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生物质炭气联产设备

  

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生物质炭气联产是利用生物质材料生产炭化料和蒸汽,该过程是把原料隔绝空气加热,使非碳元素减少。设备主要由料仓、提升机、喂料机、炉体、耐材、转动装置、测温装置、PLC控制柜、冷却装置、沉降室、蒸汽余热锅炉、风机、除尘装置组成。

炭化过程通常包括物料的炭化和利用炭化尾气余热产生蒸汽两部分。

       炭化过程

   炭化过程实际上就是物料在低温条件下的干馏过程。在该过程中,物料在一定的低温范围内和隔绝空气的条件下逐步升温加热,物料中的低分子物质首先挥发,然后整个炭化过程中物料会发生一系列复杂的物理变化和化学变化,其中物理变化主要是脱水、脱气和干燥过程;在炭化过程中,由于物料在高温分解时将氧和氢等非碳物质排出,失去氧氢后的碳原子则进行重新组合,形成具基本石墨微晶结构的有序物,这种结晶物由六角形排列的碳原子平面组成,它们的排列是不规则的,因此形成了微晶之间的空隙,这些空隙便是炭化料的初始孔隙。因此,炭化的目的就是使物料形成容易活化的二次孔隙结构并赋予能经受活化所需要的机械强度。对物料炭化的要求就是通过炭化所得的.

 

   炭化料外观要达到一定的规格和形状要求,内部结构上要具有一定的初孔结构,同时要具有较高的机械强度。炭化过程一般可以分为以下几个阶段。  

    (1)干燥阶段温度在150℃以下,原料外在水分和内在水分依靠外部供给的热量进行蒸发,此时原料的外形无变化。      

    (2)吸热热解阶段150-300℃,原料开始发生分解反应释放出气态产物(CO,CO2, H2 S),原料的化学组成开始发生变化,不同物料开始热解的温度不同,变质程度低的物料开始热解温度也较低。 

    (3)炭化阶段温度在300-600 ℃,以缩聚和热分解反应为主,原料大量析出挥发分,炭化过程析出的焦油、甲醇、乙烯等产物几乎全部均在此阶段产生。在此阶段物料逐渐软化、熔融,形成气、液、固三相共存的胶质体,再经流动、缩聚、固化等过程转变为半焦,针状半焦或块状半焦。

   炭化终温和升温速率是炭化工艺控制的主要操作条件.

        炭化升温速率对炭化产物的产率有较大影响。高升温速率能使物料析出更多的焦油和煤气,降低炭化料产率。降低升温速率时,物料在低温区受热时间长,热解反应的选择性较强,初期热解使物料分子中较弱的键断开,发生了平行的和顺序的热缩聚反应,形成具有较高热稳定性的结构,从而减少高温阶段热解析出物的挥发分产率,获得更高的固体炭化产物(即炭化料)产率。 

      炭化工艺中炭化料的质量主要通过挥发分、水容量和强度来进行评价。合格的炭化料的挥发分为12%-16%,水容量为15%-25%,球盘强度为90%.     

     由于上述指标的测量需要一定时间,而在生产现场调试过程中常常需要根据炭化料质量迅速调节工艺参数,因此也可以通过感官对炭化料质量进行粗略评价。合格的炭化料应具有平整、无裂纹的表面,较高的强度,物料断面色泽一致。            

          炭化尾气处理及利用余热产生蒸汽  

     物料的炭化过程产生炭化尾气,其组成主要为两部分:一部分为炭化时外加燃料热源燃烧产生的高温加热气体,主要成分为CO2. H2 0, N2及少量的SO2CO;另一部分为物料炭化热分解时所产生的挥发物组分,如CO, H2, CH4、烷烃、烯烃、焦油等。炭化尾气中含有少量有毒有害物质,这些气体直接排入大气将给周围环境造成污染,因此炭化尾气需要经过处理才能直接排入大气。     

      焚烧法是使炭化尾气进人沉降炉,在800-950℃的高温条件下并有过量空气的环境中充分燃烧,将可燃气体及有害物质全部燃烧成CO2后排入大气。焚烧炉中燃烧产生的热量可以通过余热锅炉进行回收产生蒸汽。这种方法投资少,操作简单,能够脱除绝大部分对环境有害的物质,同时可以产生活性炭生产过程所需要的蒸汽,因此焚烧法在活性炭生产中采用比较普遍。

    用过焚烧室焚烧后的烟气会产生大量的热能,利用该热能可产生大量蒸汽。

 


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