CN104789240A - 一种生物质秸秆综合利用联产生产线及联产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质秸秆综合利用联产生产线及联产方法，包括炭化窑、初级净化装置、一级净化回收装置，引风机以及燃气净化回收利用装置，初级净化装置的出口通过管道连接一级净化回收装置，一级净化回收装置的出气口通过管道连接引风机，引风机的出风口连接燃气净化回收利用装置。一种生物质秸秆综合利用联产生产线及联产方法，将上述处理的生物质原料放入炭化窑；在其表面覆盖一层碎料，点火后，利用引风机开停时间的长短进行氧含量的控制，边炭化边添加生物质原料，重复上述步骤10-16小时，生物质原料炭化完成。本发明可以将各种原料混合在一起燃烧干馏、炭化，改变了生物质原料单一利用的局面，扩大了生物质原料利用的范围，此外传统相比缩短了生产周期、提高了产量和质量，而且还可以获得其他工业原料。
Description
技术领域
本发明涉属于生物质原料炭化技术领域，特别涉及一种生物质秸秆综合利用联产生产线及其联产方法。
背景技术
生物质是植物通过光合作用生成的有机物，生物质能是太阳能的一种，生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器，作为植物生物质的主要成份——木质素和纤维素每年以约1640亿吨的速度再生，如以能量换算相当于石油产量的15-20倍。如果这部份资源得到好的利用，人类相当于拥有一个取之不尽的资源宝库。而且，由生物质来源于空气中的CO2，燃烧后再生成CO2，所以不会增加空气中的CO2的含量，因此生物质与矿物质能源相比更为清洁。
肯定没有木炭贸易壁垒。因为木炭是需要砍伐林木的资源消耗性商品。发达国家为保护本国林业资源及生态环境，不生产木炭，对国外木炭零关税进口。我国2003年起严格禁止原木炭出口。其他发展中国家消耗林木制炭，发展经济的同时，意识到保护环境的重要性纷纷效仿我国。全球气候变暖、环境日益恶化、影响人类生存、恢复植被、让森林吸收大量二氧化碳最为有效。木炭作为不可缺少的能源、寻找和开发替代产品是人类必经之路。
2000年上半年美国通过开发发展(包括秸秆)生物质能源的法案。下半年日本成立生物质能源研究开发机构。2005年胡锦涛在北京国际可再生能源大会致辞中指出“可再生能源丰富、清洁，可永续利用。加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。
国内木炭产业现状：
国内木炭生产，多以月产3-5吨、十几吨、分散的个体农户形式生产，产品基本分为：原木炭、严格禁止出口，锯末机制炭、由于规模太小、质量不稳定、成本高、产量太低、没有产品深加工能力、更加缺乏科技研发能力等原因、不具备与外商平等谈判的实力。根本无法形成规模化、企业化及产业化效益。
目前，生物质的利用除了一部分当作饲料以外，大部分采用气化炉使其燃烧并利用其燃烧过程中产生的可燃气体作为能源再次利用，植物生物质(包括据木、木柴，野草，松 针树叶，作物秸秆，牛羊畜粪，食用菌渣)中的碳元素质量分数约为40％，其次为氢、氮、氧、镁、硅、磷、钾、钙等元素。植物秸秆的有机成分以纤维素，半纤维素为主，质量分数为50％。这些生物质原料，在缺氧条件下加热或燃烧，使之发生复杂的热化学反应的能量转化过程。此过程实质是生物质中的碳、氢、氧等元素的原子，在反应条件下按照化学键的成键原理，变成一氧化碳、甲烷、氢气等可燃性气体的分子。这样生物质中的大部分能量就转移到这些气体中。
该技术使用独创炭化工艺使提高生产效率10倍，炭化仅需16小时左右。使烟秆、棉秆等秸秆炭化后的质量，根据应用的不同，在某些炭化指标接近或超过普通木炭质量。生产成本降低60％，生产过程环保无烟排放。摒弃了国际通用落后的干馏工艺、炭化168小时，只能炭化林木、生产过程浓烟污染、生产成本高的落后技术。
