本發(fā)明涉及固體廢棄物處理領(lǐng)域,具體涉及利用稻草制備生物炭基尿素肥料的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù):
生物質(zhì)炭是在低氧或無氧環(huán)境下,通過高溫裂解將植物碳化的產(chǎn)物,已成為近年來環(huán)境、農(nóng)林、能源等研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。生物質(zhì)炭為生物能源生產(chǎn)、土壤改良、肥料創(chuàng)新、溫室氣體減排、廢棄生物質(zhì)資源利用等問題提出了解決方法。生物質(zhì)炭的研究源于對(duì)亞馬遜河流域中部黑土的認(rèn)識(shí),土壤中含有大量生物質(zhì)炭,比附近不含有生物質(zhì)炭土壤的肥力更高,這一現(xiàn)象引起了全世界科學(xué)家對(duì)生物質(zhì)炭在土壤改良與減排溫室氣體等方面應(yīng)用的關(guān)注。上世紀(jì)九十年代中后期,利用現(xiàn)代熱解技術(shù)制備生物質(zhì)炭的研究開展。國外學(xué)者針對(duì)生物質(zhì)炭的熱解制備、自身性質(zhì)及對(duì)土壤的化學(xué)性質(zhì)、土壤物理性質(zhì)、微生物的影響等進(jìn)行了大量研究,并取得了相應(yīng)的成果。我國對(duì)生物質(zhì)炭在不同領(lǐng)域的應(yīng)用研究也很重視,但關(guān)于其對(duì)肥料的緩釋特性研究還處于起步階段。
全世界秸稈資源十分豐富,年產(chǎn)量在30億噸左右。而我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)作物稻草數(shù)量十分巨大,且種類眾多。據(jù)2003年調(diào)查統(tǒng)計(jì),稻草總量達(dá)7.94億噸左右,并且以每年0.13億噸的速度增長。同時(shí)存在以下缺點(diǎn),稻草的收集、運(yùn)輸、利用過程中機(jī)械設(shè)備成本過高,產(chǎn)業(yè)鏈較短,缺乏技術(shù)支持,人們認(rèn)知存在誤區(qū)等,導(dǎo)致農(nóng)作物稻草的利用率不高。焚燒過程污染空氣環(huán)境,危害人體健康,容易引發(fā)火災(zāi)。并且,焚燒稻草導(dǎo)致地面溫度急劇升高,能直接燒死、燙死土壤中的有益微生物,影響作物吸收土壤養(yǎng)分。
熱解技術(shù)為解決稻草利用問題提供了全新的途徑。將稻草進(jìn)行熱解處理,可獲得高附加值的生物油或化學(xué)制品,將生物質(zhì)炭制備成肥料可改善土壤肥力。該技術(shù)可提高稻草的利用和管理,有助于解決稻草隨意棄置、焚燒等環(huán)境問題。
現(xiàn)有技術(shù)公開了稻草生物質(zhì)炭基尿素及其制備方法。該方法的特征在于將稻草高溫裂解,得到稻草生物質(zhì)炭和可燃性氣體,并將尿素原料和稻草生物質(zhì)炭混合熔融、造粒,負(fù)壓下冷卻后進(jìn)行篩選,對(duì)篩選后的粒料進(jìn)行包膜,包裝,制得稻草生物質(zhì)炭基尿素。但是,粉碎的稻草直接高溫裂解,熱解氣中會(huì)夾雜大量飛灰,需進(jìn)行除塵處理,增大成本。高溫裂解過程產(chǎn)生的大量木醋液,隨熱解氣一起進(jìn)入后段,會(huì)降低熱解氣的品質(zhì)和熱值,且對(duì)燃燒器有一定的腐蝕性。高溫裂解過程中添加的裂解催化劑,影響熱解炭及生物炭基尿素肥料的品質(zhì),且增加原料的處理成本。另外,粉碎的稻草體密度非常小,催化劑的體密度比較大,兩者的形狀差別非常大,很難混合均勻,從而影響催化效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明旨在提供一種利用稻草制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)易操作,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠。處理過程清潔節(jié)能,無污染物排放。整個(gè)系統(tǒng)熱效率高,運(yùn)行費(fèi)用低,產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu),經(jīng)濟(jì)效益明顯。
