CN103031152A - 一种新型的生物质炭气电联产设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物质炭气电联产设备，该设备包括炭化装置、冷凝装置、水洗装置、脱水装置、干燥装置、集液装置、检测装置以及储气装置，其中从炭化装置出来的可燃气体进入冷凝装置、水洗装置、脱水装置、干燥装置后，产生的滤液进入集液装置，当检测装置检测的气体含氧量≤4%时，则将合格的可燃气体输入储气装置中。本发明的有益效果是可燃气体净化效果好，可燃气体热值高；能充分利用生物质能源，设备成套性配备完整合理，操作简便。

Description

一种新型的生物质炭气电联产设备

技术领域：

本发明属于生物质新型能源利用设备领域，具体涉及一种生物质炭气电联产设备。

背景技术：

生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物，广义而言生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。在目前的应用中生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素（简称木质素）、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质；其特点是可再生性、低污染性、广泛分布性。

生物质可以循环产生，所以对其综合开发利用价值很高，意义重大。既可以补充目前煤炭能源，同时还可以免除焚烧后多环境的严重污染，功在当代，利在千秋。党的十八大把生态建设列入重要的方针，但从目前我国在生物质的开发状况看，还趋于完善状态，有的小型机器干馏取气，有的只是炭化取炭，尾气排放，污染环境。总之，对生物质新型能源开发，还未做到保护环境的目的。

发明内容：

本发明为了克服现有技术中的不足，提供一种生物质炭气电联产的工艺设备，其操作简易、故障率低，可有效地产炭，收集木焦油、木醋液、提取净化可燃气体，为燃气发电、集中供热、燃气锅炉的后续工序打下基础，同时做到了污染零排放。

本发明提供一种生物质炭气电联产设备，该设备包括炭化装置、冷凝装置、水洗装置，脱水装置、干燥装置、集液装置、检测装置以及储气装置，其中从炭化装置出来的可燃气体进入冷凝装置、水洗装置、脱水装置、干燥装置后，产生的滤液进入集液装置，当检测装置检测的气体含氧量≤4%时，则将合格的可燃气体输入储气装置中。

进一步地，当检测装置检测的气体含氧量＞4%时，气体通过废气燃烧塔点燃排放。

进一步地，从所述炭化装置出来的气体经过滤焦油器和冷却水泵后进入冷凝装置。

进一步地，所述冷凝装置为冷凝塔，包括支腿、下气体减压箱、下冷凝箱体、中冷凝箱体、上冷凝箱体、上气体减压箱；所述的下气体减压箱下端装有连接到木焦油、木醋液池的木焦油、木醋酸液排出管，右侧壁装有连接至变速风机的除焦油后气体排出管，正面装有温度检测表；其中上、中、下冷凝箱体的结构是一样的，所述冷凝箱体的底端焊接有口字形底板，底板上有组合冷凝器；所述冷凝箱体间都用管件串联连接。

进一步地，所述水洗装置为水洗塔，包括塔体、进气口、出气口、上下均流孔板、排水阀、检修门、温度表、喷水系统、喷水进水口、补水管口、液位器、循环抽水管口，所述的上均流孔板在塔体上端焊接，所述的下均流孔板在塔体中下端焊接，所述的喷水系统在上下均流孔板中端安装。

进一步地，所述脱水装置为脱水塔，包括支架、塔体、进气管口、出气管口、均流孔板、温度表、排水管、排水阀、S曲板组合体，所述的S曲板组合体是由多个S型玻璃钢叠加而成。

进一步地，所述的干燥装置为干燥塔，包括支架、塔体、进气管口、出气管口、均流孔板、温度表、吸湿填料、检修门、排水阀，所述的均流孔板在塔体下部拼接，所述的吸湿填料是机制木炭。

进一步地，所述的集液装置包括稀木焦油、木醋液池和木焦油、木醋液池。

进一步地，所述检测装置为氧气分析仪；所述储气装置为储气柜。

进一步地，干燥后的气体在进入检测装置前，还需要经过管路到滤网罐和罗茨风机进行过滤。

 本发明的有益效果是：本发明采用移动式炭化炉多台并联净化，可提高生产效率，即：一组炭化，一组装料，一组冷却卸炭；可燃气体净化效果好，可燃气体热值高；生物质能源充分利用，炭、木焦油、木醋酸液、可燃气体都充分回收；环保合格，基本做到零排放；设备成套性配备完整合理；通过检测一起，操作简便，控制稳健；收集气体可用于燃气发电、集中供热、燃气锅炉等。

 

附图说明：

   图1是本发明的生物质炭气电联产设备的结构示意图。

 

