CN108504369A - 一种生物质炭化干馏净化回收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物质炭化干馏净化回收装置及方法，该装置包括原料仓、烘干筒和烟囱、外热式干馏炉、单炉竖管冷却器、集气总管、旋风除尘器、立管式间冷器、引风机、晾水塔、循环水池、分离池和木焦油储罐，所述的烘干筒进口与原料仓连通，烘干筒出口与烟囱连通；所述的外热式干馏炉的顶部的排烟管道与烘干筒连接；外热式干馏炉的顶部干馏气管道与单炉竖管冷却器连接；单炉竖管冷却器的上部出口与集气总管进口连接。本发明克服了现有使用空气燃烧额外燃料提供干馏所需热量，木炭烧损，热烟气热量浪费，干馏气热值低以及气体含尘量高的弊端，减少了补充燃料的使用，提高了能源利用率、减少了环境污染。

Description

一种生物质炭化干馏净化回收装置及方法

技术领域

本发明涉及生物质干馏工艺，具体涉及一种生物质炭化干馏净化回收装置及方法，可应用于原木，木质机制棒以及用稻壳、玉米芯和豆杆等广泛农业废弃物做的机制棒的干馏以制取木炭。

背景技术

木炭是木材或木质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。热解炭化原料主要以成型机制棒料和原木两种主要形式。

以木屑为原料，把木屑经机器高温、高压成型后，再送入炭化炉内炭化而成的机制炭，整个生产过程中无须添加任何添加剂，它有燃烧时间长、热值高、不冒烟、不发爆、环保等特点。机制炭主要六角形中心有空和四方形中心有孔两种形状。

单纯以树木为原料，采用窑/炉烧制（甚至堆积烧炭）而成的传统木炭，除利用农业废弃物果树、果枝进行深加工和综合利用的项目，大多是一种毁坏资源的产业，生产过程产生的烟尘、气体和残液随意排放，对空气、土壤污染严重，现在已被国家所禁止。

木炭主要成分是碳元素，灰分很低，热值约27.21~33.49MJ/kg，此外还有氢、氧、氮以及少量的其他元素，含量主要取决于炭化的最终温度。现在，除仍作生活燃料外，还用作金属冶炼、食品和轻工业的燃料，电炉冶炼的还原剂，金属精制时用作覆盖剂保护金属不被氧化。在化学工业上常作二硫化碳和活性炭等的原料。用作饼干厂、冶炼厂等的燃料，也用于水的过滤、液体的脱色和制备黑色火药等。还在研磨、绘画、化妆、医药、火药、渗碳、粉末合金等各方面应用。

制法有两种：

（1）窑烧法，用泥土筑窑，满装木材，从窑门或火门点燃烧，使木材在窑内炭化，挥发物逸出而剩余木炭；

（2）干馏法，即木材干馏。按照熄火方法不同，可生产黑炭和白炭两种。

通常以闷窑/炉熄火的方法叫做窑/炉内熄火法，即隔绝空气熄火，所得到的炭称为“黑炭”。当木材在窑/炉内炭化完毕时，趁热从窑/炉内扒出或倒出，然后用湿沙土熄火的方法，称为窑/炉外熄火法。在熄火过程中，木炭与空气接触而进行煅烧，炭的外部被氧化，生成的白色灰附在木炭上，称为“白炭”。

发明内容

为了克服现有木炭生产工艺副产干馏气任意排放，干馏液体产品无法回收利用，污染土壤的问题，本发明提供一种生物质炭化干馏净化回收装置及方法，本发明目的一是为了能有效解决现有木炭生产工艺副产干馏气任意排放的问题；目的二是为了解决干馏液体产品无法回收利用，污染土壤的缺陷；目的三是能够很大程度上提高能源利用率和减少空气污染。

