閉環(huán)式果木碳?xì)庋h(huán)利用系統(tǒng)

宋奎柱　尹修媛　穴岳　閆佳穎　邵鵬赫

摘要：針對蘋果種植村落和種植戶推出一種小型的低成本無污染高效率的農(nóng)林廢料制炭循環(huán)機(jī)器和一種針對機(jī)制炭廠的煙氣處理裝置。通過高溫?zé)峤鈱⑥r(nóng)林果木和秸稈廢料轉(zhuǎn)化為木炭，并同時得到化肥木粗液和木煤氣燃?xì)馊剂?，滿足農(nóng)林廢料處理，果樹化肥需求，生活燃?xì)庑枨蠛投救∨枨?。延伸蘋果產(chǎn)業(yè)鏈，廢物利用提高村民附加價值，通過副產(chǎn)品生產(chǎn)利用降低木炭生產(chǎn)和環(huán)保設(shè)備成本，使得木炭和蘋果產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)環(huán)保良性發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煙氣處理;閉環(huán)式果木碳?xì)庋h(huán)利用系統(tǒng);環(huán)保

山東煙臺的棲霞市蘋果產(chǎn)量已達(dá)到220萬噸，蘋果枝條產(chǎn)生量達(dá)到了20萬噸每年，大量廢棄枝條只能作為燒柴堆放，遺棄田間，既浪費資源，燃燒枝條還產(chǎn)生空氣污染。目前除了少量的農(nóng)戶燒柴，剩余廢棄枝條最高效的處理辦法是經(jīng)過炭廠炭化燒制成為木炭，但是這種方式也同樣面臨問題，傳統(tǒng)木材炭化工藝簡陋粗放，經(jīng)過簡單干餾制炭工藝后，木材干餾產(chǎn)生的煙氣被直接排向空氣中，因此碳廠都面臨被當(dāng)?shù)丨h(huán)保局關(guān)停的境遇。針對這一問題，做出一種對廢棄枝條高效利用并且符合國家環(huán)保要求的閉環(huán)式果木碳?xì)庋h(huán)利用系統(tǒng)。

1.裝置的工作原理

木材置入炭化爐中蓋蓋密封并連接處理系統(tǒng)管道對雙層炭化爐點火，再經(jīng)過一段時間后開始出現(xiàn)可燃煙氣，煙氣經(jīng)過排練控制箱達(dá)到一定顯示壓力后通入煙氣冷凝循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)過兩段式冷凝管進(jìn)行煙氣液化，箱內(nèi)循環(huán)管外進(jìn)行循環(huán)水噴淋，循環(huán)水通過管道連接外部冷凝塔和水泵進(jìn)行熱交換循環(huán)達(dá)到節(jié)水效果，內(nèi)部煙氣液化部分經(jīng)過閥門通過箱底沉降進(jìn)入木醋液和木焦油沉降分離箱，氣化部分沿著管道通入木煤氣收集口也可以通過過管道回到雙層干餾爐進(jìn)行燃燒節(jié)省燃料。同時我們的煙氣處理系統(tǒng)與木炭干餾炭化爐互相分離嗎，可以單獨安裝各種型號的炭化爐，因此可以滿足幾乎所有炭廠的要求。

2.與同類產(chǎn)品的比較

在該機(jī)器中我們使用了相對簡單的物理降溫法，同時使用水循環(huán)系統(tǒng)以達(dá)到節(jié)約用水和水資源循環(huán)利用的目的，煙氣排放控制箱可以使煙氣連續(xù)穩(wěn)定釋放，溫度壓力安全控制系統(tǒng)可以讓本系統(tǒng)的安全系數(shù)大大增加。

