一种生物质炭的制备系统的制作方法

本实用新型涉及一种生物质炭的制备系统，属于生物质炭制备技术领域。

背景技术：

我国的生物质资源非常丰富，据统计，每年有1.8亿吨农林废弃物需资源化利用，其总量还会呈逐年增长之势。加强生物质资源化的科技研发，并适度产业化，可以更好地保护生态环境，发展环保产业。利用生物质制备生物质炭是一种生物质资源化的优选途径，生物质炭在改良土壤和修复污染土壤等方面有良好的效应。生物质炭有着巨大的比表面积、大量的表面电荷和丰富的表面官能团，赋予其良好的吸附性能，可以吸附固定土壤中的重金属，降低污染物的生物有效性。

目前，我国缺乏专业的生物质炭制备设备，生物质炭生产过程中厌氧环境不充分，造成原料浪费和产品质量不高。所产生的生物油、生物气体的收集和处理系统也非常落后，甚至缺位，不能够满足高质量生物质炭的生产需求，不能够达到资源的高效回收利用，不能够达到尾气的安全无害排放。原料进口与辅料进口相同，易造成辅料残留浪费及反应不完全；亟需开发高效的生物质炭制备及其所产生油气的处理系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种生物质炭的制备系统，可以保证充分的厌氧环境，提高生物质炭的产量和品质。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种生物质炭的制备系统，包括生物质料斗、辅料斗和厌氧反应器，所述厌氧反应器的下部设有反应器进料口，所述厌氧反应器的底部设有反应器氮气入口，所述厌氧反应器的上部圆周设有反应器出料口，所述厌氧反应器的圆周上缠绕有可控温电热器，所述生物质料斗的底部与生物质料螺旋进料机的入口相连，所述生物质料螺旋进料机的出口与所述辅料斗的出口共同与混合料螺旋进料机的入口相连，所述混合料螺旋进料机的出口与所述反应器进料口相连；所述生物质料斗的顶部设有生物质料斗氮气入口，所述辅料斗的顶部设有辅料斗氮气入口，所述生物质料斗氮气入口、辅料斗氮气入口和反应器氮气入口均与氮气罐的出口管道相连，所述反应器出料口与旋风分离器的切向进料口相连，所述旋风分离器的底部出料口与生物质炭容器相连，所述旋风分离器的顶部排气口与静电除尘器的进气口相连，所述静电除尘器的排气口与油气体回收系统相连。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：⑴生物质料斗和辅料斗完成装料后关闭，分别通过生物质料斗氮气入口、辅料斗氮气入口和反应器氮气入口向系统送入氮气，赶出系统内部的氧气，形成无氧的内环境；半小时后依次启动生物质料螺旋进料机和混合料螺旋进料机，生物质料在送入混合料螺旋进料机的入口过程中与相应比例的辅料完成混合，然后被混合料螺旋进料机送入厌氧反应器中，开启可控温电热器，按照设定程序将厌氧反应器的内腔加热到预定温度，使生物质物料在无氧环境下高温裂解，产生生物质炭和气相物质，进入旋风分离器进行离心分离，生物质炭从旋风分离器排出并进入生物质炭容器中；气相物质从旋风分离器的顶部排出，逸出的碳粉及气溶胶被静电除尘器捕捉，再由油气体回收系统进行收集回收。⑵无氧环境保证生物质高温裂解的零燃烧，提高生物质炭的产量和品质。⑶本发明保证生物质料和辅料进入厌氧反应器，厌氧反应器中通入氮气，一方面保证无氧环境下的高温裂解反应，另一方面提供足够的气压，将反应后的物质推入下一工序。⑷由于辅料添加比例相对较少，本发明将生物质物料斗与辅料斗分离及两级进料，可以保证生物质料斗的清洁，减少辅料在容器内的残留，且保证生物质物料与辅料按比例充分混合，并进入厌氧反应器内相互作用。

