CN101302430B - 用农作物废弃物及有机垃圾制备燃气的方法 - Google Patents

Abstract

农作物废弃物及有机垃圾制备燃气的方法是将农作物废弃物及有机垃圾自然干燥到含水率≤20％，加入到气体发生器中，经点燃、密闭压实，用鼓风机鼓风引发缺氧燃烧，产生含有CO、H₂、CH₄、CnHm等成分的可燃气体，产生的可燃气体经过水浴过滤法和干式过滤法的净化干燥后，用防爆空气压缩机送入压力≤0.45Mpa的储罐中储存。供气前将可燃气体经减压阀减压到0.1～0.2Mpa的状态下输配给用气管网。本发明的制备方法简单，成本低廉；燃料利用率高，每公斤原料能产出2.0～2.5m³的燃气。燃气热值可达到6000KJ/M³。本发明的技术起到了节能减排、变废为宝的环保效果。

Description

用农作物废弃物及有机垃圾制备燃气的方法

技术领域

本发明涉及生物质能源应用领域，特别是生物质用做燃料方面的应用，具体的说是农作物废弃物及有机垃圾转换成燃气的方法。

背景技术

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，能源是面向全社会发展的基础，也是推动国民经济发展的动力和衡量综合国力、人民生活水平、国家文明发达程度的指标。生物质能作为煤、石油、天然气以外的第四大能源，是一种即环保，又可再生循环利用的清洁能源，它将成为世界最重要的能源之一，开发利用生物质能源符合国家能源建设，符合节能减排和可持续发展的要求。“十七”大中把国家的重点工作完全放到了节能减排、节约资源上。环境污染给气候的变化造成了直接的影响，国务院总理温家宝在2007年7月11日主持召开国务院会议时研究布置当前节能减排和应对气候变化的工作，部署了九条相关内容。这充分证明了节能减排工作刻不容缓。生物质能源价格低廉，我国每年的产量就能达7亿多吨，但其有效利用率不足50％，其余部分大多被焚烧处理，这不仅给环境带来了极大的污染，更可惜的是浪费了生物质资源。科技研究者发现生物质原料的不完全燃烧(即厌氧燃烧)可以产生可燃气体，并有燃气秸杆气化炉的应用。将低热值的生物质原料和废弃物转化成高热值的生物质燃气，除自然生长的杂草除外，可以折合标准煤约3.5亿吨，每吨可减排二氧化碳1500kg，减排二氧化硫25kg。但现有技术生产的生物燃气尚存在一定的不足，如专利号为02253526.7的中国专利公开的秸杆气化炉。主要是间歇式产气，燃气净化的不彻底，燃气中的灰尘、焦油和杂质含量过高，直接使用容易堵塞炉具和管道，给用户带来麻烦和不便。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种工艺简单、节能减排效果好并可立即实现工业化生产的燃气生产技术工艺，即燃气产生、燃气过滤净化和燃气包装储存的连续化生产工艺。

本发明的技术方案是：用农作物废弃物及有机垃圾做燃料在气体发生器中厌氧燃烧产生可燃气体，产生的可燃气体经过水浴过滤法和干式过滤法的净化干燥后，用防爆空气压缩机送入压力≤0.45Mpa的储罐中储存。

本发明的具体工艺方法如下：

1.原料准备

将农作物废弃物及有机垃圾自然干燥到含水率≤20％，任意比例的混合物或其中的一种混合物作为燃料；

其中：

所述的农作物废弃物包括植物秸秆、花生壳、瓜子壳及生物杂草、树叶、树枝中的一种或多种；

所述的有机垃圾包括废纸、纸盒、废筷子、塑料废弃物、废麻布、废手套中的一种或多种；

原料混合物含水率≤20％为合格燃料，含水率≥20％的原料会降低缺氧燃烧质量。实践证明原料的最佳含水率≤18％。

2.燃气产生

燃料从气体发生器的加料漏斗中自动加入，在下料的过程中被密闭压实，燃料流动到底部时被点燃，同时用鼓风机鼓风引发缺氧燃烧，产生含有CO、H₂、CH₄和CnHm等成分的燃气，其中CnHm在热状态下为雾状焦油气，在冷状态下凝结为粘稠的焦油液。

3.燃气过滤净化

从气体发生器产生的燃气经过缓冲罐(I)的自动降温和沉降后，进入水过滤器中，燃气中的灰尘和焦油被吸附和沉降下来，再进入水喷淋灌内进一步吸附沉降脱除焦油，焦油和灰尘从水过滤器和水喷淋罐底部排出回收；燃气最后通过干式过滤器的吸附和干燥后，脱焦率达到80～85％，燃气纯度达到可燃气的国家标准。