本發(fā)明公開了一種利用稻草制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的系統(tǒng),其特征在于,所述系統(tǒng)包括儲(chǔ)料坑以及依次連接的上料進(jìn)料裝置、旋轉(zhuǎn)床熱解爐、混合料倉、圓盤造粒機(jī)、烘干裝置、打包裝置;
所述儲(chǔ)料坑用于存儲(chǔ)稻草原料;
所述上料進(jìn)料裝置具有稻草原料入口、稻草原料出口,所述稻草通過抓斗由所述儲(chǔ)料坑運(yùn)送至所述上料進(jìn)料裝置中;
所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐具有進(jìn)料口和生物質(zhì)炭出口,所述進(jìn)料口處設(shè)置有勻料器;所述進(jìn)料口與所述上料進(jìn)料裝置的稻草原料出口連接;
所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐為環(huán)形密封結(jié)構(gòu),依次包括設(shè)置有紅外輻射加熱管的紅外加熱區(qū)、設(shè)置有蓄熱式燃?xì)廨椛涔艿娜細(xì)饧訜釁^(qū),并且,所述紅外加熱區(qū)與所述勻料器的出料端相通;
所述混合料倉具有生物質(zhì)炭入口、粘結(jié)劑入口、尿素肥料入口、混合物出口;所述生物質(zhì)炭入口與所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐的生物質(zhì)炭出口通過出料裝置連接;
所述圓盤造粒機(jī)具有混合物入口、粒狀混合物出口;所述混合物入口與所述混合料倉的混合物出口連接;
所述烘干裝置具有粒狀混合物入口、干燥混合物出口;所述粒狀混合物入口與所述圓盤造粒機(jī)的粒狀混合物出口通過輸送皮帶連接;
所述打包裝置具有干燥混合物入口、產(chǎn)物出口;所述干燥混合物入口與所述烘干裝置的干燥混合物出口連接。
上述的系統(tǒng)中,還包括熱解油氣冷卻裝置、油水分離裝置;
所述熱解油氣冷卻裝置具有熱解油氣入口、油水出口、熱解氣出口,所述熱解油氣入口與所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐中的熱解油氣出口連接,所述熱解氣出口與所述蓄熱式燃?xì)廨椛涔苓B接;
所述油水分離裝置具有油水入口、熱解油出口、木醋液出口;所述油水入口與所述熱解油氣冷卻裝置的油水出口連接。
上述的系統(tǒng)中,還包括煙囪排煙裝置,具有煙氣入口、達(dá)標(biāo)煙氣出口;所述煙氣入口與所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐的煙氣出口連接。
優(yōu)選的,所述上料進(jìn)料裝置的下端設(shè)置有物料計(jì)量器,用于計(jì)量所述稻草原料的輸送速度;
所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐的紅外加熱區(qū)中,每兩根所述紅外輻射加熱管之間設(shè)置有翻料器,所述翻料器用于翻動(dòng)所述稻草原料,促進(jìn)水分的揮發(fā)。
進(jìn)一步的,所述圓盤造粒機(jī)中,所述混合物入口位于圓盤造粒機(jī)上部,所述粒狀混合物出口位于圓盤造粒機(jī)下部,并在其中的圓盤上方設(shè)置水噴頭。
本發(fā)明還公開了一種基于上述系統(tǒng)利用稻草制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的方法,其特征在于,包括步驟:
A、將稻草原料運(yùn)送至所述儲(chǔ)料坑堆放1~3天,之后經(jīng)由所述抓斗運(yùn)送至所述上料進(jìn)料裝置中;