作为本实用新型的改进，所述油气体回收系统包括一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器和生物油罐，所述静电除尘器的排气口与一级冷凝器的一级进气口相连，一级冷凝器的一级排气口与二级冷凝器的二级进气口相连，二级冷凝器的二级排气口与三级冷凝器的三级进气口相连，三级冷凝器的三级排气口与净化柱的入口相连，所述净化柱的出口通过气量计与大气相通；制冷系统的出口与三级冷凝器的三级冷却介质入口相连，三级冷凝器的三级冷却介质出口与二级冷凝器的二级冷却介质入口相连，二级冷凝器的二级冷却介质出口与一级冷凝器的一级冷却介质入口相连，一级冷凝器的一级冷却介质出口与循环泵的入口相连，所述循环泵的出口与所述制冷系统的入口相连；一级冷凝器的底部设有一级排液口，二级冷凝器的底部设有二级排液口，三级冷凝器的底部设有三级排液口，所述一级排液口、二级排液口和三级排液口分别与所述生物油罐相连。生物质高温裂解过程中，产生的气相物质主要为生物质油气体和少量的气溶胶，生物质油气体依次进入一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器冷凝，刚从制冷系统流出的冷却介质温度最低，从三级冷却介质入口进入三级冷凝器，三级冷凝器将露点最低的气体冷凝出来，温度升高后的冷却介质从三级冷却介质出口排出，进入二级冷却介质入口，二级冷凝器将露点较低的气体冷凝出来，温度继续升高后的冷却介质从二级冷却介质出口排出，进入一级冷却介质入口，一级冷凝器将露点较高的气体冷凝出来，温度继续升高后的冷却介质从一级冷却介质出口排出，被循环泵送入制冷系统降低温度后，重新进入系统循环，如此实现了能源的梯级利用和冷却介质的循环利用。各级冷凝析出的物质进入生物油罐收集，从三级排气口排出的气相物质进入净化柱，净化柱中填充有活性炭、玻璃棉或者材质，捕获逸出的气溶胶后排放，气体排放量由气量计进行计量。

作为本实用新型的进一步改进，所述静电除尘器的底部设有除尘器排液口，所述除尘器排液口与所述生物油罐相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述生物质料斗配套安装有机械搅拌器，所述机械搅拌器的搅拌头位于生物质料斗的内腔下部。机械搅拌器可以避免生物质物料在生物质料斗的底部结拱，保证其顺利进入生物质料螺旋进料机。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本实用新型。

图1为本实用新型生物质炭的制备系统的流程图。

图中：1.生物质料斗；1a.生物质料斗氮气入口；1b.机械搅拌器；2.生物质料螺旋进料机；3.辅料斗；3a.辅料斗氮气入口；4.混合料螺旋进料机；5.厌氧反应器；5a.反应器进料口；5b.反应器出料口；5c.可控温电热器；5d.反应器氮气入口；6.旋风分离器；7.生物质炭容器；8.静电除尘器；8a.除尘器排液口；9.一级冷凝器；9a.一级进气口；9b.一级排气口；9c.一级排液口；9d.一级冷却介质入口；9e.一级冷却介质出口；10.二级冷凝器；10a.二级进气口；10b.二级排气口；10c.二级排液口；10d.二级冷却介质入口；10e.二级冷却介质出口；11.三级冷凝器；11a.三级进气口；11b.三级排气口；11c.三级排液口；11d.三级冷却介质入口；11e.三级冷却介质出口；12.生物油罐；13.净化柱；14.气量计；15.循环泵；16.制冷系统；17.氮气罐。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型生物质炭的制备系统包括生物质料斗1、辅料斗3和厌氧反应器5，厌氧反应器5的下部设有反应器进料口5a，厌氧反应器5的底部设有反应器氮气入口5d，厌氧反应器5的上部圆周设有反应器出料口5b，厌氧反应器5的圆周上缠绕有可控温电热器5c，生物质料斗1的底部与生物质料螺旋进料机的入口相连，生物质料螺旋进料机2的出口与辅料斗3的出口共同与混合料螺旋进料机4的入口相连，混合料螺旋进料机4的出口与反应器进料口5a相连；生物质料斗1的顶部设有生物质料斗氮气入口1a，辅料斗3的顶部设有辅料斗氮气入口3a，生物质料斗氮气入口1a、辅料斗氮气入口3a和反应器氮气入口5d均与氮气罐17的出口管道相连，反应器出料口5b与旋风分离器6的切向进料口相连，旋风分离器6的底部出料口与生物质炭容器7相连，旋风分离器6的顶部排气口与静电除尘器8的进气口相连，静电除尘器8的排气口与油气体回收系统相连。