秸秆在自然条件下废弃腐烂，产生的甲烷等有害气体，是二氧化碳温室效应的20多倍。秸秆制炭生产正好阻断这一过程，秸秆炭应用燃烧后所剩于的灰分，经山东省农科院土肥研究所检验含；磷1、28钾9、89加入3％的氮就是复合肥。
在保证秸秆炭化质量的同时，又实现热能综合利用。最小的机组相当于一台GLGS-AII型号热水锅炉。输出的热水可用于：洗浴、取暖、烘干等行业。随着技术的推广覆盖，仅我国农村洗浴一项即可实现节煤540万吨。
现有的生物质气化炉，亦称秸秆气化炉或燃气发生装置等，在气化炉当中，分直燃(半气化)式和导气(制气)式气化炉。
现有运行中的气化炉虽然对生物质原料进行了利用，但也存在着下列一些问题：
1、一些气化炉对生物质原料要求比较高，必须把生物质原料粉碎成细小的颗粒，因此必须添加功率较大的粉碎机，从而造成生物质利用的成本加大。由于原料破碎成细小颗粒，其运行温度高达1100～1300℃，虽然产出气体中焦油成分及冷凝物含量很低，碳转化率可达90％，但由于运行温度高易烧结，使气化炉发生结渣而丧失气化的功能，故选材较难，使可利用的生物质原料范围变窄，不利于生物质利用的推广。
2、木焦油问题是影响气化气使用的最大障碍。许多的气化炉在气化过程中对夹杂在可燃气体中的木焦油没有进行滤除，导致气化气在使用过程中木焦油糊住各类燃烧器的喷嘴，使燃气灶具、燃气锅炉或燃气发电机组无法长时间运行，直接影响了生物质能源的利用。
3、对生物质原料存放的环境要求及原料的单一使用，也使一些气化炉无法正常工作，有的气化炉因为没有水分离装置而要求生物质原料中的水分在10％以下，否则气化出的气 体因含水分过高而无法点燃，而目前生物质原料的存放一般为露天存放，极易受到自然天气的影响，如雨水及潮湿的环境很容易使生物质原料受潮，在加上使用的原料单一，影响了气化炉产气的产量及质量，气化炉工作的连续性遭到了破坏。
4、造成了对环境的污染。许多气化炉由于设计上的缺陷，造成烟雾对大气的污染及难分解物对土壤的破坏，许多气化炉在气化过程中产生了灰渣与木焦油混合在一起的混合物，由于木焦油具有极强的抗氧化性，所以这种混合物在自然状态下很难分解，大量混合物的产生会造成对土地的占用及对土壤的破坏。
5、许多功能完备的进口气化炉设备，价格昂贵，投资额度大、回收期长，影响生物质资源的利用。
此外传统的制炭工艺一般采用焖烧、干馏烧制，上述传统工艺具有资源浪费、生产周期长、产量低、而且质量差，同时在焖烧或干馏烧制过程产生一定大气污染。
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资源利用率高，环保无污染、生产周期短、无三废排放、易于推广的生物质秸秆综合利用联产生产线及其联产方法。
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：
一种生物质秸秆综合利用联产生产线，其特征在于：包括炭化窑、初级净化装置、一级净化回收装置，引风机以及燃气净化回收利用装置，所述炭化窑底部侧壁上的抽风口通过风道连接初级净化装置，所述初级净化装置内填充有生物质粉碎秸秆，所述初级净化装置的出口通过管道连接一级净化回收装置，所述一级净化回收装置的出气口通过管道连接引风机，引风机的出风口连接燃气净化回收利用装置；
所述一级净化回收装置包括自初级净化装置的出口依次为，一级水洗塔、二级水洗塔、一级除焦器，二级除焦器，一级冷凝器、二级冷凝器，以及独立设置在附近的冷凝循环水池、木醋酸回收池、木焦油回收池，所述的冷凝循环水池内设置有循环水泵；上述的一级水洗塔和二级水洗塔的回水口连通木醋酸回收池，上述的一级除焦器、二级除焦器、一级冷凝器和二级冷凝器的回水口连通木焦油回收池，上述的一级冷凝器和二级冷凝器连通冷凝循环水池；上述的二级冷凝器的出气口通过管道连接引风机；