B、所述稻草原料通過所述上料進(jìn)料裝置進(jìn)入所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐中,在所述勻料器的作用下均勻布置在料板上,依次通過所述紅外加熱區(qū)、燃?xì)饧訜釁^(qū),所述稻草原料中的水分和有機(jī)揮發(fā)分被依次分離,得到生物質(zhì)炭;
C、將所述生物質(zhì)炭運(yùn)送至所述混合料倉中,并向其中加入粘結(jié)劑和尿素肥料進(jìn)行混合,得到混合物;
D、將所述混合物送入所述圓盤造粒機(jī)中,啟動(dòng)圓盤造粒機(jī),開啟水噴頭噴入一定量的水分,進(jìn)行造粒處理,得到粒狀混合物;
E、將所述粒狀混合物依次送入所述烘干裝置、打包裝置中進(jìn)行烘干、打包處理后得到所需產(chǎn)物,即生物質(zhì)炭基尿素肥料。
上述利用稻草制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的方法中,在所述A步驟之前,還包括稻草原料的預(yù)處理步驟:
將稻草進(jìn)行破碎至粒徑<50㎜;和/或,將含水率≥20wt%的稻草烘干至含水率為15~20wt%;將粒徑<50㎜、含水率為15~20wt%的稻草壓塊。
上述利用稻草制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的方法中,所述B步驟中,所述旋轉(zhuǎn)床熱解爐的轉(zhuǎn)速為10~40min/r;所述料板上的稻草原料厚度為20~50㎜;所述紅外加熱區(qū)中的紅外輻射加熱管與所述稻草原料上表面的垂直距離為50~80㎜,輻射紅外光波長為1~30μm;翻料器下邊緣與所述料板表面的垂直距離為5~10㎜;所述燃?xì)饧訜釁^(qū)中的蓄熱式燃?xì)廨椛涔芘c所述稻草原料上表面的垂直距離為50~80㎜,蓄熱式燃?xì)廨椛涔艿臏囟葹?50~700℃。
上述利用稻草制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的方法中,所述C步驟中,所述生物質(zhì)炭與尿素肥料的質(zhì)量比為5:0.8~1.4,所述粘結(jié)劑的添加量占所述混合物的百分比為8~12wt%;所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉或氧化淀粉中的一種。
上述利用稻草制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的方法中,所述圓盤造粒機(jī)的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速為30r/min,所述轉(zhuǎn)盤的傾斜角度為45°;所述噴入的水分占所述混合物的百分比為12~25wt%;所述烘干溫度為40~65℃。
本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)床熱解爐可實(shí)現(xiàn)稻草原料的熱解處理,獲得高附加價(jià)值的熱解油和木醋液。熱解過程中,稻草原料相對(duì)料板靜止,避免產(chǎn)生飛灰,無需除塵,且保證熱解油和熱解氣的品質(zhì)。直接將熱解油作為產(chǎn)品回收,無需添加催化劑,一方面降低催化劑制備成本,另一面保留生物質(zhì)炭自身的品質(zhì)。蓄熱式燃?xì)廨椛涔芘欧诺臒煔獠慌c熱解油氣接觸,大大降低后序處理成本。
本發(fā)明選用紅外輻射,可比對(duì)流換熱提供高達(dá)70多倍的熱流密度。在旋轉(zhuǎn)床熱解爐的進(jìn)料口端增設(shè)紅外輻射加熱管,可大大降低熱解過程中的能耗,同時(shí)縮短熱解時(shí)間,提高旋轉(zhuǎn)床熱解爐的處理能力。
附圖說明
圖1為本發(fā)明利用稻草制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的系統(tǒng)示意圖。
圖2本發(fā)明實(shí)施例中利用圖1所示的系統(tǒng)制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的方法流程示意圖。
附圖中的附圖標(biāo)記如下:
