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一种碳化稻壳的生产处理工艺的制作方法

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  稻壳的理化特性:稻壳是由外颖、内颖,护颖和小穗轴等几部分所组成,外颖顶部之外长有鬓毛状的毛。正稻壳则是由一些粗燥的厚壁细胞组成,其厚度大约24~30微米,稻壳富含纤维素、木质素、二氧化硅,其中脂肪、蛋白质的含量较低,基于稻谷品种、地区、气候等差异,其化学组成会有差异。

  碳化稻壳是指稻壳经过加热至其着火点温度以下,使其不充分燃烧而形成的木炭化物质,其具有体轻,导热性低的特性。在工业生产上可用作钢、铁等生产的保温隔热材料,在农业上可用于蔬菜、花卉、苗木、果树及其他作物栽培、改良土壤,在生活上可作清洁能源以供生火、取暖等,也可当作生产炼钢辅料的原料,根据c含量的不同在市场上价格也不一,分辨不同品质的稻壳可以用手搓,碎成颗粒状的黑色固体,且不会揉成团、沙粒状,这样的稻壳是品质非常好的,向成灰状的,品质就很低,用在炼钢上会对钢产生不良影响。在农业中,一方面育苗基质中炭化稻壳一般容重为0.15-0.24g/立方厘米,总孔隙度82.5%(大57.5%,小25%),质轻,透气、吸湿性适中,不宜出现过干过湿现象,但也要注意供液过量时,出现湿害。天成炭化稻壳含氮量0.54%,速效磷66mg/kg,速效钾0.66%,营养丰富,高温炭化,不带病菌。ph值为6.5-7.7,若使用前没有水洗,炭化形成的k2co3会使ph值升至9以上,因此使用前宜水洗;另一方面对于许多好钾元素的作物来讲,育苗基质中炭化稻壳或草木灰,能增加钾素;使土壤疏松、透气、颜色变深,多吸收太阳热能,提高土温,一般天成碳化稻壳的含量可占育苗基质含量的20%~30%。天成稻壳炭化时应掌握好适宜的程度,一般应使稻壳完全炭化,但仍基本保持原形为好,如缺乏稻壳,也可用种植食用菌后的废棉籽屑代替,与园土、厩肥一同堆沤发酵。

  当前,现有的生产制备碳化稻壳的工艺较为复杂,且生产所带来的成本偏高,生产效率比较低下,而且产出的碳化稻壳质量差,这是目前所亟待解决的。

  发明目的:本发明的目的是提供一种碳化稻壳的生产处理工艺,其生产的基本工艺设计结构符合常理,且碳化稻壳生产效率高、质量稳定。

  技术方案:本发明提供一种碳化稻壳的生产处理工艺,包括以下步骤,步骤1、进料,原料稻壳由船运至厂区后,经吸料机由软管输送入生产车间二层原料筒仓,进行少数的存储,产生的少量粉尘由车间除尘机做处理。步骤2、投料,原料筒仓内的稻壳由螺旋输送机送到碳化炉内部,其中,螺旋输送机为密闭结构且与碳化炉进料口连接紧密,无粉尘废气产生。步骤3、碳化,稻壳在汽化炉内由上至下经过干燥层、热解层、氧化层、还原层、冷却层,由螺旋机送出炭,稻壳原料在炉内与通入的空气进行热解、氧化、还原、冷却过程,转化为可燃气体,其中,燃气主要成分为一氧化碳、氢气、甲烷。步骤4、步骤3中的可燃气体进入燃气锅炉,气体产生的生物质可燃气不经过降温处理,经燃气整压风机直接输出至燃气锅炉隔绝燃烧室燃烧,生物质可燃气保持在350摄氏度以上,稻壳焦油以气态形式存在于生物质可燃气中,经高温燃烧后分解为二氧化碳和水,其中,高温燃烧的温度为1100摄氏度。步骤5、步骤3中的汽化后的稻壳炭从汽化炉下方出碳螺旋输送机和星型卸料器排出汽化炉,通过炉底的冷却结构在隔绝空气条件下进行完全冷却后,依次通过旋风收料、布袋收料后进入小炭仓,最后经人工装袋包装后将产品放置在仓库中储存。

  本技术方案的,所述步骤3中每批次产品生产开始时采用少了秸秆对稻壳进行直接引燃,时间约为5分钟,其中,炉内稻壳在100摄氏度-200摄氏度放出物料吸附的水分,在200摄氏度-260摄氏度有机物开始分解,在350摄氏度-400摄氏度有机物快速分解,并气化生成可燃气体,在600摄氏度-700摄氏度物料完成热解不再有气体逸出。

