一种木质原料的炭化系统及炭化工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种木质原料的炭化系统，包括炭化装置及副产品回收装置，所述的炭化装置包括反应容器及用于放置反应容器的反应室；所述反应容器包括物料架及用于放置物料架的干馏釜；所述干馏釜由干馏釜体及干馏釜盖组成，干馏釜盖上设有排气口及温度测量口；所述反应室包括依次设置的带有燃烧区的煅烧室、炭化室、预热室，以及分别用于木质原料预处理和后处理的干燥室与冷却室。所述预热室、炭化室和/或煅烧室内干馏釜盖上的排气口与副产品回收装置相连。该系统可适用于果木、硬杂木、竹材、农林废弃物（秸秆、果壳、锯木屑等）所有木质原料的炭化生产。本发明专利技术所述工艺科学合理，无排放无污染，生产周期短、成本低，适宜推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种炭化装置及工艺，具体涉及一种木质原料的炭化系统及炭化工艺。
技术介绍
木材或木质原料在隔绝空气的情况下，在一定的温度下分解，生成木炭，副产物包括木焦油、木醋液、木煤气。木炭是保持木材原有构造和孔内残留焦油的不纯的无定形碳。广泛地用作工业冶金还原剂和燃料，在水质净化、污染物吸附、导电和电磁屏蔽等领域也发挥着重大作用。木焦油在兽药中是一种有用的产品，还可以作为防腐剂、木材保存剂和填隙材料。木醋液的组成极其复杂，其主要成分为水、醋酸、甲醇和丙酮等，主要用作防治病虫 害、农作物叶面喷施、改良土壤、人体保健等。木煤气主要成分为一氧化碳、氢气和甲烷等，热值大约为5000kcal/m3，是可替代液化气等的民用可再生清洁能源。因此，这些木材热解产品在市场的需求量日益增加。目前的木炭生产绝大多数采用土法烧制工艺，在土制或砖制窑中通过燃烧一部分原料，使窑内达到炭化温度，然后闷炉。优点是投资少，但有木炭质量不稳定、生产周期长、副产品不能回收、对环境污染等缺点。随着科技的进步，人们开始逐渐采用干馏工艺。把木质原料放置在密闭的钢制炉体内，在炉体外设有加热炉膛，通过外加燃料燃烧加热炉体，使炉内的原料温度上升，进而炭化，并通过引出的管道收集副产物。如中国专利ZL201020535353. 9公开了一种生物质炭、气、油与木醋液联产系统，包括生物质干馏釜、对生物质干馏釜内所装草木原料进行高温炭化的高温加热炉、对草木原料高温炭化过程中所产生混合气进行冷却及气液分离并相应获得混合气和混合液的水冷装置、对混合气进行水洗并相应获得木煤气的水洗装置、对混合液中的木醋液和木焦油进行分离的液态分离装置、对木煤气进行存储的储气罐、水环式真空泵和与水环式真空泵相接的压缩机以及分别用于存储木焦油和木醋液的木焦油存储罐和木醋液存储罐。该系统的缺点在于燃烧的烟气没有充分加热干馏釜就排空，能量利用率低；没有单独的木材干燥设备，木材直接装入釜内反应，增加了炭化反应的能耗和副产品回收的难度。此外，中国专利ZL 200610003555. 7公开了一种用于竹材炭化的加热炉、釜体、炭化系统及炭化工艺方法，所述加热炉包括一本体，位于本体内部、相互分离、顺次放置的加热腔、预炭化腔及预热腔；所述炭化系统包括竹材炭化设备、醋液回收设备和燃气回收设备；所述的炭化工艺方法包括竹材炭化、醋液回收和燃气回收。该专利提供了用于竹材炭化的新型加热炉和新型釜体，避免了对加热炉的反复加热与冷却，节约了大量的升、降温时间，缩短了炭化周期，在确保竹炭质量和炭化效率的前提下，提高了生产效率和能源利用率。但上述炭化系统仍然存在着许多缺点如烟气通过干馏釜再向内部的木料传热，换热效率低，从而燃料消耗加大，生产周期延长；采用自然冷却的方式，冷却速度缓慢，能量没有充分利用等。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种木炭、木焦油、木醋液和木煤气的联产的炭化系统。该系统可适用于果木、硬杂木、竹材、农林废弃物(秸杆、果壳、锯木屑等)所有木质原料的炭化生产。本专利技术的第二目的在于提供一种利用上述干炭化系统对木材原料进行炭化的工艺。为实现第一目的，本专利技术采用如下技术方案一种木质原料的炭化系统，包括炭化装置及副产品回收装置，所述的炭化装置包括反应容器及用于放置反应容器的反应室；所述反应容器包括物料架及用于放置物料架的干馏釜；所述干馏釜由干馏釜体及 干馏釜盖组成，干馏釜盖上设有排气口及温度测量口 ；所述反应室包括依次设置的带有燃烧区的煅烧室、炭化室、预热室，以及分别用于木质原料预处理和后处理的干燥室与冷却室，其中，所述的煅烧室的排气口通过第一烟道与炭化室的进气口相连；所述的炭化室的出气口通过第二烟道与预热室的进气口相连；所述预热室的出气口通过第三烟道与干燥室的进气口相连；所述的冷却室进气口连接冷空气供应管道，冷却室排气口通过第四烟道与干燥室的进气口相连；所述预热室、炭化室和/或煅烧室内干馏釜盖上的排气口与副产品回收装置相连。