农林固废生物质炭化循环利用系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种农林固废生物质处理设备，特别是一种农林固废生物质炭化循环利用系统。


背景技术：

2.农林固体废弃物是指农业林业作物在生长、收获和加工等过程中所产生的秸秆、糠皮、灌木枝、枯树叶、木皮、木屑、刨花以及食品加工行业排出的水果残渣等。目前对于农林固体废弃物比较常见的处理手段可分为：填埋、焚烧、造纸、饲料、压板、生物质颗粒、生物质发电等，以上处理利用率低、污染大，已逐渐被新型技术所取代。为了提高农林固废生物质料炭化处理的效率，市场上开始出现采用热裂解炭化方式进行炭化的多管式炭化一体机对生物质料进行处理，然而多管式炭化一体机产生的烟气高达1000
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1800℃，目前是采用将高温烟气直接排放的方式来处理，虽然所产生的烟气中污染物含量低于直接排放标准，可直接排放至大气，但是这样不仅会造成空气中的热污染，也会造成生物质能的浪费；而且炭基在从炭化一体机中出产时其表面温度过高，遇到外界空气时可能会发生炭复燃，影响炭的质量。因此，现有的技术存在着烟气会对空气造成热释放、生物质能浪费以及炭基出产过程中容易发生复燃的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于，提供一种农林固废生物质炭化循环利用系统。本实用新型具有能够有效降低烟气对空气的热释放、提高生物质能的利用率以及消除炭基出产过程中发生复燃现象的特点。
4.本实用新型的技术方案：农林固废生物质炭化循环利用系统，包括依次相连的生物质料储存仓、第一传送装置、生物质料破碎机、第二传送装置和热裂解炭化一体机；热裂解炭化一体机的出料端设有炭基输送装置，炭基输送装置外套设有夹套式炭冷却装置；热裂解炭化一体机的排烟口经烟道连接有余热锅炉，余热锅炉连接有水处理装置；所述水处理装置还经管道与夹套式炭冷却装置的进水口相连，夹套式炭冷却装置的出水口与余热锅炉相连。
5.前述的农林固废生物质炭化循环利用系统中，所述余热锅炉包括锅炉烟道，锅炉烟道内沿着烟气流动方向依次设有膜式水冷壁和除氧蒸发器，膜式水冷壁的出口连接有除氧水箱，除氧水箱还与除氧蒸发器相连；除氧水箱上设有除氧器，除氧水箱还连接有蒸汽出口。
6.前述的农林固废生物质炭化循环利用系统中，所述烟道上设有多个烟道阀门。
7.前述的农林固废生物质炭化循环利用系统中，所述水处理装置包括依次相连的原水箱、多介质过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器、一级反渗透装置和纯水箱；纯水箱出口设有补充水路和预热水路；所述补充水路经管道与除氧器相连；所述预热水路依次经过烟道阀门和夹套式炭冷却装置后与除氧器相连。
8.与现有技术相比，本实用新型由传送装置、破碎机、热裂解炭化一体机、余热锅炉、炭冷却装置、水处理装置等部件组成对炭化过程中高温烟气进行循环利用的系统，通过上述部件之间的相互配合，能够有效提高农林废弃物热裂解炭化过程中的热利用效率，解决了炭化一体机烟气排放造成的热污染、生物质能浪费以及出产炭基过程中炭基复燃等问题；余热锅炉吸收热能后，会产生饱和蒸汽，供用户循环使用，提高能源的利用率；新增前置式的物料破碎机，使得系统对农林废弃物具有更强的适应性。
9.本实用新型利用余热锅炉将无害高温烟气中的热能进行回收利用，产生有经济附加值的蒸汽，有较高的经济效益和社会效益，做到变废为宝，并且利用余热回收系统的热力循环，在炭基传输机处设置夹套式炭冷却装置，解决了炭复燃这个问题的同时，进一步提高余热利用效率。
10.具体地：
11.本实用新型通过在余热锅炉的前段设置膜式水冷壁，烟气经过膜式水冷壁、除氧蒸发器与水进行充分换热，将烟气温度降至200℃左右后，通过原有钢烟囱排放大气，以此来降低烟气温度，从而可以降低高温对后续换热管材质以及焊接的影响，并能够提升蒸汽产量。基于目前已有的多管式炭化一体机烟气温度及烟气量的检测数据，每台炭化一体机约产0.5mpa饱和蒸汽2.5t/h。从而可以有效减少热排放和热浪费。
12.本实用新型通过在炭基输送装置外设置夹套式炭冷却装置，采用进入余热锅炉的常温纯水对出产的炭基进行冷却，同时达到对进入锅炉的水进行预加热的目的，即夹套式炭冷却装置在降低出炭温度避免复燃的情况下，同时还能增加余热锅炉进水的水温，提高热利用效率。通过水平衡、热平衡计算，以单台多管式炭化一体机出炭量0.5t/h，出炭温度500℃计算，可每小时提升2.5t纯水温度20℃以上，即锅炉进水水温可由常规的20℃提升至40℃以上。利用纯水冷却炭基可省略循环水冷却过程，无需设置原本需要的冷却塔、循环水泵等设备，降低了投资成本，简化了工艺流程，降低了操作复杂程度，也减少了能耗，在解决了炭基复燃的问题的同时，又进一步对余热进行回收利用，从而降低生产成本。