1、儲(chǔ)料坑;2、上料進(jìn)料裝置;3、旋轉(zhuǎn)床熱解爐;4、混合料倉;5、圓盤造粒機(jī);6、烘干裝置;7、打包裝置;8、熱解油氣冷卻裝置;9、油水分離裝置;10、煙囪排煙裝置。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明,以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而,以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的,而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
如圖1所示,為本發(fā)明利用稻草制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)包括儲(chǔ)料坑1、上料進(jìn)料裝置2、旋轉(zhuǎn)床熱解爐3、混合料倉4、圓盤造粒機(jī)5、烘干裝置6、打包裝置7、熱解油氣冷卻裝置8、油水分離裝置9、煙囪排煙裝置10。其中,各裝置的功能和連接關(guān)系如下:
儲(chǔ)料坑1用于儲(chǔ)存經(jīng)預(yù)處理的稻草原料,其中的稻草原料可通過抓斗運(yùn)送至上料進(jìn)料裝置2中。
上料進(jìn)料裝置2設(shè)置有密封裝置,用于將由儲(chǔ)料坑1運(yùn)送的稻草原料送入旋轉(zhuǎn)床熱解爐3中,具有稻草原料入口、稻草原料出口。其下端設(shè)置有物料計(jì)量器,用于計(jì)量稻草原料的輸送速度。
旋轉(zhuǎn)床熱解爐3為環(huán)形密封結(jié)構(gòu),爐膛內(nèi)部設(shè)置有布料裝置、加熱裝置及翻料裝置。在旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的進(jìn)料口端設(shè)置有勻料器,可將稻草原料均勻布置在旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的料板上。
旋轉(zhuǎn)床熱解爐3依次包括紅外加熱區(qū)、燃?xì)饧訜釁^(qū)。其中,紅外加熱區(qū)與勻料器的出料端相通,其中設(shè)置有2~4根紅外輻射加熱管,紅外輻射加熱管設(shè)置在料板的上方,每兩根紅外輻射加熱管之間設(shè)置有翻料器,用于翻動(dòng)稻草原料,促進(jìn)水分的揮發(fā),并在頂部設(shè)置有水分引出管道。在末根紅外輻射加熱管至旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的出料口之間設(shè)置有多根蓄熱式燃?xì)廨椛涔?,?duì)料板上的稻草原料進(jìn)一步加熱。本發(fā)明中,不限制紅外輻射加熱管和蓄熱式燃?xì)廨椛涔艿募訜岱绞胶蛿?shù)量。
旋轉(zhuǎn)床熱解爐3用于對(duì)稻草原料進(jìn)行熱解處理,可得到生物質(zhì)炭,其具有進(jìn)料口和生物質(zhì)炭出口,頂部設(shè)置有熱解油氣出口。其中,進(jìn)料口與上料進(jìn)料裝置2的稻草原料出口連接。
混合料倉4用于混合生物質(zhì)炭和尿素肥料,可得到混合物,其具有生物質(zhì)炭入口、粘結(jié)劑入口、尿素肥料入口、混合物出口。其中,生物質(zhì)炭入口與旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的生物質(zhì)炭出口通過出料裝置連接。
圓盤造粒機(jī)5用于混合物的造粒,可得到粒狀混合物,其具有混合物入口、粒狀混合物出口。其中,混合物入口與混合料倉4的混合物出口連接。并且,混合物入口位于圓盤造粒機(jī)5的上部,粒狀混合物出口位于下部,并在其中的圓盤上方設(shè)置水噴頭。
烘干裝置6用于粒狀混合物的干燥,其具有粒狀混合物入口、干燥混合物出口。其中,粒狀混合物入口與圓盤造粒機(jī)5的粒狀混合物出口通過輸送皮帶連接。
打包裝置7用于對(duì)干燥后的混合物進(jìn)行打包處理,可得到最終產(chǎn)物,其具有干燥混合物入口、產(chǎn)物出口。其中,干燥混合物入口與烘干裝置6的干燥混合物出口連接。
