煙梗熱解氣化、生物質炭製備系統的製作方法

2023-12-01 06:49:21

本實用新型涉及一種生物質熱解氣化、生物質炭製備裝置，特別涉及一種煙梗熱解氣化、生物質炭製備系統。

背景技術：

世界菸草產業在經歷了多年的風雨發展後，已成為一個非常龐大的產業。到目前為止，全球共有125多個國家進行菸草種植，超過120多個國家進行捲菸生產。全球菸葉種植面積達到400多萬公頃，菸葉年生產總量約1000萬噸左右。主要的生產國家有中國、美國、巴西、印度等國。我國菸草植物的種植面積和產量均居世界首位，菸草種植與產品加工在國民經濟發展中發揮著重要的作用,菸草在我國農產品收入中，僅次於稻、麥、棉花、大豆、玉米，居第六位。目前國內外種植的菸草主要用作捲菸。作為菸草生產大國，我國每年菸葉產量450至500萬噸。如雲南作為菸草大省,每年烤菸產量中約有30％至35％屬幹無法進行捲菸加工的低等或等外級菸葉未能得到合理利用，各捲菸企業也積存有大量的煙末，還有大量的上部菸葉、煙花和菸草秸稈等菸草廢棄物，估計每年菸草廢棄物的數量約120萬噸以上。每年都有大量的廢次菸葉、煙梗等下腳料被燒掉，這樣不僅浪費資源，而且造成環境嚴重汙染。

長期以來，菸草廢棄物造成了大量的菸草資源浪費以及環境壓力，傳統菸草廢棄物主要處置方式為：直接曬乾焚燒、直接回填到農田，僅有非常少的原料被用於醫藥中間體製造以及農藥生產等，如表所示。這些粗放的處理方式除了浪費了大量有效菸草資源，破壞了生態環境外，不但沒有為菸農的經濟收入帶來顯著改善，反而還造成了菸草生態種植環境朝著破壞-生產-破壞的惡性循環發展，同時還使得不法分子有機可乘利用劣質菸葉原料進行假煙製造。因此，如何合理、高效地利用菸草廢棄物資源，為菸草產業及其他行業提供具有高利用性及創新性的綜合研發技術和產品，形成菸草產業完整的循環經濟體系，達到節約和高效循環利用資源的目的，促進菸草種植農業地區經濟增長和社會和諧穩定，已成為擺在中國菸草產業循環經濟發展面前的一項迫切而艱巨的任務。

菸草行業的復烤廠(公司)是菸草產業鏈上的重要環節，加工過程中產生的煙梗等佔原料的25-30％，煙梗等菸草廢棄物都被納入菸草專賣管理範疇。但目前國內菸草行業還沒有研究出煙梗廢棄物的環保處理比較有效的方法。隨著生產經營的持續發展，煙梗廢棄物不斷增加，傳統的無效填埋、焚燒等方法的處理能力極其有限，大量的煙梗廢棄物佔用庫存，存在著專賣、環保、物流和安全等方面的隱患。針對該菸草行業庫囤的煙梗等廢料，實施煙梗廢棄物再利用項目，既符合國家的能源、環保和產業政策，又能節能降耗，發展循環經濟，產生良好的經濟效益和社會效益，研究菸草廢棄煙梗再利用方案無疑是迫在眉睫的課題。

本實用新型的目的是解決上述問題，提供了一種能夠無害化處置菸草廢棄物、製備生物質炭的設備和處理工藝，可以得到碳含量在80％以上具有一定經濟價值的煙梗炭。將煙梗通過熱解過程轉變為煙梗炭可以減少農業廢棄物對環境的汙染，還可以以可再生能源替代不可再生能源。生物質炭通過碳負效應可以近乎永久性地將大氣中的碳固定起來，添加到土壤中的生物質炭不易被微生物分解，被認為是一種對陸地生態系統中的CO2起到長期的碳匯作用的新方法。因此，近幾年來生物質炭被學術界、企業和政府部門廣泛關注。將生物質炭用作土壤改良劑，可以對土壤產生很多有益的作用，它可以改善土壤的物理性質、增強土壤的保水能力、促進土壤微生物種群的發展和增強微生物的活性、減少土壤養分的淋失、促進養分的循環，並且可以增加土壤有機碳的含量，從而促進植物的生長。生物質炭表面帶有負電荷，具有較高的CEC(土壤陽離子交換量)，可以提高土壤對養分離子鈣、鉀、鎂和NH4+等的吸持能力，提高土壤的肥力。