13.而且，本实用新型设置的余热锅炉可以配合多台炭化一体机使用，便于规模化工业生产。
14.综上所述，本实用新型具有能够有效降低烟气对空气的热释放、提高生物质能的利用率以及消除炭基出产过程中发生复燃现象的特点。
附图说明
15.图1是本实用新型的结构图；
16.图2是余热锅炉的结构示意图。
17.附图中的标记为：1
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生物质料储存仓，2
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第一传送装置，3
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生物质料破碎机，4
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第二传送装置，5
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热裂解炭化一体机，6
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炭基输送装置，7
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夹套式炭冷却装置，8
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烟道，9
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余热锅炉，10
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水处理装置，901
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锅炉烟道，902
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膜式水冷壁，903
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除氧蒸发器，904
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除氧水箱，905
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除氧器，906
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蒸汽出口，11
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烟道阀门，101
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原水箱，102
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多介质过滤器，103
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活性炭过滤器，104
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保安过滤器，105
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一级反渗透装置，106
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纯水箱，107
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补充水路，108
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预热水路。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
19.实施例。农林固废生物质炭化循环利用系统，构成如图1至图2所示，包括依次相连的生物质料储存仓1、第一传送装置2、生物质料破碎机3、第二传送装置4和热裂解炭化一体机5；热裂解炭化一体机5的出料端设有炭基输送装置6，炭基输送装置6外套设有夹套式炭冷却装置7；热裂解炭化一体机5的排烟口经烟道8连接有余热锅炉9，余热锅炉9连接有水处理装置10；所述水处理装置10还经管道与夹套式炭冷却装置7的进水口相连，夹套式炭冷却装置7的出水口与余热锅炉9相连。
20.所述余热锅炉9包括锅炉烟道901，锅炉烟道901内沿着烟气流动方向依次设有膜式水冷壁902和除氧蒸发器903，膜式水冷壁902的出口连接有除氧水箱904，除氧水箱904还与除氧蒸发器903相连；除氧水箱904上设有除氧器905，除氧水箱904还连接有蒸汽出口906。