本发明采用的技术方案为：

一种生物质炭化干馏净化回收装置，包括原料仓、烘干筒和烟囱、外热式干馏炉、单炉竖管冷却器、集气总管、旋风除尘器、立管式间冷器、引风机、晾水塔、循环水池、分离池和木焦油储罐，所述的烘干筒进口与原料仓连通，烘干筒出口与烟囱连通；所述的外热式干馏炉的顶部的排烟管道与烘干筒连接；外热式干馏炉的顶部干馏气管道与单炉竖管冷却器连接；单炉竖管冷却器的上部出口与集气总管进口连接，集气总管出口与旋风除尘器进口连接，旋风除尘器上端出口与立管式间冷器上部进口连接，立管式间冷器上部出口与晾水塔连接，晾水塔下端与循环水池连接，循环水池下部出口与立管式间冷器下部进口连接；旋风除尘器、立管式间冷器和单炉竖管冷却器的下部出口分别与分离池进口连接，分离池出口与旋风除尘器上部进口之间通过循环洗涤泵连接；立管式间冷器下部出口与引风机进口连接，引风机的出口与外热式干馏炉的底部燃气管道连接。

所述的原料仓通过螺旋输送设备与烘干筒连接。

所述立管式间冷器上设有循环回水和循环上水接口。

所述的外热式干馏炉为多个，多个外热式干馏炉并列设置，每个外热式干馏炉对应设置一个单炉竖管冷却器。

所述的引风机为两台，两台引风机并列设置；所述的循环水池下部出口与立管式间冷器下部进口之间通过两台循环水泵连接，两台循环水泵并列设置；所述的循环洗涤泵为两台，两台循环洗涤泵并列设置。

所述的外热式干馏炉至少包括壳体和燃烧室，所述的燃烧室位于壳体内，燃烧室底部设有移动式炉篦，所述的燃烧室内壁砌筑耐火砖。

所述的分离池内底部设置隔板。

一种生物质炭化干馏净化回收装置的回收方法，具体步骤为：

步骤一 木炭原料进入原料仓，通过螺旋输送设备进入烘干筒预先干燥，干燥后原料作为进入外热式干馏炉的原料备用；

步骤二 原料在外热式干馏炉内部完成干燥、干馏；炭化干馏产生的干馏产物，从外热式干馏炉顶部吸出进入单炉竖管冷却器，初步洗涤后经汇集进入集气总管；

步骤三 从集气总管导出的混合干馏气进入旋风除尘器，进行二次净化回收，而后，干馏产物继续进入立管式间冷器，与循环冷却水换热，换热后，净干馏气由引风机一部分送往外热式干馏炉补充气体燃料，其余部分由引风机后设置的临时放散放空；

步骤四 从单炉竖管冷却器，旋风除尘器以及立管式间冷器三处主要净化回收装置析出的混合液态干馏产物，经管道汇流至木焦油、分离池，池内混合物经换热、沉降，分离成木焦油渣层、木焦油层和木醋液层；将所得的木焦油送入木焦油储罐，作为产品外送；将所得的木醋液经循环洗涤泵加压后经管线送至单炉竖管冷却器和旋风除尘器循环使用。

本发明的有益效果：

本发明克服了现有工艺仅仅使用空气燃烧煤炭或木材提供干馏所需热量过程所带来的能源浪费高的弊端，回收和综合利用干馏气；烘干筒所需热源来自外热式干馏炉炉群组产生的热烟气，回收了显热，提高了原料的干燥程度，更利于后面的干馏加工。

由单炉竖管冷却器、集气总管、旋风除尘器、立管式间冷器、引风机依次通过管线连接构成的干馏气净化回收***，可将木焦油、木醋液、木焦油渣分离；

利用净化后的干馏气作为燃料将干馏炉炭化室加热至原料所需的干馏温度。本发明将原料预先干燥加热、对原料进行干馏，木焦油、木醋液分离结合成一个整体，使本工艺能实现对各种形态木材原料进行干燥、干馏、干馏气净化、回收木焦油的功能，达到有效利用干馏气热值的目的，使资源得到综合利用，符合环保节能的要求。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1 为本发明的装置结构及工艺流程示意图。

