CN114933926A - 一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置及方法，包括反应容器，后处理容器，制粒机，蒸汽发生器，增压泵；蓝藻在反应容器中经过高温高压水洗处理后流入后处理容器中，后处理容器中干燥后的蓝藻输出至制粒机中，后处理容器中的净化水分别流入反应容器中和蒸汽发生器中，蒸汽发生器产生的蒸汽经过增压泵加压成高压蒸汽，高压蒸汽分别进入反应容器和后处理容器中。本发明提供的将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置及方法，将蓝藻在反应容器中经过高温高压水处理，再送至后处理容器中，在后处理容器中，对蓝藻进行脱水、干燥，并对污水进行净化去毒处理，各步骤协同进行，处理效率高，减少了设备的使用数量，缩短了工艺流程，降低了成本。

Description

一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置及方法
技术领域
本发明涉及生物质黑颗粒技术领域，尤其涉及一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置及方法。
背景技术
能源供应是社会进步和经济增长的重要物质保障。化石燃料消耗量日益增加和其不可再生特性，一方面造成严峻的能源短缺问题，另一方面带来严重的环境污染和气候变化问题，这将威胁到社会的发展和人类的生存。联合国气候委员会研究了不同类型能源产出的碳排放，风、光、水、核和生物质能发电等均属于低碳能源。世界能源转型委员会预测了我国2050年的一次能源结构，风电、太阳能和生物质能将成为主要的能源供应方式。
与化石燃料相比，生物质具有高水分含量、低能量密度、亲水特性和植物纤维韧性难研磨等特性，这些生物质原材料的固有特性极大的限制了生物质燃料的大规模使用，该问题亟待解决。生物质种类繁多例如蓝藻、秸秆、树木、稻草等，其中，蓝藻对水域的危害较大，将蓝藻转化成生物质黑颗粒，不仅能够丰富能源供应方式，而且可以保护水域的生态环境。但是，蓝藻死后会放出大量的有毒物质，较活体时危害更大，在蓝藻内部的特定区域存有蓝毒素，蓝毒素内的毒素分为很多种，其中一个分类为肝毒素和神经毒素，它们是已知的会侵袭肝脏和神经的毒素，另一个分类的毒素对皮肤有刺激作用，当蓝毒素细胞破裂或死亡时，以上分类的毒素就会被释放到水中，而这些毒素耐热，不易被沸水分解。因此，在将蓝藻转化成生物质黑颗粒时，有必要重视该问题的解决。
发明内容
本发明的目的一在于公开一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置，将蓝藻在反应容器中经过高温高压水处理，破坏蓝藻的生物结构，使蓝藻中的水分和盐分析出，再送至后处理容器中，在后处理容器中，对蓝藻进行脱水、干燥，并对污水进行净化去毒处理，各步骤协同进行，处理效率高，减少了设备的使用数量，降低了成本；不仅实现了水资源的循环重复利用，而且从根本上改善了蓝藻疏水特性，同时低热值挥发以及杂质分离，提高了蓝藻能量密度和含碳率，蓝藻脆性化易于研磨。
为实现上述目的，本发明提供了一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置，包括反应容器，后处理容器，制粒机，蒸汽发生器，增压泵；蓝藻在反应容器中经过高温高压水洗处理后流入后处理容器中，所述后处理容器中干燥后的蓝藻输出至制粒机中，所述后处理容器中的净化水分别流入反应容器中和蒸汽发生器中，所述蒸汽发生器产生的蒸汽经过增压泵加压成高压蒸汽，所述高压蒸汽分别进入反应容器和后处理容器中。
在一些实施方式中，所述后处理容器包括杯体，滤网层，压板，连接在压板上的升降杆，连接在升降杆底部的叶片；所述滤网层将杯体分为蓝藻干燥区和污水净化区，所述叶片位于污水净化区，所述滤网层上设有供升降杆自由升降的通孔，所述杯体底部放置有活性炭，所述升降杆上部形成有空腔，所述升降杆上设有若干个和空腔连通的蒸汽出口。
在一些实施方式中，所述杯体内形成有台阶部，所述滤网层放置在台阶部上。
在一些实施方式中，所述升降杆下部形成有挡板，所述挡板位于污水净化区内，所述挡板直径大于通孔孔径。
在一些实施方式中，所述污水净化区底部设有排水口。
在一些实施方式中，还包括气缸，所述气缸的活塞杆和压板连接。
在一些实施方式中，还包括依次连接的蓝藻过滤机，蓝藻粉碎机，给料机；所述给料机和反应容器连接。
本发明的目的二在于公开一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的方法，将蓝藻在反应容器中经过高温高压水处理，破坏蓝藻的生物结构，使蓝藻中的水分和盐分析出，再送至后处理容器中，在后处理容器中，对蓝藻进行脱水、干燥，并对污水进行净化去毒处理，各步骤协同进行，处理效率高，减少了设备的使用数量，缩短了工艺流程，降低了成本；不仅实现了水资源的循环重复利用，而且从根本上改善了蓝藻疏水特性，同时低热值挥发以及杂质分离，提高了蓝藻能量密度和含碳率，蓝藻脆性化易于研磨。