熱解油氣冷卻裝置8用于冷卻稻草原料熱解過程產(chǎn)生的熱解油氣,具有熱解油氣入口、油水出口、熱解氣出口。其中,熱解油氣入口與旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的熱解油氣出口連接,熱解氣出口與旋轉(zhuǎn)床熱解爐3中設(shè)置的蓄熱式燃?xì)廨椛涔苓B接。
油水分離裝置9用于分離熱解油氣冷卻后產(chǎn)生的油水,其具有油水入口、熱解油出口、木醋液出口。其中,油水入口與熱解油氣冷卻裝置8的油水出口連接。
煙囪排煙裝置10用于凈化處理煙氣,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行排放,其具有煙氣入口、達(dá)標(biāo)煙氣出口。其中,煙氣入口與旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的煙氣出口連接。
如圖2所示,為本發(fā)明實(shí)施例基于圖1所示的系統(tǒng)制備生物質(zhì)炭基尿素肥料的方法,包括步驟:
(1)稻草預(yù)處理
該步驟用于對(duì)稻草進(jìn)行預(yù)處理,最終得到滿足旋轉(zhuǎn)床熱解爐3進(jìn)料要求的稻草原料,可包括以下一項(xiàng)或多項(xiàng)。
破碎:將送來的稻草通過兩級(jí)破碎裝置進(jìn)行破碎,破碎至粒徑<50㎜的碎料備用。
干燥脫水:根據(jù)稻草自身含水率的高低選擇是否需要該預(yù)處理過程。當(dāng)?shù)静莺省?0wt%(wt%為質(zhì)量百分比)時(shí),將其烘干至含水率為15~20wt%。
壓塊:將粒徑<50㎜、含水率為15~20wt%的稻草壓塊。壓塊的大小也可根據(jù)現(xiàn)有的模具而定。
該步驟非必須步驟,旋轉(zhuǎn)床熱解爐3可對(duì)含水率低于85wt%的含水稻草直接進(jìn)行處理。
(2)稻草原料的儲(chǔ)存和輸送
將得到的經(jīng)預(yù)處理的稻草原料運(yùn)送至儲(chǔ)料坑1堆放1~3天。然后,通過抓斗將儲(chǔ)料坑1中的稻草原料送至上料進(jìn)料裝置2中。通過控制上料進(jìn)料裝置2下端的物料計(jì)量器,可調(diào)整進(jìn)料速度,從而控制旋轉(zhuǎn)床熱解爐3中的稻草原料的布料厚度。
(3)稻草的熱解處理
將稻草原料通過帶有密封裝置的上料進(jìn)料裝置2送入旋轉(zhuǎn)床熱解爐3中。進(jìn)料口處設(shè)置的勻料器將稻草原料均勻布置在料板上。稻草原料在料板上隨旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的旋轉(zhuǎn)依次通過紅外加熱區(qū)、燃?xì)饧訜釁^(qū),可得到生物質(zhì)炭。
其中,料板上的稻草原料厚度為20~50㎜。旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的轉(zhuǎn)速設(shè)置為10~40min/r。
在紅外加熱區(qū)中,紅外輻射加熱管與料板上稻草原料上表面的垂直距離為50~80㎜。翻料器下邊緣與料板表面的垂直距離為5~10㎜,用于稻草原料的翻動(dòng),促進(jìn)下層稻草原料升溫后水分的揮發(fā)。
輻射紅外光波長為1~30μm,該波長紅外光頻率與稻草原料中水分子的波長固有頻率相等,從而可快速被水吸收,水分溫度得以快速升高。并且,由于紅外線的熱量傳遞不需要中間介質(zhì),可以直接透入到物體內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)料板表層和內(nèi)層稻草原料的水分溫度同時(shí)升高。
紅外輻射可比對(duì)流換熱提供高達(dá)70多倍的熱流密度。因此,在旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的進(jìn)料口端增設(shè)紅外輻射加熱管,可大大降低熱解過程中的能耗,同時(shí)縮短熱解時(shí)間,提高旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的處理能力。
