CN210560418U - 生物质综合利用互补装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种生物质综合利用互补装置，包括生物质炭气联产系统、汽轮机发电系统、沼气系统和肥料合成系统，其中，生物质炭气联产系统用于将农林废弃物原料转化成生物质燃气和生物质炭；汽轮机发电系统与生物质炭气联产系统密封连，用于将生物质燃气转化为蒸汽并采用蒸汽来发电；沼气系统用于将人畜粪便和厨余垃圾原料转换成沼气；炭基复合肥的肥料合成系统与生物质炭气联产系统和沼气系统密封连，用于将沼渣和沼液合成复合肥、并将复合肥与生物质炭进行混合与成型，以制备成炭基复合肥。本实用新型提供的生物质综合利用互补装置，对生物质处理能力大、原料适应性强、经济效益高、节能环保并提高了生物质资源的利用效率。

Description

生物质综合利用互补装置

【技术领域】

本实用新型属于废物利用领域，尤其涉及一种生物质综合利用互补装置。

【背景技术】

我国正处在经济快速发展阶段，当人们在追求生活品质的同时，废弃物越来越多，成分也变得复杂，随意倾倒、就地堆放现象普遍，对当地河流、水库等水资源造成污染，而处理水平相对落后，如果得不到有效处理，严重影响农产品质量，对身体健康产生严重危害，影响社会经济的可持续发展。

废弃物包括农林废弃物、生活垃圾以及畜禽粪便等。农林废弃物主要是植物纤维性废弃物，包括农作物秸秆、农产品加工剩余物和林业废弃物。生活垃圾主要为日常生活中产生的固体废弃物及活动中产生的固体废物，包括厨余垃圾、废纸以及灰渣等。畜禽粪便是指牛、羊、猪、家禽等畜禽排出的粪便与垫草的混合物，畜禽粪便中含有大量的钠盐和钾盐,若直接用于农田,过量钠和钾通过反聚作用会造成某些土壤的微孔减少,破坏土壤结构,危害植物。畜禽粪便的污染会导致水质恶化，湖泊水库出现富营养化，大型反刍动物排放的甲烷也是造成温室效应的重要因素，畜禽病原微生物和寄生虫病严重威胁人类健康。

现有技术中一般采用沼气系统来对废弃物进行回收处理，然而，现有沼气系统存在的弊端主要有：1、受环境温度影响，沼气发生设备产气率低，大部分通过加大沼气池来实现产生足够的沼气，土地浪费严重；2、沼气系统无联网，居民间歇用气，规模不大，导致系统生物质处理能力小。3、当前产沼气过程中发酵产生的沼渣利用困难。因此，现有沼气系统沼渣利用困难、处理生物质垃圾能力小，是一件亟待解决的技术问题。

【实用新型内容】

本实用新型提出的生物质综合利用互补装置，旨在解决现有沼气系统沼渣利用困难和处理生物质垃圾能力小的技术问题。

本实用新型提供一种生物质综合利用互补装置，包括生物质炭气联产系统、汽轮机发电系统、沼气系统和肥料合成系统，其中，生物质炭气联产系统，用于将农林废弃物原料转化成生物质燃气和生物质炭；汽轮机发电系统与生物质炭气联产系统密封，用于将生物质燃气转化为蒸汽并采用蒸汽进行发电；沼气系统，用于将人畜粪便和厨余垃圾原料转换成沼气、沼渣和沼液；肥料合成系统与生物质炭气联产系统和沼气系统密封连接，用于将沼渣和沼液合成复合肥，并将复合肥与生物质炭进行混合与成型，生成炭基复合肥。