图中，附图标记为：1、原料仓；2、烘干筒；3、烟囱；4、外热式炭化干馏炉；5、单炉竖管冷却器；6、集气总管；7、旋风除尘器；8、立管式间冷器；9、引风机；10、晾水塔；11、晾水池；12、循环水泵；13、循环洗涤泵；14、木焦油、木醋液分离池；15、木焦油储罐。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有木炭生产工艺副产干馏气任意排放，干馏液体产品无法回收利用，污染土壤的问题，本发明提供一种生物质炭化干馏净化回收装置及方法，本发明能有效解决现有木炭生产工艺副产干馏气任意排放，干馏液体产品无法回收利用，污染土壤的缺陷，并很大程度上提高能源利用率和减少空气污染。

一种生物质炭化干馏净化回收装置，包括原料仓1、烘干筒2和烟囱3、外热式干馏炉4、单炉竖管冷却器5、集气总管6、旋风除尘器7、立管式间冷器8、引风机9、晾水塔10、循环水池11、分离池14和木焦油储罐15，所述的烘干筒2进口与原料仓1连通，烘干筒2出口与烟囱3连通；所述的外热式干馏炉4的顶部的排烟管道与烘干筒2连接；外热式干馏炉4的顶部干馏气管道与单炉竖管冷却器5连接；单炉竖管冷却器5的上部出口与集气总管6进口连接，集气总管6出口与旋风除尘器7进口连接，旋风除尘器7上端出口与立管式间冷器8上部进口连接，立管式间冷器8上部出口与晾水塔10连接，晾水塔10下端与循环水池11连接，循环水池11下部出口与立管式间冷器8下部进口连接；旋风除尘器7、立管式间冷器8和单炉竖管冷却器5的下部出口分别与分离池14进口连接，分离池14出口与旋风除尘器7上部进口之间通过循环洗涤泵13连接；立管式间冷器8下部出口与引风机9进口连接，引风机9的出口与外热式干馏炉4的底部燃气管道连接。

如图1所示本发明提供一种生物质炭化干馏净化回收装置，包括干燥***、干馏***、干馏气净化回收***、木焦油、木醋液分离***以及晾水冷却***。

其中，原料仓1、烘干筒2、烟囱3组成干燥***，主要作用是原料的减湿。原料通过螺旋输送设备向烘干筒2供料，烘干筒2通过管道与外热式干馏炉4烟气***连接；外热式干馏炉4的顶部的排烟管道与烘干筒2与连接，提供干燥热烟气。

干馏***由多个并列设置的外热式干馏炉4排列构成，原料在此完成继续干燥和干馏的过程，外热式干馏炉4通过管道***分别与干燥***和干馏气净化回收***相连接。

干馏气净化回收***由单炉竖管冷却器5、集气总管6、旋风除尘器7、立管式间冷器8、引风机9依次通过管线连接构成，主要实现干馏气的气液分离；外热式干馏炉4的炉顶通过管线与该干馏气净化***的单炉竖管冷却器5连接；干馏气净化回收***引风机9出口管道一部分与外热式干馏炉4下部所设置的燃气输入管连接，一部分接至事故放散管道。

木焦油、木醋液分离***由相互通过管线连接的分离池14和木焦油储罐15构成，主要实现干馏液体产物的进一步分离，分离池14与单炉竖管冷却器5、旋风除尘器7、立管式间冷器8分别通过管线相连接；分离池14的洗涤液，通过循环洗涤泵13与旋风除尘器7上部连接；单炉竖管冷却器5、旋风除尘器7及立管式间冷器8的净化回收产物通过管道汇集到分离池14进行自然分离，分离池14采用可调隔板设计，根据不同干馏原料的干馏产物产量的不同，调整油、液的物理分离。

晾水塔10、循环水池11、循环水泵12相连构成晾水冷却***，主要实现冷却水的降温和循环供应，其中循环水泵12出口管线与立管式间冷器8的底部循环水入口管线及单炉竖管冷却器5的供水总管相连接，晾水塔10与立管式间冷器8的顶部循环水出口管线及单炉竖管冷却器5的回水总管相连接。所述单炉竖管冷却器5、立管式间冷器8上设有循环回水、循环上水接口。有保证冷却水温度的独立循环冷却水晾水***，冷却方式为间接冷却，保证冷凝温度的同时，既提高了水的回收利用率，又不污染环境。