在燃?xì)饧訜釁^(qū)中,蓄熱式燃?xì)廨椛涔芘c料板上稻草原料上表面的垂直距離為50~80㎜,蓄熱式燃?xì)廨椛涔艿臏囟葹?50~700℃,進(jìn)一步為旋轉(zhuǎn)床熱解爐3提供熱量。
在旋轉(zhuǎn)床熱解爐3中,整個(gè)熱解過程采用了輻射加熱的方式。由于輻射能與輻射距離成反比,且需要避免稻草原料與輻射管接觸,造成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)異常,因此,優(yōu)選輻射管距離稻草原料上表面的垂直距離控制在50~80mm。
稻草原料依次經(jīng)過紅外加熱區(qū)和燃?xì)饧訜釁^(qū)的熱解處理后,其中的水分和有機(jī)揮發(fā)分依次被分離,可得到生物質(zhì)炭。其中,在紅外加熱區(qū)熱解過程產(chǎn)生的水分通過水分引出管道引出并冷卻,作為本發(fā)明系統(tǒng)的循環(huán)回用水分。
稻草原料熱解產(chǎn)生的熱解油氣送入熱解油氣冷卻裝置8中,經(jīng)冷凝后可得到熱解氣和油水。然后,將熱解氣送入旋轉(zhuǎn)床熱解爐3的蓄熱式燃?xì)廨椛涔苤羞M(jìn)行燃燒,為其提供熱量,燃燒后的煙氣送入煙囪排煙裝置10中進(jìn)行處理,達(dá)標(biāo)排放。將油水送入油水分離裝置9中,經(jīng)分離可得到熱解油和木醋液。其中,部分木醋液回流至熱解油氣冷卻裝置9中,通過直接冷卻和循環(huán)冷卻水間接冷卻對(duì)熱解油氣進(jìn)行冷卻。在熱解過程中,水先從旋轉(zhuǎn)床熱解爐3中分離出,在對(duì)熱解油氣進(jìn)行冷卻的過程中,冷卻水與熱解油氣間接接觸,從而可獲得高純度的木醋液,提高產(chǎn)品品質(zhì),所得木醋液可直接作為產(chǎn)品外售。
(4)生物質(zhì)炭和尿素肥料的混合處理
上述步驟得到的生物質(zhì)炭通過出料裝置送入混合料倉4中,同時(shí),向其中加入粘結(jié)劑和尿素肥料進(jìn)行混合,可得到混合物。
該步驟中,生物質(zhì)炭與尿素肥料的質(zhì)量比為5:0.8~1.4。粘結(jié)劑選用羧甲基纖維素鈉或是氧化淀粉。粘接劑的添加量占混合物的百分比為8~12wt%。
(5)混合物的造粒
將上述步驟得到的混合物從圓盤造粒機(jī)5的上方送入,啟動(dòng)圓盤造粒機(jī)5,將其中轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速調(diào)至30r/min,轉(zhuǎn)盤的傾斜角度為45°。并且,開啟圓盤上方的水噴頭,噴入一定量的水分。控制水分占混合物的百分比為12~25wt%,進(jìn)行造粒處理,可得到粒狀混合物。成型的粒狀混合物從圓盤造粒機(jī)5下方的粒狀混合物出口輸出。
該步驟中,對(duì)混合物的成型造??蛇x用圓盤造粒機(jī)以外的其它任意滿足造粒要求的造粒設(shè)備。
(6)烘干打包
粒狀混合物經(jīng)由輸送皮帶送入烘干裝置6中,在40~65℃的溫度下烘干。然后,送入打包裝置7中進(jìn)行打包,得到最終產(chǎn)物,即生物質(zhì)炭基尿素肥料。
實(shí)施例1
由湖北松滋提供30t稻草秸稈,含水率在17±1.5wt%之間,經(jīng)過兩級(jí)破碎至粒徑<30mm后進(jìn)行壓塊,壓塊得到截面直徑為30±2mm,長度為80±20mm的圓柱體棒料,即為稻草原料。
將稻草原料送入儲(chǔ)料坑中,然后通過抓斗將儲(chǔ)料坑中的稻草原料送至上料進(jìn)料裝置,稻草原料通過帶有密封裝置的上料進(jìn)料裝置進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床熱解爐中。在勻料器的作用下,稻草原料均勻布置在料板上,布料厚度控制在23±3mm。
