CN108822879A - 一种农林废弃物资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保领域，尤其涉及一种农林废弃物资源化利用方法。本发明提供的方法包括以下步骤：a)农林废弃物进行热解气化，得到待净化燃气和生物炭；b)将所述待净化燃气经水淋洗，得到净化燃气和淋洗废液；所述淋洗废液中含有木焦油和木醋液；c)将基础肥、所述生物炭和所述淋洗废液混合造粒，之后进行干燥，得到炭基肥颗粒。本发明提供的方案无需分离木焦油及木醋液，生产工艺大幅简化，工艺流程更简单，更具有经济可行性；同时，最终产品只有炭基肥及燃气，产品单一，具有确定的市场应用方向；而且，全部的淋洗废液用于生产炭基肥，不产生任何外排污水，无需建设污水处理系统。

Description

一种农林废弃物资源化利用方法
技术领域
本发明属于环保领域，尤其涉及一种农林废弃物资源化利用方法。
背景技术
农林废弃物是指整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质，如农作物秸秆、谷物壳、果壳、林木枯枝等。据统计，中国是世界上农林废弃物产出量最大的国家，每年大约产出40多亿吨。随着农村人口的增加和农村经济的巨大发展，预计到2020年，我国农林废弃物产出量将超过50亿吨，这些“放错位置的资源”具有巨大的资源容量和潜力。
以前，我国农村对农林废弃物的处理方式主要是将其作为有机肥直接还田，这在促进物质能量循环方面和培肥地力方面都发挥了很大的促进作用，但是现在农民开始逐步改变了传统的生活用能和生产用肥方式，使得农林废弃物相对过剩的问题日益突出，成为生态环境的重要污染源。农林废弃物的不断堆积占据了大量的耕地，农民大多采用焚烧的方式来解决问题，但是焚烧会使表层土壤5cm处温度达65～90℃，这会抑制土壤中微生物生长，阻断农田生态系统的物质循环，影响农作物养分的转化和供应，造成大量有机质流失，土壤结构遭到破坏，肥力减弱。而且，农林废弃物燃烧过程中还产生大量氮氧化物、二氧化硫、碳氢化合物及烟尘，经过太阳光照作用产生的有害物质又进一步造成二次污染，造成大量烟雾，使空气质量下降，PM值升高，严重影响人类生存环境。
近年来，国内外农林废弃物的资源化利用技术与研究得到较大的进步，其资源化利用适宜呈现多样化趋势。从整体来看，农林废弃物资源化利用主要在肥料化、饲料化、基料化、燃料化、工业原料化等几个方向。但现有的这些农林废弃物资源化方式普遍都存在着工艺流程复杂，资源化产品市场前景不明朗，易产生二次污染等问题，导致大部分资源化方式并不具备经济可行性，只能依赖国家优惠政策补贴生存，运营不可持续。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种农林废弃物资源化利用方法，本发明提供的方法以农林废弃物为原料生产燃气和炭基肥，工艺流程简单，产品具有确定的市场应用方向，且整个生产过程中不产生外排污水。
本发明提供了一种农林废弃物资源化利用方法，包括以下步骤：
a)农林废弃物进行热解气化，得到待净化燃气和生物炭；
b)将所述待净化燃气经水淋洗，得到净化燃气和淋洗废液；所述淋洗废液中含有木焦油和木醋液；
c)将基础肥、所述生物炭和所述淋洗废液混合造粒，之后进行干燥，得到炭基肥颗粒。
优选的，还包括：所述净化燃气进行燃烧供热和/或燃烧发电。
优选的，步骤c)中，所述干燥的热源为所述燃气进行燃烧发电时产生的尾气余热。
优选的，步骤a)中，所述热解气化的氧气体积含量≤10％；所述热解气化的温度为400～600℃。
优选的，步骤b)中，所述待净化燃气和水的用量比为(6000～1000)m3：(0.3～0.6)t。
优选的，步骤c)中，所述基础肥包括无机氮肥、无机磷肥、无机钾肥和有机肥中的一种或多种。
优选的，步骤c)中，所述基础肥、生物炭和淋洗废液的质量比为(0.6～1.2)：(0.6～1.2)：(0.3～0.6)。
优选的，步骤c)中，所述造粒的方式为机械挤压。
优选的，所述农林废弃物包括秸秆、谷物壳、果壳、木屑和林木枝条中的一种或多种。
优选的，所述秸秆包括小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆和棉花秸秆中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明提供了一种农林废弃物资源化利用方法。本发明提供的方法包括以下步骤：a)农林废弃物进行热解气化，得到待净化燃气和生物炭；b)将所述待净化燃气经水淋洗，得到净化燃气和淋洗废液；所述淋洗废液中含有木焦油和木醋液；c)将基础肥、所述生物炭和所述淋洗废液混合造粒，之后进行干燥，得到炭基肥颗粒。本发明提供的方案无需分离木焦油及木醋液，生产工艺大幅简化，工艺流程更简单，投资大幅减少，更具有经济可行性；同时，本发明提供方案的最终产品只有炭基肥及燃气，产品单一，具有确定的市场应用方向，最大可能避免了木焦油及木醋液市场应用存在的不确定性，简化了营销工作，降低了经营风险；而且，本发明提供的方案将全部的淋洗废液用于生产炭基肥，不产生任何外排污水，无需建设污水处理系统，减少投资的同时也免除了高昂的运行维护成本。此外，由于本发明方案在制备炭基肥时引入了木醋液及木焦油，使得本发明方案生产的炭基肥还具有杀灭地下害虫的效能，从而进一步提升产品的附加值和市场应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的农林废弃物资源化利用工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种农林废弃物资源化利用方法，包括以下步骤：