本发明克服了现有工艺使用空气燃烧大量煤，提供干馏所需热量过程所带来能源浪费，以及干馏气浪费排放，废气量高的弊端，使生产的干馏气加以利用；干馏***，可实现机制棒和原木的干馏，原料热解为木炭、含木焦油的干馏气；由单炉竖管冷却器5、集气总管6、旋风除尘器7、立管式间冷器8、引风机9依次通过管线连接构成的干馏气净化***可将含木焦油的干馏气洗涤、净化和冷却；木焦油、木醋液分离***可将干馏气净化回收***中产生的冷凝液分离为木焦油渣、木焦油和木醋液；干燥***利用烟气余热预先除去原料的水分。本发明将干燥***、干馏***、干馏气净化回收***、木焦油、木醋液分离***和晾水***结合成一个整体，使本工艺能实现对各类原料的干馏、干馏气净化、回收木焦油的功能，达到有效利用干馏气及热烟气的目的，使资源得到综合利用，符合环保节能的要求。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，所述的原料仓1通过螺旋输送设备与烘干筒2连接。

原料仓1通过螺旋输送设备向烘干筒2输送原料，保证环境低尘，防止烟气外泄。烘干筒2倾斜设置，倾斜的角度不大于6°，烘干筒2靠近原料仓1的一端高于烘干筒2的另一端。

所述立管式间冷器8上设有循环回水和循环上水接口。

所述的外热式干馏炉4为多个，多个外热式干馏炉4并列设置，每个外热式干馏炉4对应设置一个单炉竖管冷却器5。

所述的引风机9为两台，两台引风机9并列设置；所述的循环水池11下部出口与立管式间冷器8下部进口之间通过两台循环水泵12连接，两台循环水泵12并列设置；所述的循环洗涤泵13为两台，两台循环洗涤泵13并列设置。

引风机9、循环水泵12和循环洗涤泵13均设置两台，一台用一台备用，这样确保一台有问题后启用备用，不会影响整个装置工作，有效的保证了工作的效率。

所述的外热式干馏炉4至少包括壳体和燃烧室，所述的燃烧室位于壳体内，燃烧室底部设有移动式炉篦，所述的燃烧室内壁砌筑耐火砖。

外热式炭化干馏炉4燃烧室底部设有移动式炉篦，启动时可以燃煤或木材；同时设有气体燃烧器（燃气烧嘴），正常生产后燃烧净化回收后的洁净干馏气，提供干馏热量；燃烧室内壁砌筑耐火砖保温隔热。炭化炉内侧中部为整体可拆卸式炭化室，机制棒或原木置入其中间歇进行干馏炭化。炭化干馏产生的干馏产物，从外热式炭化干馏炉顶部吸出进入竖管冷却器5，初步洗涤后经汇集进入集气总管6，后进入顶部有喷淋洗涤装置的旋风除尘器7，进行二次净化回收，而后，干馏产物继续进入立管式间冷器8，与循环冷却水换热，换热后，洁净干馏气由引风机9送往外热式炭化干馏炉4补充气体燃料，多余可作为锅炉燃料，引风机9后设置通往临时放散的接管。

所述的分离池14内底部设置隔板。所述分离池14为由多个的水平排布的呈迷宫开口的钢结构格子依次连通组成，每个格子开口顶部设置有挡板，可以调节不同高度。

本发明克服了现有使用空气燃烧额外燃料提供干馏所需热量，木炭烧损，热烟气热量浪费，干馏气热值低以及气体含尘量高的弊端，减少了补充燃料的使用，提高了能源利用率、减少了环境污染。

实施例3：

基于实施例1和实施例2的基础上，本实施例中提供一种生物质炭化干馏净化回收装置的回收方法，具体步骤为：

步骤一 木炭原料进入原料仓1，通过螺旋输送设备进入烘干筒2预先干燥，干燥后原料作为进入外热式干馏炉4的原料备用；

步骤二 原料在外热式干馏炉4内部完成干燥、干馏；炭化干馏产生的干馏产物，从外热式干馏炉4顶部吸出进入单炉竖管冷却器5，初步洗涤后经汇集进入集气总管6；

步骤三 从集气总管6导出的混合干馏气进入旋风除尘器7，进行二次净化回收，而后，干馏产物继续进入立管式间冷器8，与循环冷却水换热，换热后，净干馏气由引风机9一部分送往外热式干馏炉4补充气体燃料，其余部分由引风机9后设置的临时放散放空；

