專(zhuān)利名稱(chēng)：生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)及產(chǎn)品加工的廢棄物，轉(zhuǎn)化成多種有機(jī)化工產(chǎn)品和能量，特別是涉及一種實(shí)現(xiàn)廢棄資源綜合轉(zhuǎn)化的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化裝置及其方法。
背景技術(shù)：
隨著全球人口的快速增長(zhǎng)和工業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，世界能源的消耗以每年約
2.7%的速度增長(zhǎng)。由于人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展是以能源為主要?jiǎng)恿?，所以伴隨化石燃料消費(fèi)的逐年增加，就產(chǎn)生了兩個(gè)突出問(wèn)題一是造成環(huán)境污染日益嚴(yán)重，二是地球上現(xiàn)存的化石燃料日漸枯竭。再者，由于過(guò)度消費(fèi)化石燃料，從而釋放出大量的多余能量和碳素，這就打破了自然界的能量和碳平衡，造成了全球氣候變暖、臭氧層破壞、酸雨等災(zāi)難性后果。在世界范圍內(nèi)，能源是人類(lèi)賴(lài)以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，為了實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，開(kāi)發(fā)和利用替代能源被提到議事日程。生物質(zhì)能是繼煤炭、石油、天然氣后的第四大能源，在世界能源總消費(fèi)量中占14%。生物質(zhì)能是由植物的光合作用固定于地球上的太陽(yáng)能，它是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，以替代煤炭、石油和天然氣等化石燃料，同時(shí)它具有環(huán)境友好和可再生雙重屬性，是21世紀(jì)主要的新能源之一。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸桿、木材及竹質(zhì)剩余物等資源十分豐富。據(jù)調(diào)查，目前我國(guó)秸桿的利用率約為33%，其中大部分未加利用。2005年，全國(guó)主要農(nóng)作物產(chǎn)量約為5.1億噸，按草谷比計(jì)算秸桿產(chǎn)量約6億噸，除用于肥料、飼料、基料以及造紙等工業(yè)原料夕卜，約有3億噸農(nóng)作物秸桿可作為能源使用，折合1. 5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。據(jù)中國(guó)能源網(wǎng)2010年公布，我國(guó)主要農(nóng)作物秸桿產(chǎn)量將達(dá)到7. 8億噸，折合4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。預(yù)計(jì)到2015年我國(guó)主要農(nóng)作物秸桿產(chǎn)量將達(dá)到9億噸左右，折合4. 5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。面對(duì)能源的日益緊缺和石油價(jià)格的不斷上漲，開(kāi)辟秸桿資源和木材資源利用的新領(lǐng)域，最大限度地提高秸桿資源和木材資源能源化利用率，對(duì)緩解能源的緊缺局面，減輕石油漲價(jià)的壓力，促進(jìn)和保障我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，我國(guó)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的氣化技術(shù)、炭化技術(shù)、干餾熱解技術(shù)、成型燃料技術(shù)等，它們均屬單一技術(shù)、單一功能、單一產(chǎn)品的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用，其副產(chǎn)品不能收集利用，導(dǎo)致對(duì)環(huán)境二次污染。對(duì)于大規(guī)模生物質(zhì)利用設(shè)備，鑒于我國(guó)生物質(zhì)原料的分布特性，以及我國(guó)農(nóng)村現(xiàn)行分散式的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)致了生物質(zhì)在收集、運(yùn)輸、儲(chǔ)存的種種困難；加上大規(guī)模生物質(zhì)轉(zhuǎn)化設(shè)備投入成本高，因原料供應(yīng)不穩(wěn)，以及轉(zhuǎn)化方式單一、技術(shù)工藝不完善，導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行。由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的生物質(zhì)在加工處理工藝、設(shè)備結(jié)構(gòu)及使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般生物質(zhì)加工處理方法及設(shè)備，又沒(méi)有適切的加工處理方法能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，研制出多技術(shù)集成、多功能集成、多產(chǎn)品產(chǎn)出轉(zhuǎn)化利用的裝置，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化設(shè)備及其轉(zhuǎn)化方法存在的缺陷，而提供一種新的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置及生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化利用的方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是利用生物質(zhì)在高溫欠氧狀態(tài)下，通過(guò)生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)生物燃?xì)?