CN103447289A

CN103447289A - 一种模块式农林废弃物综合转化装置

Info

Publication number: CN103447289A
Application number: CN2013103656747A
Authority: CN
Inventors: 崔勇
Original assignee: 崔勇
Current assignee: China Science and Technology Co create environmental technology Jiangsu Co., Ltd.
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-08-20
Also published as: CN103447289B

Abstract

本发明公开了一种模块式农林废弃物综合转化装置，包括安装在模块化拼装框架上的以下设备：粉碎机、传送带、转化反应器、生物燃料无压增温机、固液分离装置、太阳能热风烘干系统、压块机和精馏塔；转化反应器顶部向下设有搅拌装置，其四周侧壁盘绕设有水循环加热管道，其上部设有进料口、催化剂加料口和出气口，底部设有出料口；生物燃料无压增温机与水循环加热管道相连；转化反应器的出料口与固液分离装置的输入口相连，固液分离装置的液体输出口与精馏塔的输入口相连，固液分离装置的固体输出口与太阳能热风烘干系统的输入口相连，太阳能热风烘干系统的输出口与压块机的输入口相连。本发明节能环保，可拆装且经济效益高。

Description

一种模块式农林废弃物综合转化装置

技术领域

本发明涉及一种农林废弃物处理装置，特别涉及一种模块式农林废弃物综合转化装置。

背景技术

目前，作为农林业生产大国，我国每年都产生数量庞大的农林废弃物。这些废弃物以往多用作燃料、就地焚烧等简单粗放的方法进行处理，不仅造成了资源的巨大浪费，还给环境带来了沉重的压力。中国是一个农业大国,随着农业生产水平和农民生活水平的不断提高,对原来用作肥料和燃料的农业废弃物的利用越来越少,因此农业废弃物越来越多。我国已成为世界上农业废弃物产出量最大的国家,其中农作物秸秆年产量达7亿吨(干质量)，锯末、刨花等林业废弃物16000吨。随着工农业生产的迅速发展和人口的增加,这些废弃物以年均5%～10%的速度递增。这其中大部分废弃物被当作垃圾丢弃或排放到环境中,造成可利用资源的浪费和对生态环境的污染。目前虽然目前新开发的生物质资源的综合利用途径相当多，并且有些途径生物质资源利用率比较高，但因基础设施投资成本高，农林废弃物的收集与运输成本高，且消耗一定的热能，经济效益低，所以对农林废弃物的处理总量小，不能从根本上解决农林废弃物资源的处理和利用问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种降低基础设施投资成本和原料运输成本，且利用太阳能和自身产生热能的节能环保的模块式农林废弃物综合转化装置。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种模块式农林废弃物综合转化装置，其特征在于，包括安装在模块化拼装框架上的以下设备单元：粉碎机、传送带、转化反应器、生物燃料无压增温机、固液分离装置、太阳能热风烘干系统、压块机和精馏塔；所述转化反应器顶部向下设有搅拌装置，其四周侧壁盘绕设有水循环加热管道，其上部设有进料口、催化剂加料口和出气口，底部设有出料口；所述生物燃料无压增温机与所述水循环加热管道相连；所述粉碎机将原料粉粹后通过所述传送带输入至所述转化反应器的进料口；所述转化反应器的出料口与所述固液分离装置的输入口相连，所述固液分离装置的液体输出口与所述精馏塔的输入口相连，所述固液分离装置的固体输出口与所述太阳能热风烘干系统的输入口相连，所述太阳能热风烘干系统的输出口与所述压块机的输入口相连。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述生物燃料无压增温机设有排烟管道，所述排烟管道盘绕在所述转化反应器的底部，所述排烟管道内填充压制沸石。

还包括冷凝塔，所述转化反应器的出气口与所述冷凝塔的输入口相连，所述冷凝塔的输出口与所述转化反应器的催化剂加料口相连。

还包括火警自动监控报警设施。

所述转化反应器为圆柱形或者方柱形。

还包括控制系统，所述控制系统包括反应温度传感器和主控制器，所述反应温度传感器检测所述转化反应器的温度，所述主控制器接收来自所述反应温度传感器的信号，并输出信号控制原料的给料和所述生物燃料无压增温机的工作。