进一步地，生物质炭气联产系统包括炉前给料设备、气化炉以及气固分离器；

炉前给料设备用于输入农林废弃物原料；

气化炉与炉前给料设备相通，气化炉用于对输入的农林废弃物原料进行热解气化以生成生物质燃气和生物质炭；

气固分离器与气化炉密封连接，气固分离器用于对生物质燃气和生物质炭进行分离。

进一步地，生物质炭气联产系统还包括生物质炭仓和气化炉鼓风机；

生物质炭仓与气固分离器密封连接，生物质炭仓用于对生物质炭进行存储；

气化炉鼓风机与气化炉连接，气化炉鼓风机用于对气化炉进行鼓风。

进一步地，气固分离器包括一级气固分离器和二级气固分离器；

一级气固分离器与气化炉密封连接；

二级气固分离器与一级气固分离器密封连接；

生物质炭仓分别与一级气固分离器和二级气固分离器密封连接。

进一步地，汽轮机发电系统包括生物质燃气锅炉、汽轮机以及发电机；

生物质燃气锅炉与二级气固分离器密封连接，生物质燃气锅炉用于将二级气固分离器分离后的生物质燃气转化为蒸汽；

汽轮机与生物质燃气锅炉连接，汽轮机用于将蒸汽作为动力源；

发电机与汽轮机连接，发电机用于在汽轮机的带动下进行发电。

进一步地，汽轮机发电系统还包括与生物质燃气锅炉密封连接的烟气净化设备，用于对生物质燃气锅炉产生的烟气进行净化；

烟气净化设备包括烟气处理装置、锅炉引风机和烟囱；

烟气处理装置与生物质燃气锅炉密封连接，烟气处理装置用于对生物质燃气锅炉产生的烟气进行处理；

锅炉引风机与烟气处理装置连接，锅炉引风机用于对烟气处理装置处理后的烟气进行牵引；

烟囱与锅炉引风机连接，用于将锅炉引风机牵引的烟气进行输出。

进一步地，沼气系统包括沼气生成设备、与沼气生成设备密封连接的沼气净化设备、与沼气净化设备密封连接的气柜、以及与沼气生成设备密封连接的沼液沼渣分离设备。

进一步地，沼液沼渣分离设备包括密封箱体、带孔隔板、沼渣输送设备以及离心泵；

带孔隔板设于密封箱体内，带孔隔板用于对沼渣和沼液进行分离，并对沼渣进行沥干；

沼渣输送设备用于对沥干的沼渣进行输送；

离心泵用于对分离后的沼液进行输送。

进一步地，肥料合成系统包括肥料合成设备和肥料成型设备；

肥料合成设备与液沼液沼渣分离设备密封连接，肥料合成设备用于将沼液沼渣分离设备中分离出来的沼渣和沼液合成复合肥；

肥料成型设备与生物质炭仓和肥料合成设备密封连接，用于将肥料合成设备合成的复合肥与生物质炭仓存储的生物质炭进行混合与成型，生成炭基复合肥。

进一步地，生物质综合利用互补装置还包括异味气体回用系统；异味气体回用系统包括抽风机及与抽风机相连的冷凝器，抽风机的气体入口分别与沼液沼渣分离设备和肥料合成设备相连接，冷凝器的气体出口分别与气化炉和生物质燃气锅炉相连接，汽轮机通过抽汽管线分别与沼气生成设备和肥料合成设备相连接，气柜的沼气储罐气体出口与生物质燃气锅炉相连接。

本实用新型所取得的有益效果为：

本实用新型提供的生物质综合利用互补装置，根据农林废弃物、人畜粪便、厨余垃圾等生物质的特性及用途不同，分别利用密封连接的生物质炭气联产系统、汽轮机发电系统、沼气系统和肥料合成系统来实现生物质资源的综合、阶梯利用，过程环保清洁；将生物质炭的利用、沼渣处理有效结合，提高了生物质资源的利用率。本实用新型提供的生物质综合利用互补装置，对生物质垃圾处理能力大、原料适应性强、经济效益高、节能环保并提高了生物质资源的利用效率。

【附图说明】

图1为本实用新型一种生物质综合利用互补装置一实施例的模块连接示意图；

图2为本实用新型一种生物质综合利用互补装置另一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

10、生物质炭气联产系统；20、汽轮机发电系统；30、沼气系统；40、料合成系统；11、炉前给料设备；12、气化炉；13、气固分离器；14、生物质炭仓；15、气化炉鼓风机；131、一级气固分离器；132、二级气固分离器；21、生物质燃气锅炉；22、汽轮机；23、发电机；24、烟气净化设备；241、烟气处理装置；242、锅炉引风机；243、烟囱；31、沼气生成设备；32、沼气净化设备；33、气柜；34、沼液沼渣分离设备；341、密封箱体；342、带孔隔板；343、沼渣输送设备；344、离心泵；41、肥料合成设备；42、肥料成型设备；50、异味气体回用系统；51、抽风机；52、冷凝器。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