  本技术方案的,所述步骤3中的可燃气体进入燃气锅炉,净化后的生物质燃气经生产副产品蒸汽,燃烧废气经耐高温布袋除尘器处理后高空排放。

  本技术方案的,所述步骤3中的汽化后的稻壳炭从汽化炉下方出碳螺旋输送机和星型卸料器排出汽化炉,旋风收料和布袋收料为并联结构,净化后废气经1根15-20米高的排气筒排放。

  与现有技术相比,本发明的一种碳化稻壳的生产处理工艺的有益效果在于:其生产的基本工艺设计结构符合常理,且碳化稻壳生产效率高、质量稳定。

  图3是本发明一种碳化稻壳的生产处理工艺的碳化稻壳输送和收集系统工艺流程图;

  图7是本发明一种碳化稻壳的生产处理工艺的微动力生活垃圾污水处理装置处理流程结构示意图;

  图中序号如下:1-汽化炉本体、2-燃气增压风机、3-燃烧器、4-除尘器、5-锅炉引风机、6-烟囱、7-排炭螺旋输送机、8-鼓风机、9-绝热燃烧室、10-蒸汽锅炉、11-旋风分离器、12-碳仓、13-引风机、14-脉冲除尘器。

  如图1、图2和图3所示的一种碳化稻壳的生产处理工艺,包括以下步骤,步骤1、进料,原料稻壳由船运至厂区后,经吸料机由软管输送入生产车间二层原料筒仓,进行少数的存储,产生的少量粉尘由车间除尘机做处理。步骤2、投料,原料筒仓内的稻壳由螺旋输送机送到碳化炉内部,其中,螺旋输送机为密闭结构且与碳化炉进料口连接紧密,无粉尘废气产生。步骤3、碳化,稻壳在汽化炉内由上至下经过干燥层、热解层、氧化层、还原层、冷却层,由螺旋机送出炭,稻壳原料在炉内与通入的空气进行热解、氧化、还原、冷却过程,转化为可燃气体,其中,燃气主要成分为一氧化碳、氢气、甲烷。步骤4、步骤3中的可燃气体进入燃气锅炉,气体产生的生物质可燃气不经过降温处理,经燃气整压风机直接输出至燃气锅炉隔绝燃烧室燃烧,生物质可燃气保持在350摄氏度以上,稻壳焦油以气态形式存在于生物质可燃气中,经高温燃烧后分解为二氧化碳和水,其中,高温燃烧的温度为1100摄氏度。步骤5、步骤3中的汽化后的稻壳炭从汽化炉下方出碳螺旋输送机和星型卸料器排出汽化炉,通过炉底的冷却结构在隔绝空气条件下进行完全冷却后,依次通过旋风收料、布袋收料后进入小炭仓,最后经人工装袋包装后将产品放置在仓库中储存。

  进一步优选的,所述步骤3中每批次产品生产开始时采用少了秸秆对稻壳进行直接引燃,时间约为5分钟,其中,炉内稻壳在100摄氏度-200摄氏度放出物料吸附的水分,在200摄氏度-260摄氏度有机物开始分解,在350摄氏度-400摄氏度有机物快速分解,并气化生成可燃气体,在600摄氏度-700摄氏度物料完成热解不再有气体逸出,在满足燃气热值及产量稳定的情况下,尽量将稻壳原料气化温度控制在较低水平,同时通过合理的设计汽化炉,调节稻壳原料在炉内的停留时间,保证碳化稻壳的质量;及所述步骤3中的可燃气体进入燃气锅炉,净化后的生物质燃气经生产副产品蒸汽,燃烧废气经耐高温布袋除尘器处理后高空排放;及所述步骤3中的汽化后的稻壳炭从汽化炉下方出碳螺旋输送机和星型卸料器排出汽化炉,旋风收料和布袋收料为并联结构,净化后废气经1根15-20米高的排气筒排放。

