专利名称：环保节能型生物质碳化工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物质热解理论和热逆流氧化理论，特别涉及一种农作物秸秆热解碳
化处理的工艺及装置。
二背景技术：
目前使用的生物质碳化工艺，主要采用直接靠外界提供的热能来对生物质进行碳 化。碳化装置主要包括传统的手工碳化窑和半工业的碳化釜，其目的是使生物质在高温缺 氧的情况下碳化，为生物质碳化工艺作出了贡献，但同时存在以下缺点和不足①生物质碳 化过程所需的能量需不断的靠外界提供；②生物质碳化过程产生的伴生气直接排空或不能 完全氧化燃烧，造成能量浪费和环境污染；③生物质碳化过程是间断性的手工作业，没有形 成连续的投料、出料工业性作业；④温度控制不精确，生物质碳化产物水分含量不恒定，品 质差。
三
发明内容
本发明的目的是提供一种环保节能型生物质碳化工艺，采用伴生气高温逆流氧化 工艺，利用氧化过程中的余热提供生物质碳化和烘干的热能，既节约又环保，有效地克服和 避免上述现有技术中存在的缺点或不足。 —种环保节能型生物质碳化工艺，包括生物质的烘干、干馏是在环保节能型生物 质碳化工艺装置中进行(A)生物质干馏过程中产生的伴生气，经过滤器后分两路，一路 经换热升温后为生物质干馏系统提供热能，形成内循环气体，另一路经氧化放热后形成携 带大量热能的高温烟气，经换热，为内循环气体补充能量；(B)换热后的低温烟气经上料装 置，烘干物料后排出；(C)系统启动后，由内循环气体提供系统保持生物质碳化的能量；(D) 生物质经过干馏后直接高温压制成型(E)生物质碳化工艺的全过程均自动控制进行。
其中，所述烘干、碳化过程所需能量来源于氧化自身伴生气体释放的热能，无需外 界提供能量。所述自动控制是根据压力、温度传感器发出的信号进行自动控制。
本发明的另一个目的是提供一种环保节能型生物质碳化工艺装置，采用全自动控 制，既有效地克服和避免上述现有技术中存在的缺点或不足，又可连续自动精确控制投料、 碳化、出料全过程。 本发明所述的环保节能型生物质碳化工艺装置，包括物料输送系统、物料干馏碳 化系统、物料烘干系统、伴生气氧化余热回收系统、自动控制系统，其特征在于所述物料输 送系统包括干馏炉及其入口连接的上料装置和出口连接的出料装置，所述物料干馏系统具 体包括与干馏炉相相连的换热器和过滤器，所述物料烘干系统包括上料装置及与其连接的 换热器和伴生气余热回收装置，所述伴生气氧化余热回收系统包括伴生气余热回收装置及 其连接的混燃器和电控双路换向阀a、b，以及与混燃器相连接的空气开度调控阀，所述自动 控制系统包括安装于干馏炉内、伴生气余热回收装置内、换热器前后管线内、上料装置内的 温度传感器、干馏炉内的压力传感器、电控双路换向阀a、 b、 c、 d、 e、 f和与其共同电连接的自动操纵控制显示器。 其中，所述干馏炉内设有烟气通道，该通道与过滤器相连接。所述过滤器通过引风 机a和换向阀e与换热器低温端进气口相连接。所述上料装置内腔安设有烟气通道，该通 道通过电控双路换向阀d与换热器高温端出气口相连接。所述物料干馏碳化系统和余热回 收装置通过电控双路换向阀e相连接。干馏炉下端安装有出料装置及制碳机。所述干馏炉 出料口为光滑螺杆密封结构。所述上料装置的烟气通道为防物料堵塞结构。
本发明与现有技术相比较具有如下优点 1、结构合理，能量利用转换率高，装置启动后生物质碳化过程所需的能量无需外 界提供； 2、生物质碳化过程产生的伴生气经伴生气高温热逆流氧化余热回收装置完全燃 烧利用，无有害气体排放，既节能又环保； 3、生物质碳化过程实现了连续的投料、出料工业性作业； 4、干馏温度实现精确控制，生物质碳化产物品质优良，无过烧，无夹生，形成了高 热值、高密度的木炭产品，便于远距离运输和存储； 5、自动化程度高，装料、碳化、出料、伴生气氧化余热回收等过程完全自动化控制。