【具体实施方式】

如图1所示，本实用新型一实施例提出一种生物质综合利用互补装置，包括生物质炭气联产系统10、汽轮机发电系统20、沼气系统30和肥料合成系统40，其中，生物质炭气联产系统10，用于将农林废弃物原料转化成生物质燃气和生物质炭；汽轮机发电系统20与生物质炭气联产系统10密封连接，用于将生物质燃气转化为蒸汽并采用蒸汽进行发电；沼气系统30，用于将人畜粪便和厨余垃圾原料转换成沼气、沼渣和沼液；肥料合成系统40与生物质炭气联产系统10和沼气系统30密封连接，用于将沼渣和沼液合成复合肥，并将复合肥与生物质炭进行混合与成型，生成炭基复合肥。在本实施例中，生物质炭气联产系统是将生物质燃料转化为可燃性气体并且产生木炭的热化学过程。在这个过程中水蒸气、游离氧或结合氧与燃料中的碳进行热化学反应，生成可燃气体，同时产生炭。生物质炭气联产系统10包括气化炉和气固分离器。汽轮机发电系统20包括生物质燃气锅炉、汽轮机和发动机。沼气系统30包括沼气生成设备和沼液沼渣分离设备。肥料合成系统40包括肥料合成设备和肥料成型设备。

本实施例提供的生物质综合利用互补装置，其工作原理如下所示：

秸秆等农林废弃物原料经生物质炭气联产系统10的气化炉内发生热解气化反应，生成生物质燃气和生物质炭。生物质燃气在汽轮机发电系统20的生物质燃气锅炉内燃烧放热，锅炉吸热产生过热蒸汽，过热蒸汽推动汽轮机做功发电。人畜粪便和厨余垃圾原料在沼气系统30的沼气生成设备内的厌氧条件下,经过沼气菌的发酵作用而产生。肥料合成系统40中的肥料成型设备将沼气系统30产生的沼渣进行腐熟。肥料成型设备将合成后的复合肥与生物质炭气联产系统10生产的生物质炭进行混合与成型，制备成炭基复合肥。

本实施例提供的生物质综合利用互补装置，与现有技术相比，根据农林废弃物、人畜粪便、厨余垃圾等生物质的特性及用途不同，分别利用生物质炭气联产系统、汽轮机发电系统、沼气系统和肥料合成系统来实现生物质资源的综合、阶梯利用，过程环保清洁；将生物质炭的利用、沼渣处理有效结合，提高了生物质资源的利用率。本实施例提供的生物质综合利用互补装置，对生物质垃圾处理能力大、原料适应性强、经济效益高、节能环保并提高了生物质资源的利用效率。

优选地，请见图2，本实施例提供的生物质综合利用互补装置，生物质炭气联产系统10包括炉前给料设备11、气化炉12、以及气固分离器13，其中，炉前给料设备11用于输入农林废弃物原料；气化炉12与炉前给料设备11相通，气化炉12用于对输入的农林废弃物原料进行热解气化以生成生物质燃气和生物质炭；气固分离器13与气化炉12密封连接，气固分离器13用于对生物质燃气和生物质炭进行分离。在本实施例中，农林废弃物原料在气化炉12内热解气化成生物质燃气和生物质炭，并经气固分离器13对两者进行有效分离。