、生物焦油、生物炭、生物醋酸、熱水等產(chǎn)品和能源的方法，同時(shí)解決了現(xiàn)有單一技術(shù)、單一功能、單一產(chǎn)品的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用問(wèn)題，使副產(chǎn)品都能夠收集利用，而且還解決了對(duì)環(huán)境的二次污染問(wèn)題，因此本發(fā)明非常環(huán)保，加上該設(shè)備成本低廉，非常適合于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)狀況，從而更加適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出其包括生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備(I)、氣體凈化分離設(shè)備(2)、液態(tài)靜置分離設(shè)備(3)、氣體凈化設(shè)備(4)、生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備(5)、熱水收集箱(6)、蓄水池(7)，其中該生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備連接氣體凈化分離設(shè)備，氣體凈化分離設(shè)備分別連接液態(tài)靜置分離設(shè)備和氣體凈化設(shè)備，氣體凈化設(shè)備連接生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備，熱水收集箱連接生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備，蓄水池分別連接熱水收集箱、氣體凈化分離設(shè)備和氣體凈化設(shè)備，其特征在于該裝置同時(shí)將生物質(zhì)炭化、氣化、干餾等技術(shù)集成為一體，實(shí)現(xiàn)了廢棄資源綜合轉(zhuǎn)化利用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，其中所述的該生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備(I)，包括生物質(zhì)自熱解設(shè)備(1-1)、螺旋出炭設(shè)備(1-2)、熱量收集箱￠)，生物質(zhì)自熱解設(shè)備分別連接氣體凈化分離設(shè)備、螺旋出炭設(shè)備和熱量收集箱。前述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換 裝置，其中所述的該氣體凈化分離設(shè)備(2)包括生物過(guò)濾器(2-1)、氣體冷凝分離器(2-2)，生物過(guò)濾器分別通過(guò)管線(xiàn)連接生物質(zhì)自熱解設(shè)備和氣體冷凝分離器，氣體冷凝分離器分別通過(guò)管線(xiàn)連接氣體凈化設(shè)備和液態(tài)靜置分離設(shè)備。前述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，其中所述的該液態(tài)靜置分離設(shè)備(3)，包括三液分離設(shè)備(3-1)、生物醋酸儲(chǔ)存設(shè)備(3-2)、生物焦油儲(chǔ)存設(shè)備(3-3)，三液分離設(shè)備分別通過(guò)管線(xiàn)連接氣體冷凝分離器、生物醋酸儲(chǔ)存設(shè)備和生物焦油儲(chǔ)存設(shè)備。前述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述的該氣體凈化設(shè)備(4)內(nèi)部包括第一腔室、第二腔室以及間隔第一腔室和第二腔室的隔板；氣體凈化設(shè)備下1/3充滿(mǎn)PH > 8的Ca(OH)2液體，隔板下端處于液面之下，該氣體凈化設(shè)備通過(guò)管線(xiàn)連接生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備。其特征在于氣體凈化設(shè)備4具有沖洗、淋洗、鼓泡洗、氣液分離、氣體阻逆等功能，從而實(shí)現(xiàn)了凈化提純生物燃?xì)獾哪康?，該設(shè)備還有防止生物燃?xì)饽嫦蛄鲃?dòng)的作用。前述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述的該生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備(5)用于儲(chǔ)存生物燃?xì)猓锶細(xì)鈨?chǔ)存設(shè)備通過(guò)燃?xì)夤芫W(wǎng)輸送至用戶(hù)。前述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述的該熱水收集箱(6)將來(lái)源于生物質(zhì)自熱解設(shè)備的熱量收集在本設(shè)備里，熱水收集箱通過(guò)熱水管網(wǎng)輸送至用戶(hù)。