CN100497524C

CN100497524C - 用植物秸秆生产液化燃气的方法

Info

Publication number: CN100497524C
Application number: CNB2006100467512A
Authority: CN
Inventors: 王明清; 杨月颖
Original assignee: WANG MINGQING YANG YUEYING
Current assignee: WANG MINGQING YANG YUEYING
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: CN1858157A

Abstract

用植物秸秆生产液化燃气的方法，是将植物秸秆320kg装入到气化炉中在缺氧条件下燃烧，烟气进入净化器I中，通过10-15% NaOH溶液净化后的气体进入净化器II，加入900-1000kg70-90%乙醇，溶解CO，排出废气，含CO乙醇通过管路输送到混合液分离器内，并加热，排出N₂等不溶气体，分离出CO可燃气体过滤后送入储罐，压力10-15MPa，温度40-60℃，然后用压缩机将CO液化送入液化气钢瓶。本发明的优点在于可利用植物秸秆等有机物，规模化、工业化生产液化气，可作为商品供应城乡需要，具有良好的经济和社会效益。

Description

用植物秸秆生产液化燃气的方法

(一)技术领域

本发明属于一种用农作物废弃物生产液化燃气的新举措，是一种利用植物秸秆、农作物果食的壳、糠等生产高热值、可罐装液化燃气的新方法。

(二)技术背景

我国的热能源主要依赖于天然气、石油液化气、煤，其次是使用太阳能和电能，在农村主要还用柴禾、植物资源作为热能源，而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制或废料利用，那么，地球上天然气、石油液化气、煤这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年了。四五十年，从人类历史的角度来看，实在是非常非常的短暂。人们已经认识到煤炭、石油和天然气等能源资源的有限性及其对环境所造成的污染严重性。目前在农村利用作物秸秆和杂草生产沼气，可供家庭和小型企业使用，自产自用。由于个体家庭生产的沼气没有液化，因此不能作为商品销售。

(三)发明内容

本发明的目的，是针对上述问题提供一种利用作物秸秆、谷壳、谷糠和杂草生产液化燃气的方法。

采用的技术方案是：

用植物秸秆生产液化燃气的方法，包括下述步骤：

一、原料：稻草、稻壳、秸秆、谷壳、谷糠、杂草类、农作物废弃有机物等。

二、粉碎：粉碎秸秆大型物料，进行整理，挤压成块状，以利于物料焚烧和产气。

三、主要设备有气化炉、净化器和混合液蒸发器等。

四、制气步骤：

1、取原料300—350kg投入到气化炉中，约占气化室容积的70—80％，为防止死炉，加入助燃剂固体粉状乙醇，每炉3—5Kg；均匀混拌物料中即可。

气化炉内在缺氧的条件下燃烧，主要反应：

副反应：(当O2过量时)

气化炉内温度为700—900℃，是将固体燃料转化为含有CO、H₂、CH₄等可燃气体和CO₂、N₂、NO、NO₂等非可燃气体的过程。

气化炉内外层之间设有管状热水加热器，将气化炉产生的多余热量供给混合液蒸发器，以作燃气分离之用。

2、净化。气化炉产生的烟气进入净化器I，并用碱液洗涤。净化器I工作温度在4050℃，压力1个大气压。碱液从净化器的洗液入口加入，碱液浓度为10—15％，加入400—450kg，清洗除去酸性气体，其反应为：

NO或N₂O吸收反应有酸碱中和，也有歧化和逆歧化反应：

歧化：

逆歧化：

气体之间也有转化：

经过净化器I净化后的气体从进气口进入净化器II，净化器II由溶解室和蒸发室组成。在净化器II内加入70—90％的乙醇溶液用来溶解CO，加入量为900—1000kg，净化器II内反应温度为50—60℃，常压下进行操作，溶解有CO的液体，进入混合液分离器，除去中性气体N₂，将CO与N₂等不溶气体分离，含CO乙醇液从溶液出口流出，经管路进入混合液分离器，溶液蒸发分离，并排出废气。可燃气体经过滤后进入气体储存罐，压力为10—15.0MPa，温度为40—60℃。

