干馏式炭化炉

干馏热解法气化式无烟炭化炉

一、干馏热解法炭化烟气如何处理？

利用干馏热解法把农林废弃生物质炭化成生物质炭很早已被应用，随着传统能源日益匮乏，开发生物质能源显得尤为重要，于是制炭业成了一大致富产业。

可是，在废弃资源转化为经济优势的同时，出现了污染环境的严重问题，生物质经过干馏热解生成生物质炭的同时还产生大量的木煤气、木焦油、木醋液混合烟气，一直是个让人头疼的问题。

针对这种现状，河南三兄开始探讨把烟气净化分离，可燃气循环利用、木焦油木醋液分别收集的新方案，经过对 20 多种生物质进行了干馏热解试验，2011年三兄环保烟气净化设备研制成功，可把生物质炭化过程中产生的烟气全部转化为纯净可燃气体，作为自身炭化的热源，同时分别收集木焦油、木醋液副产品，这一试验的成功为生物质干馏热解无烟炭化开拓了广阔的前景。

二、气化式干馏热解法无烟炭化过程-

找到烟气处理的好办法之后，三兄人又从节约能源方面下功夫，找到一条气化式炭化新路子，和烟气处理设备合理结合，制造了新型无烟炭化设备-气化式干馏热解炭化炉，属于自动化生产线，该生产线炭化过程解析如下：

点燃气化炉前期造气，作为炭化前期升温的热源，气化炉造气过程同时也是个无烟炭化过程，不消耗燃料，不污染环境；加热炭化炉主机，

生物质刚加热不久，在275℃以前排出的都是水蒸气，这个过程就是热解的干燥过程，含水份越多的物料，这个过程就越长，气化炉造气时间越长，因为只有把水份蒸干了才能开始热解；另外在实际生产中，这部分蒸汽是不排空的，而是进入后热交换器塔内，被冷凝成水从底部流出储存使用，不需要配用原料干燥设备。

当原料中的水份被蒸干后，随着温度的上升，进入了干馏热解的第二阶段——预炭化阶段，这个阶段的温度为275-400℃。原料中的半纤维素等不稳定成分开始分解，这时开始产烟，打开回收烟气阀，这时产出的气热值很低，主要是CO2、CO 和少量的醋酸，需要和气化炉气混合使用，也就是说仍然需要不断地外加热才行。当温度继续上升，超过500℃时，原料开始加快分解，随着温度提高，分解速度生物质热裂解过程及产物加快，生成大量分解物，如甲烷、乙烷、乙烯、醋酸、甲醇、丙醇、木焦油等，这时把收气阀门完全打开，让烟气全部进入净化系统，处理后继续加热炭化炉，可以说这一阶段不用外加热就可以使反应进行下去，气化炉关闭，造气工作停止。这一阶段称为热解炭化阶段。生物质的干馏热解主要产物都是在这个阶段形成的。特别是木醋液、木焦油几乎全部都是在这个阶段中形成的。这时得到的产物有炭、可燃气、木焦油、木醋液，其中炭的产量最高，可燃气产量能充分供应自身炭化，烟气净化途中焦油木醋液被分离用专用装置收集。每吨原料可产炭330～400kg。热解过程继续下去，气量和热值继续增加，进入煅烧阶段，煅烧阶段温度可高达600℃、700℃，乃

至1000℃以上。煅烧阶段随着温度的升高不再产生木醋液和焦

油，而只是产生木煤气，其中主要是CH4 和H2，可使木煤气的热值大大提高。例如在1000℃下热解，木煤气的热值可

达6000 大卡/m3，而木炭的产量只有220～230kg（每吨原料）。需要特别指出的是：煅烧阶段是吸热反应，也就是说需要外加热。所以从能量平衡角度看，并不是热解温度越高越好。在实际生产中究竟选择什么样的热解温度，要因时、因地、因产品结构、因生产目的而定，热解温度的控制可以通过控制柜进行调节，这是三兄无烟气化式干馏热解炭化炉自动化生产线的又一亮点。