四
附图为本发明的一种结构流构示意图。
五具体实施例方式
—种环保节能型生物质碳化工艺，包括生物质的烘干、干馏是在环保节能型生物 质碳化工艺装置中进行(A)生物质干馏过程中产生的伴生气，经过滤后分两路，一路经换 热升温后为生物质干馏系统提供热能，形成内循环气体，另一路经氧化放热后形成携带大 量热能的高温烟气，经换热，为内循环气体补充能量；(B)换热后的低温烟气经上料装置， 烘干物料后排出；(C)系统启动后，由内循环气体提供系统保持生物质碳化的能量；(D)生 物质在上料过程中烘干、然后经过干馏后直接高温压制成型(E)生物质碳化工艺的全过程 均自动控制进行。烘干、碳化过程所需能量来源于氧化自身伴生气体释放的热能，无需外界 提供能量。自动控制是根据压力传感器13和温度传感器14发出的信号进行自动控制。
参阅附图，一种环保节能型生物质碳化工艺装置，包括物料输送系统、物料干馏碳 化系统、物料烘干系统、伴生气氧化余热回收系统、自动控制系统。物料输送系统包括干馏 炉9及其入口连接的上料装置5和出口连接的出料装置7 ;物料干馏系统包括与干馏炉9相 相连的换热器10和过滤器11 ;物料烘干系统包括上料装置5及与其连接的换热器10和伴 生气余热回收装置3 ;伴生气氧化余热回收系统包括伴生气余热回收装置3及其连接的混 燃器2、电控双路换向阀4a和4b，以及与混燃器2相连接的空气开度调控阀1 ;
自动控制系统包括安装于干馏炉9内、伴生气余热回收装置3、换热器10前后管线 和上料装置5内安装的温度传感器13、干馏炉9内安装的压力传感器14、电控双路换向阀 4a、4b、4c、4d、4e、4f和与其共同电连接的自动操纵控制显示器12。 干馏炉9内设有烟气通道，该通道与过滤器11相连接。过滤器11通过引风机6a 和换向阀4e与换热器10低温端进气口相连接。上料装置5内腔安设有烟气通道，该通道通过电控双路换向阀4d与换热器10高温端出气口相连接。物料干馏碳化系统和余热回收 装置通过电控双路换向阀4e相连接。干馏炉9下端安装有出料装置7及制碳机8。干馏炉 9出料口为光滑螺杆密封结构。上料装置7的烟气通道为防物料堵塞结构。电控双路换向 阀4a、4f相互连接，电控双路换向阀4c 一端与换热器10相连接，另一端与排空口相连接。 电控双路换向阀4f 一端与电控双路换向阀4b相连接，另一端与过滤器11和引风机6b相 连接。 运行时，启动过程由液化气提供能量，空气开度阀1打开，空气与液化气在混燃器 2内混燃，高温烟气对伴生气高温热逆流氧化余热回收装置3加热后进入换热器10，与干馏 炉9内空气换热，此时引风机6a启动，干馏炉9开始升温。换热后的低温烟气进入上料装 置5，然后经引风机6b排空。上料装置5达到设定温度后开始上料。物料经上料装置5烘 干后进入干馏炉9，物料在干馏炉9内充分干馏后的固体产物由出料装置7输送至制碳机 8，压制成固定形态的高密度高热值木碳。干馏过程产生的伴生气经过滤器11过滤后的燃 气进入伴生气高温热逆流氧化余热回收装置3进行氧化放热，为整个系统的干馏和烘干提 供能量。系统正常运行后，切断液化气源，系统依靠自生能量运行。运行过程含有大量热能 的多余烟气，由受干馏炉9和上料装置5内部温度传感器控制的电控双路换向阀4d及时排 空。为了防止干馏伴生气中C0、 H2、 CH4等可燃气体未完全氧化的逃逸现象，在装于伴生气 高温热逆流氧化余热回收装置3两端的温度传感器13、空气开度控制阀1、电控双路换向阀 4a和4b的共同调控下对流经伴生气高温热逆流氧化余热回收装置3而未氧化的伴生气进 行及时换向回收氧化，从而实现伴生气的完全氧化回收利用，无有害气体排放。