步骤四 从单炉竖管冷却器5，旋风除尘器7以及立管式间冷器8三处主要净化回收装置析出的混合液态干馏产物，经管道汇流至木焦油、分离池14，池内混合物经换热、沉降，分离成木焦油渣层、木焦油层和木醋液层；将所得的木焦油送入木焦油储罐15，作为产品外送；将所得的木醋液经循环洗涤泵13加压后经管线送至单炉竖管冷却器5和旋风除尘器7循环使用。

由输送机将原料送入原料储仓1，定时送入烘干筒2内，原料在烘干筒内不停翻转，与热烟气逆向换热完成初步干燥的过程。在该过程中，外热式干馏炉4设有的热烟气输入管与烘干筒2连接。换热后的烟气携带水分通过烟囱3排入大气。外热式干馏炉4中炭化室内的原料，随着温度的升高继续干燥和干馏。干馏***所需时间和温度根据原料种类不同以及产品的不同进行调节。炉温在100℃～150℃时，炉内原料排潮剧烈；当炉温升至275℃至300℃时，干馏开始并随着温度的升高，干馏加快，进入炭化阶段。当炉温升至400℃时，热量继续增加,木炭基本停止产生干馏物，而进入煅烧阶段，煅烧期间可达到600-700℃。在400℃以上的木炭属于低温炭，600℃以上的木炭属于中温炭，900℃以上的木炭属于高温炭。

从干馏***导出的干馏产物，首先从外热式干馏炉4顶部吸出进入竖管冷却器5，初步洗涤后经汇集进入集气总管6，然后进入顶部有喷淋洗涤装置的旋风除尘器7，进行二次净化回收，而后，干馏产物继续进入立管式间冷器8，与循环冷却水换热，换热后，净干馏气由引风机9送往外热式干馏炉4作为气体燃料，液体产物进入装置回收。

从单炉竖管冷却器5，旋风除尘器7以及立管式间冷器8主要的三处净化回收装置析出的混合液体干馏产物，经管道汇流至木焦油、木醋液分离池，池内混合物经换热、沉降，也达到木醋液降温的目的，有利于作为冷凝液的木醋液再次对干馏气喷洒、换热。通过长时间的静置、换热，将所得的木焦油送入木焦油储罐15作为产品外送；将所得的木醋液经管线送至旋风除尘器7循环使用；将分离出的少量木焦油渣可作为补充燃料使用或积肥。

净化回收***的干馏气在引风机9出口管道一部分与炭化干馏炉下部所设置的燃气输入管连接作为燃料（也可以通入干燥***的燃烧室燃烧产生热烟气），一部分接至事故放散管道。

本发明克服了现有工艺使用空气燃烧大量煤，提供干馏所需热量过程所带来能源浪费，以及干馏气浪费排放，废气量高的弊端，使生产的干馏气加以利用；干馏***，可实现机制棒和原木的干馏，原料热解为木炭、含木焦油的干馏气；由单炉竖管冷却器5、集气总管6、旋风除尘器7、立管式间冷器8、引风机9依次通过管线连接构成的干馏气净化***可将含木焦油的干馏气洗涤、净化和冷却；木焦油、木醋液分离***可将干馏气净化***中产生的冷凝液分离为木焦油渣、木焦油和木醋液；干燥***利用烟气余热预先除去原料的水分。本发明将干燥***、干馏***、净化***、木焦油、木醋液分离***和晾水***结合成一个整体，使本工艺能实现对各类原料的干馏、干馏气净化、回收木焦油的功能，达到有效利用干馏气及热烟气的目的，使资源得到综合利用，符合环保节能的要求。

