一种喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法及生物质炭粉技术

本发明专利技术涉及一种喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法及生物质炭粉，属于生物质燃料技术领域。该制备方法包括：1）向炭化炉内通入氮气使炉内为无氧或低氧环境后，将生物质原料颗粒从炭化炉顶部进料，热气流从炭化炉底部进入；控制炭化炉底部的反应温度为200～280℃，炉内压力为1010～1200mbar，炭化炉底部反应生成生物质炭燃料；2）将生物质炭燃料研磨到100～200目，即得。先采用低温炭化工艺制得生物质炭燃料，再研磨制得的生物质炭粉，具有着火温度低、综合燃烧特性指数高的优点，具有优异的燃烧性能，适合作为喷粉锅炉的燃料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物质燃料
，具体涉及一种喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法，同时还涉及一种上述制备方法所得的喷粉锅炉用生物质炭粉。
技术介绍
我国是秸秆产出大国，农作物秸秆的污染问题一直是困扰农业发展的瓶颈。根据生物质转化途径，目前生物质能源化利用技术包括物理转化、生物转化和化学转化。物理转化主要为物理压缩、压块处理，制备生物质固体成型燃料；生物转化主要是厌氧消化制沼气和发酵生产乙醇；化学转化包括液化、气化、炭化等，是目前国内外研究的重点，主要集中在生物质液化和气化方面的研究，对于生物质炭化制备生物质炭燃料的研究较少，且目前的生物质热解炭化技术一般采用间歇工艺在中温(400℃～700℃)或高温(≥700℃)下进行，成本高、大多停留在实验室研究阶段。生物质热解是指生物质在无氧或低氧的条件下，通过热化学反应将生物质大分子物质(木质素、纤维素和半纤维素)分解成较小分子的燃料物质(固态炭、可燃气、生物油)的热化学转化技术方法。现有技术中，CN102703099A公开了一种垂直移动床稻壳碳化炉及其碳化稻壳方法，碳化炉包括颗粒系统、燃气系统、操作气系统和控制系统，颗粒系统形成稻壳下落的垂直移动床，操作气系统为产生操作气的工作部，稻壳在垂直移动床内与操作气发生逆流热交换。其碳化稻壳的方法包括：S1.进料至上位料仓满仓；S2.启动燃气风机和循环冷却水泵；S3.燃烧室的点火燃烧器点火，同时开启控制系统；S4.调整：残氧浓度传感器的目标参数不得小于1％，操作气温度传感器的目标参数为675～685℃，炉膛出口温度传感器的目标参数为96～100℃，炉膛出口压力传感器的目标参数为-50～-30Pa，排料温度传感器的目标参数为小于400℃；S5.炉膛出口温度传感器的目标参数达到96～100℃时，逐步投入副燃气风机、送风机，并逐步减少点火燃烧器负荷到零，利用稻壳料位传感器，逐步加大出料量到额定负荷；S6.正常生产；S7.停机：给料停用稻壳改用其它小颗粒惰性物料，下锁气器调节到最大负荷；依次关闭副燃气风机、送风机、停用控制系统；燃气风机降到最低负荷；直至稻壳出净后停炉。上述碳化稻壳的方法在生产规模上实现了稻壳的控温连续碳化，产品为活性碳化稻壳、轻质木焦油和可燃气体。但是，其碳化温度过高，所得产品为活性碳材料，能量密度低，不能作为燃料使用，能源得率低。生物质碳化工艺生产的生物质成型碳，是采用木材或木质化原料经过不完全燃烧，或者在隔绝空气的条件下热解，所残留的深褐色或黑色多孔固体燃料。根据原料的特性，生产过程中炭化温度可达600～900℃，因此成型碳生产工艺复杂，能源转化效率只有60％左右，成本高，不利广泛作为大工业的推广能源。现有技术中，CN105733730A公开了一种生物质微米碳化粉末高温燃烧方法，包括如下步骤：1)碳化：采用外热式轻度碳化工艺将生物质进行轻度碳化，碳化温度为350～390℃，馏出生物质中的木醋液和焦油成分；2)微米化加工：将碳化后的生物质进行微米化加工，生成生物质微米碳粉末燃料；3)混合：将微米化加工生成的生物质微米碳粉末燃料与空气混合形成碳粉云；4)喷云：将混合形成的碳粉云喷到燃烧室、炉膛或燃烧机或燃烧器内。上述方法中，轻度碳化工艺将清洁轻度碳化产品用高效粉碎机进行粉碎成为微米粉体碳燃料，获得一种低成本且能形成高温燃烧的生物质微米碳粉末；从料斗定量给出，并与空气形成碳粉云，流态化输送至燃烧室或炉膛，成为了一种接近燃油和燃气可以精确定量和控温燃烧的高品位流体燃料，容易实现自动控制加料和燃烧温度。但是，其轻度碳化工艺的温度为350-390℃，馏出生物质中的木醋液和焦油成分，1.5吨秸秆生产1吨生物碳，质量得率不到67％，质量得率还是相对较低，同样的，能量得率也较低，导致生产成本高(该燃料比煤成本高)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法，质量得率和能量得率高，生产成本低。本专利技术的第二个目的是提供一种上述制备方法所得的喷粉锅炉用生物质炭粉。