a)农林废弃物进行热解气化，得到待净化燃气和生物炭；
b)将所述待净化燃气经水淋洗，得到净化燃气和淋洗废液；所述淋洗废液中含有木焦油和木醋液；
c)将基础肥、所述生物炭和所述淋洗废液混合造粒，之后进行干燥，得到炭基肥颗粒。
在本发明提供的方法中，首先对农林废弃物进行热解气化。其中，所述农林废弃物包括但不限于秸秆、谷物壳、果壳、木屑和林木枝条中的一种或多种，所述秸秆包括但不限于小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆和棉花秸秆中的一种或多种。在本发明中，所述农林废弃物在进行热解气化之前，优选先粉碎成合适粒径的农林废弃物颗粒，所述农林废弃物颗粒的粒径优选为2～6cm，具体可为2cm、3cm、4cm、5cm或6cm后续补充。在本发明中，所述热解气化在缺氧或绝氧条件下进行，氧气的体积含量优选≤10％，更优选≤5％。在本发明中，进行热解气化的温度优选为400～600℃，具体可为400℃、450℃、500℃、550℃或600℃。在本发明中，所述热解气化优选在热解气化炉中进行。在本发明提供的一个实施例中，所述热解气化炉的农林废弃物处理量为3～6t/h，具体可为3t/h、3.5t/h、4t/h、4.5t/h、5t/h、5.5t/h或6t/h。在本发明中，农林废弃物经热解气化后，得到待净化燃气和生物炭。其中，所述待净化燃气中含有农林废弃物热解气化必然生成的副产物(木焦油及木醋液)，还可能夹带一些生物炭颗粒；所述农林废弃物与生成的待净化燃气的比例关系优选为(3～6)t：(6000～1000)m3，更优选为4.5t：(6000～1000)m3，具体可为4.5t：6000m3、4.5t：6500m3、4.5t：7000m3、4.5t：7500m3、4.5t：8000m3、4.5t：8100m3、4.5t：8500m3、4.5t：9000m3、4.5t：9500m3或4.5t：10000m3；所述农林废弃物与生成的生物炭的质量比优选为(3～6)：(0.6～1.2)，更优选为4.5：(0.6～1.2)，具体可为4.5:0.6、4.5:0.65、4.5:0.7、4.5:0.75、4.5:0.8、4.5:0.85、4.5:0.9、4.5:0.95、4.5:1、4.5:1.05、4.5:1.1、4.5:1.15或4.5:1.2。
农林废弃物热解气化得到待净化燃气和生物炭后，对所述待净化燃气进行净化，具体方式为用水对其进行淋洗。其中，所述待净化燃气和水的用量比优选为(6000～1000)m3：(0.3～0.6)t，更优选为8100m3：(0.3～0.6)t，具体可为8100m3：0.3t、8100m3：0.35t、8100m3：0.4t、8100m3：0.45t、8100m3：0.5t、8100m3：0.55t或8100m3：0.6t。在本发明中，所述淋洗优选在喷淋塔中进行。在本发明中，通过淋洗的方式将待净化燃气中必然含有的木焦油和木醋液，以及可能含有的生物炭颗粒全部淋洗到水中，得到净化燃气和淋洗废液。其中，所述净化燃气的温度优选为30～50℃，具体可为40℃。
待净化燃气经水淋洗得到净化燃气和淋洗废液后，所述净化燃气可进行燃烧供热和/或燃烧发电。在本发明提供的一个实施例中，每标准立方米所述净化燃气的发电量为0.3～0.4kw.h，具体可为0.3kw.h、0.31kw.h、0.32kw.h、0.33kw.h、0.34kw.h、0.35kw.h、0.36kw.h、0.37kw.h、0.38kw.h、0.39kw.h或0.4kw.h。在本发明中，所述燃烧供热在燃气锅炉中进行，所述燃烧发电在燃气发电机中进行。在本发明提供的一个实施例中，所述燃气发电机的发电量为300～1000kw/h，具体可为500kw/h。在本发明提供的一个实施例中，一台500kw/h的发电机的排烟尾气温度在550～600℃，排烟余热约18.6万kcal/h。
在本发明中，获得所述生物炭和所述淋洗废液后，将基础肥、所述生物炭和所述淋洗废液混合造粒。其中，所述基础肥包括但不限于无机氮肥、无机磷肥、无机钾肥和有机肥中的一种或多种；所述基础肥、生物炭和淋洗废液的质量比优选为(0.6～1.2)：(0.6～1.2)：(0.3～0.6)，更优选为0.9：(0.6～1.2)：(0.3～0.6)，最优选为0.9:0.9:0.45；所述造粒的方式优选为机械挤压。造粒后，得到炭基肥湿粒，接着对所述湿粒进行干燥。其中，所述干燥的热源优选为所述燃气进行燃烧发电时产生的尾气余热。干燥完毕后，得到炭基肥颗粒。