具体实施方式：

    以下根据说明书附图对本发明的具体实施方式进行详细说明：

本发明的设备包括可移动式炭化炉001、滤焦油器002、冷却水泵003、冷凝塔004、变速风机005、凉水塔006、水洗塔007、水洗水泵008、脱水塔009、干燥塔010、滤网灌011、罗茨风机012、滤网灌013、氧气分析仪014、废气燃烧塔015、储气柜016、稀木焦油、木醋液收集池017、循环水池018、木焦油、木醋液池019及多个管路、阀门等。

其中炭化炉001为可移动式，包括点火孔1、进风阀2、风机3，在炭化炉底部装有自动行走装置。

滤焦油器002有进气口和出气口6，风机3经气体净化管路4连接至该进气口。

冷却水泵003有进气口、出气口和排水口。

冷凝塔004包括支腿、下气体减压箱、下冷凝箱体、中冷凝箱体、上冷凝箱体、上气体减压箱；所述的下气体减压箱下端装有连接到木焦油、木醋液池019的木焦油、木醋酸液排出管12，右侧壁装有连接至变速风机005的除焦油后气体排出管，正面装有温度检测表10。上、中、下冷凝箱体的结构是一样的，所述箱体的底端焊接有口字形底板，底板上有组合冷凝器；所述的下冷凝箱体、中冷凝箱体、上冷凝箱体都用管件串联连接。

水洗塔007包括塔体、进气口、出气口、上下均流孔板、排水阀17、检修门18、温度表51、喷水系统19、喷水进水口21、补水管口22、液位器23、循环抽水管口24，所述的上均流孔板在塔体上端焊接，所述的下均流孔板在塔体中下端焊接，所述的喷水系统19在上下均流孔板中端安装。

脱水塔009包括支架、塔体、进气管口23、出气管口、温度表26、排水管27、排水阀28，均流孔板、S曲板组合体29，所述的曲板组合体是由多个S型玻璃钢叠加而成。

所述的干燥塔010包括支架、塔体、进气管口、出气管口、均流孔板、温度表31、吸湿填料33、检修门34、排水阀37；所述的均流孔板在塔体下部拼接，所述的吸湿填料33是机制木炭，具有吸湿的吸水性。

滤网罐011包括罐体、进气管口、出气管口、压力表36、温度表37、排水阀39，内套装有不锈钢网。

罗茨风机012包括进风口和出风口；

所述的滤网罐013与滤网罐011结构相同，包括罐体、进气管口、出气管口、压力表41、温度表42、43、排水阀43，内套装有不锈钢网。

贮气柜016是5000m3的贮气柜。

工作步骤如下：

准备：将切碎烘干的生物质原料装入炭化炉001中，上盖密封好，可以将三台装好料的炭化炉001并联接在气体净化管路4中；将循环水池018中灌满水；开启水洗水泵008向水洗塔007中加水至液位器23的刻线。检查各管路阀门：打开阀门7、阀门28、阀门32、阀门38、阀门43、阀门44、阀门45、阀门47，关闭阀门46、阀门48。

点火：开启炭化炉001四面点火孔1，用点火器将装在炉中的生物质原料点燃，开启冷却水泵003，开启水洗水泵008，启动变速风机005，启动罗茨风机012，调节炭化炉顶端进风阀2，待生物质充分充分燃烧后，关严各个点火口1。

调控：调节炭化炉001机顶各个进气阀与变速风机005、罗茨风机012的转速，使生物质始终处于缺氧燃烧状态，使炭化温度逐渐升高，以达到生物质裂解炭化温度450℃左右，生成CO、H₂、CH₄等可燃气体。

通过观察温度表10、51、27、31、37、42及压力表36、41的数值，调节各循环水量，保证有效地除木焦油、木酸液。

观察氧气分析仪表14，当含氧量＞4%时，气体通过废气燃烧塔015点燃排放。

可燃气体回收：当氧气分析仪表014含氧量≤4%时，关闭阀门47，开启阀门46、48，经单向阀50，将合格可燃气体输入储气柜016中。

其中，可燃气体的净化过程：炭化时所分解产生的可燃气体其中含有木焦油、木醋液以及微小颗粒，经下列工序后可使可燃气体净化回收，使其进一步利用，所产生的可燃气体在变速风机005、罗茨风机012的抽吸引流作用下，经过管路4→滤焦油器002→管路5→进入冷凝塔004，从滤焦油器002流出的焦油经管路7流入木焦油、木醋液池019中，经管路5的热气体中的木焦油、木醋液与冷凝塔004中的冷凝器接触，冷凝成液体从管路11排入木焦油、木醋液池019中，除焦油后的气体经变速风机005→管路15→进入水洗塔007中与喷嘴产生的雾化水滴逆向作用，进一步将气体中未冷凝的木焦油、木醋液冷结，及小颗粒物质溶入水中，经过水洗后的气体经管路20→脱水塔009中与塔中S曲板接触，将气体中的大部分水份脱去，再经管路30→干燥塔010中，在塔中吸湿介质的作用下，吸收气体中水分，经管路35→滤网罐011→管路38→罗茨风机012→管路40→滤网罐013进行过滤，这样可燃气体基本达到了净化标准，经氧气分析仪，含氧量降到≤4%时，经管路53压入储气柜016中，此时收集到纯净可燃气体。