三、气化式干馏热解法无烟炭化炉操作工艺

（1）备料需要先备好充足的原料

（2）造气合格燃料进入气化炉，炉气经两段喷淋、两段冷却之后，经引风机送至炭化炉使用，喷淋水、冷却水可循环利用，燃料气化后炭粉从炉底产出集中存放销售，炉气对炭化炉加热，炉温升到500℃左右，炉内原料开始炭化，自产烟气

（3）燃气净化及焦油回收由炭化炉热解出来的烟气气经过回收净化冷却，除去杂质变成纯净可燃气燃气。烟气进入二级冷却器，被循环水冷却到35℃以下(这时有冷凝液凝出)，然后进入气液分离器除去冷凝液，然后经燃气输配系统送达炭化炉底部燃烧器，对炭化炉继续外加热。由二级冷却器出来的热水经凉水塔冷却后流入循环水池，再经循环水泵送回二级冷却器循环使用。由气液分离器分离出冷凝液流到焦油醋液分离器，分离出来的木焦油流入焦油槽，然后装桶入库；分离出木醋液入沉淀池。

四、河南三兄烟气处理系统布置图

五、生物质干馏热解的产物

（1）木制炭干馏热解后的固定物就是生物质炭，一般占原料的三分之一左右，炭的产量与原料有关，更与干馏温度有关。如对玉米秸秆干馏炭化时，温度350℃时，产炭 302kg，450℃时产炭 290kg，1200℃时产炭 180kg。炭主要以碳（C）元素为主，还有少量的氢（H）、氧（O）、氮（N）、灰分。碳元素含量越高，热值越高。碳元素含量与原料有关，更与干馏温度有关。450℃在干馏温度下的得到炭，碳含量在 81-83%，在1500℃干馏温度下得到的炭，碳含量达 95%。81-83%碳的炭，发热值约7000 大卡/kg，纯碳的发热值为8100 大卡/kg。炭的物理形态有块状定型炭和散装不定型炭两种。木材、秸秆固化块产生的炭为块状定型炭，木屑或秸秆屑、稻壳产生的炭为散状不定型炭，也称炭粉、粉炭等。生物质中含的全部无机元素，如钙、镁、锰、锌、铁、铜、镍、硅、钾、钠等，干馏结果却集中到炭产品中，炭的灰分多少，取决于原料的灰分，像稻草、树皮、马铃薯秸灰分很高的，干馏出炭灰分也就很高。与煤焦炭相比，生物质炭的灰分是很低的，煤焦炭灰分一般在15-20%，而生物质炭灰分一般

在1-5%。根据炭的用途不同，炭的灰分不一定都是缺点，有的场合反而是优点。（2）木煤气（可燃气体）生物质被热分解成小分子物质，一般分子量在50 以下者，在常温下呈气态，如：二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙烷、氢、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、丁烯。除二氧化碳外，都是可燃物，组成为木煤气，木煤气中的组成变化几乎与原料品种无关。在热解温度低时，含一氧化碳、二氧化碳为主，

在320-360℃之间热解，甲烷、一氧化碳增加，在 400℃以上热解，主要是甲烷、乙烯、丙烯、丁烯、乙炔等，这时的木煤气热值最高。450℃以上，氢气产量增加。

五、外热立式干馏热解法气化式无烟炭化炉说明事项

①用自身炭化产生的不凝性气体燃烧外加热炭化自身，在开工初期

干馏炉内未产生不凝性气体时，全部气源由气化炉提供；运行过

程中产生的不凝性气体量不足时，可用气化炉添加补气。

②随着炭化进程，干馏炉的产生的不凝性气体量增加，净化冷却后

会有多余气体，可送至其他设备作为热源送锅炉车间。【外热立式干馏热解气化式无烟炭化炉】

③特点：所得块状生物质炭强度高，且每立方米炭化容积每小时炭

化木材量为自燃式炭化炉的10倍；不需损耗燃料；工作条件好，可实现无烟炭化、连续生产、机械自动化；炭化温度任意调节，

温度可达600度到1000度，这是别的炭化炉所达不到的，自动化