生物质炭制粉、成型及烘干工艺研究

2019-08-26张彦

再生资源与循环经济 2019年7期

张彦

（湖北省电力勘测设计院有限公司，湖北武汉430040）

生物质热解和气化技术作为分散利用生物质能的有效手段，可将生物质转化为清洁燃气及生物质炭两种基本产品[1]，经过热解和气化的生物质炭，具有含碳量大、挥发份和灰分小的特点，制做成成型炭棒后具有储运方便、燃烧时间久、环保无污染等优点[2]，在生产生活中被大量使用。而现有炭粉成型工艺，由于缺少相关工艺或设备选择不当，导致生产的炭棒质地疏松、机械强度差、外观粗糙、燃烧时间短等缺点，进而使产品附加值大大降低。同时，很多炭棒生产厂采用晾晒的方式，来降低炭棒水分，该种方式不仅产量低，占地面积大，而且对环境也有一定的污染。另外，传统机制木炭先将生物质原料粉碎后制成半成品成型燃料，然后再送入炭化窑中进行炭化，期间会有大量的烟气排放，环境污染严重，自动化程度低，人工成本高，产量低，且炭棒质量的好坏受工人经验的影响很大，很难成批量生产出质量合格的成型炭棒。基于以上背景，针对现有炭粉成型工艺产量低、成本高、环境污染大、产品质量差等问题，提供一种生物质炭制粉、成型及烘干工艺。同时，也针对现有生物质热解或气化技术，提供一种增加热解或气化产品附加值的方法。

1 生物质炭制粉、成型及烘干工艺

生物质炭制粉、成型及烘干工艺，包括生物质炭制粉、炭粉成型及炭棒烘干工艺。工艺平面图见图1，工艺断面图见图2和图3。

图1 工艺平面图

图2 工艺断面图

图3 工艺断面图

1.1 生物质炭制粉工艺

生物质原料经炭化后的生物质炭粒度一般在30 mm 以下，该粒度下的生物质炭无法直接成型，需要将其制成粉状颗粒。一般生物质炭达到好的成型效果，需保证炭粉粒度在80 目以上。

生物质炭制粉工艺，主要将粒度较大的生物质炭制备成粒度合适的生物质炭粉，从而保证炭粉成型过程稳定性，该工艺包括料仓、给料机、磨粉机、集粉器、鼓风机、布袋除尘器。给料机将料仓中生物质炭定量送入磨粉机的研磨室，研磨后的细粉由鼓风机循环风带入磨粉机分析室进行分选，粒度过大的物料落回磨粉机研磨室重新研磨[3]，粒度合格的炭粉则随气流进入集粉器，再由螺旋输送机Ⅰ送入炭粉成型工艺。

生物质炭制粉工艺的气流采用循环风路，为保证磨粉机在负压状态下工作, 气流循环过程中所增加的气流量通过余风管排入布袋除尘器，净化后排入大气。整个制粉过程，无任何粉尘泄露，操作车间环境干净，且生产出的炭粉粒度均匀。

1.2 炭粉成型工艺

前段工艺生产出的炭粉，还需要添加一定比例的粘合剂和水，再进行混合、搅拌及碾压工艺，保证炭粉混合物之间密实无较大空隙，而后送入炭粉成型机，通过螺旋挤压推进方式，生产出有强度且具有一定规格形状的成品炭棒[4]。

炭粉成型工艺，包括螺旋输送机Ⅰ、轮碾搅拌机、螺旋输送机Ⅱ、螺旋输送机Ⅲ、炭粉成型机、皮带输送机、定量搅拌桶。集粉器料斗内满足粒度要求的炭粉由螺旋给料机Ⅰ送入轮碾搅拌机进行碾压和搅拌，该工序能很好地排除物料颗粒间的空气，使所混合的物料水分均匀，颗粒表面润湿充分[5]。轮碾搅拌机旁设有定量搅拌桶，可通过计量泵将稀释后的粘合剂定时定量送入碾内，粘合剂按照炭粉质量3%的比例添加，并保证混合后的炭粉水分在30%左右。轮碾搅拌机每次搅拌时间不超过5 min，每次搅拌完成后，炭粉由螺旋输送机Ⅱ送入螺旋输送机Ⅲ，螺旋输送机Ⅲ有多个出料口，每个出料口下设置1 台炭粉成型机，可通过设置多台炭粉成型机，来提高成型炭棒单位时间内产量。炭粉成型机采用螺旋挤压、推进的方式，可生产出有强度且具有一定规格形状的成品炭棒。

1.3 炭棒烘干工艺

炭粉成型工艺生产出的成型炭棒，其含水率较高，无法直接装箱外运，还需进一步进行烘干处理，最终炭棒含水率应保证在5%左右。

炭棒烘干工艺，包括波状挡边带式输送机、翻板式烘干机、进风装置、出风装置。含水率较高的成型炭棒通过斜板滑入波状挡边带式输送机，该机的输送带有波状挡边和横隔板,可防止炭棒下滑。炭棒被提升至翻板式烘干机顶部，然后顺着斜板缓慢滑至烘干机顶端翻板上。烘干机内设有多层链板输送机，炭棒在翻板上行走至机头或机尾位置处，会自动落入下层翻板，即在同一层输送机会来回运行两次，可实现单层双行程烘干，大大节省了烘干机长度和占地面积，同时加大烘干行程，提高了烘干效率。另外，翻板式烘干机上下两层翻板的高度仅为200 mm，炭棒下落过程中无任何破损。

翻板式烘干机采用负压引风的方式，翻板采用网孔状形式，使热风以一定速度与物料表面均匀接触，热风分布均匀，利用率高，干燥速度快。翻板式烘干机可通过调整箱内输送机长度、输送机层数以及运行速度，来调节炭棒与热风接触时间，从而调节烘干机的干燥速度。

整个干燥过程连续不间断，烘干效率高，且设备占地面积小。