本发明提供的方案无需分离木焦油及木醋液，生产工艺大幅简化，工艺流程更简单，投资大幅减少，更具有经济可行性；同时，本发明提供方案的最终产品只有炭基肥及燃气，产品单一，具有确定的市场应用方向，最大可能避免了木焦油及木醋液市场应用存在的不确定性，简化了营销工作，降低了经营风险；而且，本发明提供的方案将全部的淋洗废液用于生产炭基肥，不产生任何外排污水，无需建设污水处理系统，减少投资的同时也免除了高昂的运行维护成本。此外，由于本发明方案在制备炭基肥时引入了木醋液及木焦油，使得本发明方案生产的炭基肥还具有杀灭地下害虫的效能，从而进一步提升产品的附加值和市场应用前景。在本发明提供的优选方案中，利用发电机尾气余热干燥炭基肥湿粒，无需其它的干燥设备，从而进一步降低农林废弃物资源化利用的设备投入和运营成本。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示流程的农林废弃物资源化利用方法，具体过程包括：
将小麦秸秆粉碎成长度约为4cm的颗粒，在秸秆热解气化炉中进行热解气化(气化热解温度500℃，氧气体积含量≤5％)，得到待净化燃气和生物炭；将所述待净化燃气经水淋洗，得到净化燃气和淋洗废液；所述净化燃气一部分送入到燃气锅炉中燃烧，用于供热，另一部送入到燃气发电机中发电，并网送电；将基础肥、所述生物炭和所述淋洗废液按比例混合后，机械挤出造粒，之后利用发电尾气余热进行干燥，经冷却后包装，得到炭基肥颗粒产品。
在本发明提供的上述实施例中，以4.5吨/小时秸秆处理能力的秸秆热解气化炉为例，生物炭产量为0.9吨(以下均指每小时产量)，秸秆燃气产量为8100Nm3，秸秆燃气的发电量为2700kw.h。燃气淋洗水用量为0.45吨，也即产生含有木焦油及木醋液的淋洗水约0.45吨。将0.9吨的基础肥(包括各种氮肥、磷肥及钾肥)与0.9吨的上述生物炭一起混合，同时加入0.45吨的上述淋洗水(占生物炭及基础肥的混合料总质量的25％)，混合均匀后通过挤压机造粒得到合计1.35吨湿的炭基肥，干燥除去淋洗水的热量约需27.3万kcal。上述发电需配套6台500kw/h的秸秆燃气发电机，据有关资料测算，一台500kw的发电机排烟尾气温度在550～600℃，排烟余热约18.6万kcal/h。简单计算即可知道，仅需二台发电机的排烟尾气余热即足以干燥除去炭基肥中加入的淋洗水。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种农林废弃物资源化利用方法，包括以下步骤：
a)农林废弃物进行热解气化，得到待净化燃气和生物炭；
b)将所述待净化燃气经水淋洗，得到净化燃气和淋洗废液；所述淋洗废液中含有木焦油和木醋液；
c)将基础肥、所述生物炭和所述淋洗废液混合造粒，之后进行干燥，得到炭基肥颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述净化燃气进行燃烧供热和/或燃烧发电。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述干燥的热源为所述燃气进行燃烧发电时产生的尾气余热。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中，所述热解气化的氧气体积含量≤10％；所述热解气化的温度为400～600℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中，所述待净化燃气和水的用量比为(6000～1000)m3：(0.3～0.6)t。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述基础肥包括无机氮肥、无机磷肥、无机钾肥和有机肥中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述基础肥、生物炭和淋洗废液的质量比为(0.6～1.2)：(0.6～1.2)：(0.3～0.6)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)中，所述造粒的方式为机械挤压。
9.根据权利要求1～8任一项所述的方法，其特征在于，所述农林废弃物包括秸秆、谷物壳、果壳、木屑和林木枝条中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述秸秆包括小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆和棉花秸秆中的一种或多种。
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