稻草原料隨著料板依次經(jīng)過紅外加熱區(qū)、燃?xì)饧訜釁^(qū),控制旋轉(zhuǎn)床熱解爐的轉(zhuǎn)速為15±5min/r。紅外輻射加熱管、蓄熱式燃?xì)廨椛涔芫嚯x稻草原料上表面的垂直距離為50mm。輻射紅外光波長為1~25μm,稻草料中的水分溫度快速升高,表層的水分快速揮發(fā),并隨設(shè)置在旋轉(zhuǎn)床熱解爐頂部的引出管道引出。在翻料器作用下,下層稻草原料被翻動(dòng),促進(jìn)下層水分的揮發(fā)。
然后,稻草原料進(jìn)入燃?xì)饧訜釁^(qū)。此時(shí),其中95wt%以上的水分已揮發(fā)。蓄熱式燃?xì)廨椛涔艿臏囟葹?70±20℃,稻草溫度繼續(xù)升高,有機(jī)揮發(fā)分和殘留水分得以揮發(fā)。紅外加熱區(qū)和燃?xì)饧訜釁^(qū)導(dǎo)出的氣體產(chǎn)物分別進(jìn)行冷卻回收。
得到的生物質(zhì)炭通過出料裝置送入混合料倉中,與尿素肥料以及粘結(jié)劑混合。生物質(zhì)炭與尿素肥料的質(zhì)量比為5:1。粘結(jié)劑選用羧甲基纖維素鈉,添加量占混合物總量的10wt%。
將混合物送入圓盤造粒機(jī)中,開啟水噴頭,噴入的水分占混合物的15wt%,成型的粒狀混合物從圓盤下方離開圓盤造粒機(jī),通過鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)送入烘干裝置,在40℃進(jìn)行烘干。
稻草原料熱解產(chǎn)生的熱解油氣進(jìn)行冷卻和油水分離,得到熱解油和木醋液產(chǎn)品。油氣冷卻后的不凝熱解氣作為蓄熱式燃?xì)廨椛涔艿娜細(xì)夤┙o燃燒,燃燒后的煙氣通過煙囪排煙裝置排放。
上述實(shí)施例中,30t稻草通過處理后獲得2.4t熱解油、5.4t熱解水、5.4t木醋液和14t生物質(zhì)炭基尿素肥料。
實(shí)施例2
本實(shí)施例采用與實(shí)施例1相同的系統(tǒng)和方法。其中,在旋轉(zhuǎn)床熱解爐中,稻草原料在料板上的布料厚度控制在35±2mm;旋轉(zhuǎn)床熱解爐的轉(zhuǎn)速為20±5min/r;紅外輻射加熱管、蓄熱式燃?xì)廨椛涔芫嚯x稻草原料上表面的垂直距離為70mm;輻射紅外光波長為1~30μm;蓄熱式燃?xì)廨椛涔艿臏囟葹?70±10℃。
制得的生物質(zhì)炭通過出料裝置送入混合料倉中,與尿素肥料以及粘結(jié)劑混合。生物質(zhì)炭與尿素肥料的質(zhì)量比為5:0.8。粘結(jié)劑選用羧甲基纖維素鈉,添加量占混合物總量的8wt%。
將混合物送入圓盤造粒機(jī)中,開啟水噴頭,噴入的水分占混合物的12wt%,成型的粒狀混合物從圓盤下方離開圓盤造粒機(jī),通過輸送皮帶送入烘干裝置,在50℃進(jìn)行烘干。
上述實(shí)施例中,30t稻草通過處理后獲得2.5t熱解油、5.3t熱解水、5.6t木醋液和13.6t生物質(zhì)炭基尿素肥料。
實(shí)施例3
本實(shí)施例采用與實(shí)施例1相同的系統(tǒng)和方法。其中,在旋轉(zhuǎn)床熱解爐中,稻草原料在料板上的布料厚度控制在45±5mm;旋轉(zhuǎn)床熱解爐的轉(zhuǎn)速為37±3min/r;紅外輻射加熱管、蓄熱式燃?xì)廨椛涔芫嚯x稻草原料上表面的垂直距離為80mm;輻射紅外光波長為1~30μm;蓄熱式燃?xì)廨椛涔艿臏囟葹?90±15℃。
制得的生物質(zhì)炭通過出料裝置送入混合料倉中,與尿素肥料以及粘結(jié)劑混合。生物質(zhì)炭與尿素肥料的質(zhì)量比為5:1.4。粘結(jié)劑選用氧化淀粉,添加量占混合物總量的12wt%。
將混合物送入圓盤造粒機(jī)中,開啟水噴頭,噴入的水分占混合物的25wt%,成型的粒狀混合物從圓盤下方離開圓盤造粒機(jī),通過輸送皮帶送入烘干裝置,在65℃進(jìn)行烘干。
上述實(shí)施例中,30t稻草通過處理后獲得2.2t熱解油、5.6t熱解水、5.1t木醋液和14.9t生物質(zhì)炭基尿素肥料。
本發(fā)明所述工藝方法可長期平穩(wěn)操作,設(shè)備故障率極低。
最后應(yīng)說明的是:顯然,上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例,而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。