CN108384580A - 一种生物质气化与有机废水净化联合循环系统及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质气化与有机废水净化联合循环系统及其使用方法。系统中所用装置都是常用的，成本低，生物质原料气化产生燃气和热能，同时有效处理有机废水，闪蒸过程中不再依靠电能进行分离，从而降低了系统能耗；通过高温燃气管道换热器利用燃气显热产生高温蒸汽，直接作为生物质气化炉的辅助气化剂；生物质原料燃烧后产生的灰分与离心脱水装置所得固相产物混合作为生物质气化炉的原料，由于固相产物含有大量有机质和无机金属盐，一方面提高生物质热解产物品质，同时对生物质气化过程起到催化作用，改善燃气质量。

Description

一种生物质气化与有机废水净化联合循环系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物与有机废水资源化利用领域，具体涉及一种生物质气化与有机废水净化联合循环系统及其使用方法。
背景技术
化石能源的消耗及其对环境造成严重的污染问题，使得世界各国大力开发可持续、可再生能源。相比于其他可再生资源，生物质能具有CO2零排放、便于储存和运输等优点，受到广泛地关注。处理生物质的传统方法主要是焚烧、填埋，这不仅会对环境造成污染而且也是极大的能源浪费。作为一种极具发展前景的热化学转化技术，生物质气化技术可以有效地将生物质转化为可燃性气体，用于燃烧、发电和热能输出。
目前限制生物质气化技术发展的主要因素是热化学转化过程中焦油的产生，其是分子量大于苯的有机化合物，常温下冷凝在热交换设备和管道中，严重影响系统的安全稳定运行。此外，焦油中含有多环芳烃等有毒有害物质，会对人体或者环境造成危害。研究表明，生物质灰中存在多种金属，其中一些元素，比如钾、钠、钙、镁、铁、铝，对焦油的裂解均具有一定的催化作用，将生物质灰同生物质机械混合在气化炉中进行气化，不仅可以在源头上降低焦油的产率、简化后续焦油处理装置，还可以将焦油催化转化为可燃性小分子气体，从而回收焦油中的能量、避免对环境的污染。
近年来，现代工业迅猛发展，包含有难降解有机物的工业废水日益增加，比如造纸厂、制药厂产生的有机废水，对生态环境造成严重的破坏，由于技术、经济和工艺等多方面原因，传统的废水处理技术已无法满足越来越高的环保要求。目前处理有机废水的方法主要有物理法、化学法和生化法。膜分离技术作为一种有机废水去除率较高的物理方法，由于膜材质的价格、工艺运行费用等限制，阻碍了其进一步的应用及推广。针对化学法，焚烧、化学氧化法和光催化氧化法等存在环境、技术、成本方面的限制而推广缓慢。此外，生物法普遍存在反应速率缓慢、反应时间长等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种生物质气化与有机废水净化联合循环系统及其使用方法，该系统实现固体废弃物和有机废水的高效利用。
一种生物质气化与有机废水净化联合循环系统，包括生物质上料装置、生物质气化炉、燃气管道换热器、进气装置、燃气净化装置、燃烧器、闪蒸脱水装置、进水装置、清洁燃气收集装置、热能储备装置、水蒸气收集装置、洁净水收集装置和离心脱水装置，所述生物质上料装置、生物质气化炉和燃气管道换热器依次连接，所述进气装置与生物质气化炉连接，所述燃气管道换热器分别与生物质气化炉、燃气净化装置和燃烧器连接，所述燃烧器、热能储备装置和进水装置分别与闪蒸脱水装置连接，所述闪蒸脱水装置分别与水蒸气收集装置和离心脱水装置连接，所述水蒸气收集装置分别燃气管道换热器和洁净水收集装置连接，所述离心脱水装置分别与生物质上料装置和进水装置连接，所述生物质气化炉与生物质上料装置的下端连接。
作为改进的是，所述生物质气化与有机废水净化联合循环系统还包括搅拌装置，所述搅拌装置分别与生物质上料装置、生物质气化炉和离心脱水装置连接。