为实现上述目的，本发明提供了一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的方法，包括如下步骤：
步骤一：对蓝藻进行除杂，再进行粉碎处理；
步骤二：将粉碎后的蓝藻进行高温高压水洗处理，使蓝藻细胞破裂，其中，压力为2～4MPa，温度为150～260℃；
步骤三：将细胞破裂的蓝藻进行脱水、干燥，与此同时，对污水进行净化，将净化水再次投入高温高压水洗处理中，对干燥后的蓝藻进行制粒，得到生物质黑颗粒。
在一些实施方式中，采用活性炭对污水进行净化。
在一些实施方式中，将净化水一部分直接投入高温高压水洗处理中，另一部分变成高压蒸汽分别投入高温高压水洗处理中和蓝藻干燥处理中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置及方法，将蓝藻在反应容器中经过高温高压水处理，破坏蓝藻的生物结构，使蓝藻中的水分和盐分析出，再送至后处理容器中，在后处理容器中，对蓝藻进行脱水、干燥，并对污水进行净化去毒处理，各步骤协同进行，处理效率高，减少了设备的使用数量，缩短了工艺流程，降低了成本；本发明不仅实现了水资源的循环重复利用，而且从根本上改善了蓝藻疏水特性，同时低热值挥发以及杂质分离，提高了蓝藻能量密度和含碳率，蓝藻脆性化易于研磨。
附图说明
图1为本发明所示的一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置的结构示意图；
图2为图1中所示的后处理容器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
如图1和2所示的一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置，包括反应容器4，后处理容器5，制粒机8，蒸汽发生器6，增压泵7。
还包括依次连接的蓝藻过滤机1，蓝藻粉碎机2，给料机3。所述给料机3和反应容器4连接。将从水中打捞的蓝藻放入蓝藻过滤机1中进行过滤，将蓝藻中的沙石等杂质进行剔除，再进入蓝藻粉碎机2中进行粉碎处理，再通过给料机3加入反应容器4中。
蓝藻细胞壁主要包括纤维素、半纤维素、木质素和少量杂质，其中半纤维素具有亲水性，纤维素和木质素为疏水性物质。蓝藻在反应容器4中经过高温高压水洗处理，生物结构遭到破坏，木质素软化析出，蓝藻中的水分和盐分析出，析出的水以游离水的形式存在于蓝藻表面，再经干燥后，从根本上改善了蓝藻疏水特性，同时低热值挥发以及杂质分离，提高了蓝藻能量密度和含碳率，蓝藻脆性化易于研磨。
所述反应容器4中的蓝藻流入后处理容器5中，一方面，对蓝藻进行脱水干燥，另一方面，对从蓝藻中析出的污水进行净化，防止对环境造成污染。
所述后处理容器5包括杯体50和滤网层54。所述杯体50内形成有台阶部521，所述滤网层54放置在台阶部521上。所述滤网层54将杯体50分为蓝藻干燥区51和污水净化区52。所述反应容器4中的蓝藻流入后处理容器5中后，落在滤网层54上，蓝藻中的污水通过滤网层54落入污水净化区52中。
所述杯体50底部放置有活性炭53，对污水进行净化，对蓝藻细胞死亡后释放的毒素进行吸附，从而使净化水能够循环利用，且可防止污水外泄造成污染。所述污水净化区52底部设有排水口522，便于将净化水输送至反应容器4中和蒸汽发生器6中。所述蒸汽发生器6产生的蒸汽经过增压泵7加压成高压蒸汽，所述高压蒸汽分别进入反应容器4和后处理容器5中。
还包括压板9，连接在压板9上的升降杆91，连接在升降杆91底部的叶片96。所述叶片96位于污水净化区52。所述滤网层54上设有供升降杆91自由升降的通孔。
还包括气缸94，所述气缸94的活塞杆和压板9连接。所述气缸94的活塞杆伸长，压板9下降，压持蓝藻进行脱水，使蓝藻中的污水通过滤网层54落入污水净化区52中，气缸94的活塞杆反复多次伸缩，确保蓝藻能够脱水彻底。所述压板9升降的同时，升降杆91同步升降，带动叶片96在污水中搅动，使污水和活性炭充分接触，提高了污水的净化效果，各步骤协同进行，处理效率高，减少了设备的使用数量，缩短了工艺流程，降低了成本。
所述升降杆91上部形成有空腔92，所述升降杆91上设有若干个和空腔92连通的蒸汽出口93。当蓝藻脱水完成后，将污水净化区52中的净化水排掉，再使进入后处理容器5中的高压蒸汽直接进入空腔92中，通过蒸汽出口93喷入脱水后的蓝藻中，实现蓝藻的干燥。
在后处理容器5中，即可对蓝藻进行脱水、干燥，并对污水进行净化去毒处理，各步骤协同进行，处理效率高，减少了设备的使用数量，缩短了工艺流程，降低了成本。
所述升降杆91下部形成有挡板95，所述挡板95位于污水净化区52内，所述挡板95直径大于通孔孔径，从而可防止滤网层54和升降杆91相脱离。
