一种生物质制备油浆和生物炭的生产设备及其生产工艺的制作方法

1.本发明涉及生物质能综合利用技术领域，具体为一种生物质制备油浆和生物炭的生产设备及其生产工艺。


背景技术：

2.生物质是唯一含碳可再生的碳源，具有硫含量低、资源广泛、可以永久利用且不增加co2循环总量的特点。采用热解气化的方法将其转化为高品位的油浆和生物炭，不仅可使人类摆脱对有限化石资源的依赖，而且能为活性炭、烧烤炭、电容炭等市场提供大量的炭原料。


技术实现要素：

3.本发明所解决的技术问题在于提供一种生物质制备油浆和生物炭的生产设备及其生产工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种生物质制备油浆和生物炭的生产设备，包括：预处理单元、炭粉油浆制备单元，预处理单元通过管道连接于炭粉油浆制备单元，所述预处理单元包括生物质分选机、热解炉、烘焙炉，生物质分选机的出料口通过管道连接于热解炉、烘焙炉的进料口，烘焙炉分为两个部分，分别是烘焙室和换热室；热解炉分为两个部分，分别是热解室和燃烧室，生物质分选机有两个出口，分别与热解室和烘焙室相连，燃烧室与换热室之间通过管道相连，冷凝分离器的入口与热解炉的出口相连，冷凝分离器的出口有两个，分别与燃烧室和炭粉油浆制备装置相连。
5.所述炭粉油浆制备装置的下端设有油浆排出口，油浆排出口通过连接法兰连接于油浆输送管道，所述烘焙室一侧通过管道连接于炭粉油浆制备装置。
6.所述换热室上设有烟气排出口，所述烟气排出口通过连接法兰连接于排烟管，所述排烟管上设有尾气处理装置。
7.所述热解室上设有生物炭排出口，生物炭排出口上设有排料斗。
8.一种基于热解液化的生物质制天然气生产工艺，其采用一种生物质制备油浆和生物炭的生产设备生产，其包括以下步骤：
9.步骤(1).生物质加入生物质分选机，分选成低碱生物质和高碱生物质；低碱生物质进入烘焙炉的烘焙室烘焙，产生烘焙炭和烘焙燃气，烘焙燃气进入热解炉的燃烧室燃烧；高碱生物质进入热解炉的热解室进行热解，产生热解气和热解炭，热解气送入冷凝分离器；
10.步骤(2).热解气在冷凝分离器进行冷凝分离，获得热解油和不凝燃气，不凝燃气送入热解炉的燃烧室燃烧，热解油进入炭粉油浆制备装置，与烘焙室出来的烘焙炭均匀混合，制成油浆；
11.步骤(3).烘焙燃气和不凝燃气在热解炉的燃烧室燃烧产生高温烟气，高温烟气首先对热解室中的生物质进行加热；降温后的烟气进入烘焙炉的换热室，对烘焙室的生物质进行加热后，排出换热室。
12.进一步地，所述步骤(1)中将灰分中碱金属含量高于6.5％的归类为高碱生物质，碱金属含量低于6.5％的归类为低碱生物质；低碱生物质和高碱生物质质量比为1:10
‑
2:1的范围内。
13.进一步地，所述步骤(1)中碱金属包括氧化钾和氧化钠。
14.进一步地，所述步骤(1)中高碱生物质在热解炉2中的停留时间为1
‑
100秒，反应温度在450
‑
680℃；低碱生物质在烘焙炉3中停留时间为0.5
‑
20分钟，反应温度为120
‑
350℃。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以按照生物质热解液化可在原料产地适度地分散进行，所得生物油和生物炭比较容易收集、运输和储存；能够将不同生物质按照灰熔点高低进行分类综合利用，可以更多高品质生物油浆。
附图说明
16.图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
17.为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。
18.如图1所示，一种生物质制备油浆和生物炭的生产设备，包括：预处理单元、炭粉油浆制备单元，预处理单元通过管道连接于炭粉油浆制备单元，所述预处理单元包括生物质分选机1、热解炉2、烘焙炉3，生物质分选机1的出料口通过管道连接于热解炉2、烘焙炉3的进料口，烘焙炉3分为两个部分，分别是烘焙室302和换热室301；热解炉2分为两个部分，分别是热解室201和燃烧室202，生物质分选机1有两个出口，分别与热解室201和烘焙室302相连，燃烧室202与换热室301之间通过管道相连，冷凝分离器4的入口与热解炉2的出口相连，冷凝分离器4的出口有两个，分别与燃烧室202和炭粉油浆制备装置5相连。
19.所述炭粉油浆制备装置5的下端设有油浆排出口，油浆排出口通过连接法兰连接于油浆输送管道，所述烘焙室302一侧通过管道连接于炭粉油浆制备装置5。
20.所述换热室301上设有烟气排出口，所述烟气排出口通过连接法兰连接于排烟管，所述排烟管上设有尾气处理装置。
21.所述热解室201上设有生物炭排出口，生物炭排出口上设有排料斗。
22.一种基于热解液化的生物质制天然气生产工艺，其采用一种生物质制备油浆和生物炭的生产设备生产，其包括以下步骤：
23.步骤(1).生物质加入生物质分选机1，分选成低碱生物质和高碱生物质；低碱生物质进入烘焙炉3的烘焙室302烘焙，产生烘焙炭和烘焙燃气，烘焙燃气进入热解炉2的燃烧室202燃烧；高碱生物质进入热解炉2的热解室201进行热解，产生热解气和热解炭，热解气送入冷凝分离器4；