前述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述的該蓄水池(7)分別通過(guò)管線(xiàn)連接熱量收集箱、氣體冷凝分離器和氣體凈化設(shè)備，該蓄水池利用附屬的壓力設(shè)備所產(chǎn)生的正壓和負(fù)壓為水的輸送提供的動(dòng)力，并通過(guò)管線(xiàn)分別將水送至生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備、氣體凈化分離設(shè)備進(jìn)行熱量收集、混合氣體冷卻分離，以及對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行清洗。前述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述的其需將生物質(zhì)置于生物質(zhì)自熱解設(shè)備中，在生物質(zhì)的厚度達(dá)到該設(shè)備高度的3/4后點(diǎn)火燃燒，在燃燒的秸桿層上再加入20-30cm厚度的秸桿，并同時(shí)打開(kāi)氣動(dòng)設(shè)備吸氣，連續(xù)加料使燃燒的生物質(zhì)層上方厚度為20-30cm的生物質(zhì)。生物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的生物炭，在生物質(zhì)自熱解設(shè)備下方通過(guò)螺旋出炭設(shè)備離開(kāi)系統(tǒng)。生物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)入生物過(guò)濾器，得到較為純凈的混合氣體；后混合氣體進(jìn)入氣體冷凝分離器，可冷凝的氣體在內(nèi)壁冷凝進(jìn)入液態(tài)靜置分離設(shè)備；不可冷凝的氣體流動(dòng)到氣體凈化設(shè)備。冷凝液在液體靜置分離設(shè)備中靜置，木醋液通過(guò)醋酸出口進(jìn)入酸池，生物焦油通過(guò)焦油出口進(jìn)入焦油池；不可冷凝的氣體在氣體凈化設(shè)備中，經(jīng)過(guò)沖洗、淋洗、鼓泡洗、氣液分離等步驟后進(jìn)入生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備待用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上可知，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)熱解多級(jí)綜合轉(zhuǎn)換新技術(shù)，它是根據(jù)我國(guó)秸桿資源豐富的特殊性，并結(jié)合我國(guó)農(nóng)業(yè)國(guó)情的基本特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)集成生物質(zhì)炭化、氣化、干餾為一體的技術(shù)，將生物質(zhì)經(jīng)過(guò)生物質(zhì)多功能轉(zhuǎn)化設(shè)備1，氣體凈化分離設(shè)備2、液體靜置分離設(shè)備3、氣體凈化設(shè)備4、生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備5、熱水收集器6和蓄水池7，組成一體的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化裝置。該裝置能將生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換成生物燃?xì)?、生物焦油、生物炭、生物醋酸、熱水五種產(chǎn)品。本發(fā)明消化的是污染環(huán)境的生物質(zhì)廢棄物，產(chǎn)出的是農(nóng)村生活和生產(chǎn)中可利用能源和資源，為提高農(nóng)村的生活水平和生活質(zhì)量，促進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)代化，恢復(fù)農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡，改善農(nóng)業(yè)環(huán)境，同時(shí)對(duì)增加能源供應(yīng)、減少二氧化碳排放、凈化城鄉(xiāng)環(huán)境、增加農(nóng)民收入，都具有十分重要的意義。目前，由于我國(guó)生物質(zhì)原料分散，以年耗萬(wàn)噸以下秸桿的行政村規(guī)模建廠，或以年耗10萬(wàn)噸以下秸桿的鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模建廠，即解決了農(nóng)村原料分散、收集運(yùn)輸難的問(wèn)題，也滿(mǎn)足興建的生物質(zhì)氣化站投資規(guī)模的要求。因此，以生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化利用為重點(diǎn)的農(nóng)村可再生能源建設(shè)，緩解了廣大農(nóng)村潔凈能源供應(yīng)短缺的情況，改變了農(nóng)村傳統(tǒng)的生火做飯的模式，滿(mǎn)足了農(nóng)民群眾對(duì)高品位能源的 需求，提高了農(nóng)民生活質(zhì)量，有力促進(jìn)了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，這樣既消耗掉了大量的農(nóng)作物秸桿，又可實(shí)現(xiàn)秸桿處理規(guī)模化和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果1、裝置適用原料來(lái)源廣泛，各種農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)廢棄物，以及產(chǎn)品加工的廢棄物，如各種秸桿，樹(shù)枝薪柴、樹(shù)葉、雜草、木屑，糞便，菌渣，果殼等，均可作為熱解炭化原料。2、裝置適用原料要求條件低，含水量30%以下即可，不同性質(zhì)的原料可混合使用。3、原料處理工藝簡(jiǎn)單，處理成本低。4、該裝置生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，分離出生物燃?xì)?