权利要求
一种环保节能型生物质碳化工艺，包括生物质的烘干、干馏、出料、高温压制成型，其特征在于生物质的烘干、干馏是在环保节能型生物质碳化工艺装置中进行(A)生物质干馏过程中产生的伴生气，经过滤器后分两路，一路经换热升温后为生物质干馏系统提供热能，形成内循环气体，另一路经氧化放热后形成携带大量热能的高温烟气，经换热，为内循环气体补充能量；(B)换热后的低温烟气经上料装置，烘干物料后排出；(C)系统启动后，由内循环气体提供系统保持生物质碳化的能量；(D)生物质经过干馏后出料，直接高温压制成型；(E)生物质碳化工艺的全过程自动控制进行。
2. 根据权利要求1所述环保节能型工业生物质碳化工艺，其特征在于所述烘干、碳化 过程所需能量来源于氧化自身伴生气体释放的热能，无需外界提供能量。
3. 根据权利要求1所述环保节能型工业生物质碳化工艺，其特征在于所述自动控制是 根据压力、温度传感器发出的信号进行自动控制。
4. 一种环保节能型生物质碳化工艺装置，包括物料输送系统、物料干馏碳化系统、物料 烘干系统、伴生气氧化余热回收系统、自动控制系统，其特征在于所述物料输送系统包括干 馏炉及其入口连接的上料装置和出口连接的出料装置，所述物料干馏系统包括与干馏炉相 相连的换热器和过滤器，所述物料烘干系统包括上料装置及与其相连接的换热器和伴生气 余热回收装置，所述伴生气氧化余热回收系统包括伴生气余热回收装置及其连接的混燃器 和电控双路换向阀a、b，以及与混燃器相连接的空气开度调控阀，所述自动控制系统包括安 装于干馏炉内、伴生气余热回收装置内、换热器前后管线上、上料装置内的温度传感器、干 馏炉内的压力传感器、电控双路换向阀a、b、c、d、e、f和与其共同电连接的自动操纵控制显 不器。
5. 根据权利要求4所述环保节能型工业生物质碳化工艺装置，其特征在于所述干馏炉 内设有烟气通道，该通道与过滤器相连接。
6. 根据权利要求4或5所述环保节能型工业生物质碳化工艺装置，其特征在于所述过 滤器通过弓I风机和换向阀与换热器低温端进气口相连接。
7. 根据权利要求4所述环保节能型工业生物质碳化工艺装置，其特征在于所述上料装 置内腔安设有烟气通道，该通道通过电控双路换向阀与换热器高温端出气口相连接。
8. 根据权利要求4所述环保节能型工业生物质碳化工艺装置，其特征在于所述物料干 馏碳化系统和余热回收装置通过电控双路换向阀相连接。
9. 根据权利要求4所述环保节能型工业生物质碳化工艺装置，其特征在于干馏炉下端 安装有出料装置及制碳机。
全文摘要
一种环保节能型生物质碳化工艺，包括生物质干馏过程中产生的伴生气，经滤换热升温，形成内循环气体，经氧化放热形成高温烟气；换热后的低温烟气经上料装置，烘干物料后排出；系统启动后，由内循环气体提供生物质碳化的能量；生物质经过干馏后直接高温压制成型；生物质碳化自动控制进行。装置包括相连接的干馏炉及上料装置和出料装置的物料输送系统、与干馏炉及换热器和过滤器相连接的物料干馏碳化系统、上料装置及与其换热器和伴生气余热回收装置的物料烘干系统、伴生气余热回收装置及其连接的混燃器和电控双路换向阀以及与混燃器相连接的空气开度调控阀的伴生气氧化余热回收系统、与压力传感器、电控双路换向阀和共同电连接的自动操纵控制显示器的自动控制系统。
文档编号C10L5/44GK101735839SQ200910255638
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者刘瑞刚, 李荣军, 许峰, 赵建忠, 路兴明, 陈宜亮 申请人:胜利油田胜利动力机械集团有限公司