所述引风机的出风口连通燃气净化回收利用装置，主要包括燃气净化装置、燃气回收储存装置以及燃气利用设备，所述的燃气净化装置从风机出风口依次为旋风分离器、水封装置、一级汽水分离器、二级汽水分离器、一级液相分离器、二级液相分离器、一级气相分离器、二级气相分离器、静电除焦器；所述的燃气净化装置与燃气回收储存装置之间设 置有水封装置，所述的燃气回收储存装置为储气罐，所述储气罐上设有压力检测表、安全阀、放空管、排水管以及安全人孔；所述燃气回收储存装置与燃气利用设备之间设有干燥器，所述干燥器的出口连接燃气利用设备。
本发明还可以采用如下技术方案，所述初级净化装置内填充有生物质粉碎秸秆的粉碎大小为3～5mm。
所述燃气利用设备包括居民区燃气设备、工业锅炉、供热站、民用采暖炉以及热力发电厂。
一种利用上述的装备制备生物质炭、燃气、木焦油、木醋酸液的联产方法，其特征在于：
(1)、原料收集处理：主要包括原料去杂和原料粉碎，即将收集的生物质秸秆原料去杂后进行粉碎、压缩以及成型，成型的形状根据原料的种类进行选择为块状、粒状或者柱状；
(2)、原料入窑：将步骤1中先成型的生物质秸秆原料，铺设在炭化窑内，在铺设时保证原料上表面平整，避免出现原料空缺，使原料填满炭化窑，同时在上表面覆盖一层碎料，碎料厚度根据秸秆的厚度来确定，一般碎料厚度在3～8cm。
(3)、布置点火位：原料布好后，在上表面均匀布设点火位，所述的点火位布设成梅花状布局；
(4)、布置点火位：点火时先点炭化窑靠近炭化窑壁四周，且远离引风机处的点火位，在点燃炭化窑壁四周的点火位的同时开启引风机控制炭化窑内的氧气供给量，等四周点火位点燃30～40分钟后，然后点燃炭化窑内的点火位，点燃后20～30分钟后最后点燃靠近引风机的点火位，此时全部的点火位全部点燃；
(5)间歇式干馏炭化：全部点火位全部点燃后20～30分钟后，风机定时开启和关闭，具体为引风机开机25～35分钟，然后停机15～20分钟，在炭化过程中可随时添加原料以保证炭化过程的连续性，经过上述10～16小时干馏热解炭化，可生产出不同形状的炭块；炭化的烟气中还夹杂着木焦油、木醋酸液通过燃气净化回收利用装置进行净化回收；
(6)、烟气净化回收处理：通过控制引风机控制烟气的流动速度，使得含有尘、水、油的烟气以10～20m/s的速度由风道依次进入初级净化装置、一级净化回收装置，引风机以及燃气净化回收利用装置；
(7)、燃气、木焦油、木醋酸回收储存：燃气通过燃气净化装置后通过储气罐进行储存备用；
木焦油可分别在初级过滤净化池、一级净化回收装置的一级除焦器、二级除焦器、一 级冷凝器和二级冷凝器中产生，产生的木焦油通过管路进入木焦油回收池内，木焦油与水混合沉淀在木焦油回收池底部，定期进行清理回收；
木醋酸液分别在一级水洗塔、二级水洗塔和液相分离器中产生，产生的木醋酸液通过管路进入木醋酸回收池内，木醋酸回收池内初始盛放的净水，经过水浴净化，将烟气进行水洗，木醋酸被循环水带走形成木醋酸溶液；
(8)、间隔炭化10～16小时，完成炭化窑内生物质原料的炭化过程，在其表面均匀喷洒清水，把火熄灭即可出炭，在熄火的同时引风机正常开启，引风机的风速提高到15～25m/s；
(9)、炭化后的生物质炭、木焦油、木醋酸溶液的收集、处理及利用，生产出来的生物质炭根据实际需要配送至有机肥车间、生物质炭直接销售；生产出来的燃气可以通过管道与市政管网并联，也可以输送到热力发电机组，居民燃气以及燃气锅炉或者供热站。
本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，使得与传统的气化炉和制炭工艺相比具有以下优点：
一、节能环保：在生物质能源综合利用中，由于我们采用的相关配套设备对烟气及焦油进行了净化处理及回收，防止了污染的产生，使处理工艺完全符合环保要求。在生物质的综合利用过程中，既获取了大量的能源，又使排放的CO2与生物质再生时吸收的CO2达到碳平衡，具有CO2零排放的效果，对缓解和最终解决温室效应问题及节能减排将起到重要贡献。此外，在处理的过程中只消耗少量的电能，不消耗其他的能源。