、生物焦油、生物炭、生物燃?xì)?、熱水五種產(chǎn)品，生物質(zhì)利用率近100%。5、裝置生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中不用任何燃料和外加任何化學(xué)原料，對(duì)外不排放任何有害氣體、液體和固體廢棄物，對(duì)環(huán)境不造成任何影響。6、轉(zhuǎn)換設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)，依據(jù)建設(shè)規(guī)模大小，以標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)備組合，適合稻桿資源分散性特點(diǎn)。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備，尤其是一種以鄉(xiāng)村規(guī)模為基礎(chǔ)的技術(shù)集成、功能集成、多產(chǎn)品產(chǎn)出的生物質(zhì)多級(jí)綜合轉(zhuǎn)換設(shè)備。其功能設(shè)備由由生物質(zhì)多功能轉(zhuǎn)化設(shè)備1，氣體凈化分離設(shè)備2、液體靜置分離設(shè)備3、氣體凈化設(shè)備4、生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備5、熱水收集器6和蓄水池7，組成一體的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化裝置。該裝置能將生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化成生物燃?xì)?、生物焦油、生物炭、生物醋酸、熱水五種產(chǎn)品。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是本發(fā)明生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置及其方法的工藝方框圖。圖2是本發(fā)明生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置及其方法的工作原理圖。
I生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備1-1生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化設(shè)備
1-2:螺旋出炭設(shè)備11進(jìn)料口 12進(jìn)氣口13:燃?xì)獬隹?br> 14出炭口2: 氣體凈化分離設(shè)備
2-1生物過(guò)濾器2-2:氣體冷 凝分離設(shè)備 21:過(guò)濾料進(jìn)口22:過(guò)濾料出口
23:過(guò)濾燃?xì)獬隹?4:冷凝燃?xì)獬隹?br> 25:焦油出液口26:冷卻水進(jìn)口
27:冷卻水出口28:反饋閥
29:試火閥3: 液體靜置分離設(shè)備
3-1三液分離設(shè)備3-2:生物醋酸儲(chǔ)存設(shè)備
3-3:生物焦油儲(chǔ)存設(shè)備31:焦油出口
32:生物醋酸儲(chǔ)存設(shè)備底部出口33:生物焦油儲(chǔ)存設(shè)備底部出口
34:輕質(zhì)焦油虹吸管線(xiàn)35:輕質(zhì)焦油入口管線(xiàn)
36:焦油排氣管線(xiàn)37:醋酸液虹吸管線(xiàn) 38:生物醋酸儲(chǔ)存設(shè)備排氣管線(xiàn)39:醋酸液入口管線(xiàn)
4:氣體凈化設(shè)備4-1:氣體凈化設(shè)備內(nèi)部隔板
4-2氣體凈化設(shè)備的冷凝器40:引風(fēng)機(jī)
41試火器42:氣體凈化設(shè)備排氣口
43:氣體凈化設(shè)備的進(jìn)氣口44:清洗液噴淋口45: 氣體凈化設(shè)備的出口管線(xiàn) 46:清洗液出口
47:補(bǔ)水管線(xiàn)48:第一次清洗氣體出口
5: 生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備51燃?xì)廨斔凸芫€(xiàn)
6: 熱水收集器61:熱水收集器排氣管線(xiàn)
62:循環(huán)熱水出口管線(xiàn)63:循環(huán)冷水進(jìn)口管線(xiàn)
64:熱水輸送管線(xiàn)7:蓄水池
71自來(lái)水入口72:供水口 73:熱水收集器供水管線(xiàn)
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化裝置及其方法其具體實(shí)施方式
、運(yùn)行方法、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。本發(fā)明所述氣化是指以氧氣(或空氣)作為氣化劑，在較高溫度條件下，通過(guò)欠氧熱解反應(yīng)，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃?xì)狻⑸商?、可冷凝液體(木焦油和木醋液的混合物)、可燃?xì)怏w產(chǎn)物的過(guò)程。生物質(zhì)不完全熱解產(chǎn)生的可燃?xì)猓渲饕煞譃镃O，還有惰性氣體n2。請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明的較佳實(shí)施例的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化裝置，其主要包含生物質(zhì)多功能轉(zhuǎn)化設(shè)備1，氣體凈化分離設(shè)備2、液體靜置分離設(shè)備3、氣體凈化設(shè)備4、生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備5、熱水收集器6和蓄水池7，各裝置通過(guò)管線(xiàn)連接。