本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种生物质炭化干馏净化回收装置，其特征在于：包括原料仓（1）、烘干筒（2）和烟囱（3）、外热式干馏炉（4）、单炉竖管冷却器（5）、集气总管（6）、旋风除尘器（7）、立管式间冷器（8）、引风机（9）、晾水塔（10）、循环水池（11）、木醋液分离池（14）和木焦油储罐（15），所述的烘干筒（2）进口与原料仓（1）连通，烘干筒（2）出口与烟囱（3）连通；所述的外热式干馏炉（4）的顶部的排烟管道与烘干筒（2）连接；外热式干馏炉（4）的顶部干馏气管道与单炉竖管冷却器（5）连接；单炉竖管冷却器（5）的上部出口与集气总管（6）进口连接，集气总管（6）出口与旋风除尘器（7）进口连接，旋风除尘器（7）上端出口与立管式间冷器（8）上部进口连接，立管式间冷器（8）上部出口与晾水塔（10）连接，晾水塔（10）下端与循环水池（11）连接，循环水池（11）下部出口与立管式间冷器（8）下部进口连接；旋风除尘器（7）、立管式间冷器（8）和单炉竖管冷却器（5）的下部出口分别与木醋液分离池（14）进口连接，木醋液分离池（14）出口与旋风除尘器（7）上部进口之间通过循环洗涤泵（13）连接；立管式间冷器（8）下部出口与引风机（9）进口连接，引风机（9）的出口与外热式干馏炉（4）的底部燃气管道连接。

2.根据权利要求1所述的一种生物质炭化干馏净化回收装置，其特征在于：所述的原料仓（1）通过螺旋输送设备与烘干筒（2）连接。

3.根据权利要求1所述的一种生物质炭化干馏净化回收装置，其特征在于：所述立管式间冷器（8）上设有循环回水和循环上水接口。

4.根据权利要求1所述的一种生物质炭化干馏净化回收装置，其特征在于：所述的外热式干馏炉（4）为多个，多个外热式干馏炉（4）并列设置，每个外热式干馏炉（4）对应设置一个单炉竖管冷却器（5）。

5.根据权利要求1所述的一种生物质炭化干馏净化回收装置，其特征在于：所述的引风机（9）为两台，两台引风机（9）并列设置；所述的循环水池（11）下部出口与立管式间冷器（8）下部进口之间通过两台循环水泵（12）连接，两台循环水泵（12）并列设置；所述的循环洗涤泵（13）为两台，两台循环洗涤泵（13）并列设置。

6.根据权利要求1所述的一种生物质炭化干馏净化回收装置，其特征在于：所述的外热式干馏炉（4）至少包括壳体和燃烧室，所述的燃烧室位于壳体内，燃烧室底部设有移动式炉篦，所述的燃烧室内壁砌筑耐火砖。

7.根据权利要求1所述的一种生物质炭化干馏净化回收装置，其特征在于：所述的木醋液分离池（14）内底部设置隔板。

8.如权利要求1-7所述的任意一种生物质炭化干馏净化回收装置的回收方法，其特征在于：具体步骤为：

步骤一 木炭原料进入原料仓（1），通过螺旋输送设备进入烘干筒（2）预先干燥，干燥后原料作为进入外热式干馏炉（4）的原料备用；

步骤二 原料在外热式干馏炉（4）内部完成干燥、干馏；炭化干馏产生的干馏产物，从外热式干馏炉（4）顶部吸出进入单炉竖管冷却器（5），初步洗涤后经汇集进入集气总管（6）；

步骤三 从集气总管（6）导出的混合干馏气进入旋风除尘器（7），进行二次净化回收，而后，干馏产物继续进入立管式间冷器（8），与循环冷却水换热，换热后，净干馏气由引风机（9）一部分送往外热式干馏炉（4）补充气体燃料，其余部分由引风机（9）后设置的临时放散放空；

步骤四 从单炉竖管冷却器（5），旋风除尘器（7）以及立管式间冷器（8）三处主要净化回收装置析出的混合液态干馏产物，经管道汇流至木焦油、木醋液分离池（14），池内混合物经换热、沉降，分离成木焦油渣层、木焦油层和木醋液层；将所得的木焦油送入木焦油储罐（15），作为产品外送；将所得的木醋液经循环洗涤泵（13）加压后经管线送至单炉竖管冷却器（5）和旋风除尘器（7）循环使用。