在干式过滤器的进气和出气口分别安装120目的不锈钢网，在干式过滤器到防爆空气压缩机的管线上安装120目管道式过滤器，目的是充分过滤和净化燃气中的灰尘，保证燃气纯洁；在所述喷淋罐和干式过滤器之间还连接有气体缓冲罐II，目的是对燃气的进一步降温和缓冲沉降作用。

其中所述的干式过滤器是在其内从下到上依次填充木炭过滤层、植物介质过滤层和1～3cm的过滤棉层；其中木炭过滤层和植物介质过滤层的木炭和植物介质均是直径为2.5～3.0cm的颗粒，所述植物介质是玉米芯或稻壳或水稻秸杆。实践证明炭化后的玉米芯吸附和干燥效果更好。过滤棉层的过滤棉一周更换一次，木炭和植物介质一到两个月更换一次。更换下的过滤介质可以再次作为燃料用于燃气发生，过滤棉用碱水清洗循环使用。

过滤器的主要作用是除去燃气中的焦油、粉尘和水分，普通处理的方法有喷淋法，鼓泡水浴法、干式过滤法以及几种方法的组合。本发明采用的是水浴法和干式过滤法的组合，所谓水浴法就是将管道中的燃气送入水中过滤沉降，气体经过水的洗涤，起到了除尘、除焦油和降温的目的，再通过干式过滤器吸附、干燥净化后的燃气达到可燃气的国家标准。

4.包装和储存

净化后的燃气通过防爆空气压缩机送入压力≤0.45Mpa的储罐中储存。当储气罐中的气体压力达到0.45Mpa时空压机自动停止工作，气体发生器的鼓风机也停止工作，气体发生器内的燃料处于闷火状态；当储气罐中的气体压力＜0.2Mpa时空压机自动工作，气体发生器的鼓风机也开始工作，燃料正常燃烧产生燃气。在空压机出口与压力储罐的管线上按装单向阀预防回火。气化炉装置自动控制，安全可靠。供气前将燃气减压到0.1～0.2Mpa输配给用气管网。可以同时供给千家万户用气。

本发明与现有技术相比较具有如下特点：

1.生产工艺独特，燃气产生、净化、包装储存为一体的连续化生产技术，设备生产能力大，安全可靠，可以同时供应千家万户用气；

2.节能减排效果好，燃料利用率高，每公斤原料能产出2.5m³的燃气；

3.制备方法简单，成本低廉；制备的燃气纯度高，脱焦率达到80～85％，燃气纯度达到可燃气的国家标准。

附图说明

本发明共有一张附图。

附图是气化装置流程示意图。

图中：1、上料器，2、鼓风机，3、气体发生器，4、气体缓冲罐I，5、水过滤器，6、水喷淋罐，7、气体缓冲罐II，8、干式过滤器，9、管道式过滤器，10、空气压缩机，11、单向阀，12、压力储罐，13、用户端输送管网，14、出水口，15、进水口，16、循环泵，17、安全阀I，18、安全阀II，19、安全阀III，20、压力表I，21、压力表II，22、温度表，23、排渣口，24、排污阀I，25、排污阀II，26、排污阀III，27、排污阀IV，28、排污阀V，29、排烟阀，30、冷却水循环系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案和技术效果作进一步说明。

实施例1

用50KG下述农作物废弃物和有机垃圾的混合物作燃料，水分含量18.5％，原料的品种和数量如下：

农作物废弃物：玉米秸秆10KG，水稻秸秆5KG，大豆杆2KG，花生壳、瓜子壳、生物杂草、树叶及树枝共13KG；

有机垃圾：废纸、废筷子、塑料布、废麻布共20KG；

如附图所示，将上述燃料从气体发生器的加料漏斗中自动加入，在下料的过程中被密闭压实，燃料流动到底部时被点燃、同时用1.0KW鼓风机鼓风引发缺氧燃烧，产生含有CO、H₂、CH₄和CnHm等成分的燃气，燃气经过缓冲罐I的自动降温和沉降后，进入水过滤器中，燃气中的灰尘和焦油被吸附和沉降下来，再进入水喷淋灌内进一步吸附沉降脱除焦油，焦油和灰尘从水过滤器和水喷淋罐底部排污阀排出回收；燃气经过缓冲灌II后通过干式过滤器的吸附和干燥后，经过出口处120目不锈钢网和120目管道式过滤器后的燃气被1.5KW防爆空气压缩机送入压力0.45Mpa的储罐中，经减压后的燃气输送给8个燃气炉具，燃气的火苗是兰色的，火焰较硬，及时供应上了20桌筵席使用的燃气。气体发生器夹套中的冷却水的温度有40～60℃源源不断的流出，被应用到洗衣、洗浴等场合。