生物熱解設(shè) 備的工藝操作流程I)供水關(guān)閉儲(chǔ)熱罐放水閥、啟動(dòng)水泵(分二路供水)1路打開(kāi)生物熱解設(shè)備供水閥一供水閥一水管一集熱水套一水管一儲(chǔ)熱罐溢水口出水一關(guān)閉供水閥。2另路一打開(kāi)三態(tài)凈化分尚設(shè)備設(shè)備供水閥----水管---氣液分尚器---水管---儲(chǔ)水池。2)點(diǎn)火打開(kāi)放空閥，啟動(dòng)輸送設(shè)備自動(dòng)上料于自熱解室深3/4，在其上平面點(diǎn)燃，待此平面全部燃燒后，啟動(dòng)氣動(dòng)設(shè)備引空氣(氧氣)入自熱解室，啟動(dòng)輸送設(shè)備迅速上料使燃燒面欠氧氧化放出熱量，形成自熱解環(huán)境，料加至滿(mǎn)自熱解室啟動(dòng)布料設(shè)備。待5-10分鐘打開(kāi)試火閥進(jìn)行試火。燃燒正常即系統(tǒng)正常。3燃?xì)猓瑔?dòng)氣動(dòng)設(shè)備引空氣(氧氣)入自熱解室氧化反應(yīng)熱裂解一高溫混合氣體一熱解室的環(huán)形高溫混合氣體通道給，集熱水套加熱一管道一三態(tài)凈化分離設(shè)備一燃?xì)庖粴怏w凈化設(shè)備一儲(chǔ)氣罐。，集熱水套4)熱水，集熱水套中水被加熱集熱水套和集熱罐中水進(jìn)行熱動(dòng)力循環(huán)‘水溫> 90°C——打開(kāi)熱水放水閥一放盡集熱罐中水一在進(jìn)行I) I路工藝操作流程5)出炭熱解室體下部的錐體或棱體的底部溫度300-400°C時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)卸料器和螺旋輸送設(shè)備(自動(dòng)出炭設(shè)備)實(shí)施自動(dòng)出炭、錐體或棱體的底部溫度的變化調(diào)整氣動(dòng)設(shè)備調(diào)節(jié)閥使其溫度保持在300-400°C之間‘使產(chǎn)炭量與出炭量處于平衡。請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明的生物質(zhì)多功能轉(zhuǎn)化設(shè)備I，包括生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化設(shè)備
1-1、螺旋出炭設(shè)備1-2和熱水收集器6。生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化設(shè)備1-1包括進(jìn)料口 11、進(jìn)氣口 12、燃?xì)獬隹?13和出炭口 14。進(jìn)氣口 12通過(guò)管線(xiàn)與氣體凈化分離設(shè)備2相連。生物質(zhì)多功能轉(zhuǎn)化設(shè)備I底部連接螺旋出炭設(shè)備，在端口 14將生物炭派出。生物質(zhì)多功能轉(zhuǎn)化設(shè)備I側(cè)壁，可以對(duì)水實(shí)施加熱，冷水經(jīng)管線(xiàn)63流入，熱水經(jīng)管線(xiàn)62流出，進(jìn)入熱水收集箱。生物熱解設(shè)備的熱解室為圓形或方型其壁由內(nèi)向外熱解室體，環(huán)形高溫混合氣體通道，集熱水套，絕熱層。集熱水套進(jìn)出水口分別接儲(chǔ)熱罐出進(jìn)水口。熱解室體下部為錐體或棱體其上部1/2均布?xì)饪紫虏颗c自動(dòng)卸料器連接。卸料器連接于螺旋輸送設(shè)備(自動(dòng)出炭設(shè)備)。熱解室(爐)頂部與輸送設(shè)備(自動(dòng)上料設(shè)備)連接。請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明的本發(fā)明氣體凈化分離設(shè)備2，包括生物過(guò)濾設(shè)備2-1和氣體冷凝分離設(shè)備2-2。生物過(guò)濾設(shè)備2-1，其形體包括空腔的圓柱形本體及上下兩個(gè)椎體部分，其下椎體底部進(jìn)氣口與管線(xiàn)13相連；上椎體頂端留有出氣口 23，同氣體冷凝分離設(shè)備22相連。生物過(guò)濾設(shè)備2-1，還設(shè)有過(guò)濾料進(jìn)口 21和過(guò)濾料出口 22，過(guò)濾料進(jìn)口 21設(shè)置于上椎體側(cè)壁上，過(guò)濾料出口 22設(shè)置于下椎體側(cè)壁上。生物過(guò)濾設(shè)備2-1的出氣口 23，通過(guò)管線(xiàn)連接冷凝器22底部的進(jìn)氣口。生物過(guò)濾設(shè)備2-1的形狀不限于上述形狀，任何能夠完成本發(fā)明的形狀都在保護(hù)范圍之內(nèi)。氣體冷凝分離設(shè)備2-2，其頂端設(shè)有出氣口 24與氣體凈化設(shè)備4，底端設(shè)有進(jìn)氣口與管線(xiàn)23相連，以及焦油出液口 25與液體靜置分離設(shè)備3相連。氣體冷凝分離設(shè)備2-2，側(cè)壁上下兩端處設(shè)有進(jìn)水口 26和出水口 27。請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明的液體靜置分離設(shè)備3，包括液體三液分離設(shè)備3-1，生物醋酸儲(chǔ)存設(shè)備3-2，以及生物焦油儲(chǔ)存設(shè)備3-3。三液分離設(shè)備3-1，側(cè)壁上設(shè)有混合液進(jìn)口與管線(xiàn)25相連。三液分離設(shè)備3-1底部，設(shè)有焦油出口 31與生物焦油儲(chǔ)存設(shè)備3-3，通過(guò)管線(xiàn)31相連。三液分離設(shè)備3-1中部設(shè)有醋酸出口管線(xiàn)37，同生物醋酸儲(chǔ)存設(shè)備3-2連接。三液分離設(shè)備3-1頂部，設(shè)有出口管線(xiàn)34，該管線(xiàn)連接生物焦油儲(chǔ)存設(shè)備3-3。生物醋酸儲(chǔ)存設(shè)備3-2底部出口 32，設(shè)有排酸泵。生物焦油儲(chǔ)存設(shè)備3-3底部出口 33，設(shè)有焦油栗。焦油(輕、重)、醋酸靜置分離設(shè)備的功能是利用液態(tài)物質(zhì)間不相容性和比重的差異在容器進(jìn)行分離(分層)。