进一步地，参见图2，本实施例提供的生物质综合利用互补装置，生物质炭气联产系统10还包括生物质炭仓14和气化炉鼓风机15；生物质炭仓14与气固分离器13密封连接，生物质炭仓14用于对生物质炭进行存储；气化炉鼓风机15与气化炉12连接，气化炉鼓风机15用于对气化炉12进行鼓风。具体地，气固分离器13包括一级气固分离器131和二级气固分离器132；一级气固分离器131与气化炉12密封连接；二级气固分离器132与一级气固分离器131密封连接；生物质炭仓14分别与一级气固分离器131和二级气固分离器132密封连接。在本实施例中，秸秆等农林废弃物原料经炉前给料设备11加入气化炉12内，在气化炉12的炉内发生热解气化反应，生成生物质燃气和生物质炭，二者经一级气固分离器131、二级气固分离器132进行气固分离。

可选地，如图2所示，本实施例提供的生物质综合利用互补装置，汽轮机发电系统20包括生物质燃气锅炉21、汽轮机22以及发电机23；生物质燃气锅炉21与二级气固分离器132密封连接，生物质燃气锅炉21用于将二级气固分离器132分离后的生物质燃气转化为蒸汽；汽轮机22与生物质燃气锅炉21连接，汽轮机22用于将蒸汽作为动力源；发电机23与汽轮机22连接，发电机23用于在汽轮机22的带动下进行发电。具体地，汽轮机发电系统20还包括与生物质燃气锅炉21密封连接的烟气净化设备24，用于对生物质燃气锅炉21产生的烟气进行净化；烟气净化设备24包括烟气处理装置241、锅炉引风机242和烟囱243；烟气处理装置241与生物质燃气锅炉21密封连接，烟气处理装置241用于对生物质燃气锅炉21产生的烟气进行处理；锅炉引风机242与烟气处理装置241连接，锅炉引风机242用于对烟气处理装置241处理后的烟气进行牵引；烟囱243与锅炉引风机242连接，用于将锅炉引风机242牵引的烟气进行输出。在本实施例中，生物质燃气和生物质炭经一级气固分离器131、二级气固分离器132分离后分别去往生物质燃气锅炉21和生物质炭仓14；生物质燃气在生物质燃气锅炉21内燃烧放热生产蒸汽，蒸汽推动汽轮机22做功发电，生物质燃气锅炉21产生的烟气经烟气处理装置241处理后通过烟囱243排放。

优选地，请见图2，本实施例提供的生物质综合利用互补装置，沼气系统30包括沼气生成设备31、与沼气生成设备31密封连接的沼气净化设备32、与沼气净化设备32密封连接的气柜33、以及与沼气生成设备31密封连接的沼液沼渣分离设备34。具体地，沼液沼渣分离设备34包括密封箱体341、带孔隔板342、沼渣输送设备343以及离心泵344；带孔隔板342设于密封箱体341内，带孔隔板342用于对沼渣和沼液进行分离，并对沼渣进行沥干；沼渣输送设备343用于对沥干的沼渣进行输送；离心泵344用于对分离后的沼液进行输送。人畜粪便和厨余垃圾原料加入沼气生成设备31，经发酵作用生成沼气，产生的沼气经沼气净化设备32净化后送入气柜33。沼气生成设备31下部与沼液沼渣分离设备34连接，沼气生成设备31上部通过汽轮机抽汽管线与汽轮机相连、沼气生成设备31上部与气柜33下部相连接；沼气生成设备31下部与沼液沼渣分离设备34相连接。分离后的沼液经由离心泵344回送至沼气生成设备31再次利用。另外，气柜33的沼气储罐气体出口与生物质燃气锅炉21相连接，沼气在满足供气需求之余送往生物质燃气锅炉21内用于燃烧发电，从而提高沼气的利用率。

进一步地，参见图2，本实施例提供的生物质综合利用互补装置，肥料合成系统40包括肥料合成设备41和肥料成型设备42；肥料合成设备41与液沼液沼渣分离设备34密封连接，肥料合成设备41用于将沼液沼渣分离设备34中分离出来的沼渣和沼液合成复合肥；肥料成型设备42与生物质炭仓14和肥料合成设备41密封连接，用于将肥料合成设备41合成的复合肥与生物质炭仓14存储的生物质炭进行混合与成型，生成炭基复合肥。沼气生产过程中产生的沼渣和沼液在沼液沼渣分离设备34中完成分离、沥干，然后沼渣通过沼渣输送设备343送往肥料合成设备41进一步腐熟、曝气，可直接作为有机肥外送，或者与生物质炭、复合肥按一定比例混合后送往肥料成型设备42制备成炭基复合肥。肥料合成设备41上带有搅拌装置，并设置有复合肥和空气入口。在本实施例中，沼气生成设备31和肥料合成设备41采用夹套式结构，当然沼气生成设备31和肥料合成设备41也可以设为其他结构，均在本专利的保护范围之内。