二、设备维修率低、操作简单易学：我们在研制开发中，就设备及操作工艺进行了多次改进，具有初中文化水平的工人经过一周的培训即可上岗操作，设备定时进行保养清洗即可保证设备正常周转。
三、生物质综合利用率高：生物质原料可以是大小、粗细、形状不同的稻壳、稻草、棉秸秆、玉米秸秆、玉米芯、锯沫、果树枝、果核、甘蔗渣、椰壳等农作物的混合体也可以是其中的一种。在处理的过程中即可生产可燃气体又可生产木炭及木焦油等化工原料，一举多得。改变了现有烧炭时树干直径不得小于6cm、粗细不等的树干不能混烧的工艺过程。
四、利废节材：我国拥有丰富的生物质资源，每年可利用的生物质约为12亿吨，农作物秸秆、林木枝桠材、农林产品加工剩余物等可燃性生物质的生活自用量日趋减少，大量被废弃并不得不被农民在田间烧掉，对生态环境造成极大污染。而通过生物质综合利用技术可使其变废为宝，产生的可燃气体可作为不可再生能源的替代和补充，生产出的木炭可代替天然木炭，节约了木材，保护林业资源和生态环境。
五、社会效益和经济效益显著：在综合利用生物质原料时不但可以保护环境而且可以带动农村劳动力就业、增加农民收入，带来了良好的社会效益。
5.1、节能环保：本装置在气化过程中消耗少量的电力外，无需提供额外的能源，更重要的是在干馏炭化过程中没有烟尘的排放并将木焦油及烟气进行返烧，不仅不会对大气及土壤造成污染，而且保证了炭化的产量和质量的稳定。
5.2、经济效益可观：利用该装置每消耗3吨生物质，经10-16小时干馏炭化，可产出3000立方可燃气体，其热值为4000大卡/立方以上，同时可产出生物质炭1吨，热值在5000大卡/公斤以上，上述产品按目前市场价销售，每生产1吨生物质炭可获利400元，仅此一项直接增加了农民的收入。
5.3、废物利用：我国幅员辽阔，有关部门专家统计资料，每年农作物秸秆等剩余作物为12亿吨，其利用率仅有20％，其余大部分被烂掉，林木加工上剩余的树枝、锯末等也有上亿吨抛弃，本装置可将各种生物质原料混合在一起燃烧干馏、炭化，改变了生物质原料单一利用的局面，扩大了生物质原料利用的范围，增加了炭化炉工作的连续性。
六、工艺过程无三废排放。整个生产过程无废气、废渣、废液排出；减少了秸秆燃烧给环境造成的污染，促进了环境保护与经济协调，将会给农业产业结构调整、农民增收带来巨大的收益，顺应了目前农业粮食安全生产的发展趋势。用此工艺技术生产出的生物质炭、生物质焦油、木醋酸液、生物质燃气，均具有很高利用价值，这是一项将农、林废弃物转化为工业原料，实现再生能源的循环经济工程；可以大幅度地提高生物质能的充分利用，加快秸秆炭化的产业化，可以带动秸秆产业的深加工，为秸秆深加工增添了一个新的途径，开发了一个新的项目，加快产业结构的调整。在炭化过程的同时，将生物质焦油、木醋酸液分离回收，改变了现有炭化工艺的环保水平低，生产中造成烟气、焦油、木醋酸液的二次污染。在炭化时采用控氧炭化工艺，改变了现有的炭化断氧、焖烧干馏的烧炭工艺，现有的焖烧制炭的工艺生产周期长，生产难以控制，产品收率低的现状。在烧炭的过程中随时可以添加原料，提高炭化产量，生产工艺流程操作简单、安全。改变现有焖烧干馏炭化的难以控制、产品收率低的现状。提高工艺执行率和质量标准，缩短炭化周期，10-16小时可以生产2吨以上炭产品，是现有焖烧干馏炭化168小时的炭化时间的1/20。
目前我国一方面是能源短缺，另一方面是优质清洁生物质资源大量被闲置、浪费、露天焚烧。因此，生物质的利用效率问题应该给予高度重视，本装置的发明将提高生物质的利用效率，随着本装置的推广应用，生物质能源将服务于工农业生产和生活的方方面面。
附图说明
图1是本生物质秸秆综合利用联产生产线结构示意图；
图2是本申请的炭化炉可燃气体收集利用流程图。