靜置分離設(shè)備的組成由殼體，底部重焦油出口，頂部輕焦油出口，中部醋酸出口，內(nèi)部隔離組件與中部醋酸出口。工作原理三態(tài)凈化分離設(shè)備送入焦油(輕、重)、醋酸混合液(輕焦油比重<醋酸比重<重焦油)，在靜置分離設(shè)備進(jìn)行靜置分層，輕焦油上浮，醋酸居中，重焦油下，由上而下分成輕焦油、醋酸、重焦油三層。當(dāng)醋酸和重焦油二層高度超過(guò)中部醋酸出口，醋酸自動(dòng)溢出送醋酸儲(chǔ)存罐，當(dāng)醋酸、重焦油、輕焦油三層高度超過(guò)頂部輕焦油出口，輕焦油自動(dòng)溢出送焦油儲(chǔ)存罐，重焦油定時(shí)放入焦油儲(chǔ)存罐。請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明的氣體凈化設(shè)備4中空，分為上下兩部分，下部分充滿(mǎn)水或其他能夠起到清洗作用的液體(如Ca(OH)2, PH > 8)。上部分具有隔板4_1分隔的第一腔室和第二腔室，上部分隔板4-1下端處于液面之下。第一腔室上還設(shè)有噴淋口 44，噴淋口44噴入水或其他能夠起到清洗作用的液體，用以實(shí)現(xiàn)燃燒氣體的第一次噴淋清洗。第一腔室上部還設(shè)有管線(xiàn)48，經(jīng)過(guò)淋洗的氣體通過(guò)管線(xiàn)48連接第二腔室，管線(xiàn)48的管口，位于第二腔室的水或其他能夠起到清洗作用的溶液的液面之下。第一次噴淋清洗后的氣體，經(jīng)管線(xiàn)48進(jìn)入下部分清洗液中，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒氣體進(jìn)行第二次鼓泡清洗。然后，氣體從清洗液中逸出，流經(jīng)第二腔室上部所設(shè)的噴淋設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒氣體進(jìn)行第三次噴淋清洗。最后，通過(guò)管線(xiàn)45，清洗后的可燃?xì)怏w進(jìn)入生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備5。第二腔室下部設(shè)有管線(xiàn)44，通過(guò)循環(huán)泵將清洗液輸送至氣體凈化設(shè)備4上部設(shè)置的噴淋清洗設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)可燃?xì)怏w的循環(huán)噴淋清洗。因此，氣體凈化設(shè)備4具有沖洗、淋洗、鼓泡洗、氣液分離、氣體阻逆等功能，從而實(shí)現(xiàn)了凈化提純生物燃?xì)獾哪康?，該設(shè)備還有防止生物燃?xì)饽嫦蛄鲃?dòng)的作用。請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明的生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備5，由浮動(dòng)的儲(chǔ)氣罐和下部的水槽組成，燃?xì)馔ㄟ^(guò)管線(xiàn)45進(jìn)入水封的儲(chǔ)氣罐，當(dāng)生產(chǎn)的燃?xì)夤┙o超過(guò)燃?xì)庀臅r(shí)，儲(chǔ)氣罐向上浮起；當(dāng)生產(chǎn)的燃?xì)夤┙o小于燃?xì)庀臅r(shí)，儲(chǔ)氣罐向下下沉。請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明的熱水收集器6由管線(xiàn)73供水，當(dāng)生物質(zhì)多功能轉(zhuǎn)化設(shè)備I工作時(shí)，水被加熱，通過(guò)管線(xiàn)62、管線(xiàn)63、管線(xiàn)64與熱水收集器6形成水的自循環(huán)，其中的水被加熱到一定的溫度，并儲(chǔ)存在熱水收集器6備用。當(dāng)有用戶(hù)有需求時(shí)，熱水可以通過(guò)管線(xiàn)64輸送至用戶(hù)。請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明的蓄水池7由自來(lái)水供水，水通過(guò)泵流經(jīng)管線(xiàn)73輸送至熱水收集器6，同樣水通過(guò)泵流經(jīng)管線(xiàn)26輸送至氣體冷凝分離設(shè)備2-2。請(qǐng)參閱圖2所示，本發(fā)明的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化裝置及其方法，還包括設(shè)置于氣體凈化分離設(shè)備2與氣體凈化設(shè)備4之間，連接管路上的氣動(dòng)設(shè)備40 (即可以是羅茨風(fēng)機(jī)，也可以是引風(fēng)機(jī))、反饋閥28、試火閥29、試火器41。通過(guò)調(diào)整閥28，形成控制羅茨風(fēng)機(jī)40氣體循環(huán)的回路，可以更有效控制生物質(zhì)多功能轉(zhuǎn)化設(shè)備I的進(jìn)氣(氧氣)量，并通過(guò)試火器41,檢測(cè)混合氣體燃燒情況。實(shí)施例1將厚度為生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化設(shè)備1/2-3/4高度，含水量< 20%的玉米秸桿和玉米芯混合置于生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化池中并點(diǎn)火燃燒，在燃燒的生物質(zhì)層上再加入20-30cm厚度的生物質(zhì)，并同時(shí)打開(kāi)羅茨風(fēng)機(jī) 吸氣(400-2500m3/h)形成少氧氣氛，連續(xù)加料使燃燒的生物質(zhì)層上方厚度為20-30cm的生物質(zhì)。