基于上述生物质气化与有机废水净化联合循环系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤1，打开生物质上料装置和进气装置，将生物质原料和空气引入生物质气化炉中燃烧；
步骤2，将燃烧后的高温燃气输入燃气管道换热器进行换热，换热产生的水蒸气进入生物质气化炉，换热后的燃气一部分通过管道进入燃气净化装置的燃气除去飞灰和焦油后，并收集在清洁燃气收集装置，另一部分进入燃烧器的燃气燃烧产生高温烟气进入闪蒸脱水装置，热量输出储备于热能储备装置；
步骤3，高温烟气作为闪蒸脱水装置的热源，热能储备装置输出的热能作为辅助热源，同时开启进水装置，实现气固分离；
步骤4，经过闪蒸脱水装置气固分离的水蒸气进入水蒸气收集装置后，一部分蒸汽通过燃气管道换热器进行换热，产生高温蒸汽，另一部分蒸汽通过冷凝成为再生水储存于洁净水收集装置；
步骤5，经过闪蒸脱水装置气固分离的固体进入离心脱水装置，进一步脱水，并将脱出的水分输入进水装置中，脱水后得固相产物与生物质气化炉产生的生物质灰分混合作为生物质原料输入生物质上料装置。
作为改进的是，步骤4中高温蒸汽的温度高于150℃。
作为改进的是，步骤5中所述生物质原料的含水率≤35%。
有益效果：
与现有技术相比，本发明生物质气化与有机废水净化联合循环系统中所用装置都是常用的，成本低，生物质原料气化产生燃气和热能，同时有效处理有机废水，闪蒸过程中不再依靠电能进行分离，从而降低了系统能耗；通过高温燃气管道换热器利用燃气显热产生高温蒸汽，直接作为生物质气化炉的辅助气化剂；生物质原料燃烧后产生的灰分与离心脱水装置所得固相产物混合作为生物质气化炉的原料，由于固相产物含有大量有机质和无机金属盐，一方面提高生物质热解产物品质，同时对生物质气化过程起到催化作用，改善燃气质量。
附图说明
图1为本发明实施例中生物质气化与有机废水净化联合循环系统的结构示意图，1-生物质上料装置，2-生物质气化炉，3-燃气管道换热器，4-进气装置，5-燃烧器，6-热能储备装置，7-燃气净化装置，8-清洁燃气收集装置，9-闪蒸脱水装置，10-进水装置，11-水蒸气收集装置，12-洁净水收集装置，13-离心脱水装置，14-搅拌装置。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明的发酵方法进行详细描述和说明。其内容是对本发明的解释而非限定本发明的保护范围。
实施例1
一种生物质气化与有机废水净化联合循环系统，包括生物质上料装置1、生物质气化炉2、燃气管道换热器3、进气装置4、燃气净化装置7、燃烧器5、闪蒸脱水装置9、进水装置10、清洁燃气收集装置8、热能储备装置6、水蒸气收集装置11、洁净水收集装置12和离心脱水装置13，所述生物质上料装置1、生物质气化炉2和燃气管道换热器3依次连接，所述进气装置4与生物质气化炉2连接，所述燃气管道换热器3分别与生物质汽化炉2、燃气净化装置7和燃烧器5连接，所述燃烧器5、热能储备装置6和进水装置10分别与闪蒸脱水装置9连接，所述闪蒸脱水装置9分别与水蒸气收集装置11和离心脱水装置13连接，所述水蒸气收集装置11分别燃气管道换热器3和洁净水收集装置12连接，所述离心脱水装置13分别与生物质上料装置1和进水装置10连接，所述生物质气化炉2与生物质上料装置1的下端连接。所述生物质气化与有机废水净化联合循环系统还包括搅拌装置14，所述搅拌装置14分别与生物质上料装置1、生物质气化炉2和离心脱水装置13连接。
实施例2
上述生物质气化与有机废水净化联合循环系统的使用方法，包括以下步骤：
步骤1，打开生物质上料装置和进气装置，将生物质原料和空气引入生物质气化炉中燃烧；