24.步骤(2).热解气在冷凝分离器4进行冷凝分离，获得热解油和不凝燃气，不凝燃气送入热解炉2的燃烧室202燃烧，热解油进入炭粉油浆制备装置5，与烘焙室302出来的烘焙
炭均匀混合，制成油浆；
25.步骤(3).烘焙燃气和不凝燃气在热解炉2的燃烧室202燃烧产生高温烟气，高温烟气首先对热解室201中的生物质进行加热；降温后的烟气进入烘焙炉3的换热室301，对烘焙室302的生物质进行加热后，排出换热室301。
26.具体的，所述步骤(1)中将灰分中碱金属含量高于6.5％的归类为高碱生物质，碱金属含量低于6.5％的归类为低碱生物质；低碱生物质和高碱生物质质量比为1:10
‑
2:1的范围内。
27.具体的，所述步骤(1)中碱金属包括氧化钾和氧化钠。
28.具体的，所述步骤(1)中高碱生物质在热解炉2中的停留时间为1
‑
100秒，反应温度在450
‑
680℃；低碱生物质在烘焙炉3中停留时间为0.5
‑
20分钟，反应温度为120
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350℃。
29.实施例1：
30.稻壳和麦秸加入生物质分选机1，稻壳中灰中碱金属含量为1.5％被分选成低碱生物质，麦秸灰中碱金属含量为15.2％，被分选成高碱生物质；稻壳和麦秸之间的质量比为1:5，稻壳进入烘焙炉3的烘焙室302烘焙，烘焙温度为210℃，烘焙时间为5分钟，产生稻壳烘焙炭和烘焙燃气，烘焙燃气进入热解炉2的燃烧室202燃烧；麦秸进入热解炉2的热解室201进行热解，热解温度为550℃，停留时间按18秒，产生热解气和热解炭，麦秸热解气送入冷凝分离器4。热解气在冷凝分离器4进行冷凝分离，获得麦秸热解油和不凝燃气，不凝燃气送入热解炉2的燃烧室202燃烧，麦秸热解油进入炭粉油浆制备装置5，与烘焙室302出来的稻壳烘焙炭均匀混合，制成油浆。稻壳烘焙燃气和麦秸不凝燃气在热解炉2的燃烧室202燃烧产生高温烟气，高温烟气首先对热解室201中的生物质进行加热；降温后的烟气进入烘焙炉3的换热室301，对烘焙室302的稻壳进行加热后，排出换热室301。
31.实施例2：
32.木屑和稻秸加入生物质分选机1，木屑中灰中碱金属含量为0.98％被分选成低碱生物质，稻秸灰中碱金属含量为19.5％，被分选成高碱生物质，木屑和稻秸之间的质量比为2:3；木屑进入烘焙炉3的烘焙室302烘焙，烘焙温度为180℃，烘焙时间为7分钟，产生木屑烘焙炭和烘焙燃气，烘焙燃气进入热解炉2的燃烧室202燃烧；稻秸进入热解炉2的热解室201进行热解，热解温度为490℃，停留时间按12秒，产生热解气和热解炭，稻秸热解气送入冷凝分离器4。热解气在冷凝分离器4进行冷凝分离，获得稻秸热解油和不凝燃气，不凝燃气送入热解炉2的燃烧室202燃烧，稻秸热解油进入炭粉油浆制备装置5，与烘焙室302出来的木屑烘焙炭均匀混合，制成油浆。木屑烘焙燃气和稻秸不凝燃气在热解炉2的燃烧室202燃烧产生高温烟气，高温烟气首先对热解室201中的生物质进行加热；降温后的烟气进入烘焙炉3的换热室301，对烘焙室302的木屑进行加热后，排出换热室301。
33.实施例3：
34.竹屑和烟杆加入生物质分选机1，竹屑中灰中碱金属含量为0.98％被分选成低碱生物质，烟杆灰中碱金属含量为19.5％，被分选成高碱生物质，竹屑和烟杆之间的质量比为1:1；竹屑进入烘焙炉3的烘焙室302烘焙，烘焙温度为180℃，烘焙时间为7分钟，产生竹屑烘焙炭和烘焙燃气，烘焙燃气进入热解炉2的燃烧室202燃烧；烟杆进入热解炉2的热解室201进行热解，热解温度为490℃，停留时间按12秒，产生热解气和热解炭，烟杆热解气送入冷凝分离器4。热解气在冷凝分离器4进行冷凝分离，获得烟杆热解油和不凝燃气，不凝燃气送入
热解炉2的燃烧室202燃烧，烟杆热解油进入炭粉油浆制备装置5，与烘焙室302出来的竹屑烘焙炭均匀混合，制成油浆。竹屑烘焙燃气和烟杆不凝燃气在热解炉2的燃烧室202燃烧产生高温烟气，高温烟气首先对热解室201中的生物质进行加热；降温后的烟气进入烘焙炉3的换热室301，对烘焙室302的竹屑进行加热后，排出换热室301。
35.本发明将生物质分类成高碱生物质和低碱生物质，并将两类生物质分别送入对应的反应炉进行热解液化得到生物炭、生物油以及热解气，然后将生物油与低碱生物质烘焙炭混合气化制备生物油浆。该方式具有如下好处：(1)可以按照生物质热解液化可在原料产地适度地分散进行，所得生物油和生物炭比较容易收集、运输和储存；(2)将不同生物质按照灰熔点高低进行分类综合利用，可以更多高品质生物油浆。
36.综上所述，本发明是一种可以将低品位的固体生物质原料转化为高品质的油浆和生物炭的热处理手段，能够有效缓解温室气体排放问题，是一种可持续的清洁的能源转化技术，在经济和技术方面都具有潜在的优势和巨大的应用前景。
37.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。