一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機(jī)制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機(jī)制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法，包括以下步驟：（1）粉碎藤條、根狀莖和根，得到碎料；（2）烘干碎料；（3）兩次分離除去灰分和水分；（4）制成半成品機(jī)制炭；（5）送入炭化爐進(jìn)行干餾；（6）聯(lián)產(chǎn)木焦油和木煤氣；（7）聯(lián)產(chǎn)沼氣。本發(fā)明采用碎木機(jī)將藤條、根狀莖和根粉碎后烘干，可高效地得到木質(zhì)碎料。干餾的時(shí)間適宜，成品木炭的機(jī)械強(qiáng)度較好且含碳量高、發(fā)熱量大、燃燒時(shí)間較長(zhǎng)。將木煤氣回收利用為燃料，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保型生產(chǎn)，也降低了生產(chǎn)成本；不僅為生產(chǎn)機(jī)制炭、木焦油和沼氣提供了異常豐富的原料，更解決了外來(lái)入侵植物帶來(lái)的災(zāi)害問(wèn)題。每噸半成品機(jī)制炭在干餾時(shí)可產(chǎn)生200～250kg木焦油。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機(jī)制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機(jī)制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]落葵薯，又名藤三七、藤子三七、川七、洋落葵，學(xué)名為Anredera cordifolia(Tenore)Steenis,英文名為 Madeiravine,Mignonettevine, Bridalwreath,屬落葵科植物，為多年生草質(zhì)纏繞常綠大型藤本植物，長(zhǎng)可達(dá)10余米。落葵薯原產(chǎn)于南美熱帶和亞熱帶地區(qū)，于20世紀(jì)70年代從東南亞引種，各地常作觀(guān)賞植物或藥用植物栽培，在我國(guó)南方至華北地區(qū)有栽培，在京、津地區(qū)以根狀莖越冬，目前在重慶、貴州、湖南、廣西、廣東、香港、福建等地逸為野生。該種植物腋生小塊莖滾落后可長(zhǎng)成新的植株，斷枝也可繁殖。該種植物生長(zhǎng)快，而且缺乏病蟲(chóng)害的制約。在華南地區(qū)，該種植物以塊根、珠芽、斷枝高效率繁殖，生長(zhǎng)迅速，珠芽滾落或人為攜帶，極易擴(kuò)散蔓延，由于其枝葉的密集覆蓋，從而導(dǎo)致下面被覆蓋的小喬木、灌木和草本植物死亡，同時(shí)也對(duì)多種農(nóng)作物有顯著的化感作用，造成災(zāi)害。如果沒(méi)有在幼苗期加以噴施除草劑，那么落葵薯的控制方法只有機(jī)械拔除，而成年植株的耐藥性很強(qiáng)，故清除困難，容易急速蔓延而危害各地的本土植物。
[0003]機(jī)制炭，是以木質(zhì)碎料擠壓加工成的炭質(zhì)棒狀物。機(jī)制炭主要特點(diǎn)為密度大，熱值高，無(wú)煙、無(wú)味、無(wú)污染、不爆炸、易燃，是國(guó)際上公認(rèn)的綠色環(huán)保產(chǎn)品。現(xiàn)有技術(shù)中已有機(jī)制炭的生產(chǎn)方法，如CN102925242A公開(kāi)的一種環(huán)保機(jī)制炭生產(chǎn)方法，以木炭，蘭炭或焦炭的廢料為原料，經(jīng)過(guò)粉碎制成炭粉，在炭粉中加入粘合劑和水混合攪拌均勻，經(jīng)成型機(jī)成型，再經(jīng)過(guò)晾干或烘干即可制得。CN101270290A公開(kāi)的一種機(jī)制炭生產(chǎn)工藝，是以林業(yè)深加工產(chǎn)生的木屑、鋸未作為原料，經(jīng)過(guò)離心篩選，淘汰樹(shù)皮、樹(shù)枝及其他粗糙雜物后，將木屑、鋸未經(jīng)250°C高溫烘干，含水量不能超過(guò)10%，再通過(guò)制棒成型機(jī)在不低于180°C加熱溫度下制得半成品，接著將半成品碼放、晾干`，裝入氣化分解爐，炭化后自行冷卻即得木炭。