21.所述烟道8上设有多个烟道阀门11。
22.所述水处理装置10包括依次相连的原水箱101、多介质过滤器102、活性炭过滤器103、保安过滤器104、一级反渗透装置105和纯水箱106；纯水箱106出口设有补充水路107和预热水路108；所述补充水路107经管道与除氧器905相连；所述预热水路108依次经过烟道阀门11和夹套式炭冷却装置7后与除氧器905相连。
23.除氧水箱的出口与除氧蒸发器的进口相连，除氧蒸发器的出口与除氧水箱的进口相连。
24.而且还可以多台炭化一体机的排烟通过烟道连接，集中至一台余热锅炉进行热回收利用。
25.烟道和锅炉烟道之间还设有引风机，用于克服余热锅炉和新增烟道的阻力。
26.所述炭基传送装置和炭化一体机的传输方式一致，为螺旋输送机，包括传送套管，传送套管内设有送料螺杆，通过电机驱动送料螺杆，使得送料螺杆在旋转过程中实现对炭基的传送。
27.而夹套式炭冷却装置包括位于传送套管外壁上的螺旋冷却管。
28.基于生物质裂解炭化的无废资源化循环利用工艺，农林固废生物质料经破碎、炭化处理后，转化为生物质炭基，生物质炭基经冷却处理后形成精加工所需炭基；炭化处理过程中产生的高温烟气经余热锅炉回收处理，将烟气温度降低后进行烟气排放作业；同时，余热锅炉在回收处理过程中产生饱和蒸汽供用户循环使用。
29.农林固废生物质料由传送装置传送至破碎机中进行破碎得到破碎颗粒，破碎颗粒由传送装置分配至热裂解炭化一体机进行裂解炭化处理，将农林固生物质料转化为生物质炭基，生物质炭基经夹套式炭冷却装置冷却后进行加工封装后形成精加工所需炭基；热裂解炭化一体机生产过程中产生的1300℃
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1600℃无害高温烟气经余热锅炉回收处理，将烟气温度降至180
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220℃后进行排放；同时，余热锅炉在回收处理过程中吸收烟气中的热能并产生饱和蒸汽，供用户循环使用。
30.饱和蒸汽供用户循环使用的方式包括：直接被用户使用、通过饱和蒸汽驱动蒸汽发电机工作来进行发电使用、通过饱和蒸汽驱动溴化锂机组工作来作为空调使用。
31.高温烟气经过余热锅炉内的膜式水冷壁、除氧器、除氧蒸发器和水进行换热后，将烟气温度降至180
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220℃，通过烟囱排放至大气。
32.自来水经过水处理装置的处理后分为两路进入余热锅炉的除氧器内；其中一路水进入烟道阀门对烟道阀门冷却后进入夹套式炭冷却装置对炭基进行降温，升温后的水进入除氧器；另外一路水作为补充水，直接进入除氧器内。
33.本实用新型的工作过程：农林固废等生物质料经传送装置(如螺旋或皮带传送)进入前置的物料破碎机，生物质料经破碎后，满足多管式炭化一体机粒径要求的物料由传送装置分配至单台或多台多管式炭化一体机进行炭化处理，经过热裂解区、炭化区将生物质料变为生物质炭基。生物质炭基经炭基输送装置出产，并经过夹套式炭冷却装置对炭基进行冷却，经冷却后生物质炭经过加工封装后形成精加工所需的炭基。
34.炭化一体机生产过程中产生的1300℃至1600℃无害高温烟气采用烟管与余热锅炉相连，由于烟气温度较高，通过设置膜式水冷壁，烟气经过膜式水冷壁、除氧器、除氧蒸发器与水进行充分换热，将烟气温度降至200℃左右后，通过原有炭化一体机的出烟口的钢烟囱排至大气，系统设置引风机用于克服余热锅炉和新增烟道的阻力。
35.余热锅炉吸收热能后，在除氧器上部产生0.5mpa的饱和蒸汽，该蒸汽可直接供周边用户使用。若周边无蒸汽用户，可设置螺杆机发电供生产自用电，也可采用溴化锂机组供厂区内空调使用，无论发电或者溴化锂机组均能满足自身生产的要求。
36.余热锅炉用水根据余热锅炉对水质的要求设置水处理装置，自来水进入水处理装置的原水箱，由水泵提升经过多介质过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器，再由高压泵加压进入一级反渗透装置产生满足余热锅炉水质要求的纯水，纯水存储于纯水箱，余热水路的水经纯水泵升压进入烟道阀门，对烟道阀门进行冷却(由于烟温过高，采用水冷阀门)，再进入夹套式炭冷却装置，升温后的水直接进入除氧器；同时设置一路补充水路，由纯水泵直接进入除氧器，水在除氧器及除氧蒸发器间形成自然循环，与烟气进行换热。锅炉的水处理装置有两个作用：降低出炭温度避免复燃的情况下，同时增加锅炉进水的水温，提高热利用效率。
37.破碎机采用现有常规成熟设备，以适应不同地方不同品种的农林废弃物规格尺寸。
38.若有多台炭化一体机一同运行，可通过烟道收集多台炭化一体机产生的烟气进入一台余热锅炉。烟气量的增加，锅炉换热效率得到提高，蒸汽产量也相应提高，大大降低蒸汽的单位成本。