在少氧氣氛下，已經(jīng)燃燒生成的下層生物質(zhì)炭繼續(xù)燃燒，形成600-80(TC環(huán)境，為上層生物質(zhì)熱解供熱，生物質(zhì)被轉(zhuǎn)化生物炭和高溫混合氣體由于泵吸氣，使熱解池形成負(fù)壓，使混合氣體通過(guò)生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化池的出氣口進(jìn)入經(jīng)氣體凈化分離設(shè)備，靜置分離設(shè)備，氣體凈化設(shè)備的凈化分離，被高溫混合氣體轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃?xì)?，生物木醋液，生物焦油，生物炭。?shí)施例2將厚度為生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化設(shè)備1/2-3/4高度，含水量< 20%小麥秸桿置于生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化池中并點(diǎn)火燃燒，在燃燒的生物質(zhì)層上再加入15-30cm厚度的生物質(zhì)，并同時(shí)打開(kāi)羅茨風(fēng)機(jī)吸氣(400-2500m3/h)形成少氧氣氛，連續(xù)加料使燃燒的生物質(zhì)層上方厚度為15-30cm的生物質(zhì)。在少氧氣氛下，已經(jīng)燃燒生成的下層生物質(zhì)炭繼續(xù)燃燒，形成600-800°C環(huán)境，為上層生物質(zhì)熱解供熱，生物質(zhì)被轉(zhuǎn)化生物炭和高溫混合氣體由于泵吸氣，使熱解池形成負(fù)壓，使混合氣體通過(guò)生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化池的出氣口進(jìn)入經(jīng)氣體凈化分離設(shè)備，靜置分離設(shè)備，氣體凈化設(shè)備的凈化分離，被高溫混合氣體轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃?xì)?，生物木醋液，生物焦油，生物炭。?shí)施例3將厚度為生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化設(shè)備1/2-3/4高度，任意種類(lèi)含水量< 20%，各向尺寸< 30CM的秸桿混合置于生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化池中并點(diǎn)火燃燒，在燃燒的生物質(zhì)層上再加入20-30cm厚度的生物質(zhì)，并同時(shí)打開(kāi)羅茨風(fēng)機(jī)吸氣(400-2500m3/h)形成少氧氣氛，連續(xù)加料使燃燒的生物質(zhì)層上方厚度為20-30cm的生物質(zhì)。在少氧氣氛下，已經(jīng)燃燒生成的下層生物質(zhì)炭繼續(xù)燃燒，形成600-80(TC環(huán)境，為上層生物質(zhì)熱解供熱，生物質(zhì)被轉(zhuǎn)化生物炭和高溫混合氣體由于泵吸氣，使熱解池形成負(fù)壓，使混合氣體通過(guò)生物質(zhì)自熱解轉(zhuǎn)化池的出氣口進(jìn)入經(jīng)氣體凈化分離設(shè)備，靜置分離設(shè)備，氣體凈化設(shè)備的凈化分離，被高溫混合氣體轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃?xì)?，生物木醋液，生物焦油，生物炭。以上所述，僅是 本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于其包括生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備(I)、氣體凈化分尚設(shè)備(2)、液態(tài)靜置分尚設(shè)備(3)、氣體凈化設(shè)備(4)、生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備(5)、熱水收集箱出)、蓄水池(7)，其中該生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備連接氣體凈化分離設(shè)備，氣體凈化分離設(shè)備分別連接液態(tài)靜置分離設(shè)備和氣體凈化設(shè)備，氣體凈化設(shè)備連接生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備，熱水收集箱連接生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備，蓄水池分別連接熱水收集箱、氣體凈化分離設(shè)備和氣體凈化設(shè)備，其特征在于該裝置同時(shí)將生物質(zhì)炭化、氣化、干餾等技術(shù)集成為一體，實(shí)現(xiàn)了廢棄資源綜合轉(zhuǎn)化利用。
2.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備(1)，包括生物質(zhì)自熱解設(shè)備(1-1)、螺旋出炭設(shè)備(1-2)、熱量收集箱￠)，生物質(zhì)自熱解設(shè)備分別連接氣體凈化分離設(shè)備、螺旋出炭設(shè)備和熱量收集箱。
3.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該氣體凈化分離設(shè)備(2)包括生物過(guò)濾器(2-1)、氣體冷凝分離器(2-2)，生物過(guò)濾器分別通過(guò)管線(xiàn)連接生物質(zhì)自熱解設(shè)備和氣體冷凝分離器，氣體冷凝分離器分別通過(guò)管線(xiàn)連接氣體凈化設(shè)備和液態(tài)靜置分離設(shè)備。
