CN101186833A

CN101186833A - 一种农作物秸秆同时制取炭、气、液产品的方法及应用

Info

Publication number: CN101186833A
Application number: CNA2007101906761A
Authority: CN
Inventors: 张齐生; 周建斌; 伊松林; 宋保其
Original assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2008-05-28

Abstract

本发明是一种农作物秸秆同时制取炭、气、液产品的方法及应用，该方法是将农作物秸秆(稻壳、果壳、果树枝条、木质及竹质废料等)送入气化炉，采用控制料层的高度和抽风机的风量向气化炉内供氧，经气液分离后得到的气体输入燃气轮机发电或直接向用户供气；液体通过冷凝回收得到醋液，可加工为用于牲畜场所的消毒液、除臭剂，也可以加工为具有防虫、防病的农药助剂或农药，还可以用于促进作物生长的叶面肥，在有机蔬菜、水果及农作物的生产中有很好的效果；未完全燃烧的秸秆所得到秸秆炭，其富含作物生长的必需营养元素，对水和肥料有长效缓释作用，且对重金属污染、退化的土壤具有改良、修复作用，可制成有机复合肥，或钢铁工业的保温材料等。

Description

一种农作物秸秆同时制取炭、气、液产品的方法及应用

技术领域

本发明专利涉及一种农作物秸秆(各种秸秆、稻壳、果壳、果树枝条、木质及竹质废料等)同时制取炭、气、液产品的方法及应用。

背景技术

目前，公知的农作物秸秆等热解利用技术包括气化制备可燃气发电或供气、干馏热解或土窑直接将农作物秸秆热解成炭。这些方法对农作物秸秆等的利用仅利用了气或炭，经济效益欠佳，需要靠国家及地方政府的经济或政策补贴才可以维持运行。

发明内容

本发明的目的旨在综合、高效利用农作物秸秆、稻壳、果壳、果树枝条、木质及竹质废料等。提出一种适用于农作物秸秆(各种秸秆、稻壳、果壳、果树枝条、木质及竹质废料等)同时制取炭、气、液产品的方法及应用。

本发明的技术解决方案：该方法的工艺步骤分为，(1)将农作物秸秆、稻壳、果壳、果树枝条、木质及竹质废料中的一种或二种，或二种以上送入气化炉，采用控制料层的高度和抽风机的风量向气化炉内供氧，使秸秆等气化产生可燃性气体，其可燃性气体的温度约为500～800℃，经气液分离，将气体部分输入燃气轮机发电或直接向用户供气；将液体通过冷凝回收得到秸秆醋液。

(2)将未完全燃烧的农作物秸秆、稻壳、果壳、果树枝条、木质及竹质废料等所形成的炭，其含碳量可达30～50％，制成有机复合肥，或钢铁工业的保温材料等；

气化炉内的料层的高度30～50cm，抽风机的风量为5000～12000m³/h。

所述的气液分离是将可燃性气体通过冷凝器中的循环冷却水，将气体与秸秆醋液分离。

所述的秸秆炭，是将气化炉内的未完全燃烧的农作物秸秆、稻壳、果壳、果树枝条、木质及竹质废料等料层(高度30～50cm以下的)通过下料器排出炉体。

本发明的优点：同时制取炭、气、液产品，所述的秸秆炭富含作物生长必须的氮、磷、钾等多种营养元素，可以制成有机复合肥，有效提高土壤肥力，对水和肥料有长效缓释作用，长期施用可以改善土壤理化性质、增加土壤的含水量、透气性，对已有的重金属污染、退化的土壤起到改良、修复作用，这种炭还可以作为钢铁工业的保温材料使用；所述的可燃气用来发电或供气；所述的秸秆醋液是一种含有酸类、醇类、酯类、醛类、酚类等八大类一百多种有机化学成分的酸性液体，可加工为用于牲畜场所的消毒液、除臭剂，也可以加工为具有防虫、防病的农药助剂或农药，还可以用于促进作物生长的叶面肥，在有机蔬菜、水果及农作物的生产中有很好的效果。