所述生物燃料无压增温机包括子控制器、水温温度传感器、环境温度传感器、热水循环阀门、热水循环泵和燃料泵，所述水温温度传感器检测所述水循环加热管道的水温温度，所述环境温度传感器检测环境温度，所述子控制器接收来自所述水温温度传感器、所述环境温度传感器和所述主控制器的信号，输出信号控制所述热水循环阀门、所述热水循环泵和所述燃料泵的工作。

所述主控制器与所述子控制器相互通信，其中所述主控制器为主站，所述子控制器为从站。

所述主控制器包括PLC，所述PLC与设置组态软件的计算机相连。

本发明具有的优点和积极效果是：设备单元采用模块化拼装框架作为支撑，可以进行移动拆除，节省空间，当需拆除时，绝大部分材料可回收循环利用。安装施工前不需要对农田进行堆土平整，生产周期短，施工时没有建筑垃圾，农林废弃物液体转化装置钢结构材料均经过阳极电泳处理，防腐耐用。为农业现代化开创了新思路，可以提高目前秸秆深加工附加值。设置冷凝塔，将所述转化反应器的出气口与所述冷凝塔的输入口相连，再将所述冷凝塔的输出口与所述转化反应器的催化剂加料口相连，使在反应过程中作为催化剂的极容易汽化的戊内酯，气化后进入冷凝塔，经冷凝塔冷却液化后再输送进转化反应器，作为催化剂参与反应，做到循环利用；采用固液分离装置，可以分离出生物原料基液，这些生物原料基液可通过集中转化中心做进一步处理，可以从生物原料基液中提取出戊内酯、糠醛、乙酰丙酸、木糖醇等多种化工产品，而分离出的固体材料可以制成比一般燃烧物热值高的木质素，这种木质素可以替代石化产品，可以用于转化成热能或电能，也就是说园林废弃物经过本发明处理后可替代石油产品。生物燃料无压增温机基本采用装置本身分离出生物原料基液做燃料，无需大量的外来燃料，节省了成本，固体材料干燥充分利用了太阳能热风烘干系统、环保节能，减少对传统能源的消耗。排烟管道盘绕在所述转化反应器的底部，余热可加热转化反应器，所述排烟管道内填充压制沸石，沸石可对烟气进行过滤净化，将生物燃料燃烧产生的有害气体灰尘等进行净化，且沸石可以有效缓解余热流失，具有良好的保温效果。本发明节能环保，可拆装且经济效益高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的排烟管道的结构示意图。

图中：1、粉碎机；2、传送带；3、转化反应器；4、转化反应器的进料口；5、搅拌装置；6、催化剂加料口；7、预留口；8、水循环加热管道；9、生物燃料无压增温机；10、热水循环泵；11、排烟管道；12、沸石；13、转化反应器的出料口；14、固液分离装置；15、太阳能热风烘干系统；16、压块机；17、控制系统；18、火警自动监控报警设施；19、冷凝塔；20、精馏塔。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1～图2，一种模块式农林废弃物综合转化装置，包括安装在模块化拼装框架上的以下设备单元：粉碎机1、传送带2、转化反应器3、生物燃料无压增温机9、固液分离装置14、太阳能热风烘干系统15、压块机16和精馏塔20；所述转化反应器3顶部向下设有搅拌装置5，其四周侧壁盘绕设有水循环加热管道8，其上部设有进料口4、催化剂加料口6和出气口，还可设预留口7，底部设有出料口13；所述生物燃料无压增温机9与所述水循环加热管道8相连并提供加热的循环水；所述粉碎机1将原料粉粹后通过所述传送带2输入至所述转化反应器3的进料口4；所述转化反应器3的出料口13与所述固液分离装置14的输入口相连，所述固液分离装置14的液体输出口与所述精馏塔20的输入口相连，所述固液分离装置14的固体输出口与所述太阳能热风烘干系统15的输入口相连，所述太阳能热风烘干系统15的输出口与所述压块机16的输入口相连。在系统搭建之前，先对对设备以及设备的支撑机构进行模块化处理，根据设备特性，将设备分解成满足模块化要求的功能块，进行预组装，现场整体拼装，根据整体安装布局，可将设备的支撑底座设计成钢结构底座等可拆分底座，然后将设备的支撑底座分解为满足模块化设备安装需要的可拼装模块，对可拆分底座所用的构件进行精确加工，将构件拼装成为模块化安装单元，在现场进行拼装，然后在现场安装相应的模块化设备。