图中：1、炭化窑；1-1、风道；1-2、引风口；2、引风机；3、净化回收装置；3-1、水浴净化器；3-2、除焦器；3-3、冷凝分离器；3-4、木焦油回收池；3-5、木醋酸回收池；3-6、冷凝循环水池；3-7、过滤净化池；4、尾气处理装置；5、气相分离器；6、混合室；7、可燃气体输送管道；8、燃烧筒；9、防爆装置；10、净化回收装置；10-1、气液过滤器；10-2、收集器；10-3、气液分离器；10-4、收集器；10-5、缓冲罐；10-6、放空管；10-7、液相分离器；10-8、收集器；10-9、气相分离器；10-10、收集器；10-11、气相净化器；10-12、收集器；10-13、水封；10-14、储存气柜；10-15、干燥器。
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，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例1：一种生物质秸秆综合利用联产生产线，包括炭化窑1、初级净化装置2、一级净化回收装置3，引风机以及燃气净化回收利用装置4，所述炭化窑底部侧壁上的抽风口通过风道连接初级净化装置2，所述初级净化装置内填充有生物质粉碎秸秆，这样就地取材，减少费用开支，初级净化后的填料还可以再次利用，为了保证净化效率过滤大颗粒杂质，所述初级净化装置内填充有生物质粉碎秸秆的粉碎大小为3～5mm。所述初级净化装置的出口通过管道连接一级净化回收装置3，所述一级净化回收装置的出气口通过管道连接引风机5，引风机的出风口连接燃气净化回收利用装置6。
所述一级净化回收装置3包括自初级净化装置的出口依次为一级水洗塔3-1、二级水洗塔3-2、一级除焦器3-3，二级除焦器3-4，一级冷凝器3-5、二级冷凝器3-6，以及独立设置在附近的冷凝循环水池3-7、木醋酸回收池3-8、木焦油回收池3-9，所述的冷凝循环水池内设置有循环水泵；上述的一级水洗塔3-1和二级水洗塔3-2的回水口连通木醋酸回收池3-8，上述的一级除焦器3-3、二级除焦器3-4、一级冷凝器3-5和二级冷凝器3-6的回水口连通木焦油回收池3-9，上述的一级冷凝器3-5和二级冷凝器3-6连通冷凝循环水池3-7；上述的二级冷凝器的出气口通过管道连接引风机5。
所述引风机5的出风口连通燃气净化回收利用装置6，主要包括燃气净化装置6-1、燃气回收储存装置6-2以及燃气利用设备6-3，所述的燃气净化装置6-1从风机出风口依次为旋风分离器6-10、水封装置6-11、一级汽水分离器6-12、二级汽水分离器6-13、一级液相分离器6-14、二级液相分离器6-15、一级气相分离器6-16、二级气相分离器6-17、 静电除焦器6-18；所述的燃气净化装置6-1与燃气回收储存装置6-2之间设置有水封装置6-4，所述的燃气回收储存装置6-2为储气罐，所述储气罐上设有压力检测表6-20、安全阀6-21、放空管6-22、排水管6-23以及安全人孔6-24；所述燃气回收储存装置6-2与燃气利用设备6-3之间设有干燥器6-5，所述干燥器的出口连接燃气利用设备6-3，所述燃气利用设备包括居民区燃气设备、工业锅炉、供热站、民用采暖炉以及热力发电厂。
一种利用上述的装备制备生物质炭、燃气、木焦油、木醋酸液的联产方法，其特征在于：
(1)、原料收集处理：主要包括原料去杂和原料粉碎，即将收集的生物质秸秆原料去杂后进行粉碎、压缩以及成型，成型的形状根据原料的种类进行选择为块状、粒状或者柱状；
(2)、原料入窑：将步骤1中先成型的生物质秸秆原料，铺设在炭化窑内，在铺设时保证原料上表面平整，避免出现原料空缺，使原料填满炭化窑，同时在上表面覆盖一层碎料，碎料厚度根据秸秆的厚度来确定，一般碎料厚度在3～8cm；
(3)、布置点火位：原料布好后，在上表面均匀布设点火位，所述的点火位布设成梅花状布局；
