闭环式果木碳气循环利用系统

宋奎柱　尹修媛　穴岳　闫佳颖　邵鹏赫

摘要：针对苹果种植村落和种植户推出一种小型的低成本無污染高效率的农林废料制炭循环机器和一种针对机制炭厂的烟气处理装置。通过高温热解将农林果木和秸秆废料转化为木炭，并同时得到化肥木粗液和木煤气燃气燃料，满足农林废料处理，果树化肥需求，生活燃气需求和冬季取暖需求。延伸苹果产业链，废物利用提高村民附加价值，通过副产品生产利用降低木炭生产和环保设备成本，使得木炭和苹果产业实现环保良性发展。

关键词：烟气处理;闭环式果木碳气循环利用系统;环保

山东烟台的栖霞市苹果产量已达到220万吨，苹果枝条产生量达到了20万吨每年，大量废弃枝条只能作为烧柴堆放，遗弃田间，既浪费资源，燃烧枝条还产生空气污染。目前除了少量的农户烧柴，剩余废弃枝条最高效的处理办法是经过炭厂炭化烧制成为木炭，但是这种方式也同样面临问题，传统木材炭化工艺简陋粗放，经过简单干馏制炭工艺后，木材干馏产生的烟气被直接排向空气中，因此碳厂都面临被当地环保局关停的境遇。针对这一问题，做出一种对废弃枝条高效利用并且符合国家环保要求的闭环式果木碳气循环利用系统。

1.装置的工作原理

木材置入炭化炉中盖盖密封并连接处理系统管道对双层炭化炉点火，再经过一段时间后开始出现可燃烟气，烟气经过排练控制箱达到一定显示压力后通入烟气冷凝循环系统，经过两段式冷凝管进行烟气液化，箱内循环管外进行循环水喷淋，循环水通过管道连接外部冷凝塔和水泵进行热交换循环达到节水效果，内部烟气液化部分经过阀门通过箱底沉降进入木醋液和木焦油沉降分离箱，气化部分沿着管道通入木煤气收集口也可以通过过管道回到双层干馏炉进行燃烧节省燃料。同时我们的烟气处理系统与木炭干馏炭化炉互相分离吗，可以单独安装各种型号的炭化炉，因此可以满足几乎所有炭厂的要求。

2.与同类产品的比较

在该机器中我们使用了相对简单的物理降温法，同时使用水循环系统以达到节约用水和水资源循环利用的目的，烟气排放控制箱可以使烟气连续稳定释放，温度压力安全控制系统可以让本系统的安全系数大大增加。

在传统的木炭机中，冷水直接喷淋烟气，被烟气污染，产生大量废水，无法分开利用。为解决这个问题，我们在第一次装置中优化冷凝方式，改为双层隔板和冷凝管方案，烟气通过冷凝塔之后，木醋液经过液化冷凝成为液体，进入收集桶，经过静止，可进行提取，而不能冷凝的气体部分包括一氧化碳，氢气甲烷等可燃气体，通过管道回到炭化炉重新燃烧，为木炭机节省燃料。

与其他机器相比，本系统占地面积小，成本低廉，结构比较简单，安装方便，其他烟气处理系统一般采用水冷凝，活性炭吸附，电磁吸附等方法成本较高而且设备复杂体积较大，不适宜小型烧炭场使用，本系统能源主要消耗在水泵和烟气排放控制箱，相比其他设备的能源消耗几乎可以忽略不计，同时炭得无烟项目烟气处理系统的冷凝管设备的冷凝和冷凝水的冷却与木炭干馏炭化炉的自然冷凝同步进行，极大地节约了时间，基本可以做到烧炭和烟气处理同步进行，同时通过气液分离系统对烟气处理之后所得的废液中有很多可以二次利用的产品如煤焦油等可以经过二次处理后分离利用提高了产物利用率，做到了循环利用，同时本系统对烟气冷凝的粗木醋液呈现弱酸性，稀释后可对果树进行喷淋，有促进果树生长的作用，因此分离所得废液也可以作为商品进行售卖一定程度提高了经济效益摊平生产成本。

总体而言，炭得无烟项目冷凝液为水成本很低，而且利用完整的循环系统将冷凝水循环利用，且烟气冷凝分离所得产物，液态为粗木醋液，气态为该设备可以进行收集或进行二次燃烧也可作为木煤气单独燃烧，真正做到零污染，同时粗木醋液可以作为单独产品进行出售，做到循环利用的同时降低生产成本提高经济效益，在能耗方面，水泵和烟气排放控制箱的能耗相对电磁吸附装置的能耗基本可以忽略不计，同时烟气处理和烧炭装置同时进行，不存在时间的差距相当于缩短时间，效率方面不同型号的机器可以满足不同烧炭机器的要求从而满足各种炭厂需求，可以达到效率提升的目的。

3.适用范围及推广前景

近年来，国家和山东省出台新旧动能转换的政策，重点环保设备节能减排现代产业链两端，等科研投入、推广先进处理技术等。本设备通过高效率设计和持续研发减少成本，价格便宜，对废弃农林废料有机质利用达到90%以上，解决了秸秆和废弃果木枝条农林废料再利用问题和木炭生产工业中严重的空气污染问题，污染转化为农业生产生活中可以利用的木粗液生物质化肥和良好的木煤气生物质燃料，不仅适合大规模产业化生产，而且完全适合于小型农户家庭自主使用或自主创业。为普遍适应不同农户和木炭生产强企业生产量，公司前期进行用户需求分析根据各厂家需求量生产炭得无烟系列产品，以适应村镇和大中小型木炭加工企业。

参考文献

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