附图说明

附图1是本发明的工艺流程图。

附图2是秸秆炭、可燃气体、和秸秆醋液的应用示意框图。

具体实施方式

实施例1：

将稻草碎成1～3cm按质量比的2∶1(根据需要比例可以调整)与稻壳混合得到混合的秸秆原料送入气化炉，有限量地供应氧气，使秸秆气化形成大量的可燃性气体，带动燃气轮机发电或供气，每小时供混合的秸秆原料600kg，可发电300～500kw，由于是有限量的供氧为5000～12000m³/h，燃烧并不完全，秸秆气化时形成大量的秸秆炭，每小时产生200～300kg秸秆炭(含碳量可达30～50％)。它富含作物生长必须的氮、磷、钾等多种营养元素，可以制成有机复合肥，有效提高土壤肥力，对水和肥料有长效缓释作用，长期施用可以改善土壤理化性质、增加土壤的含水量、透气性，对已有的重金属污染、退化的土壤起到改良、修复作用，这种炭还可以作为钢铁工业的保温材料使用；秸秆气化过程产生的大量气体中，有一部分挥发性有机物，经冷凝器冷凝，以液体状态回收，称为秸秆醋液，每小时产生100～150kg秸秆醋液，秸秆醋液是一种含有酸类、酯类、醛类、酚类等八大类一百多种有机化学成分的酸性液体，它可加工为用于牲畜场所的消毒液、除臭剂，也可以加工为具有防虫、防病的农药助剂或农药，也可以用于促进作物生长的叶面肥，在有机蔬菜、水果及农作物的生产中有很好的效果。

秸秆炭、气、秸秆醋液的得率可通过有效供氧量适当的加以调控。

实施例2：

将麦秆碎成1～3cm的原料送入气化炉，有限量地供应氧气，使秸秆气化形成大量的可燃性气体，带动燃气轮机发电，每小时供秸秆原料500～600kg，可发电300～500kw，由于是有限量地供氧为5000～12000m³/h，燃烧并不完全，秸秆气化时形成大量的秸秆炭，产生220～320kg秸秆炭(含碳量可达35～55％)。它富含作物生长必须的氮、磷、钾等多种营养元素，可以制成有机复合肥，有效提高土壤肥力，对水和肥料有长效缓释作用，长期施用可以改善土壤理化性质、增加土壤的含水量、透气性，对已有的重金属污染、退化的土壤起到改良、修复作用，这种炭还可以作为钢铁工业的保温材料使用；秸秆气化过程产生的大量燃气中，有一部分挥发性有机物，经冷凝器冷凝，以液体状态回收，称为秸秆醋液，每小时产生120～150kg秸秆醋液，秸秆醋液是一种含有酸类、酯类、醛类、酚类等八大类一百多种有机化学成分的酸性液体，它可加工为用于牲畜场所的消毒液、除臭剂，也可以加工为具有防虫、防病的农药助剂或农药，也可以用于促进作物生长的叶面肥，在有机蔬菜、水果及农作物的生产中有很好的效果。

实施例3：

将玉米秆碎成1～3cm的秸秆原料送入气化炉，有限量地供应氧气，使秸秆气化形成大量的可燃性气体，带动燃气轮机发电，每小时供混合的秸杆原料550～600kg，可发电300～500kw，由于是有限量地供氧为5000～12000m³/h，燃烧并不完全，秸秆气化时形成大量的秸秆炭，每小时产生210～310kg秸秆炭(含碳量可达30～50％)。它富含作物生长必须的氮、磷、钾等多种营养元素，可以制成有机复合肥，有效提高土壤肥力，对水和肥料有长效缓释作用，长期施用可以改善土壤理化性质、增加土壤的含水量、透气性，对已有的重金属污染、退化的土壤起到改良、修复作用，这种炭还可以作为钢铁工业的保温材料使用；秸秆气化过程产生的大量气体中，有一部分挥发性有机物，经冷凝器冷凝，以液体状态回收，称为秸秆醋液，每小时产生110～160kg秸秆醋液，秸秆醋液是一种含有酸类、酯类、醛类、酚类等八大类一百多种有机化学成分的酸性液体，它可加工为用于牲畜场所的消毒液、除臭剂，也可以加工为具有防虫、防病的农药助剂或农药，也可以用于促进作物生长的叶面肥，在有机蔬菜、水果及农作物的生产中有很好的效果。