  本发明碳化稻壳的生产处理工艺的水平衡见图4,主要由职工生活垃圾污水、软水制备废水和锅炉排污水。职工生活垃圾污水利用微动力生活垃圾污水处理装置处理后达到“农田水灌溉水质标准”要求,就近于农田灌溉、不排放。软水制备废水,采用离子交换原理,将自来水中的钙、镁离子置换出去,当离子树脂吸收一定量的钙镁离子后,用饱和的食盐水反冲树脂层,把树脂上的钙镁离子再置换出来,恢复树脂交换能力并将废液污水排出,其中,软水制备系统排水量约占锅炉用水量的5%、约为1350t/a,废水中主要污染因子为ph、cod、ss,经中和处理后和生活垃圾污水一起进入微动力生活垃圾污水处理装置,处理后用于厂区附近农田的灌溉。锅炉水源为自来水,用水量约为27000t/a,锅炉水处理为定期向锅炉内投入一定量的软水剂,使锅炉中的结垢物质转变成污垢,然后通过锅炉排污将沉渣排出,进而达到或减缓锅炉结垢的目的(类比同类型燃气锅炉,锅炉排污水约占锅炉用水量5%、约1350t/a),废水中主要污染因子为ph、cod、ss,经中和处理后和生活垃圾污水一起进入微动力生活垃圾污水处理装置,处理后用于厂区附近农田的灌溉。

  如图7所示,处理后废水中cod、ss、氨氮、tp的浓度分别为100mg/i、50mg/i、15mg/i、0.5mg/i能达到“农田水灌溉水质标准”。

  本发明的碳化稻壳的生产处理工艺,废气主要有一下几类:稻壳进料粉尘(g1)、燃气锅炉产生的废气(g2)、碳化稻壳进料仓产生的粉尘(g3)、包装流程产生的粉尘(g4)。

  稻壳进料粉尘(g1):稻壳因跌落到筒仓内而产生含尘废气,主要为碎稻壳和尘灰,粉尘产生量按原料量的0.1%计,全年进料粉尘产生量约为8.4t/a,在筒仓顶部内配套脉冲式布袋除尘器,风机风量为10000立方米/每小时,全年进料上班时间按照1500小时计算,处理废气量为1500万立方米/a,布袋除尘器处理效率在99%以上,废气粉尘初始浓度为560mg/立方米,除尘后的排放浓度为5.6mg/立方米,排放量约为0.084t/a,处理后废气于车间无组织排放。

  锅炉燃烧废气(g2):如稻壳用量为8400t/a,每吨稻壳碳化产生可燃气1500立方米左右,全年可燃气产生量约为1260万立方米,可燃气主要成分为二氧化碳、一氧化碳、氢气、甲烷和少量硫化氢;可燃气燃烧污染源强具体数据估算如下,a、烟气量,生物质燃气烟气排放系数约为6立方米、烟囱温度约为550摄氏度,经计算最终排气筒烟气量约为15750立方米每小时,b、二氧化硫产生量,燃气锅炉生物质燃烧气消耗2625立方米每小时、二氧化硫产生量为0.158kg/h,c、氮氧化物产生量,生物质可燃气经燃烧后烟气中nox排放浓度在84-95mg每立方米,按最大值进行估算,nox产生量为1.9kg每小时,d、烟尘产生量,生物质可燃气含尘浓度在200-250mg每立方米,按最大值估算,生物质可燃气消耗2625立方米每小时,可燃气中含烟尘为1.9kg每小时,可燃气经燃烧后废气通过布袋除尘器做处理,风机风量为20000立方米每小时,烟尘产生浓度为32.8mg每立方米,除尘器除尘效率为99%,经布袋除尘器处理后烟尘排放浓度为0.33mg每立方米、排放量为0.0315t/a。

  碳化稻壳进料仓产生的粉尘(g3):碳化稻壳经旋风收料和布袋收料过程中会有少量的粉尘逸散,按照原料输送量的0.01%计,无组织粉尘排放量约为0.36t/a。

  包装流程产生的粉尘(g4):碳化稻壳包装过程中会有少量粉尘逸散,按照原料输送量的0.01%计,无组织粉尘排放量约为0.36t/a。

  稻壳进原料仓产生的粉尘经布袋除尘收集的除尘灰,主要成分为碎稻壳和尘灰,产生量约为8.316t/a,定点收集后回用于汽化炉生产、不排放;燃气锅炉布袋除尘器收集的灰尘、产生量约为3.12t/a;燃器锅炉产生的锅炉垢,主要成分为碳酸盐、产生量约为2.4t/a;生活垃圾(0.5kg/人),上述燃气锅炉布袋除尘器收集的灰尘、燃气锅炉产生的锅炉垢与生活垃圾一起委托环卫部门清运填埋处理、不排放。

  以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。