(4)、布置点火位：点火时先点炭化窑靠近炭化窑壁四周，且远离引风机处的点火位，在点燃炭化窑壁四周的点火位的同时开启引风机控制炭化窑内的氧气供给量，等四周点火位点燃30～40分钟后，然后点燃炭化窑内的点火位，点燃后20～30分钟后最后点燃靠近引风机的点火位，此时全部的点火位全部点燃；
(5)间歇式干馏炭化：全部点火位全部点燃后20～30分钟后，风机定时开启和关闭，具体为引风机开机25～35分钟，然后停机15～20分钟，在炭化过程中可随时添加原料以保证炭化过程的连续性，经过上述10～16小时干馏热解炭化，可生产出不同形状的炭块；炭化的烟气中还夹杂着木焦油、木醋酸液通过燃气净化回收利用装置进行净化回收；
(6)、烟气净化回收处理：通过控制引风机控制烟气的流动速度，使得含有尘、水、油的烟气以10～20m/s的速度由风道依次进入初级净化装置、一级净化回收装置，引风机以及燃气净化回收利用装置；
(7)、燃气、木焦油、木醋酸回收储存：燃气通过燃气净化装置后通过储气罐进行储存备用；
木焦油可分别在初级过滤净化池、一级净化回收装置的一级除焦器、二级除焦器、一级冷凝器和二级冷凝器中产生，产生的木焦油通过管路进入木焦油回收池内，木焦油与水 混合沉淀在木焦油回收池底部，定期进行清理回收；
木醋酸液分别在一级水洗塔、二级水洗塔和液相分离器中产生，产生的木醋酸液通过管路进入木醋酸回收池内，木醋酸回收池内初始盛放的净水，经过水浴净化，将烟气进行水洗，木醋酸被循环水带走形成木醋酸溶液；
(8)、间隔炭化10～16小时，完成炭化窑内生物质原料的炭化过程，在其表面均匀喷洒清水，把火熄灭即可出炭，在熄火的同时引风机正常开启，引风机的风速提高到15～25m/s；
(9)、炭化后的生物质炭、木焦油、木醋酸溶液的收集、处理及利用，生产出来的生物质炭根据实际需要配送至有机肥车间、生物质炭直接销售；生产出来的燃气可以通过管道与市政管网并联，也可以输送到热力发电机组，居民燃气以及燃气锅炉或者供热站。
本发明采用上述技术方案，使得与传统的气化炉和制炭工艺相比具有以下优点：
一、节能环保：在生物质能源综合利用中，由于我们采用的相关配套设备对烟气及焦油进行了净化处理及回收，防止了污染的产生，使处理工艺完全符合环保要求。在生物质的综合利用过程中，既获取了大量的能源，又使排放的CO2与生物质再生时吸收的CO2达到碳平衡，具有CO2零排放的效果，对缓解和最终解决温室效应问题及节能减排将起到重要贡献。此外，在处理的过程中只消耗少量的电能，不消耗其他的能源。
二、设备维修率低、操作简单易学：我们在研制开发中，就设备及操作工艺进行了多次改进，具有初中文化水平的工人经过一周的培训即可上岗操作，设备定时进行保养清洗即可保证设备正常周转。
三、生物质综合利用率高：生物质原料可以是大小、粗细、形状不同的稻壳、稻草、棉秸秆、玉米秸秆、玉米芯、锯沫、果树枝、果核、甘蔗渣、椰壳等农作物的混合体也可以是其中的一种。在处理的过程中即可生产可燃气体又可生产木炭及木焦油等化工原料，一举多得。改变了现有烧炭时树干直径不得小于6cm、粗细不等的树干不能混烧的工艺过程。
四、利废节材：我国拥有丰富的生物质资源，每年可利用的生物质约为12亿吨，农作物秸秆、林木枝桠材、农林产品加工剩余物等可燃性生物质的生活自用量日趋减少，大量被废弃并不得不被农民在田间烧掉，对生态环境造成极大污染。而通过生物质综合利用技术可使其变废为宝，产生的可燃气体可作为不可再生能源的替代和补充，生产出的木炭可代替天然木炭，节约了木材，保护林业资源和生态环境。
五、社会效益和经济效益显著：在综合利用生物质原料时不但可以保护环境而且可 以带动农村劳动力就业、增加农民收入，带来了良好的社会效益。
5.1、节能环保：本装置在气化过程中消耗少量的电力外，无需提供额外的能源，更重要的是在干馏炭化过程中没有烟尘的排放并将木焦油及烟气进行返烧，不仅不会对大气及土壤造成污染，而且保证了炭化的产量和质量的稳定。