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法，包括下列步骤：1)向炭化炉内通入氮气使炉内为无氧或低氧环境后，将生物质原料颗粒从炭化炉顶部进料，热气流从炭化炉底部进入，在炉内形成逆流反应区域；控制炭化炉底部的反应温度为200～280℃，炉内压力为1010～1200mbar，炭化炉底部反应生成生物质炭燃料；2)将步骤1)所得生物质炭燃料研磨到100～200目，即得生物质炭粉。所述低氧环境是指氧气体积百分含量低于10％。在上述制备方法的步骤1)中，反应生成的生物质炭燃料从炭化炉底部输出，炉内产生的可燃气体从炭化炉上部排出。所述可燃气体经冷凝处理后，燃烧产生热气流作为炭化炉的热源。所述冷凝是采用冷却水进行冷凝，冷凝前气体的温度为51～60℃，冷凝后气体的温度为40～50℃。冷凝所得产物主要成分是醋液。所述可燃气体依次经除尘、冷凝、净化处理后，燃烧产生热气流作为炭化炉的热源。此处所述除尘是采用旋风除尘器进行除尘，去除可燃气体携带的碳颗粒及粉尘等固体杂质，减少进入冷凝器的气体中固体杂质的含量，不仅避免了冷凝器内部结垢的现象，减少了冷凝液体中固体杂质的含量，提高了冷凝产品的品质；同时，经过除尘的可燃气体燃烧时，避免了气体燃烧不均匀、燃烧效率不高，甚至爆燃的现象，使进入炭化炉的热气流温度可控，提高了系统运行的稳定性。所述净化是采用吸附器进行吸附净化，去除冷凝器未能处理的、被气流携带出的小液滴，对可燃气体进行进一步的净化，提高后续燃烧的效率和均匀性，进一步提高进入炭化炉的热气流温度的可控性和系统运行的稳定性。通过辅助加热系统、或在燃烧时通入助燃气体、或在燃烧段后部通入氮气的方式控制热气流的温度，从而控制炭化炉底部的热解反应温度。所述助燃气体为空气。所述辅助加热系统为电加热或通入天然气燃烧加热。空气的加入量是依据热解气的流量信号自动控制，以保证燃烧的正常进行。为控制燃烧气出口气体温度(热气流温度)，依据温度信号，温度低时辅助加热，温度高时加入一定流量的氮气，以保证进入炭化炉的热气流温度稳定。所述生物质原料颗粒是由以下方法制备的：将生物质原料粉碎至粒径<3mm，后经压成型至粒径<15mm，即得。所得生物质原料颗粒的堆密度0.25～0.40g/cm3。所述生物质原料可以是所有类型的木质纤维素物质。优选的，所述生物质原料为玉米秸秆、木材、花生壳或棉杆。所述生物质原料颗粒的含水率<20％。所述的喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法中，物料在炭化炉中的停留时间为1～6h。步骤1)所得生物质炭燃料为颗粒状，粒径<15mm，水分含量<5％。一种喷粉锅炉用生物质炭粉，是由包括下列步骤的方法制备的：1)向炭化炉内通入氮气使炉内为无氧或低氧环境后，将生物质原料颗粒从炭化炉顶部进料，热气流从炭化炉底部进入，在炉内形成逆流反应区域；控制炭化炉底部的反应温度为200～280℃，炉内压力为1010～1200mbar，炭化炉底部反应生成生物质炭燃料；2)将步骤1)所得生物质炭燃料研磨到100～200目，即得生物质炭粉。本专利技术的喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法，是先采用低温炭化工艺制得生物质炭燃料，再采用研磨工艺制得生物质炭粉；在制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：1)向炭化炉内通入氮气使炉内为无氧或低氧环境后，将生物质原料颗粒从炭化炉顶部进料，热气流从炭化炉底部进入，在炉内形成逆流反应区域；控制炭化炉底部的反应温度为200～280℃，炉内压力为1010～1200mbar，炭化炉底部反应生成生物质炭燃料；2)将步骤1)所得生物质炭燃料研磨到100～200目，即得生物质炭粉。

【技术特征摘要】
1.一种喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：1)向炭化炉内通入氮气使炉内为无氧或低氧环境后，将生物质原料颗粒从炭化炉顶部进料，热气流从炭化炉底部进入，在炉内形成逆流反应区域；控制炭化炉底部的反应温度为200～280℃，炉内压力为1010～1200mbar，炭化炉底部反应生成生物质炭燃料；2)将步骤1)所得生物质炭燃料研磨到100～200目，即得生物质炭粉。2.根据权利要求1所述的喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法，其特征在于：所述生物质原料颗粒是由以下方法制备的：将生物质原料粉碎至粒径<3mm，后经压制成型至粒径<15mm，即得。3.根据权利要求2所述的喷粉锅炉用生物质炭粉的制备方法，其特征在于：所述生物质原料为玉米秸秆、木材、花生壳或棉杆。4.根据权利要求2所述的喷粉锅炉用生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利亚，陈懋，王留成，张皓翔，石绍利，李伊光，张轲茵，
申请(专利权)人：张利亚，
类型：发明
国别省市：河南;41