油气体回收系统包括一级冷凝器9、二级冷凝器10、三级冷凝器11和生物油罐12，静电除尘器8的排气口与一级冷凝器9的一级进气口9a相连，一级冷凝器9的一级排气口9b与二级冷凝器10的二级进气口10a相连，二级冷凝器10的二级排气口10b与三级冷凝器11的三级进气口11a相连，三级冷凝器11的三级排气口11b与净化柱13的入口相连，净化柱13的出口通过气量计14与大气相通；制冷系统16的出口与三级冷凝器11的三级冷却介质入口11d相连，三级冷凝器11的三级冷却介质出口11e与二级冷凝器10的二级冷却介质入口10d相连，二级冷凝器10的二级冷却介质出口10e与一级冷凝器9的一级冷却介质入口9d相连，一级冷凝器9的一级冷却介质出口9e与循环泵15的入口相连，循环泵15的出口与制冷系统16的入口相连；一级冷凝器9的底部设有一级排液口9c，二级冷凝器10的底部设有二级排液口10c，三级冷凝器11的底部设有三级排液口11c，一级排液口9c、二级排液口10c和三级排液口11c分别与生物油罐12相连。

静电除尘器8的底部设有除尘器排液口8a，除尘器排液口8a与生物油罐12相连。

生物质料斗1配套安装有机械搅拌器1b，机械搅拌器1b的搅拌头位于生物质料斗1的内腔下部。机械搅拌器1b可以避免生物质物料在生物质料斗1的底部结拱，保证其顺利进入生物质料螺旋进料机2。

生物质料斗1和辅料斗3完成装料后关闭，分别通过生物质料斗氮气入口1a、辅料斗氮气入口3a和反应器氮气入口5d向系统送入氮气，赶出系统内部的氧气，形成无氧的内环境；半小时后依次启动生物质料螺旋进料机2和混合料螺旋进料机4，生物质料在送入混合料螺旋进料机4的入口过程中与相应比例的辅料完成混合，然后被混合料螺旋进料机4送入厌氧反应器5中，开启可控温电热器5c，按照设定程序将厌氧反应器5的内腔加热到预定温度，使生物质物料在无氧环境下高温裂解，产生生物质炭和气相物质，进入旋风分离器6进行离心分离，生物质炭从旋风分离器6排出并进入生物质炭容器7中；气相物质从旋风分离器6的顶部排出，逸出的碳粉及气溶胶被静电除尘器8捕捉，再由油气体回收系统进行收集回收。

生物质高温裂解过程中，产生的气相物质主要为生物质油气体和少量的气溶胶，生物质油气体依次进入一级冷凝器9、二级冷凝器10和三级冷凝器11冷凝，刚从制冷系统16流出的冷却介质温度最低，从三级冷却介质入口11d进入三级冷凝器11，三级冷凝器11将露点最低的气体冷凝出来，温度升高后的冷却介质从三级冷却介质出口11e排出，进入二级冷却介质入口10d，二级冷凝器10将露点较低的气体冷凝出来，温度继续升高后的冷却介质从二级冷却介质出口10e排出，进入一级冷却介质入口9d，一级冷凝器9将露点较高的气体冷凝出来，温度继续升高后的冷却介质从一级冷却介质出口9e排出，被循环泵15送入制冷系统16降低温度后，重新进入系统循环，如此实现了能源的梯级利用和冷却介质的循环利用。各级冷凝析出的物质进入生物油罐12收集，从三级排气口11b排出的气相物质进入净化柱13，净化柱13中填充有活性炭、玻璃棉或者材质，捕获逸出的气溶胶后排放，气体排放量由气量计14进行计量。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。