3、压缩液化：CO的临界点-139℃，压力3.5MPa；液态CO在-170℃时的蒸汽压为0.5MPa，可压缩至液化气钢瓶内使用。

压缩机为定型设备，采用湖南省米兰特种压缩机产品；输送设备YQ5—1/8.0液化气输送泵等。

加入助燃剂：助燃剂是甲醇：乙醇：乙醚按2-3：6—7：12比例配制而成；助燃剂作用是提供氢、碳、氧，有助液化。

燃气混合液的性质：助燃剂与CO的性质及其纯度是提高燃气燃烧值的关键。

系统安全性：无漏气，无明火，有气体安全检查、监控、防毒、防燃烧和防爆炸监督控制系统。

罐装安全检查装置：装罐采用GC—20(10×2)型气体充装台；液化气罐需经安全检查。

本发明的优点在于可利用植物秸秆等有机物，规模化、工厂化生产液化气，可作为商品供应城乡需要，具有良好的经济和社会效益。

(四)附图说明

图1是净化器I的结构示意图。

图2是净化器II的结构示意图。

图3是混合液分离器结构示意图。

图4是液体储存罐结构示意图。

图5是流化床气化炉结构示意图。

图6为液化燃气生产工艺流程图。

(五)具体实施方式

用植物秸秆生产液化燃气的方法，包括原料制备和液化燃气制备。原料选用植物秸秆、谷壳、谷糠等，对秸秆进行粉碎，压成块状。

制液化燃气包括下述步骤：

1、取制备好的原料320kg，从气化炉的进料口1加入到气化炉的气化室10内。约占气化室10容积的70—80％，为防止死炉，在原料中加入固体粉状乙醇4kg，搅拌均匀。气化室10内的原料在缺氧条件下燃烧，生成的烟气从气化炉的出气口3输出。

2、净化。从气化炉出气口3输出的烟气经管路从净化器I的进气口12进入净化器I内。从净化器I的洗液入口14加入10—15％的NaOH碱液400—450kg。要求碱液的液面13高于进气口12。工作温度为40—50℃，压力为1个大气压。利用10—15％碱(NaOH)液溶液除去CO₂、H₂S、NO、H₂O(g)等气体，并加以利用生产新的相应盐。净化后气体从净化器I的气体出口15输出经管路从净化气II的进气口19进入净化器II。从净化器II的洗液入口18加入70—90％乙醇900—1000kg，乙醇液面21高于进气口19。净化器II内反应温度50—60℃，常温下工作，用乙醇溶液溶解CO，废气从净化器II的废气出口22排出。含CO乙醇溶液从净化器II的溶液出口20输出。

3、制气。从净化器II输出的液体经管路从混合液分离器的液体入口24进入混合液分离器内，液面27距混合液分离器壳体上端为20—30cm，如果液面低于该值可从混合液分离器的补液口23加入70—90％乙醇溶液使之达到上述幅值。从废气排出口25排出N₂等不溶气体。将混合液分离器内液体加热(由于气化炉设置的热水管9内的水被加热，热水经管路进入混合液分离器内设置的热水管，构成回路，通过泵进行循环。混合液分离器内设置的热水管的热水使炉内液体加热)，使CO可燃气体分离，并从净化气体出口26输出，经过滤后送入气体储存罐III，压力10—15MPa，温度40—60℃。

4、压缩液化。采用压缩机将过滤后的CO液化，并送入液化气钢瓶。

气化炉结构：

外部构型：外径2000—2200mm；高3500—4500mm；上部设有装料箱2，装料箱有进料口1，料箱低部设有封盖，以控制进料，并有防止漏气功能；底部设有排灰渣口6，用风力设备输送到库房内。

气化炉材质铁合金板，厚20—30mm；内部结构：内部分为气化室10和灰渣室7两室，气化室为圆台形，上部内直径1800—2000mm；下部内直径1400—1600mm；高为3000—4000mm；气化室底部设有可翻动的倾斜角为15—20度的炉箅子8，炉箅子内直径1395—1595mm，厚40—50mm，炉箅子上有内径50—60mm均匀分布的算孔；炉箅子以下为圆柱形灰渣室，直径1800—2000mm；高为500mm；并设有点火口；内外层之间装有热水管9，以供蒸发器加热需要；气化炉中上部设有出气口3。在炉体侧壁上设置有视镜4和风口5，在炉体内设有透气栅板11。

净化器I的结构：材质铁合金板，厚20—30mm；下部为洗液室；上部为蓄气室；洗液室长1500—1800mm；宽500—800mm；高800—1000mm；蓄气室圆柱型，长1500—1800mm；直径800—1000mm；净化器I有带液封管16的进气口12和气体出口15。在净化器I上盖上有洗液入口14，底部有废液出口17。

净化器II结构：

净化器II的结构由溶解室和蒸发室组成，材质铁合金板，厚20—30mm；溶解室的直径900mm—1000mm；高3000mm—4500mm(排除杂气)；蒸发室内液体加热(热量来自气化炉)，直径900mm—1000mm；高3000mm—4500mm。净化器II上设有进气口19和溶液出口20，净化器II顶盖上设有洗液入口18和废气出口22。

气体储存罐：卧式，密闭性好；直径2000—2400mm，长8000—10000mm，两头为球缺型，高400—500mm；材质铁合金板，厚20—30mm；压力为10—15.0MPa；温度为40—60℃。箱体30的两端分别设有气体入口31和气体出口32。