5.2、经济效益可观：利用该装置每消耗3吨生物质，经10-16小时干馏炭化，可产出3000立方可燃气体，其热值为4000大卡/立方以上，同时可产出生物质炭1吨，热值在5000大卡/公斤以上，上述产品按目前市场价销售，每生产1吨生物质炭可获利400元，仅此一项直接增加了农民的收入。
5.3、废物利用：我国幅员辽阔，有关部门专家统计资料，每年农作物秸秆等剩余作物为12亿吨，其利用率仅有20％，其余大部分被烂掉，林木加工上剩余的树枝、锯末等也有上亿吨抛弃，本装置可将各种生物质原料混合在一起燃烧干馏、炭化，改变了生物质原料单一利用的局面，扩大了生物质原料利用的范围，增加了炭化炉工作的连续性。
六、工艺过程无三废排放。整个生产过程无废气、废渣、废液排出；减少了秸秆燃烧给环境造成的污染，促进了环境保护与经济协调，将会给农业产业结构调整、农民增收带来巨大的收益，顺应了目前农业粮食安全生产的发展趋势。用此工艺技术生产出的生物质炭、生物质焦油、木醋酸液、生物质燃气，均具有很高利用价值，这是一项将农、林废弃物转化为工业原料，实现再生能源的循环经济工程；可以大幅度地提高生物质能的充分利用，加快秸秆炭化的产业化，可以带动秸秆产业的深加工，为秸秆深加工增添了一个新的途径，开发了一个新的项目，加快产业结构的调整。在炭化过程的同时，将生物质焦油、木醋酸液分离回收，改变了现有炭化工艺的环保水平低，生产中造成烟气、焦油、木醋酸液的二次污染。在炭化时采用控氧炭化工艺，改变了现有的炭化断氧、焖烧干馏的烧炭工艺，现有的焖烧制炭的工艺生产周期长，生产难以控制，产品收率低的现状。在烧炭的过程中随时可以添加原料，提高炭化产量，生产工艺流程操作简单、安全。改变现有焖烧干馏炭化的难以控制、产品收率低的现状。提高工艺执行率和质量标准，缩短炭化周期，10-16小时可以生产2吨以上炭产品，是现有焖烧干馏炭化168小时的炭化时间的1/20。
上述炭化过程中，除了风机及粉碎机消耗能量外，无需提供额外的能源，更重要的是在炭化过程中没有烟尘的排放，并将木焦油、木醋酸进行分离回收，不仅不会对大气及土壤造成污染，而且保证了炭化气的产量和质量。
本生产线也可以将各种原料混合在一起燃烧干馏、炭化，改变了生物质原料单一利用的局面，扩大了生物质原料利用的范围，增加了炭化炉的工作连续性，稳定高品质燃气收 集，同时还可以匹配相应的发电设备，将电力供给用户或者自用，这将有助于缓解电力能源的紧张局面，此外还将获得长久的经济价值，并且利用生物质发电符合国家倡导支持的节能环保项目，有广阔的市场前景。
Claims (4)
1.一种生物质秸秆综合利用联产生产线，其特征在于：包括炭化窑、初级净化装置、一级净化回收装置，引风机以及燃气净化回收利用装置，所述炭化窑底部侧壁上的抽风口通过风道连接初级净化装置，所述初级净化装置内填充有生物质粉碎秸秆，所述初级净化装置的出口通过管道连接一级净化回收装置，所述一级净化回收装置的出气口通过管道连接引风机，引风机的出风口连接燃气净化回收利用装置；
所述一级净化回收装置包括自初级净化装置的出口依次为，一级水洗塔、二级水洗塔、一级除焦器，二级除焦器，一级冷凝器、二级冷凝器，以及独立设置在附近的冷凝循环水池、木醋酸回收池、木焦油回收池，所述的冷凝循环水池内设置有循环水泵；上述的一级水洗塔和二级水洗塔的回水口连通木醋酸回收池，上述的一级除焦器、二级除焦器、一级冷凝器和二级冷凝器的回水口连通木焦油回收池，上述的一级冷凝器和二级冷凝器连通冷凝循环水池；上述的二级冷凝器的出气口通过管道连接引风机；
所述引风机的出风口连通燃气净化回收利用装置，主要包括燃气净化装置、燃气回收储存装置以及燃气利用设备，所述的燃气净化装置从风机出风口依次为旋风分离器、水封装置、一级汽水分离器、二级汽水分离器、一级液相分离器、二级液相分离器、一级气相分离器、二级气相分离器、静电除焦器；所述的燃气净化装置与燃气回收储存装置之间设置有水封装置，所述的燃气回收储存装置为储气罐，所述储气罐上设有压力检测表、安全阀、放空管、排水管以及安全人孔；所述燃气回收储存装置与燃气利用设备之间设有干燥器，所述干燥器的出口连接燃气利用设备。