煙梗炭的另一個重要特徵是具有較高的pH值，一般呈鹼性，因此可以用於酸性土壤的改良。由於煙梗炭比較穩定，用煙梗炭中和土壤酸度可以克服直接施用農作物秸稈存在的不足。煙梗炭還是一種優質的活性炭原料，可用來生產具有高品質的活性炭，具有廣泛的用途。

煙梗原料具有受熱會發生劇烈膨脹的特性，膨脹率可達原體積的3至5倍。申請人另一專利：生物質燃氣、生物質製備系統公開的熱解反應器，為水平結構，反應空間有限，容易發生進料堵塞現象。熱解反應裝置的進料方式為由上向下進料，存在煙梗熱解氣由進料通道向外洩露等問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是：解決現有技術中熱解氣化、生物質炭製備系統用於煙梗原料時存在的問題，提供一種煙梗熱解氣化、生物質炭製備系統。

實現本實用新型目的的技術方案是：一種煙梗熱解氣化、生物質炭製備系統，包括進料單元、熱解反應單元、出料單元、以及熱解反應控制系統，所述進料單元包括進料倉、旋轉進料裝置；所述熱解反應單元包括熱解反應本體、生物質炭出料口、生物質燃氣出口，熱解反應本體內設有螺旋推進裝置，送風裝置；所述出料單元具有螺旋出料裝置，所述熱解反應本體為具有金屬外殼的長方形腔體，該腔體前端高出、隆起；

所述旋轉進料裝置連接到與熱解反應本體內，並且旋轉進料裝置與熱解反應本體成一定夾角，使得熱解反應本體的進料方式為由下向上進料；

本發明所述煙梗熱解氣化、生物質炭製備系統，優選熱解反應本體為前、中、後三段高度不同的貫通腔體，前、後兩段為方形腔體，且前段腔體的高度大於後段腔體的高度，中間段為連接前、後兩段，且高度逐漸降低的過渡段腔體，所述前段腔體即連接進料單元一側的腔體，所述後段腔體即連接出料單元一側的腔體。更優選前段腔體高於後段腔體二分之一高度。

本實用新型在熱解反應本體前段腔體內殼的頂部安裝有擋料板，熱解反應本體內殼頂部有氣體混合裝置。所述氣體混合裝置為數片相鄰設置的熱風擋板，優選三片，每兩片擋板之間有空隙。

本實用新型生物質燃氣出口處和生物質炭出料口內部分別安裝電加熱溫度控制的電爐絲。

本實用新型所述螺旋出料裝置末端連接有出炭旋轉閥。

本實用新型處理的煙梗原料具有受熱會發生劇烈膨脹的特性，膨脹率可達原體積的3至5倍。水平結構的熱解反應器，反應空間有限，容易發生進料堵塞現象。本實用新型公開的熱解反應器上腔體為中間隆起結構，具有一定向上傾斜角度的斜坡，增加了反應的空間，減少了煙梗進料時的堵塞情況。本實用新型將原專利的螺旋進料裝置由上方進料改進為下方進料，螺旋進料裝置與熱解反應器本體有一定夾角，這種改進有利於增加系統的氣密性，並降低煙梗在進料過程中提前受熱膨脹。

本實用新型所述的煙梗熱解氣化、生物質炭製備系統，設置了可自由調節高度的擋料板，可調節熱解反應器中的料層高度，有利於控制熱解反應的強度；設置了破焦裝置，可防止煙梗因膨脹而發生「結焦」。