所述后处理容器5中干燥后的蓝藻输出至制粒机8中，制成生物质黑颗粒。所述后处理容器5中的净化水分别流入反应容器4中和蒸汽发生器6中，所述蒸汽发生器6产生的蒸汽经过增压泵7加压成高压蒸汽，所述高压蒸汽分别进入反应容器4和后处理容器5中，进入反应容器4中的净化水和高压蒸汽再次参与蓝藻的高温高压水洗处理，进入后处理容器5中的高压蒸汽参与蓝藻的干燥处理，实现了水资源的有效循环利用，也可避免污水泄露造成污染。
本发明还公开了一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的方法，包括如下步骤：
步骤一：对蓝藻进行除杂，再进行粉碎处理；
步骤二：将粉碎后的蓝藻进行高温高压水洗处理，使蓝藻细胞破裂，其中，压力为2～4MPa，温度为150～260℃；
蓝藻细胞壁主要包括纤维素、半纤维素、木质素和少量杂质，其中半纤维素具有亲水性，纤维素和木质素为疏水性物质。蓝藻在反应容器4中经过高温高压水洗处理，生物结构遭到破坏，木质素软化析出，蓝藻中的水分和盐分析出，析出的水以游离水的形式存在于蓝藻表面，再经干燥后，从根本上改善了蓝藻疏水特性，同时低热值挥发以及杂质分离，提高了蓝藻能量密度和含碳率，蓝藻脆性化易于研磨。
步骤三：将细胞破裂的蓝藻进行脱水、干燥，与此同时，采用活性炭对污水进行净化，吸附污水中蓝藻细胞死亡后释放的毒素，提高了处理效率高，缩短了工艺流程，降低了成本。
将净化水再次投入高温高压水洗处理中，实现水循环利用，对干燥后的蓝藻进行制粒，得到生物质黑颗粒。具体地，将净化水一部分直接投入高温高压水洗处理中，另一部分变成高压蒸汽分别投入高温高压水洗处理中和蓝藻干燥处理中。
下表为所获得的蓝藻黑颗粒的测试试验：
Figure BDA0003703084660000071
从上表可以看出，蓝藻黑颗粒燃烧时的沾污系数远远低于化石燃料，具有环保性。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置，其特征在于，包括反应容器，后处理容器，制粒机，蒸汽发生器，增压泵；
蓝藻在反应容器中经过高温高压水洗处理后流入后处理容器中，所述后处理容器中干燥后的蓝藻输出至制粒机中，所述后处理容器中的净化水分别流入反应容器中和蒸汽发生器中，所述蒸汽发生器产生的蒸汽经过增压泵加压成高压蒸汽，所述高压蒸汽分别进入反应容器和后处理容器中。
2.根据权利要求1所述的将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置，其特征在于，所述后处理容器包括杯体，滤网层，压板，连接在压板上的升降杆，连接在升降杆底部的叶片；所述滤网层将杯体分为蓝藻干燥区和污水净化区，所述叶片位于污水净化区，所述滤网层上设有供升降杆自由升降的通孔，所述杯体底部放置有活性炭，所述升降杆上部形成有空腔，所述升降杆上设有若干个和空腔连通的蒸汽出口。
3.根据权利要求2所述的将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置，其特征在于，所述杯体内形成有台阶部，所述滤网层放置在台阶部上。
4.根据权利要求2所述的将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置，其特征在于，所述升降杆下部形成有挡板，所述挡板位于污水净化区内，所述挡板直径大于通孔孔径。
5.根据权利要求2所述的将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置，其特征在于，所述污水净化区底部设有排水口。
6.根据权利要求2所述的将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置，其特征在于，还包括气缸，所述气缸的活塞杆和压板连接。
7.根据权利要求1所述的将蓝藻转化成生物质黑颗粒的装置，其特征在于，还包括依次连接的蓝藻过滤机，蓝藻粉碎机，给料机；所述给料机和反应容器连接。
8.一种将蓝藻转化成生物质黑颗粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：对蓝藻进行除杂，再进行粉碎处理；
步骤二：将粉碎后的蓝藻进行高温高压水洗处理，使蓝藻细胞破裂，其中，压力为2～4MPa，温度为150～260℃；
步骤三：将细胞破裂的蓝藻进行脱水、干燥，与此同时，对污水进行净化，将净化水再次投入高温高压水洗处理中，对干燥后的蓝藻进行制粒，得到生物质黑颗粒。
9.根据权利要求8所述的将蓝藻转化成生物质黑颗粒的方法，其特征在于，采用活性炭对污水进行净化。
10.根据权利要求9所述的将蓝藻转化成生物质黑颗粒的方法，其特征在于，将净化水一部分直接投入高温高压水洗处理中，另一部分变成高压蒸汽分别投入高温高压水洗处理中和蓝藻干燥处理中。
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