CN102504845B公開(kāi)的一種利用紫莖澤蘭制高密度環(huán)保型機(jī)制炭的生產(chǎn)工藝，是人工拔除或割除紫莖澤蘭，通過(guò)晾曬脫水至半干或干枯，篩選出尚未碳化好的紫莖澤蘭，將碳化好的運(yùn)到制棒車(chē)間，用粉碎機(jī)將碳化好的紫莖澤蘭秸桿粉碎成炭粉，并經(jīng)過(guò)孔篩篩選，加入粘合劑攪拌均勻；用制棒機(jī)壓制成木炭棒，再用切割機(jī)切割成一定長(zhǎng)度，裝入托盤(pán)，送到風(fēng)干房自然風(fēng)干，即得高密度環(huán)保型機(jī)制炭。以上機(jī)制炭的生產(chǎn)方法適于以木炭、焦炭/焦炭廢料、木屑、鋸末、草本植物等原料，而在現(xiàn)有技術(shù)中尚未找到一種能夠利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機(jī)制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機(jī)制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法。
[0005]本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0006](I)粉碎藤條、根狀莖和根，得到碎料:[0007]將落葵薯去除葉片、嫩莖和花絮后，將藤條、根狀莖和根用碎木機(jī)粉碎，得到碎料，裝入滾籠篩，經(jīng)滾籠篩滾動(dòng)清除雜質(zhì)；
[0008](2)烘干碎料:
[0009]由引風(fēng)機(jī)將爐灶熱量吸進(jìn)烘干筒，通過(guò)絞籠輸送機(jī)將碎料絞入烘干筒內(nèi)烤干；
[0010](3)兩次分離除去灰分和水分:
[0011]在引風(fēng)機(jī)作用下將烤干的碎料送入旋風(fēng)分離器進(jìn)行兩次分離，第一次分離除去灰分，第二次分離除去水分；
[0012](4)制成半成品機(jī)制炭:
[0013]將分離好的碎料通過(guò)絞籠輸送機(jī)送到制棒機(jī)制成半成品機(jī)制炭；
[0014](5)送入炭化爐進(jìn)行干餾:
[0015]將半成品機(jī)制炭用鋼筋框裝好放入炭化爐，進(jìn)行干餾10~Ilh后封爐14~15h進(jìn)行冷卻，冷卻出爐的木炭棒為成品炭；
[0016](6)聯(lián)產(chǎn)木焦油和木煤氣:
[0017]步驟(5)中的半成品機(jī)制炭在干餾過(guò)程中產(chǎn)生了氣態(tài)木焦油和木煤氣，將氣態(tài)木焦油進(jìn)行冷凝處理，經(jīng)冷凝后得到的木焦油接入地罐儲(chǔ)存，木煤氣用管子輸送到炭化爐作為燃料，進(jìn)行回收利用；
[0018](7)聯(lián)產(chǎn)沼氣:`
[0019]將步驟(1)中去除的落葵薯葉片、嫩莖和花絮用粉碎機(jī)粉碎后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。
[0020]本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果和依據(jù)如下:
[0021]采用碎木機(jī)將藤條、根狀莖和根粉碎后烘干，可高效地得到木質(zhì)碎料。將木質(zhì)碎料用引風(fēng)機(jī)配合爐灶、烘干筒進(jìn)行烘干，得到的干燥效果較好，產(chǎn)率較高，操作方便。采用兩次分離雜質(zhì)的方法除去灰分和水分，有利于提高半成品機(jī)制炭的密度和品質(zhì)。干餾的時(shí)間適宜，成品木炭的機(jī)械強(qiáng)度較好且含碳量高、發(fā)熱量大、燃燒時(shí)間較長(zhǎng)。將干餾過(guò)程中產(chǎn)生的木煤氣回收利用為炭化爐燃料，實(shí)現(xiàn)了資源優(yōu)化配置和環(huán)保型生產(chǎn)，也降低了生產(chǎn)成本；可充分利用落葵薯植株的根、莖、葉，不僅為生產(chǎn)機(jī)制炭、木焦油和沼氣提供了異常豐富的原料，更解決了外來(lái)入侵植物帶來(lái)的災(zāi)害問(wèn)題，起到防治危害的作用，可謂一舉多得。采用本發(fā)明生產(chǎn)的環(huán)保機(jī)制炭品質(zhì)較好，可以替代煤、木柴等傳統(tǒng)燃料，在生產(chǎn)過(guò)程中，每噸半成品機(jī)制炭在干餾時(shí)可產(chǎn)生200~250kg木焦油。