实施例4：

将稻壳原料送入气化炉，有限量地供应氧气，使秸秆气化形成大量的可燃性气体，带动燃气轮机发电，每小时供稻壳原料550～600kg，可发电300～500kw，由于是有限量地供氧为3000～15000m³/h，燃烧并不完全，秸秆气化时形成大量的秸秆炭，每小时产生210～310kg秸秆炭(含碳量可达25～45％)。它富含作物生长必须的氮、磷、钾等多种营养元素，可以制成有机复合肥，有效提高土壤肥力，对水和肥料有长效缓释作用，长期施用可以改善土壤理化性质、增加土壤的含水量、透气性，对已有的重金属污染、退化的土壤起到改良、修复作用，这种炭还可以作为钢铁工业的保温材料使用；秸秆气化过程产生的大量气体中，有一部分挥发性有机物，经冷凝器冷凝，以液体状态回收，称为秸秆醋液，每小时产生90～120kg秸秆醋液，秸秆醋液是一种含有酸类、酯类、醛类、酚类等八大类一百多种有机化学成分的酸性液体，它可加工为用于牲畜场所的消毒液、除臭剂，也可以加工为具有防虫、防病的农药助剂或农药，也可以用于促进作物生长的叶面肥，在有机蔬菜、水果及农作物的生产中有很好的效果。

实施例5：

将果树枝条碎成1～3cm原料送入气化炉，有限量地供应氧气，使果树枝条气化形成大量的可燃性气体，带动燃气轮机发电，每小时供稻壳原料540～580kg，可发电300～500kw，由于是有限量地供氧为5000～15000m³/h，燃烧并不完全，果树枝条气化时形成大量的秸秆炭，每小时产生180～240kg果树枝条炭(含碳量可达45～65％)。它富含作物生长必须的氮、磷、钾等多种营养元素，可以制成有机复合肥，有效提高土壤肥力，对水和肥料有长效缓释作用，长期施用可以改善土壤理化性质、增加土壤的含水量、透气性，对已有的重金属污染、退化的土壤起到改良、修复作用，这种炭还可以作为钢铁工业的保温材料使用；果树枝条气化过程产生的大量气体中，有一部分挥发性有机物，经冷凝器冷凝，以液体状态回收，称为果树枝条醋液，每小时产生110～140kg果树枝条醋液，果树枝条醋液是一种含有酸类、酯类、醛类、酚类等八大类一百多种有机化学成分的酸性液体，它可加工为用于牲畜场所的消毒液、除臭剂，也可以加工为具有防虫、防病的农药助剂或农药，也可以用于促进作物生长的叶面肥，在有机蔬菜、水果及农作物的生产中有很好的效果。

果树枝条炭、气、果树枝条醋液的得率可通过有效供氧量适当的加以调控。

该工艺技术包括农作物秸秆气化设备、粉尘分离装置、焦油去除装置、秸秆醋液冷凝回收装置、气相产物水洗净化装置及仪表等部分组成。该工艺技术在于整个秸秆原料气化过程中通过控制供氧量，实现秸秆炭、可燃气及秸秆醋液数量的综合调控。