在水洗、干燥、网滤过程中汲取的滤液经管路16、28、32、38、43、流入稀木焦油、木醋酸液收集池017中。

在本发明中，炭化炉为可移动式，在炭化炉底部装有自动行走装置；炭化可以并联两至三台与后面的一套气体净化系统联产；在气体净化过程中利用冷凝塔将木焦油、木醋液集中回收；利用水洗进一步过滤气体中残余的木焦油、木醋液；采用脱水和吸水的方法，除去气体中的水分；利用滤罐网进一步净化气体；利用氧气分析仪，通过调节炭化炉进气阀及引风机的转速，确保净化后的可燃气体的热值及可燃气体中安全含氧值；采用炭气联合处理生物质，将可利用的能源全部回收的形式。整个系统安全环保的形式。

产品的利用：

本发明中炭化后的炭，可直接作为能源炭的作用，也可进一步开发成有机复合肥料使用；木加油、木醋酸液进行了分离、提纯，可作为化工原料；可燃气体用于燃气发电、燃气锅炉、集中供热等；水洗后的含木焦油、木醋液极少，经沉淀除焦油处理后随浇水时灌溉农作物，木醋液有助于植物生产和杀虫作用。

设备的维修保养:

各连接管路保证畅通密封，各阀门开关灵活，作用政策，如有问题及时更换；风机、水泵每半年检修轴承，加润滑油，保持运转平稳；、氧气分析仪的每半年检定一次，保证数据正确；温度表、压力表每年检定一次，保证数据可靠准确；干燥塔中的吸湿介质每班更换；滤网罐中滤网每半年清洗一次；储气柜顶避雷针每月检查其按电阻值，保证良好状态。

该生产线的优点：

本发明采用移动式炭化炉多台并联净化，可提高生产效率，即：一组炭化，一组装料，一组冷却卸炭；可燃气体净化效果好，可燃气体热值高；生物质能源充分利用，炭、木焦油、木醋酸液、可燃气体都充分回收；环保合格，基本做到零排放；设备成套性配备完整合理；通过检测一起，操作简便，控制稳健。

Claims (10)

1.  一种生物质炭气电联产设备，其特征在于，该设备包括炭化装置、冷凝装置、水洗装置，脱水装置、干燥装置、集液装置、检测装置以及储气装置，其中从炭化装置出来的可燃气体进入冷凝装置、水洗装置、脱水装置、干燥装置后，产生的滤液进入集液装置，当检测装置检测的气体含氧量≤4%时，则将合格的可燃气体输入储气装置中。

2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，当检测装置检测的气体含氧量＞4%时，气体通过废气燃烧塔点燃排放。

3.  根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，从所述炭化装置出来的气体经过滤焦油器（002）和冷却水泵（003）后进入冷凝装置。

4.  根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述冷凝装置为冷凝塔（004），包括支腿、下气体减压箱、下冷凝箱体、中冷凝箱体、上冷凝箱体、上气体减压箱；所述的下气体减压箱下端装有连接到木焦油、木醋液池（019）的木焦油、木醋酸液排出管（12），右侧壁装有连接至变速风机（005）的除焦油后气体排出管，正面装有温度检测表（10）；其中上、中、下冷凝箱体的结构是一样的，所述冷凝箱体的底端焊接有口字形底板，底板上有组合冷凝器；所述冷凝箱体间都用管件串联连接。

5.  根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述水洗装置为水洗塔（007），包括塔体、进气口、出气口、上下均流孔板、排水阀（17）、检修门（18）、温度表（51）、喷水系统（19）、喷水进水口（21）、补水管口（22）、液位器（23）、循环抽水管口（24），所述的上均流孔板在塔体上端焊接，所述的下均流孔板在塔体中下端焊接，所述的喷水系统（19）在上下均流孔板中端安装。

6.  根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述脱水装置为脱水塔（009），包括支架、塔体、进气管口、出气管口、均流孔板、温度表（26）、排水管（27）、排水阀（28）、S曲板组合体（29），所述的曲板组合体是由多个S型玻璃钢叠加而成。

7.  根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述的干燥装置为干燥塔（010），包括支架、塔体、进气管口、出气管口、均流孔板、温度表（31）、吸湿填料（33）、检修门（34）、排水阀（37），所述的均流孔板在塔体下部拼接，所述的吸湿填料（33）是机制木炭。

8.  根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述的集液装置包括稀木焦油、木醋液池（017）和木焦油、木醋液池（019）。

9.  根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述检测装置为氧气分析仪（014）；所述储气装置为储气柜（016）。

10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，干燥后的气体在进入检测装置前，还需要经过管路到滤网罐（011，013）和罗茨风机（012）进行过滤。

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