[0022]本發(fā)明利用了落葵薯根莖和葉片的植物特點(diǎn)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)，充分利用了落葵薯的植物器官。落葵薯雖為藤本植物，但其根狀莖粗壯，木質(zhì)纖維較為發(fā)達(dá)，其結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)依次為表皮和韌皮部、木質(zhì)部和髓；莖內(nèi)含木質(zhì)化細(xì)胞多,莖內(nèi)有維管形成層，能夠形成堅(jiān)硬的木質(zhì)部，增強(qiáng)莖的堅(jiān)固性；經(jīng)過(guò)處理后可作為機(jī)制炭的良好材料。落葵薯的葉子為肉質(zhì)葉，可作為生產(chǎn)沼氣的原料。
[0023]在現(xiàn)有技術(shù)中，作為沼氣池發(fā)酵原料的物質(zhì)可為富氮原料(人畜糞尿等)、富碳原料(秸桿等)、下腳料(有機(jī)廢物和污水等)以及易分解的原料(植物鮮料)，而不宜放入沼氣池的物質(zhì)為劇毒農(nóng)藥、廢電池、礦物粉，以及含纖維素較多含水較少的植物葉，如銀杏葉、臭椿葉、泡桐葉、梧桐葉等。本發(fā)明利用落葵薯的葉子為肉質(zhì)的性質(zhì)，以其肉質(zhì)葉為原料來(lái)生產(chǎn)沼氣，效果良好，尤其是在切碎后加點(diǎn)化肥、石灰水澄清液體等稍加堆慪，具有分解速度快、產(chǎn)氣快的優(yōu)點(diǎn)。落葵薯的繁殖能力極強(qiáng)，以塊根、珠芽、斷枝高效率生長(zhǎng)，資源豐富，被列為中國(guó)第二批外來(lái)入侵植物，位于第10位，其枝葉密集而易導(dǎo)致被覆蓋的植物死亡，對(duì)多種農(nóng)作物有顯著感化作用，而且清除較為困難。因此，利用落葵薯作為生產(chǎn)機(jī)制炭并聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣，變廢為寶，有效利用，是極好的選擇，為生產(chǎn)機(jī)制炭、木焦油和沼氣提供了極為豐富的原料，也解決了落葵薯作為外拉入侵植物帶來(lái)的危害問(wèn)題，避免了為生產(chǎn)木炭而砍伐本土植被的情況，可謂一舉多得。
[0024]在木炭的炭化過(guò)程中，主要污染物為木焦油及木煤氣，對(duì)人體健康及環(huán)境都有影響，必須進(jìn)行適當(dāng)處理。在生產(chǎn)過(guò)程中，將半成品機(jī)制炭進(jìn)行干餾時(shí)產(chǎn)生的木煤氣回收到炭化爐中作為燃料，多余的木煤氣可儲(chǔ)存好供生產(chǎn)使用或者作為商品出售，如此一來(lái)，既實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用和環(huán)保型生產(chǎn)，也節(jié)約了傳統(tǒng)燃料資源如木材和煤資源等，降低了生產(chǎn)成本。木煤氣包括氫氣、一氧化碳、甲烷等可燃性氣體，可用作燃料。木焦油為含有烴類(lèi)、酸類(lèi)和酚類(lèi)物質(zhì)的有機(jī)化合物，加工后可獲得雜酚油、抗聚劑、浮選起泡劑，木浙青等產(chǎn)品，也可用于醫(yī)藥、合成橡膠和冶金等部門(mén)。采用本發(fā)明方法生產(chǎn)機(jī)制炭，聯(lián)產(chǎn)木焦油，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式
[0025]為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0026]本發(fā)明所述的以落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機(jī)制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法，其具體操作方法及步驟:
[0027](I)粉碎藤條、根狀莖和根，得到碎料:
[0028]將落葵薯去除 葉片、嫩莖和花絮后，將藤條、根狀莖和根用碎木機(jī)粉碎，得到碎料，裝入滾籠篩，經(jīng)滾籠篩滾動(dòng)清除雜質(zhì)；雜質(zhì)包括石子、珠芽、泥土等。
[0029](2)烘干碎料:
[0030]由引風(fēng)機(jī)將爐灶熱量吸進(jìn)烘干筒，通過(guò)絞籠輸送機(jī)將碎料絞入烘干筒內(nèi)烤干；爐灶中的熱源可為秸桿，燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生煙塵，引風(fēng)機(jī)將熱煙氣(含有煙塵等灰分)吸入烘干筒中，在高速熱氣流輸送中，將碎料中的水分蒸發(fā)，加強(qiáng)碎料的干燥度。
[0031](3)兩次分離除去灰分和水分:
[0032]在引風(fēng)機(jī)作用下將烤干的碎料送入旋風(fēng)分離器進(jìn)行兩次分離，第一次分離除去灰分，第二次分離除去水分；在旋風(fēng)分離器內(nèi)，碎料與灰分和水蒸氣(水分)分離，得到干燥的碎料。
[0033](4)制成半成品機(jī)制炭:
[0034]將分離好的碎料通過(guò)絞籠輸送機(jī)送到制棒機(jī)制成半成品機(jī)制炭；制棒機(jī)為市售產(chǎn)品，其通過(guò)加溫使碎料中的木質(zhì)素成分軟化，黏合能力增強(qiáng)，加上高強(qiáng)度擠壓處理，使得到的半成品機(jī)制炭具有高密度和高硬度的特點(diǎn)。
[0035]( 5 )送入炭化爐進(jìn)行干餾:
[0036]將半成品機(jī)制炭用鋼筋框裝好放入炭化爐，進(jìn)行干餾10~Ilh后封爐14~15h進(jìn)行冷卻，冷卻出爐的木炭棒為成品炭；
[0037]在半成品機(jī)制炭干餾的過(guò)程中發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，包括脫水、熱解、脫氫、熱縮合、加氫、焦化等。當(dāng)干餾溫度達(dá)到100~160°C時(shí)，溫度相對(duì)較低，半成品機(jī)制炭中有機(jī)物首先脫水，隨著溫度升高，逐漸分解產(chǎn)生低分子揮發(fā)物；隨著干餾溫度的繼續(xù)升高，達(dá)到溫度達(dá)到275°C時(shí)反應(yīng)加劇，有機(jī)物中的大分子發(fā)生鍵的斷裂，即發(fā)生熱解，生成大量木焦油、木煤氣分解產(chǎn)物；當(dāng)溫度進(jìn)一步提高到450°C時(shí)，隨著水和有機(jī)物蒸氣的析出，剩余物質(zhì)受熱縮合成膠體。同時(shí)，析出的揮發(fā)物逐漸減少，膠體逐漸固化和碳化。隨著溫度升高、加熱時(shí)間延長(zhǎng)，所生成的固體產(chǎn)物中的碳含量逐漸增多，氫、氧、氮等其他元素含量逐漸減少。
[0038](6)聯(lián)產(chǎn)木焦油和木煤氣:
[0039]步驟(5)中的半成品機(jī)制炭在干餾過(guò)程中產(chǎn)生了氣態(tài)木焦油和木煤氣，將氣態(tài)木焦油進(jìn)行冷凝處理，經(jīng)冷凝后得到的木焦油接入地罐儲(chǔ)存，木煤氣用管子輸送到炭化爐作為燃料，進(jìn)行回收利用；木煤氣主要含有一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯和氫氣等成分，可燃燒；木焦油為含烴類(lèi)、酸類(lèi)、酚類(lèi)的復(fù)雜混合物，沸點(diǎn)為200~220°C，而炭化熱解過(guò)程溫度為160°C~450°C，木焦油在炭化過(guò)程中會(huì)以氣態(tài)存在，所以需要冷凝處理得到木焦油，并用地罐來(lái)收集。
[0040](7)聯(lián)產(chǎn)沼氣
[0041]將步驟(1)中去除的落葵薯葉片、嫩莖和花絮用粉碎機(jī)粉碎后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。落葵薯葉片、嫩莖和花絮數(shù)量龐大，將其粉碎后用來(lái)生產(chǎn)沼氣既能緩解資源短缺矛盾，改善能源結(jié)構(gòu)，又能保護(hù)生態(tài)環(huán)境，還能為發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品提供優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。
[0042]所述步驟(8 )中向粉碎后的落葵薯葉片、嫩莖和花絮加入石灰水的澄清液后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。
[0043]實(shí)施例1`[0044]( I)粉碎藤條、根狀莖和根，得到碎料:
