卧式连续生物炭炭化设备研制

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1、第30卷第13期农业工程学报Vol.30No.132014年7月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJul.2014203·农业生物环境与能源工程·卧式连续生物炭炭化设备研制※袁艳文，田宜水，赵立欣，姚宗路（农业部规划设计研究院，农业部农业废弃物能源化利用重点实验室，北京100125）摘要：针对中国生物炭设备中存在的运行不稳定、炭产出率低、副产品回收利用难等问题，该文设计了卧式连续生物炭炭化设备，热解反应器采用双层套筒结构，内层为炭化室，内置螺旋输送机，外层为高温烟气套筒，利用炭化自身产生的高温烟气燃烧产生的热量进

2、行炭化。选择了热解参数，开展了热工设计和可燃气燃烧器热计算，并对炭化室、高温烟气套筒等关键部件进行了结构设计。采用稻壳原料进行了炭化试验，试验结果表明，卧式连续炭化设备实现了连续稳定运行，炭化设备设计合理，原料适用性广，小时生产率为45kg/h，稻壳炭化终温为500℃，炭化得率质量分数为42%。实现了设计目标，提高了炭化得率，为中国生物炭产业的发展提供了理论基础和技术支持。关键词：生物质；燃烧；设计；炭化设备；卧式；连续doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.13.025中图分类号：TK6文献标志码：A文章编号：1002-6819(2014)-13-0203-0

3、8袁艳文，田宜水，赵立欣，等.卧式连续生物炭炭化设备研制[J].农业工程学报，2014，30(13)：203－210.YuanYanwen,TianYishui,ZhaoLixin,etal.Designandmanufactureofhorizontalcontinuousbiomasscarbonizationequipment[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2014,30(13):203－210.(inChinesewithEnglishabstra

4、ct)[8]闷烧，并在窑内进行缓慢冷却，最终制成炭。巴0引言[9]西利亚大学Rousset等研制了固定床外加热式热化石燃料的燃烧、农业和土地利用的变化以及解炭化系统，利用背压增压器来实现反应器增压，工业生产过程产生的大量CO2等温室气体导致全球使生物质热解炭化更加充分。印度博拉理工学院气候日益变暖，已成为当今影响最为深远的全球性（BITS）研制的内燃下吸式生物质热解装置，在炉[1]环境问题之一。目前，全球二氧化碳减排形势面内点燃生物质燃料，依靠燃料自身燃烧所提供的热临挑战和考验。[10]量维持热解。生物炭与普通木炭的不同之处在于，生物炭可国内许多科研机构和企业也开展了热裂解工[2][11]

5、以稳定地将碳元素固定长达数百年，其中的碳元艺以及设备等的研究，王有权等研制了敞开式快素被矿化后很难再分解。生物炭在农业上主要有碳速热解炭化窑，采用上点火式内燃控氧炭化工艺；[3-4][12]封存和改良土壤的作用，是未来减碳的主要途南京工业大学于红梅等设计了热管式生物质固径之一。同时，生物炭还是一种很好的低成本吸附定床气化炉，利用高温烟气加热热管蒸发段；山东[5]剂，可吸附一些常见的环境污染物包括农药、重理工大学研制了陶瓷球热载体加热下降管式生物金属[6-7]等。其炭化副产品焦油和木醋液都是很好[13][14]质热解装置；韩璋鑫设计了上吸式固定床快速的化工原料。[15]热解炭化炉；南昌大学阮

6、荣生等主要利用微波热目前，生物炭的制取已成为国内外的研究热解反应器制取生物炭。但是，传统窑式炭化炉间歇点。日本农林水产省森林综合研究所设计了一种移式生产，生产能力低，生产周期长，副产品回收利动式BA-Ⅰ型炭化窑，炭化原料在缺氧的环境下被用难，污染大，产炭质量难以保证，能源转换与利用率低，能耗高；内燃式炭化炉对生物质物料消耗较大且温度不易控制，炭品质不稳定，炭产出率低；收稿日期：2014-02-20修订日期：2014-05-08基金项目：2014年农村能源综合建设项目部分外热式固定床炭化炉，由于需要如微波、等离作者简介：袁艳文（1983－），女，湖南新化人，工程师，主要从事农子等热源，能源消

7、耗高，增加了成本。业生物环境与能源工程方面技术研究。北京农业部规划设计研究院，专利方面，中国生物质炭气油联产技术包括100125。Email：yuanyanwencaae@126.comCN102408901A，CN102015977A，CN2268027，※通信作者：田宜水（1972－），男，辽宁阜新人，研究员，主要从事生物质能资源开发利用研究工作。北京农业部规划设计研究院，CN202379966U，CN1020927