步骤2，将燃烧后的高温燃气输入燃气管道换热器进行换热，换热产生的水蒸气进入生物质气化炉，换热后的燃气一部分通过管道进入燃气净化装置的燃气除去飞灰和焦油后，并收集在清洁燃气收集装置，另一部分进入燃烧器的燃气燃烧产生高温烟气进入闪蒸脱水装置，热量输出储备于热能储备装置；
步骤3，高温烟气作为闪蒸脱水装置的热源，热能储备装置输出的热能作为辅助热源，同时开启进水装置输入有机废水，实现气固分离；
步骤4，经过闪蒸脱水装置气固分离的水蒸气进入水蒸气收集装置后，一部分蒸汽通过燃气管道换热器进行换热，产生温度高于150℃高温蒸汽，另一部分蒸汽通过冷凝成为再生水储存于洁净水收集装置；
步骤5，经过闪蒸脱水装置气固分离的固体进入离心脱水装置，进一步脱水，并将脱出的水分输入进水装置中，脱水后得固相产物与生物质气化炉产生的生物质灰分混合作为生物质原料输入生物质上料装置，所述生物质原料的含水率≤35%。
本发明生物质气化与有机废水净化联合循环系统中所用装置都是常用的，成本低，生物质原料气化产生燃气和热能，同时有效处理有机废水，闪蒸过程中不再依靠电能进行分离，从而降低了系统能耗；通过高温燃气管道换热器利用燃气显热产生高温蒸汽，直接作为生物质气化炉的辅助气化剂；生物质原料燃烧后产生的灰分与离心脱水装置所得固相产物混合作为生物质气化炉的原料，由于固相产物含有大量有机质和无机金属盐，一方面提高生物质热解产物品质，同时对生物质气化过程起到催化作用，改善燃气质量。

Claims (5)

1.一种生物质气化与有机废水净化联合循环系统，其特征在于，包括生物质上料装置、生物质气化炉、燃气管道换热器、进气装置、燃气净化装置、燃烧器、闪蒸脱水装置、进水装置、清洁燃气收集装置、热能储备装置、水蒸气收集装置、洁净水收集装置和离心脱水装置，所述生物质上料装置、生物质气化炉和燃气管道换热器依次连接，所述进气装置与生物质气化炉连接，所述燃气管道换热器分别与生物质气化炉、燃气净化装置和燃烧器连接，所述燃烧器、热能储备装置和进水装置分别与闪蒸脱水装置连接，所述闪蒸脱水装置分别与水蒸气收集装置和离心脱水装置连接，所述水蒸气收集装置分别燃气管道换热器和洁净水收集装置连接，所述离心脱水装置分别与生物质上料装置和进水装置连接，所述生物质气化炉与生物质上料装置的下端连接。
2.根据权利要求1所述的生物质气化与有机废水净化联合循环系统，其特征在于，还包括搅拌装置，所述搅拌装置分别与生物质上料装置、生物质气化炉和离心脱水装置连接。
3.基于权利要求1所述的生物质气化与有机废水净化联合循环系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，打开生物质上料装置和进气装置，将生物质原料和空气引入生物质气化炉中燃烧；步骤2，将燃烧后的高温燃气输入燃气管道换热器进行换热，换热产生的水蒸气进入生物质气化炉，换热后的燃气一部分通过管道进入燃气净化装置的燃气除去飞灰和焦油后，并收集在清洁燃气收集装置，另一部分进入燃烧器的燃气燃烧产生高温烟气进入闪蒸脱水装置，热量输出储备于热能储备装置；步骤3，高温烟气作为闪蒸脱水装置的热源，热能储备装置输出的热能作为辅助热源，同时开启进水装置，实现气固分离；步骤4，经过闪蒸脱水装置气固分离的水蒸气进入水蒸气收集装置后，一部分蒸汽通过燃气管道换热器进行换热，产生高温蒸汽，另一部分蒸汽通过冷凝成为再生水储存于洁净水收集装置；步骤5，经过闪蒸脱水装置气固分离的固体进入离心脱水装置，进一步脱水，并将脱出的水分输入进水装置中，脱水后得固相产物与生物质气化炉产生的生物质灰分混合作为生物质原料输入生物质上料装置。
4.根据权利要求3所述的生物质气化与有机废水净化联合循环系统的使用方法，其特征在于，步骤4中高温蒸汽的温度高于150℃。
5.根据权利要求3所述的生物质气化与有机废水净化联合循环系统的使用方法，其特征在于，步骤5中所述生物质原料的含水率≤35%。
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