上述各反应室均由耐火砖砌成，除干馏釜及物料架均由耐热不锈钢制备而成。其中，预热室、炭化室和煅烧室的结构相同，底部均设置排灰室，并通过第一烟道和第二烟道依次相连。干馏釜的形状可以使圆筒形、矩形或者多边形立方体，为便于传热，各反应室也砌成与干馏釜相匹配的形状。干馏釜盖上设置的排气口是用于收集副产物，温度测量口则是方便用户及时检测干馏釜内的温度，精确控制炭化过程。干馏釜盖与干馏釜体之间的连接方式为本领域技术人员所知，优选采用法兰密闭。上述煅烧室、炭化室及预热室的燃烧区均设于底部，以小树枝、树根等不能作为炭化原料的农林废弃物为辅助燃料，以实现资源的最大化利用。此外，其底部还分别设有木煤气供应管道及排灰室，木煤气供应管道可向上述各室提供木煤气，该木煤气经燃烧后形成高温烟气对各室进行加热。上述干燥室的进气口还连接冷空气供应管道，所述的干燥室以冷空气、预热室排出燃烧烟气及冷却室排出的热气共同完成木质原料的干燥。所述的副产品回收装置包括冷凝器、液体分离装置、水洗装置、木焦油储罐、木醋液储罐、木煤气储罐、冷却水储罐和冷却塔；其中冷凝器顶部连接水洗装置，底部与液体分离装置相连；所述液体分馏装置在上中下三层的位置分别连接上层木焦油储罐、木醋液储罐及下层木焦油储罐；所述的水洗装置连接木煤气储罐。所述冷凝器为单个冷凝器或两个以上冷凝器串联设置的冷凝器组，所述冷凝器上还连接了用以循环提供冷却水的冷却塔及冷却水储罐。冷凝过程中，从冷凝器出来的冷却水经过冷却塔降低温度，进入冷却水储罐后再投入循环使用。本专利技术所述的干馏釜可在各反应室内自由取放，干馏釜与反应室之间的间隙构成反应室的内烟道。干馏釜体内设有内翅片及与内翅片形状匹配且能自由取放的物料架；所述干馏釜体外壁上设有改变反应室内烟道结构的外翅片。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述的干馏釜体内还可以设有从底部竖直插入并从干馏釜体侧面横向穿出的呈倒L型的烟道管。所述的烟道管为广200根，烟道管的总横截面积与干馏釜体横截面积的比值为1/200 1/50。本专利技术所述的烟道管设置在干馏釜体中部，数量可以为f200根，具体依据烟道管的尺寸而定。满足烟道管的总横截面积与干馏釜体横截面积的比值为l/20(Tl/50，能够获得理想的传热效果。其中优选烟道管为Γ10根，烟道管的总横截面积与干馏釜体横截面积的比值为1/125 2/125。所述倒L型烟道管由金属软管连接的竖直烟道管及横烟道管构成，具体是竖直烟 道管从干馏釜体底部竖直插入，在靠近干馏釜体顶部转为横向烟道管并从干馏釜体侧面穿出。该该设计能够避免温差应力对干馏釜体及烟道管本身的破坏，从而延长了整个干馏炭化系统的寿命。本专利技术所述的外翅片可以为设置在干馏釜体外壁上的若干个环状翅片，任意相邻两环状翅片分别设有位置相错的缺口，相邻翅片的间隔占釜体总长度的59TlOO%，优选10°/Γ50%，所述外翅片通过该缺口与反应室内壁构成绕干馏釜体盘旋迂回的烟道。当燃料在反应室底部的燃烧区燃烧时，产生的高温烟气沿烟道上升，本专利技术在干馏釜体外壁上设置若干个带缺口的环状翅片后，高温烟气经由上述缺口沿烟道整体呈S形上升，烟气与干馏釜体充分接触后从炉膛上部排空。这种翅片的设置增加了换热面积，有利于木质原料的炭化，获得高质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质原料的炭化系统，包括炭化装置及副产品回收装置，其特征在于：所述的炭化装置包括反应容器及用于放置反应容器的反应室；所述反应容器包括物料架及用于放置物料架的干馏釜；所述干馏釜由干馏釜体及干馏釜盖组成，干馏釜盖上设有排气口及温度测量口；所述反应室包括依次设置的带有燃烧区的煅烧室、炭化室、预热室，以及分别用于木质原料预处理和后处理的干燥室与冷却室，其中，所述的煅烧室的排气口通过第一烟道与炭化室的进气口相连；所述的炭化室的出气口通过第二烟道与预热室的进气口相连；所述预热室的出气口通过第三烟道与干燥室的进气口相连；所述的冷却室进气口连接冷空气供应管道，冷却室排气口通过第四烟道与干燥室的进气口相连；所述预热室、炭化室和/或煅烧室内干馏釜盖上的排气口与副产品回收装置相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：司继松，魏治，李星，
申请(专利权)人：蓝星北京化工机械有限公司，
类型：发明
国别省市：