可燃气体从燃放燃烧器燃放或输送回收做其他热源使用。正常满负荷生产时，燃烧室运行温度550℃-750℃，可燃气体出风温度300-400℃，炭化机电机运行频率35-40Hz，可燃气体引风机电机运行频率35-40Hz。生产过程中检查循环水箱，定期排出浮灰。

5、连续式滚筒炭化机的特点

1、物料适应性强。水分低于20%、颗粒度小于30mm生物质都能炭化；

2、炭产品质量好，炭化率高。炭产品不但能够做燃料炭，也能够做农业炭、冶金炭和活性炭的原料；

3、炭化深度控制能力强。炭产品挥发分物质残留量10-25%，能够按需控制；

4、设备安全环保、运行稳定，使用寿命长。选择大量新材料新工艺，采用专利技术设计，精密生产，经过大量实践检验，每个细节都追求完美，确保每套设备品质。

6、连续式炭化设备的技术参数

（1）单层炭化机设备参数

（2）双层炭化机设备参数

7、工业应用实例

（1）2022年9月一家印度客户购置我公司两套DLTH2912/2炭化设备，用于废弃木材炭化制棒。经过近1年的设备制作、安装、调试，设备完全达到了客户的要求，产量达到5t/h。不但解决了废弃木材堆积造成的环境污染和资源浪费，而且为公司创造了非常可观的经济效益。印度客户对我公司连续式炭化技术表示非常认可，更对同质物料炭化客户案例质量表示非常满意。

（2）2023年5月一家马来西亚客户购置我公司一套DLTH1410炭化设备，用于稻壳/棕榈壳炭化制烧烤炭产品。经过两个多月的设备制作、安装、调试，设备完全达到了客户的要求，产量达到600kg/h。

8、结语

随着能源结构的调整，生物质能源在能源结构中所占的比重越来越大。生物质炭产品用途广泛，运输及存储成本低，属于环保产品。具有非常可观的经济价值和市场前景。由此可见，连续式生物质炭化设备与工艺产业的市场前景良好，值得广大厂商进行投资。