农作物秸秆等同时制取炭、气、液产品的工艺技术包括气化设备、粉尘分离装置、焦油去除装置、秸秆醋液冷凝回收装置、气相产物水洗净化装置及仪表等部分组成。运行该装置时，首先将农作物秸秆等原料装入气化炉中，气化过程中的气相产物由出口排出，通过管路依次经过粉尘分离装置、焦油去除装置、秸秆醋液冷凝回收装置、气液分离装置、气相产物水洗净化装置，煤气则通过连接管用来发电或供气。

对照附图2，在炭化炉在启动之前，首先将气干后的农作物秸秆等定长切断，其长度不大于10cm，之后将少量秸秆先装入炭化炉内，并将其点燃；启动引风机后，通过变频器调节引风机电机的转速(即调节引风量)，以保证炭化炉内的炽热烟气不从位于炭化炉顶部的加料口排出，待炭化炉内部温度达到300～500℃后，开始从加料口投料气化，并适当调高引风机电机的转速以加大引风量；当炭化炉内温度达到700℃，并保温30min以上时，即可由位于炭化炉底部的出炭口部分出炭，整个秸秆炭化过程连续进行；分离器在引风机的作用下，炭化过程中生成的蒸汽气体混合物通过位于炭化炉中下部的导管进入旋风分离器，旋风分离器除了将混入蒸汽气体混合物中的细小炭粉尘分离之外，还分离出一部分高沸点焦油雾滴，经旋风分离器分离后的蒸汽气体混合物，经由分离器顶部的出风口和导管进入焦油冷凝器；细小炭粉尘和高沸点焦油雾滴的混合物则由位于旋风分离器底部的粉尘出口排出；焦油冷凝器为塔板式结构，其内部装有冷凝管，通过通入冷凝水以调节分离器内部温度。为使大部分焦油都能分离出来，又不致使秸秆醋液冷凝，焦油分离器内部最适宜的工作温度在102～120℃之间；经过焦油冷凝器冷凝的蒸汽气体混合物，经位于焦油冷凝器顶部的出气口，而进入醋液冷凝器。被焦油冷凝器冷凝下来的焦油则从位于焦油冷凝器底部的排出口排出；醋液冷凝器为列管式结构，通过冷凝水将蒸汽气体混合物中的醋液冷凝，被醋液冷凝器冷凝下来的醋液从位于醋液冷凝器底部的排出口排出，不凝性气体则通过导管进入清洗器；清洗器是为了保护风机不受腐蚀，并进一步降低不凝性气体中焦油的含量，而增设清洗器，其内部用冷水进行洗涤；通过调节引风机电机的转速来控制炭化炉加料口的进氧量，进而调控炭化过程中秸秆炭、秸秆醋液及秸秆煤气的相对产量，并克服整个冷凝系统的内部的流动阻力，把不凝性气体送至燃烧室燃烧。

Claims

1.一种农作物秸秆同时制取炭、气、液产品的方法，其特征是该方法的工艺步骤分为：

(1)将农作物秸秆、稻壳、果壳、果树枝条、木质及竹质废料中的一种或二种或二种以上混合后送入气化炉，采用控制料层的高度和抽风机的风量向气化炉内供氧，使秸秆气化产生可燃性气体，其可燃性气体的温度约为500～800℃，经气液分离，将气体部分输入燃气轮机发电或直接向用户供气；将液体通过冷凝回收得到秸秆醋液；

(2)将未完全燃烧的农作物秸秆、稻壳、果壳、果树枝条、木质及竹质废料所形成的秸秆炭，其含碳量达30～50％，制成有机复合肥，或钢铁工业的保温材料等。

2.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆同时制取炭、气、液产品的方法，其特征是料层的高度30～50cm，抽风机的风量为3000～15000m³/h。

3.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆同时制取炭、气、液产品的方法，其特征是气液分离是将可燃性气体通过冷凝器中的循环冷却水，将气体与秸秆醋液分离。

4.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆同时制取炭、气、液产品的方法，其特征是所述的秸秆炭，是将气化炉内的未完全燃烧的农作物秸秆、稻壳、果壳、果树枝条、木质及竹质废料通过下料器排出炉体。