[0045]將落葵薯去除葉片、嫩莖和花絮后，將藤條、根狀莖和根用碎木機(jī)粉碎，得到碎料，裝入滾籠篩，經(jīng)滾籠篩滾動(dòng)清除雜質(zhì)；
[0046](2)烘干碎料:
[0047]由引風(fēng)機(jī)將爐灶熱量吸進(jìn)烘干筒，通過(guò)絞籠輸送機(jī)將碎料絞入烘干筒內(nèi)烤干；
[0048](3)兩次分離除去灰分和水分:
[0049]在引風(fēng)機(jī)作用下將烤干的碎料送入旋風(fēng)分離器進(jìn)行兩次分離，第一次分離除去灰分，第二次分離除去水分；
[0050](4)制成半成品機(jī)制炭:
[0051]將分離好的碎料通過(guò)絞籠輸送機(jī)送到制棒機(jī)制成半成品機(jī)制炭；
[0052]( 5 )送入炭化爐進(jìn)行干餾:
[0053]將半成品機(jī)制炭用鋼筋框裝好放入炭化爐，進(jìn)行干餾IOh后封爐14h進(jìn)行冷卻，冷卻出爐的木炭棒為成品炭；
[0054](6)聯(lián)產(chǎn)木焦油和木煤氣:
[0055]步驟(5)中的半成品機(jī)制炭在干餾過(guò)程中產(chǎn)生了氣態(tài)木焦油和木煤氣，將氣態(tài)木焦油進(jìn)行冷凝處理，經(jīng)冷凝后得到的木焦油接入地罐儲(chǔ)存，木煤氣用管子輸送到炭化爐作為燃料，進(jìn)行回收利用；[0056](7)聯(lián)產(chǎn)沼氣:
[0057]將步驟(1)中去除的落葵薯葉片、嫩莖和花絮用粉碎機(jī)粉碎后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。
[0058]實(shí)施例2
[0059]采用如實(shí)施例1的方法進(jìn)行生產(chǎn),其中步驟(5)中進(jìn)行干餾Ilh后封爐15h進(jìn)行冷卻。
[0060]實(shí)施例3
[0061]采用如實(shí)施例1的方法進(jìn)行生產(chǎn),其中步驟(5)中進(jìn)行干餾10.5h后封爐14.5h進(jìn)行冷卻。
[0062]在步驟(8 )中向粉碎 后的落葵薯葉片、嫩莖和花絮加入石灰水的澄清液后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。
【權(quán)利要求】
1.一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機(jī)制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)粉碎藤條、根狀莖和根，得到碎料: 將落葵薯去除葉片、嫩莖和花絮后，將藤條、根狀莖和根用碎木機(jī)粉碎，得到碎料，裝入滾籠篩，經(jīng)滾籠篩滾動(dòng)清除雜質(zhì)； (2)烘干碎料: 由引風(fēng)機(jī)將爐灶熱量吸進(jìn)烘干筒，通過(guò)絞籠輸送機(jī)將碎料絞入烘干筒內(nèi)烤干； (3)兩次分離除去灰分和水分: 在引風(fēng)機(jī)作用下將烤干的碎料送入旋風(fēng)分離器進(jìn)行兩次分離，第一次分離除去灰分，第二次分離除去水分； (4)制成半成品機(jī)制炭: 將分離好的碎料通過(guò)絞籠輸送機(jī)送到制棒機(jī)制成半成品機(jī)制炭； (5)送入炭化爐進(jìn)行干餾: 將半成品機(jī)制炭用鋼筋框裝好放入炭化爐，進(jìn)行干餾10~Ilh后封爐14~15h進(jìn)行冷卻，冷卻出爐的木炭棒為成品炭； (6)聯(lián)產(chǎn)木焦油和木煤氣: 步驟(5)中的半成品機(jī)制炭 在干餾過(guò)程中產(chǎn)生了氣態(tài)木焦油和木煤氣，將氣態(tài)木焦油進(jìn)行冷凝處理，經(jīng)冷凝后得到的木焦油接入地罐儲(chǔ)存，木煤氣用管子輸送到炭化爐作為燃料，進(jìn)行回收利用； (7)聯(lián)產(chǎn)沼氣: 將步驟(1)中去除的落葵薯葉片、嫩莖和花絮用粉碎機(jī)粉碎后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。
【文檔編號(hào)】C10L3/08GK103497774SQ201310461623
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】翟洪平, 石承義, 劉榮貴 申請(qǐng)人:貴州省黎平縣侗鄉(xiāng)米業(yè)有限公司