可选地，如图2所示，本实施例提供的生物质综合利用互补装置，生物质综合利用互补装置还包括异味气体回用系统50；异味气体回用系统50包括抽风机51及与抽风机51相连的冷凝器52，抽风机51的气体入口分别与沼液沼渣分离设备34和肥料合成设备41相连接，冷凝器52的气体出口分别与气化炉12和生物质燃气锅炉21相连接，汽轮机22通过抽汽管线分别与沼气生成设备31和肥料合成设备41相连接，气柜33的沼气储罐气体出口与生物质燃气锅炉21相连接。在本实施例中，可利用汽轮机22在环境温度较低时为沼气生成设备31提供热源；可利用汽轮机抽汽供热满足肥料合成设备41对沼渣进一步腐熟的要求。沼液沼渣分离设备34和肥料合成设备41产生的异味气体通过抽风机51引出至冷凝器52，冷凝后的气体一部分送往气化炉12中部用作气化炉12二次风，一部分送往生物质燃气锅炉21用作燃烧风，异味气体冷凝产生的凝结水送往沼液沼渣分离设备34与沼液混合，循环利用或者外送。沼渣腐熟后根据需求可直接作为有机肥外送，也可与生物质炭、复合肥按一定比例混合后送往肥料合成设备41制备成炭基复合肥。

本实施例提供的生物质综合利用互补装置，取得的有益效果具体如下所示：

1、根据农林废弃物、人畜粪便、厨余垃圾等生物质的特性及用途不同，分别利用气化炉、生物质燃气锅炉、汽轮机、发电机、沼气生成设备、肥料合成设备和肥料成型设备，实现生物质资源的综合、阶梯利用，过程环保清洁。

2、利用汽轮机抽汽为沼气生成设备提供热量，产期率高，系统利用率和适应性强。

3、利用汽轮机抽汽为肥料合成设备进一步腐熟沼渣提供热源，沼渣处理方便快捷。

4、将生物质炭的利用、沼渣处理进行有效结合。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种生物质综合利用互补装置，其特征在于，包括：

生物质炭气联产系统（10），用于将农林废弃物原料转化成生物质燃气和生物质炭；

所述生物质炭气联产系统（10）包括：气化炉（12）以及气固分离器（13），所述气固分离器（13）与所述气化炉（12）密封连接，所述气化炉（12）用于对输入的所述农林废弃物原料进行热解气化以生成所述生物质燃气和所述生物质炭，所述气固分离器（13）用于对所述生物质燃气和所述生物质炭进行分离；

所述气固分离器（13）包括一级气固分离器（131）和二级气固分离器（132）；

所述一级气固分离器（131）与所述气化炉（12）密封连接；

所述二级气固分离器（132）与所述一级气固分离器（131）密封连接；与所述生物质炭气联产系统（10）密封连接的汽轮机发电系统（20），所述汽轮机发电系统（20）包括生物质燃气锅炉（21）、汽轮机（22）以及发电机（23），用于将所述生物质燃气转化为蒸汽并采用所述蒸汽进行发电；