本實用新型所述的煙梗熱解氣化、生物質炭製備系統在出炭單元設置了旋轉閥，可以增加熱解反應器的氣密性，減少熱解反應器「冒煙」現象，並且更有利於熱解反應器的溫度控制。

本實用新型所述的煙梗熱解氣化、生物質炭製備系統，所述隔熱層為輕質的耐高溫耐腐蝕隔熱材料。

本實用新型具有積極的效果：一、增加了反應空間、減少了煙梗因膨脹而發生的進料堵塞現象；二、由下向上的進料方式，避免了在進料過程中，煙梗熱解氣由進料通道向外洩露，並且減少了熱量向螺旋進料裝置中的煙梗傳遞。可減小煙梗在進料過程中的膨脹，降低螺旋進料裝置因膨脹而葉片卡死的可能性；三、增加了擋料板和破焦裝置，可精確控制熱解反應器中的料層高度，徹底解決進料堵塞現象；四、在出炭單元設置了旋轉閥，增加了熱解反應器的氣密性。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2是本實用新型熱解反應單元的剖切示意圖。

其中，進料單元1：進料倉11、螺旋進料裝置12；

熱解反應單元2：熱解反應本體21、螺旋推進裝置22、送風裝置23、熱風夾套24、生物質炭出料口25、生物質燃氣出口26、接口27、隔熱層28、破焦裝置29；

出料單元3：水冷套31、螺旋出料裝置32、出炭旋轉閥33；

熱解反應控制系統4：螺旋推進調速器41、送風控制閥42、擋料板43、氣體混合裝置44。

具體實施方式

(實施例1)

見圖1，圖2，本實用新型煙梗熱解氣化、生物質炭製備系統具有熱解反應本體21，為具有金屬外殼、有隆起的長方形腔體，分為前、中、後三段高度不同的貫通腔體，前、後兩段為方形腔體，且前段腔體的高度大於後段腔體的高度，中間段為連接前、後兩段，且高度逐漸降低的過渡段腔體，分為上下可分離的兩部分；接口27在腔體的末端下部，熱解反應本體21前端連接螺旋進料裝置12，有兩個出料口，分別為上方的生物質燃氣出口26和下方的生物質炭出料口25；進料倉11與螺旋進料裝置12連接；生物質炭出料口25與螺旋出料裝置32連接；熱解反應本體21底部裝有雙螺旋結構螺旋推進裝置22，螺旋葉片為帶式、且有橫向耙齒，耙齒在高溫區數量減少，螺旋軸內有熱風通過，且熱解反應本體21底部裝有送風裝置23；在熱解反應本體21底部有多孔箱，其孔為疏密間隔的，熱風通過管道，經過送風控制閥42從多孔箱體中通入熱解反應本體21內；熱解反應本體21前段內殼的頂部安裝擋料板43，控制熱解器中的料層高度；熱解反應本體21前段安裝了破焦裝置29，防止煙梗結焦；螺旋推進調速器41是安裝在螺旋推進裝置22前端的變頻調速器；熱解反應本體21內殼頂部有氣體混合裝置44，其為3片相鄰設置的熱風擋板，2片擋板之間有一段空隙，燃氣在空隙中碰撞混合。生物質燃氣出口26處和生物質炭出料口25內部周圍分別安裝電加熱溫度控制的電爐絲，其作用為防止焦油結焦的裝置，熱解反應本體21外部有熱風夾套24，內部，除腔體底部外其他3個面均安裝有耐高溫隔熱層28，熱風夾套24內部導熱設施為熱風導向葉片，加強傳熱設施為傳熱筋片，螺旋出料裝置32外部裝有水冷套31，螺旋出料裝置32另一端與出炭旋轉閥33相連接。出炭旋轉閥33可保證熱解反應器的密封性，防止多餘的空氣漏入熱解反應器，並防止煙梗熱解氣通過出料單元排除。

以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。