进一步地，所述生物燃料无压增温机9可设有排烟管道11，所述排烟管道11盘绕在所述转化反应器3的底部，所述排烟管道11内填充压制沸石12。

进一步地，本发明还可包括冷凝塔19，所述转化反应器3的出气口与所述冷凝塔19的输入口相连，所述冷凝塔19的输出口与所述转化反应器3的催化剂加料口6相连。转化反应器3在反应过程中生成的汽化的戊内酯，冷却塔19将汽化的戊内酯冷却液化后输出至进催化剂加料口6，戊内酯在反应过程中是参与反应的。因为设置冷凝塔19，将所述转化反应器3的出气口与所述冷凝塔19的输入口相连，再将所述冷凝塔19的输出口与所述转化反应器3的催化剂加料口相连，使在反应过程中作为催化剂的极容易汽化的戊内酯，气化后进入冷凝塔，经冷凝塔冷却液化后再输送进转化反应器，作为催化剂参与反应，做到循环利用；

进一步地，本发明还可包括火警自动监控报警设施。

此外，所述转化反应器3可为圆柱形或者方柱形。

在上述基础上，本发明还可包括控制系统17，所述控制系统17包括反应温度传感器和主控制器，所述反应温度传感器检测所述转化反应器3的温度，所述主控制器接收来自所述反应温度传感器的信号，并输出信号控制原料的给料和所述生物燃料无压增温机9的工作,可通过控制粉碎机以及传送带的运转控制原料的给料。

进一步地，所述生物燃料无压增温机9可包括子控制器、水温温度传感器、环境温度传感器、热水循环阀门、热水循环泵10和燃料泵，所述水温温度传感器检测所述水循环加热管道8的水温温度，所述环境温度传感器检测环境温度，所述子控制器接收来自所述水温温度传感器、所述环境温度传感器和所述主控制器的信号，输出信号控制所述热水循环阀门、所述热水循环泵10和所述燃料泵的工作。

进一步地，所述主控制器可与所述子控制器相互通信，其中所述主控制器为主站，所述子控制器为从站。

进一步地，所述主控制器可包括PLC，所述PLC与设置组态软件的计算机相连。

本发明的工作原理：

农林废弃物经粉碎机1粉碎后，通过传送带2，经过转化反应器3的进料口4进入转化反应器3的内部。转化反应器3顶部安装有搅拌装置5，可对反应物进行搅拌，加速反应。转化反应器3相应位置设有催化剂加料口6，以及设预留口7，可对反应物加入用于催化的固态酸和戊内酯提取液。转化反应器3四周侧壁盘绕设有水循环加热管道8，生物燃料无压增温机9通过燃烧生物原料基液燃料对循环水进行加热，通过子控制器控制热水通过热水循环泵10进入反应器侧壁水循环加热管道8，转化反应器3底部下方设有生物燃料无压增温机9的排烟管道11，排烟管道11安装有压制沸石12，吸收烟气中酸类及有害气体，缓解热量散失，并循环利用烟气所带余热对转化反应器3底部进行加热。反应物经过充分反应后，通过转化反应器3的出料口13，进入固液分离装置14，固液分离装置14对反应生成物进行固液分离，固液分离装置14分离出来的液体，通过精馏塔20精馏后生成生物原料基液灌装密封；固液分离装置14分离出来的固体通过太阳能热风烘干系统15加入碱性平衡液对其进行干燥平衡处理，然后经压块机16进行压块成型处理得到工业热能原料。整个装置通过控制系统17实现自动化加料控制，对所加物料进行严格控制，通过温度传感器检测转化反应器3内温度，进行温度控制，保持其反应环境稳定。整个装置周围均安装有火警自动监控报警设施18，防止火灾的发生。

转化反应器3四周侧壁盘绕设有水循环加热管道8，用于对反应物进行加热。转化反应器3内部安装有温度传感器，对反应环境进行温度检测，通过控制系统17控制生物燃料无压增温机9的工作。