4.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該液態(tài)靜置分離設(shè)備(3)，包括三液分離設(shè)備(3-1)、生物醋酸儲(chǔ)存設(shè)備(3-2)、生物焦油儲(chǔ)存設(shè)備(3-3)，三液分離設(shè)備分別通過(guò)管線(xiàn)連接氣體冷凝分離器、生物醋酸儲(chǔ)存設(shè)備和生物焦油儲(chǔ)存設(shè)備。
5.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該氣體凈化設(shè)備(4)內(nèi)部包括第一腔室、第二腔室以及間隔第一腔室和第二腔室的隔板；氣體凈化設(shè)備下1/3充滿(mǎn)PH>8的Ca(OH)2液體，隔板下端處于液面之下，該氣體凈化設(shè)備通過(guò)管線(xiàn)連接生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備。其特征在于氣體凈化設(shè)備4具有沖洗、淋洗、鼓泡洗、氣液分離、氣體阻逆等功能，從而實(shí)現(xiàn)了凈化提純生物燃?xì)獾哪康模撛O(shè)備還有防止生物燃?xì)饽嫦蛄鲃?dòng)的作用。
6.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備(5)用于儲(chǔ)存生物燃?xì)猓锶細(xì)鈨?chǔ)存設(shè)備通過(guò)燃?xì)夤芫W(wǎng)輸送至用戶(hù)。
7.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該熱水收集箱(6)將來(lái)源于生物質(zhì)自熱解設(shè)備的熱量收集在本設(shè)備里，熱水收集箱通過(guò)熱水管網(wǎng)輸送至用戶(hù)。
8.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于該蓄水池(7)分別通過(guò)管線(xiàn)連接熱量收集箱、氣體冷凝分離器和氣體凈化設(shè)備，該蓄水池利用附屬的壓力設(shè)備所產(chǎn)生的正壓和負(fù)壓為水的輸送提供的動(dòng)力，并通過(guò)管線(xiàn)分別將水送至生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備、氣體凈化分離設(shè)備，進(jìn)行熱量收集、混合氣體冷卻分離，以及對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行清洗。
9.一種采用如權(quán)利要求1的裝置綜合利用生物質(zhì)的方法，其特征在于其需將生物質(zhì)置于生物質(zhì)自熱解設(shè)備中，在生物質(zhì)的厚度達(dá)到該設(shè)備高度的3/4后點(diǎn)火燃燒，在燃燒的秸桿層上再加入20-30cm厚度的秸桿，并同時(shí)打開(kāi)氣動(dòng)設(shè)備吸氣，連續(xù)加料使燃燒的生物質(zhì)層上方厚度為20-30cm的生物質(zhì)。生物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的生物炭，在生物質(zhì)自熱解設(shè)備下方通過(guò)螺旋出炭設(shè)備離開(kāi)系統(tǒng)。生物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的混合氣體進(jìn)入生物過(guò)濾器，得到較為純凈的混合氣體；后混合氣體進(jìn)入氣體冷凝分離器，可冷凝的氣體在內(nèi)壁冷凝進(jìn)入液態(tài)靜置分離設(shè)備；不可冷凝的氣體流動(dòng)到氣體凈化設(shè)備。冷凝液在液體靜置分離設(shè)備中靜置，木醋液通過(guò)醋酸出口進(jìn)入酸池，生物焦油通過(guò)焦油出口進(jìn)入焦油池；不可冷凝的氣體在氣體凈化設(shè)備中，經(jīng)過(guò)沖洗、淋洗、鼓泡洗、氣液分離等步驟后進(jìn)入生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備待用。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化裝置及其方法，尤其是指一種以鄉(xiāng)村為基礎(chǔ)的技術(shù)集成、功能集成、多產(chǎn)品產(chǎn)出的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)換裝置。其功能設(shè)備由生物質(zhì)多功能綜合轉(zhuǎn)化設(shè)備(1)、氣體凈化分離設(shè)備(2)、液態(tài)靜置分離設(shè)備(3)、氣體凈化設(shè)備(4)、生物燃?xì)鈨?chǔ)存設(shè)備(5)、熱水收集箱(6)、蓄水池(7)組成。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的技術(shù)集成、功能集成、多產(chǎn)品產(chǎn)出的生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化裝置，以及該裝置能將生物質(zhì)綜合轉(zhuǎn)化成生物燃?xì)?、生物焦油、生物炭、生物醋酸、熱水五種產(chǎn)品的方法。
文檔編號(hào)B09B3/00GK103060008SQ20111032254
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者周仁福, 周強(qiáng), 陶然 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)駿騰能源科技有限公司