所述生物质燃气锅炉（21）与所述二级气固分离器（132）密封连接，所述生物质燃气锅炉（21）用于将所述二级气固分离器（132）分离后的所述生物质燃气转化为蒸汽；

所述汽轮机（22）与所述生物质燃气锅炉（21）连接，所述汽轮机（22）用于将所述蒸汽作为动力源；

所述发电机（23）与所述汽轮机（22）连接，所述发电机（23）用于在所述汽轮机（22）的带动下进行发电；

所述生物质炭气联产系统（10）还包括生物质炭仓（14）和气化炉鼓风机（15）；

生物质炭仓（14）与所述气固分离器（13）密封连接，所述生物质炭仓（14）用于对所述生物质炭进行存储；

所述气化炉鼓风机（15）与所述气化炉（12）连接，所述气化炉鼓风机（15）用于对所述气化炉（12）进行鼓风；

沼气系统（30），用于将人畜粪便和厨余垃圾原料转换成沼气、沼渣和沼液；

与所述生物质炭气联产系统（10）和所述沼气系统（30）密封连接的肥料合成系统（40），用于将所述沼渣和沼液合成复合肥，并将所述复合肥与所述生物质炭进行混合与成型，生成炭基复合肥。

2.如权利要求1所述的生物质综合利用互补装置，其特征在于，

所述生物质炭气联产系统（10）还包括炉前给料设备（11）；

所述炉前给料设备（11）用于输入所述农林废弃物原料；

所述气化炉（12）与所述炉前给料设备（11）相通。

3.如权利要求1所述的生物质综合利用互补装置，其特征在于，

所述汽轮机发电系统（20）还包括与所述生物质燃气锅炉（21）密封连接的烟气净化设备（24），用于对所述生物质燃气锅炉（21）产生的烟气进行净化；

所述烟气净化设备（24）包括烟气处理装置（241）、锅炉引风机（242）和烟囱（243）；

所述烟气处理装置（241）与所述生物质燃气锅炉（21）密封连接，所述烟气处理装置（241）用于对所述生物质燃气锅炉（21）产生的所述烟气进行处理；

所述锅炉引风机（242）与所述烟气处理装置（241）连接，所述锅炉引风机（242）用于对所述烟气处理装置（241）处理后的所述烟气进行牵引；

所述烟囱（243）与所述锅炉引风机（242）连接，用于将所述锅炉引风机（242）牵引的所述烟气进行输出。

4.如权利要求1所述的生物质综合利用互补装置，其特征在于，

所述沼气系统（30）包括沼气生成设备（31）、与所述沼气生成设备（31）密封连接的沼气净化设备（32）、与所述沼气净化设备（32）密封连接的气柜（33）、以及与所述沼气生成设备（31）密封连接的沼液沼渣分离设备（34）。

5.如权利要求4所述的生物质综合利用互补装置，其特征在于，

所述沼液沼渣分离设备（34）包括密封箱体（341）、带孔隔板（342）、沼渣输送设备（343）以及离心泵（344）；

所述带孔隔板（342）设于所述密封箱体（341）内，所述带孔隔板（342）用于对所述沼渣和所述沼液进行分离，并对所述沼渣进行沥干；

沼渣输送设备（343）用于对沥干的所述沼渣进行输送；

所述离心泵（344）用于对分离后的所述沼液进行输送。

6.如权利要求5所述的生物质综合利用互补装置，其特征在于，

所述肥料合成系统（40）包括肥料合成设备（41）和肥料成型设备（42）；

所述肥料合成设备（41）与所述沼液沼渣分离设备（34）密封连接，所述肥料合成设备（41）用于将沼液沼渣分离设备（34）中分离出来的沼渣和沼液合成复合肥；

所述肥料成型设备（42）与所述生物质炭仓（14）和所述肥料合成设备（41）密封连接，用于将所述肥料合成设备（41）合成的所述复合肥与所述生物质炭仓（14）存储的所述生物质炭进行混合与成型，生成炭基复合肥。

7.如权利要求6所述的生物质综合利用互补装置，其特征在于，

所述生物质综合利用互补装置还包括异味气体回用系统（50）；所述异味气体回用系统（50）包括抽风机（51）及与所述抽风机（51）相连的冷凝器（52），所述抽风机（51）的气体入口分别与所述沼液沼渣分离设备（34）和所述肥料合成设备（41）相连接，所述冷凝器（52）的气体出口分别与所述气化炉（12）和所述生物质燃气锅炉（21）相连接，所述汽轮机（22）通过抽汽管线分别与所述沼气生成设备（31）和所述肥料合成设备（41）相连接，所述气柜（33）的沼气储罐气体出口与所述生物质燃气锅炉（21）相连接。

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