混合液分离器结构：该分离器侧壁上设有液体入口24，补液口23、净气体出口26。在该分离器的顶盖上设有废气排出口25，底部设有残液出口29，在该分离器的下部内侧设有加热管28。

Claims

1、用植物秸秆生产液化燃气的方法，包括原料制备和液化燃气制备；原料包括植物秸秆、谷壳、谷糠，对秸秆进行粉碎，压成块状，其特征在于所述的液化燃气制备方法包括下述步骤：

A、取制备好的原料300—350kg，从气化炉的进料口(1)加入到气化炉的气化室(10)内，占气化室(10)容积的70—80％，为防止死炉，在原料中加入固体粉状乙醇3—5kg，搅拌均匀，气化室(10)内的原料在缺氧条件下燃烧，生成的烟气从气化炉的出气口(3)输出；

B、净化，从气化炉出气口(3)输出的烟气经管路从净化器(I)的进气口(12)进入净化器(I)内，从净化器(I)的洗液入口(14)加入10—15％的NaOH碱液400—450kg，要求碱液的液面(13)高于进气口(12)，工作温度为40—50℃，压力为一个大气压，利用10—15％的NaOH溶液除去CO₂、H₂S、NO、H₂O(g)气体，净化后气体从净化器(I)的气体出口(15)输出经管路从净化器(II)的进气口(19)进入净化器(II)，从净化器(II)的洗液入口(18)加入70—90％乙醇900—1000kg，乙醇液面(21)高于进气口(19)，净化器(II)内反应温度50—60℃，常压下工作，用乙醇溶液溶解CO，废气从净化器(II)的废气出口(22)排出，含CO乙醇溶液从净化器(II)的溶液出口(20)输出；

C、制气，从净化器(II)输出的液体经管路从混合液分离器的液体入口(24)进入混合液分离器内，液面(27)距混合液分离器壳体上端为20—30cm，如果液面低于该值可从混合液分离器的补液口(23)加入70—90％乙醇溶液使之达到上述幅值，从废气排出口(25)排出N₂不溶气体，将混合液分离器内液体加热，使CO可燃气体分离，并从净化气体出口(26)输出，经过滤后送入气体储存罐(III)，压力10—15MPa，温度40—60℃；

D、压缩液化，采用压缩机将过滤后的CO液化，并送入液化气钢瓶。

2、根据权利要求1所述的用植物秸秆生产液化燃气的方法，其特征在于所述的气化炉，外部构型：外径2000—2200mm；高3500—4500mm；上部设有装料箱(2)，装料箱有进料口(1)，料箱低部设有封盖，以控制进料，并有防止漏气功能；底部设有排灰渣口(6)，气化炉材质铁合金板，厚20—30mm；内部结构：内部分为气化室(10)和灰渣室(7)两室，气化室为圆台形，上部内直径1800—2000mm；下部内直径1400—1600mm；高为3000—4000mm；气化室底部设有可翻动的倾斜角为15—20度的炉箅子(8)，炉箅子内直径1395—1595mm，厚40—50mm，炉箅子上有内径50—60mm均匀分布的箅孔；炉箅子以下为圆柱形灰渣室，直径1800—2000mm；高为500mm；并设有点火口；内外层之间装有热水管(9)，以供蒸发器加热需要；气化炉中上部设有出气口(3)，在炉体侧壁上设置有视镜(4)和风口(5)，在炉体内设有透气栅板(11)。

3、根据权利要求1所述的用植物秸秆生产液化燃气的方法，其特征在于所述的净化器(I)的结构：材质铁合金板，厚20—30mm；下部为洗液室；上部为蓄气室；洗液室长1500—1800mm；宽500—800mm；高800—1000mm；蓄气室圆柱型，长1500—1800mm；直径800—1000mm；净化器(I)有带液封管(16)的进气口(12)和气体出口(15)，在净化器(I)上盖上有洗液入口(14)，底部有废液出口(17)。

4、根据权利要求1所述的用植物秸秆生产液化燃气的方法，其特征在于所述的净化器(II)由溶解室和蒸发室组成，材质铁合金板，厚20—30mm；溶解室的直径900mm—1000mm；高3000mm—4500mm；蒸发室内液体加热，直径900mm—1000mm；高3000mm—4500mm，净化器(II)上设有进气口(19)和溶液出口(20)，净化器(II)顶盖上设有洗液入口(18)和废气出口(22)。

5、根据权利要求1所述的用植物秸秆生产液化燃气的方法，其特征在于所述的混合液分离器侧壁上设有液体入口(24)，补液口(23)、净化气体出口(26)，在该分离器的顶盖上设有废气排出口(25)，底部设有残液出口(29)，在该分离器的下部内侧设有加热管(28)。