在傳統(tǒng)的木炭機(jī)中，冷水直接噴淋煙氣，被煙氣污染，產(chǎn)生大量廢水，無法分開利用。為解決這個問題，我們在第一次裝置中優(yōu)化冷凝方式，改為雙層隔板和冷凝管方案，煙氣通過冷凝塔之后，木醋液經(jīng)過液化冷凝成為液體，進(jìn)入收集桶，經(jīng)過靜止，可進(jìn)行提取，而不能冷凝的氣體部分包括一氧化碳，氫氣甲烷等可燃?xì)怏w，通過管道回到炭化爐重新燃燒，為木炭機(jī)節(jié)省燃料。

與其他機(jī)器相比，本系統(tǒng)占地面積小，成本低廉，結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝方便，其他煙氣處理系統(tǒng)一般采用水冷凝，活性炭吸附，電磁吸附等方法成本較高而且設(shè)備復(fù)雜體積較大，不適宜小型燒炭場使用，本系統(tǒng)能源主要消耗在水泵和煙氣排放控制箱，相比其他設(shè)備的能源消耗幾乎可以忽略不計，同時炭得無煙項目煙氣處理系統(tǒng)的冷凝管設(shè)備的冷凝和冷凝水的冷卻與木炭干餾炭化爐的自然冷凝同步進(jìn)行，極大地節(jié)約了時間，基本可以做到燒炭和煙氣處理同步進(jìn)行，同時通過氣液分離系統(tǒng)對煙氣處理之后所得的廢液中有很多可以二次利用的產(chǎn)品如煤焦油等可以經(jīng)過二次處理后分離利用提高了產(chǎn)物利用率，做到了循環(huán)利用，同時本系統(tǒng)對煙氣冷凝的粗木醋液呈現(xiàn)弱酸性，稀釋后可對果樹進(jìn)行噴淋，有促進(jìn)果樹生長的作用，因此分離所得廢液也可以作為商品進(jìn)行售賣一定程度提高了經(jīng)濟(jì)效益攤平生產(chǎn)成本。

總體而言，炭得無煙項目冷凝液為水成本很低，而且利用完整的循環(huán)系統(tǒng)將冷凝水循環(huán)利用，且煙氣冷凝分離所得產(chǎn)物，液態(tài)為粗木醋液，氣態(tài)為該設(shè)備可以進(jìn)行收集或進(jìn)行二次燃燒也可作為木煤氣單獨燃燒，真正做到零污染，同時粗木醋液可以作為單獨產(chǎn)品進(jìn)行出售，做到循環(huán)利用的同時降低生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟(jì)效益，在能耗方面，水泵和煙氣排放控制箱的能耗相對電磁吸附裝置的能耗基本可以忽略不計，同時煙氣處理和燒炭裝置同時進(jìn)行，不存在時間的差距相當(dāng)于縮短時間，效率方面不同型號的機(jī)器可以滿足不同燒炭機(jī)器的要求從而滿足各種炭廠需求，可以達(dá)到效率提升的目的。

3.適用范圍及推廣前景

近年來，國家和山東省出臺新舊動能轉(zhuǎn)換的政策，重點環(huán)保設(shè)備節(jié)能減排現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈兩端，等科研投入、推廣先進(jìn)處理技術(shù)等。本設(shè)備通過高效率設(shè)計和持續(xù)研發(fā)減少成本，價格便宜，對廢棄農(nóng)林廢料有機(jī)質(zhì)利用達(dá)到90%以上，解決了秸稈和廢棄果木枝條農(nóng)林廢料再利用問題和木炭生產(chǎn)工業(yè)中嚴(yán)重的空氣污染問題，污染轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中可以利用的木粗液生物質(zhì)化肥和良好的木煤氣生物質(zhì)燃料，不僅適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，而且完全適合于小型農(nóng)戶家庭自主使用或自主創(chuàng)業(yè)。為普遍適應(yīng)不同農(nóng)戶和木炭生產(chǎn)強(qiáng)企業(yè)生產(chǎn)量，公司前期進(jìn)行用戶需求分析根據(jù)各廠家需求量生產(chǎn)炭得無煙系列產(chǎn)品，以適應(yīng)村鎮(zhèn)和大中小型木炭加工企業(yè)。

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