一种少产或不产木醋液的生物质回转式炭化炉的制作方法

本发明属于含碳有机物的炭化，特别适用于农业秸秆废弃物的炭化。

背景技术：

目前我国农业生产每年产生农作物秸秆逾10亿吨，除直接还田、饲料化、能源化、材料化等利用外，还有大量农作物秸秆被无序焚烧或随意丢弃。严重的大气污染，是秋冬雾霾主要成因之一。

试验表明，3t秸秆经炭化，可以得到秸秆炭约1.5t，秸秆醋液约1t，热解气约约200hm³，生物质油约100kg。

秸秆炭是一种具有高度芳香化、富含碳素的多孔固体颗粒物质。它含有大量的碳和植物营养物质、具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积且表面含有较多的含氧活性基团，是一种多功能材料。它不仅可以改良土壤的透气性、保水性，增加肥效对肥料有缓释效应，能吸附土壤或污水中的重金属及有机污染物，而且对碳氮具有较好的固定作用，施加于土壤中，可以减少co2、n2o、ch4等温室气体的排放，减缓全球变暖。因此秸杆炭还田是最理想的一种秸杆利用途径。

我国三聚公司着眼于“源自农业，反哺农田，惠及农民”，提出的“秸秆生物质炭化综合循环利用”系统工程的战略思路，成为在国内在这一领域工业化运作的先驱者。图1是三聚公司工业化装置的流程方框图。遗憾的是，道路极不平坦。通过近三年的工业化实践，暴露了一系列问题：

1、副产木醋液和木焦油未找到大量商业应用的途径，一时尚不能全部消纳，会发生“胀库”现象。

木醋液为黑褐色液体，其中有机酸含量可达10％～15％，有毒，酸性很强，有腐蚀性。木焦油外观为棕黑色可流动液体，带刺激性气味，由大量含氧化合物组成，其中包括了乙酸、酚、醇、酮和糖类以及一些缩醛类化合物，成分十分复杂，所以具有热稳定性差、易老化、粘度大和酸腐蚀性(ph值为2.5)等缺点，如不设法将它们全部消纳，必将产生严重的二次污染。

事实上，由于这一问题未得解决，三聚公司在国内建成并投运的数十套工业装置均被当地环保主管部门叫停，不仅使公司陷入困境，更令人担忧的是，这一结果有可能使农作物秸秆炭化还田-土壤改良这一利国惠民的技术胎死腹中，令人担忧；

2、湿原料入炉，秸秆颗粒原料中的水分，全部转移到热解汽态产物中，增加了木醋液的产量、降低了木醋液的浓度、增加了炭化炉的能耗、加大了冷凝冷却回收系统的能耗。据三聚生物质新材料科技有限公司公开的报道，当秸秆颗粒原料含水15wt％，木醋液得率为26％。原料所含15wt％的水分，全部进入这26％的木醋液中，热解过程产生的水分只有11％左右。

尽管木醋液和木焦油中含有多种有应用潜能的化合物，国内外学者对它们的应用途径，进行了艰难的探索，发现了多种在工业、交通和农业的应用途径。尽管它们在技术上是可行的，只是经济上尚不合理，故尚未能找到稳定的市场。预期解决这一状况，尚需时日。

技术实现要素：

在这一背景下，需另辟蹊径，对秸杆炭化工艺流程进行战略性的调整。为此，本发明提供了一种少产或不产木醋液的生物质回转式炭化炉，其任务在于可依据木醋液的市场供求情况，灵活机动调节木醋液的产量，少产或不产木醋液，采取的技术措施是：采用干燥秸秆入炉，以减少木醋液的产量、增加其浓度提升其品质；调节热解气态产物送去直接燃烧和送往冷凝回收系统的比例；

①当木醋液尚有一定市场需求时，将部分热解气态产物送往冷凝回收系统，以获取可满足市场需求的木醋液；

②当木醋液无市场需求旺盛时时，将热解气态产物全部经过冷凝冷却，用冷燃气作为回转炭化炉热源；

③当木醋液无市场需求时，采用热解气态产物不经过冷凝冷却，全部就地、就热燃烧成高温烟气，作为回转炭化炉热源。

下面结合附图，对本发明作进一步描述。

附图说明：

图1是三聚公司在国内建成并投运的工业装置的流程方框图。

图2是本发明少产木醋液的流程方框图。

图3是本发明不产木醋液的流程方框图。

参见图2少产木醋液的流程方框图。秸杆颗粒在余热干燥炉中，用回转炭化炉导出的废烟气干燥后进行炭化，其好处是：

①干料炭化，原料中15-20％的水分就不进入炭化炉，降低了炭化炉的能耗；

②这些水分也不会进入到热解汽态产物中，降低了冷凝冷却系统的能耗；

③降低了木醋液的产量，增加了木醋液的浓度，提升了木醋液的品质，降低了木醋液后续加工的费用。

所述余热干燥炉优选竪井式炉。其结构可参考由申请人发明的一种内燃式生物质颗粒料干燥、炭化、活化一体化炉的干燥段。

用炭化炉的余热作为干燥原料颗粒的热源。由回转炭化炉导出的废烟气温度一般高于300℃，带有大量显热，是理想的干燥热载体。这一措施在提高热效率的同时，还降低了热污染，减轻城市热岛效应。

炭化炉产出的热解汽态产物经热燃气风机压送后，分成两路，

a路送往冷凝冷却系统，

b路送往冷热燃气两用烧咀。

调节a路和b路汽态产物的比例，就可以根据木醋液的市场需求，灵活机动调节木醋液的产量，防止木醋液“胀库”。

木醋液和木焦油中含有大量含氧化合物组成，其中包括了乙酸、酚、醇、酮和糖类以及一些缩醛类化合物，它们都可观的热值，燃烧后只产生h2o和co2，原料秸杆中基本上不含硫化物，烟气中不可能产生so2，加之热解气态产物的热值不高，燃烧温度不高，故烟气中nox也不高，故烟气无需脱硫脱硝可直接排放。

参见图3不产木醋液的流程方框图。

当木醋液无市场时，可按图3模式生产，实际上这种模式，相当于图2中由双点虚线方框部分切出系统。

有益效果：

综上，对现有回转炭化炉系统布局基本不变的前提下，只需增加原料干燥；将冷燃气风机改为热燃气风机，因放置在冷凝冷却回收系统之前，使冷凝冷却回收系统处于正压，杜绝了冷凝冷却回收系统吸入空气而爆燃的危险；将冷燃气燒咀改为冷热两用燃气燒咀和局部管系进行稍许改造，就可以根据木醋液的市场需求，灵活机动调节木醋液的产量，防止木醋液“胀库”，获得生产的主动权。使国内建成并投运的数十套工业装置恢复生机，使农作物秸秆炭化还田-土壤改良这一利国惠民的技术茁壮成长。

技术特征：

技术总结
本发明适用于农业秸秆废弃物的炭化。包括秸秆造粒、干燥、回转炉炭化和热解气态产物冷凝冷却回收系统，可以根据木醋液的市场需求，灵活机动调节木醋液的产量，防止木醋液“胀库”，获得生产的主动权。使国内建成并投运的数十套工业装置恢复生机，使农作物秸秆炭化还田‑土壤改良这一利国惠民的技术茁壮成长。

技术研发人员：项光辉;吴植仁
受保护的技术使用者：吴植仁
技术研发日：2019.03.18
技术公布日：2019.07.19