2.根据权利要求1所述的生物质秸秆综合利用联产生产线，其特征在于：所述初级净化装置内填充有生物质粉碎秸秆的粉碎大小为3～5mm。
3.根据权利要求1所述的生物质秸秆综合利用联产生产线，其特征在于：所述燃气利用设备包括居民区燃气设备、工业锅炉、供热站、民用采暖炉以及热力发电厂。
4.一种利用上述权利要求1至3任一所述的生物质秸秆综合利用联产生产线制备生物质炭、燃气、木焦油、木醋酸液的联产方法，其特征在于：
(1)原料收集处理：主要包括原料去杂和原料粉碎，即将收集的生物质秸秆原料去杂后进行粉碎、压缩以及成型，成型的形状根据原料的种类进行选择为块状、粒状或者柱状；
(2)原料入窑：将步骤1中先成型的生物质秸秆原料，铺设在炭化窑内，在铺设时保证原料上表面平整，避免出现原料空缺，使原料填满炭化窑，同时在上表面覆盖一层碎料，碎料厚度根据秸秆的厚度来确定，一般碎料厚度在3～8cm；
(3)布置点火位：原料布好后，在上表面均匀布设点火位，所述的点火位布设成梅花状布局；
(4)布置点火位：点火时先点炭化窑靠近炭化窑壁四周，且远离引风机处的点火位，在点燃炭化窑壁四周的点火位的同时开启引风机控制炭化窑内的氧气供给量，等四周点火位点燃30～40分钟后，然后点燃炭化窑内的点火位，点燃后20～30分钟后最后点燃靠近引风机的点火位，此时全部的点火位全部点燃；
(5)间歇式干馏炭化：全部点火位全部点燃后20～30分钟后，风机定时开启和关闭，具体为引风机开机25～35分钟，然后停机15～20分钟，在炭化过程中可随时添加原料以保证炭化过程的连续性，经过10～16小时干馏热解炭化，可生产出不同形状的炭块；炭化的烟气中还夹杂着木焦油、木醋酸液通过燃气净化回收利用装置进行净化回收；
(6)烟气净化回收处理：通过控制引风机控制烟气的流动速度，使得含有尘、水、油的烟气以10～20m/s的速度由风道依次进入初级净化装置、一级净化回收装置，引风机以及燃气净化回收利用装置；
(7)燃气、木焦油、木醋酸回收储存：燃气通过燃气净化装置后通过储气罐进行储存备用；
木焦油可分别在初级过滤净化池、一级净化回收装置的一级除焦器、二级除焦器、一级冷凝器和二级冷凝器中产生，产生的木焦油通过管路进入木焦油回收池内，木焦油与水混合沉淀在木焦油回收池底部，定期进行清理回收；
木醋酸液分别在一级水洗塔、二级水洗塔和液相分离器中产生，产生的木醋酸液通过管路进入木醋酸回收池内，木醋酸回收池内初始盛放的净水，经过水浴净化，将烟气进行水洗，木醋酸被循环水带走形成木醋酸溶液；
(8)间隔炭化10～16小时，完成炭化窑内生物质原料的炭化过程，在其表面均匀喷洒清水，把火熄灭即可出炭，在熄火的同时引风机正常开启，引风机的风速提高到15～25m/s；
(9)炭化后的生物质炭、木焦油、木醋酸溶液的收集、处理及利用，生产出来的生物质炭根据实际需要配送至有机肥车间、生物质炭直接销售；生产出来的燃气可以通过管道与市政管网并联，也可以输送到热力发电机组，居民燃气以及燃气锅炉或者供热站。
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| CN201510193736.XA CN104789240A (zh) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | 一种生物质秸秆综合利用联产生产线及联产方法 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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