本实验的燃气火力较足，锅底没有黑垢，50KG燃料产生的燃气相当于120m³的液化气。

本实验的干式过滤器是在其内从下到上依次填充了颗粒状木炭过滤层、炭化后的颗粒状玉米芯过滤层和2cm的过滤棉层；颗粒直径是2.5～3.0cm。

实施例2

用50KG下述农作物废弃物和有机垃圾的混合物作燃料，水分含量20％，原料的品种和数量如下：

农作物废弃物：小麦秸秆10KG，高粱秸秆5KG，树根5KG；

有机垃圾：油污手套、油毡纸、废弃布头、废弃鞋袜共30KG；

按照实施例1的方法制备燃气，产生的燃气应用到洗浴中心的锅炉上，产生的热量相当于110m³的液化气，燃气纯洁，无污染。

其中干式过滤器是在其内从下到上依次填充了颗粒状木炭过滤层、颗粒状水稻秸杆过滤层和1cm的过滤棉层；颗粒直径是2.5～3.0cm。

实施例3

采用实施例1相同的原料，水分含量17.5％，按照实施例1的方法制备燃气，产生的燃气输配给20户居民使用，燃气的火苗是兰色的，火力较足，锅底没有黑垢，居民一致认为和液化气的质量没有差别。50KG燃料产生的燃气相当于118m³的液化气。

其中干式过滤器是在其内从下到上依次填充了颗粒状木炭过滤层，稻壳过滤层和3cm的过滤棉层；颗粒直径是2.5～3.0cm。

Claims (6)

1.一种用农作物废弃物及有机垃圾制备燃气的方法，其特征在于经过下述工艺步骤；

(1)原料准备

将农作物废弃物及有机垃圾自然干燥到含水率≤20％，任意比例的混合物或其中的一种混合物作为燃料；

其中：

所述的农作物废弃物包括植物秸秆、花生壳、瓜子壳及生物杂草、树叶、树枝中的一种或多种；

所述的有机垃圾包括废纸、纸盒、废筷子、塑料废弃物、废麻布、废手套中的一种或多种；

(2)燃气产生

燃料从气体发生器的加料漏斗中自动加入，在下料的过程中被密闭压实，燃料流动到底部时被点燃，同时用鼓风机鼓风引发缺氧燃烧，产生含有CO、H₂、CH₄和CnHm等成分的燃气，其中CnHm在热状态下为雾状焦油气，在冷状态下凝结为粘稠的焦油液；

(3)燃气过滤净化

从气体发生器产生的燃气经过缓冲罐I的自动降温和沉降后，进入水过滤器中，燃气中的灰尘和焦油被吸附和沉降下来，再进入水喷淋灌内进一步吸附沉降脱除焦油，焦油和灰尘从水过滤器和水喷淋罐底部排出回收；燃气最后通过干式过滤器的吸附和干燥后，脱焦率达到80～85％，燃气纯度达到可燃气的国家标准；

在干式过滤器的进气和出气口分别安装120目的不锈钢网，在干式过滤器到防爆空气压缩机的管线上安装120目管道式过滤器；

(4)包装和储存

净化后的燃气通过防爆空气压缩机送入压力≤0.45Mpa的压力储罐中储存；当储罐中的气体压力达到0.45Mpa时空压机自动停止工作，气体发生器的鼓风机也停止工作，气体发生器内的燃料处于闷火状态；当储气罐中的气体压力＜0.2Mpa时空压机自动工作，气体发生器的鼓风机也开始工作，燃料正常燃烧产生燃气；在空压机出口与压力储罐的管线上安装单向阀预防回火，供气前将燃气减压到0.1～0.2Mpa输配给用气管网。

2.根据权利要求1所述的农作物废弃物及有机垃圾制备燃气的方法，其特征在于原料的含水率≤18％。

3.根据权利要求1所述的农作物废弃物及有机垃圾制备燃气的方法，其特征在于所述的干式过滤器是在其内从下到上依次填充木炭过滤层、植物介质过滤层和1～3cm的过滤棉层。

4.根据权利要求3所述的农作物废弃物及有机垃圾制备燃气的方法，其特征在于所述的干式过滤器的木炭过滤层和植物介质过滤层的木炭和植物介质均是直径为2.5～3.0cm的颗粒，所述植物介质是玉米芯或稻壳或水稻秸杆。

5.根据权利要求4所述的农作物废弃物及有机垃圾制备燃气的方法，其特征在于所述玉米芯为炭化后的玉米芯。

6.根据权利要求3所述的农作物废弃物及有机垃圾制备燃气的方法，其特征在于所述的干式过滤器的过滤棉层的过滤棉一周更换一次，木炭和植物介质一到两个月更换一次；所述过滤棉用碱水清洗循环使用。

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