所述生物燃料无压增温机9，通过使用本装置提取的生物原料基液燃料，对水进行加热，其内部设有相应的水温温度传感器和环境温度传感器，来分别检测水温温度和环境温度，当水温达到设定值且转化反应器3内的反应温度低于设定值时，开启热水循环阀门和热水循环泵10，热水输送到转化反应器3四壁水循环加热管道8，进行水循环加热。

所述生物燃料无压增温机9燃烧产生的烟气通过安装在转化反应器3底部下方的排烟管道11进行净化排出。排烟管道11内部安装有压制沸石12，沸石12可对烟气进行过滤净化，将燃烧产生的有害气体灰尘等进行净化，且沸石12可以缓解余热流失，具有保温效果，做到余热回用。

所述冷凝塔19输入在转化反应器3在反应过程中生成的汽化的戊内酯，冷却塔19将汽化的戊内酯冷却液化后输出至进催化剂加料口6，戊内酯在反应过程中是参与反应的。

本发明采用自动化加料控制，对所加物料进行严格控制，通过温度传感器检测温度，进行温度控制，保持其反应环境稳定。主控制器和子控制器主要通过PLC进行控制，将传感器检测到的各种信号，输入给PLC，PLC与计算机相连，通过组态软件，可以监控到各种数据，可以进行图表显示，也可以打印数据。通过组态软件可以对各种电气设备进行控制。整个装置系统周围均安装有火警自动监控报警设施18，达到及时预警。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims

1.一种模块式农林废弃物综合转化装置，其特征在于，包括安装在模块化拼装框架上的以下设备单元：粉碎机、传送带、转化反应器、生物燃料无压增温机、固液分离装置、太阳能热风烘干系统、压块机和精馏塔；所述转化反应器顶部向下设有搅拌装置，其四周侧壁盘绕设有水循环加热管道，其上部设有进料口、催化剂加料口和出气口，底部设有出料口；所述生物燃料无压增温机与所述水循环加热管道相连；所述粉碎机将原料粉粹后通过所述传送带输入至所述转化反应器的进料口；所述转化反应器的出料口与所述固液分离装置的输入口相连，所述固液分离装置的液体输出口与所述精馏塔的输入口相连，所述固液分离装置的固体输出口与所述太阳能热风烘干系统的输入口相连，所述太阳能热风烘干系统的输出口与所述压块机的输入口相连。

2.根据权利要求1所述的模块式农林废弃物综合转化装置，其特征在于，所述生物燃料无压增温机设有排烟管道，所述排烟管道盘绕在所述转化反应器的底部，所述排烟管道内填充压制沸石。

3.根据权利要求1所述的模块式农林废弃物综合转化装置，其特征在于，还包括冷凝塔，所述转化反应器的出气口与所述冷凝塔的输入口相连，所述冷凝塔的输出口与所述转化反应器的催化剂加料口相连。

4.根据权利要求1所述的模块式农林废弃物综合转化装置，其特征在于，还包括火警自动监控报警设施。

5.根据权利要求1所述的模块式农林废弃物综合转化装置，其特征在于，所述转化反应器的平行于其底部并横切侧壁的截面为圆形、正方形或长方形。

6.根据权利要求1至5任一所述的模块式农林废弃物综合转化装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括反应温度传感器和主控制器，所述反应温度传感器检测所述转化反应器的温度，所述主控制器接收来自所述反应温度传感器的信号，并输出信号控制原料的给料和所述生物燃料无压增温机的工作。

7.根据权利要求6所述的模块式农林废弃物综合转化装置，其特征在于，所述生物燃料无压增温机包括子控制器、水温温度传感器、环境温度传感器、热水循环阀门、热水循环泵和燃料泵，所述水温温度传感器检测所述水循环加热管道的水温温度，所述环境温度传感器检测环境温度，所述子控制器接收来自所述水温温度传感器、所述环境温度传感器和所述主控制器的信号，输出信号控制所述热水循环阀门、所述热水循环泵和所述燃料泵的工作。

8.根据权利要求7所述的模块式农林废弃物综合转化装置，其特征在于，所述主控制器与所述子控制器相互通信，其中所述主控制器为主站，所述子控制器为从站。

9.根据权利要求7所述的模块式农林废弃物综合转化装置，其特征在于，所述主控制器包括PLC，所述PLC与设置组态软件的计算机相连。