土窑烟气处理的几种方法

土窑烟气处理的几种方法

1.1 木材热解反应
木材热解是木材或木质原料在隔绝空气或通入适量空气或其他介质条件下受热降解的化学反应过程,是林产化学加工的一项重要内容。主要产物是液态的木醋液和木焦油、气态的木煤气和固态的木炭。产物的数量和组成随原料和工艺条件而异。木材热解工业根据目的产物的不同分为烧炭 (又称木材炭化)、木材干馏和木材气化。

1.1.1 木炭窑
木炭窑是一种木材炭化装置, 把木材装入由泥土和石头或砖砌的密闭的窑内, 将小部分木材点火燃烧通入空气其他大部分木材在缺氧的情况下不完全燃烧炭化生成木炭。
目前, 常见的木炭窑有机制木炭窑和薪柴木炭窑。机制木炭窑是将据末、稻壳、稻杆等生物质挤压成型后装入窑内制取木炭, 以据末为原料的机制木炭窑比较多见。薪柴木炭窑是以木材加工剩余物以及木材采运剩余物为原料的木炭窑。

2. 木炭窑烟气性质分析

2. 1 木炭窑热解木材产物
木炭窑热解木材可得到固体、液体 (冷凝后)、气体 3 种产物。
固体产物: 木材热解后得到的固体产物是木炭。
液体产物: 木炭窑排除的气体经冷凝分离后可得到含有木醋液和木焦油的液体。该液体除含有大量水分外, 还含有有机酸、醇类、丽类、醋类、 醒类、酚类、芳香族化合物等200余种有机物。
气体产物: 含有二氧化碳、一氧化碳、甲烷、乙稀等物质的不能冷凝的气体。

2.2 木炭窑热解木材产物产量
木炭产量: 约33%(对绝干木材重量 % 下同) ;
液体产物 : 约 45% (其中含水约 22.5%)；气体产物: 约15%(其中二氧化碳约占57%) ；
固体残渣: 约7%。

3 木炭窑烟气治理万法

3.1 冷凝木炭窑烟气
3.1.1 用专用冷凝设备冷凝
用这种方式冷凝一般用于以木材干馏收取液体为主要产品并回收不能冷凝的气体经洗漆压缩后作为能源的木材干馏厂。以制取木炭为主要产品的木炭窑如果配备专用冷凝设备冷凝木炭窑烟气以及回收可燃气体至少需要日产10多吨或几十吨木炭的较大型木炭生产企业。否则,不能与相对较大的投资和电力消耗匹配, 不具备经济实用价值。笔者接触的木炭生产企业最大的只有日产三吨左右。因此,这里不做探讨。

3.1.2 简易冷凝设施
对于小型木炭窑为降低投资和治理设施的动力消耗可使用简易冷凝设施。在面积为一平方米、高度为800～1000mm的左右的水池内均匀排布与水池底相通的20根左右直径50mm1. 5m长的铁管,放在相应的水泥池上。将木炭窑排气筒插入水泥池中心靠下部位, 当烟气进入水泥池中, 部分沸点较高的木焦油初步冷凝成为液体, 凝留在池底,经收集管流ᄉ收集桶。含有木醋液的烟气经简易冷凝设施冷却后成为液体(木醋液) 经收集管流入收集桶, 其他气体向上排出( 图1) 。

3. 1. 3 水喷淋洗涤冷却
有些木炭窑用水喷淋木炭窑烟气, 使水直接与烟气接触既有冷凝作用也有部分洗潘溶解作用使木醋液和木焦油冷凝成为液体以利收集。由于再加工含木醋液和木焦油的液体需要多消耗能源, 并且转化为更加 难以处理的高浓度强腐蚀性有机废水的可能性比较大，不宜使用这种方法治理木炭窑烟气。
3.2 直接燃烧
木炭窑烟气含有较多的可燃有机物, 可以将烟气直接燃烧。在木炭窑排气筒底部设置一个小炉子, 当木炭窑排放烟气时将火点燃, 形成火等气状态,使烟气燃烧后排放, 到减少污染物排放的目的,

4.有关问题分析

4.1 机制木炭窑锯末压制成型烟气问题

机制木炭窑将据末压制成型时温度达到300°C左右, 已经发生热解反应, 烟气应采用简易冷凝或直接燃烧方法处理, 如果离干燥设施近一 些, 可将烟气引人干燥炉作燃料, 可减少燃料消耗。

4.2 未冷凝的可燃性气体排放问题
《中华人民共和国大气污染物综合排放标准》 (GB16597—96) 对一氧化碳、甲烷、乙稀未作规定, 由于排放量较小, 回收价值不大。
4.3 回收的木醋液和木焦油的液体处理问题
将这些液体完全处理提炼出化工产品, 相当于建设一个小型炼油厂, 小型木炭窑产量不大可出售给专业加工厂处理。

4.4 木炭窑的操作问题
部分木炭窑仍采用看烟凭经验操作, 采用简易冷凝或直接燃烧方法后, 以前的操作方法已不适用,应安装热电偶看温度表操作。这样既可以 简化操作,又可以提高产品质量的稳定性。在过渡期可保留一个带盖的附属烟囱, 看完烟后盖上。

4.5 保温问题
为保证木醋液和木焦油进入处理设施前是气态, 进入设施前的烟道必须保温。可用260mm厚砖烟道以及其他保温烟道。
4.6 腐蚀问题
由于冷凝的含有木醋液和木焦油的液体具有较强的腐蚀性, 特别是木醋液腐蚀性更强, 尽可能使用价格较低的无机耐酸材料如玻璃、耐酸陶瓷、 耐酸水泥等, 必须使用金属材料的冷却管, 最好涂上防腐漆。

4.7 冬季使用简易冷凝器问题
如果简易冷凝器在室外, 不能连续稳定的排放烟气, 停窑时应将冷却水排空; 当气温低于0°C时, 可不用冷却水。

4.8 稳定燃烧问题
直接燃烧烟气必须保证木炭窑运行期间烟道里有明火, 特别是夜间无人看管很可能造成烟气直排。可用燃烧时间较长的碎木炭, 也可用适当的电阻丝作火源。

4.9 选址问题
为避免治理设施故障产生环境应急问题, 木炭窑选址应避开居民区、上风向等环境敏感地区。

5. 结论
简易冷凝设施投资少, 运行费用低, 运行稳定。回收的液体如果有稳定的销售渠道, 年产200吨木炭的企业, 可收人5万元左右 (600吨绝干木材x45%x200元)。 同时也存在排放不能回收的烟气问题;冷却管需3 ～5年更换; 需要一定数量的耐腐蚀容器, 储存保管回收液体。
直接燃烧法投资更少, 操作简便, 污染物排放少。但存在运行费用相对简易冷凝设施高、运行不稳定的问题。
按照目前的有关法律、法规、排放标准, 综合考虑环境、经济效益,应当使用简易冷凝设施。直接燃烧适用于不具备安装简易冷凝设施条件, 间歇式操作的更小的木炭窑。

 本为来源：木炭之家网站
 

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