农林固废三素联产及其热压清洁工艺装备的制作方法

本发明涉及农林固废处理及其植物利用的节能环保和循环经济领域，具体是农林固废三素联产及其热压清洁工艺装备。

技术背景

目前，农林固废处理已成为农业农村环境治理的重点之一。

现在，以农林废弃物生物质直燃发电和生物质制天然气为主的农林固废处理即能源化已初具规模；与此同时，农林固废处理的原料化却相对滞后，其主要原因是缺乏较为先进而成熟的农林固废原料化工艺及装备。

众所周知，植物及农林固废的主要成分是纤维素、半纤维素及木质素等即三素构造特征。所以，若利用其中一者则其余二者即为污废，若利用其中二者则剩余一者即为污废，只有将三者全部利用才可消除污废及污染根源；这是，植物及农林固废处理原料化利用的基本逻辑与技术原则。

植物及农林固废原料化的基础及其关键技术，是通过植物蒸煮工艺与装备，将纤维素、半纤维素及木质素等分解、分离及产出。

当前的植物蒸煮工艺与装备，主要特征是：首先将植物原料输入容器升温升压并在保温保压态下进行固液相变分解；其次将所分解的物料降温降压冷却，然后应用常温常压设备进行固液分离。因此，传统植物蒸煮工艺与装备，是典型的‘热压固液相变分解与冷却后常态固液分离’基本工艺及其设备组合。

传统植物蒸煮工艺与装备在实际生产中存在严重缺陷。其中的，分解物料经降温降压冷却而常态固液分离工艺及设备，既造成植物蒸煮过程热损大及能耗高，又使得分解物料出现遇冷缩合及沉积现象而降低蒸煮效率。

因此，为克服现行农林固废处理技术与装备的不足，本发明从提高节能环保的能效视角，基于植物蒸煮的热能效应而充分发展热压应用与结构思维，提出并构建了热压型农林固废三素清洁联产工艺及装备，旨在有助于进一步推动绿色生态建设。

技术实现要素：

本发明提供的农林固废三素联产及其热压清洁工艺装备，主要特征是：其一基于农林固废处理与联制纤维素、半纤维素及木质素及其以上三素基产品等原料化目标，构建了农林固废处理及其蒸煮的热压相变分解与热压固液分离组合工艺及核心装备，建立了生产过程不排放污水及固废的农林资源全封闭制生产原料与工艺水液封闭循环利用等清洁生产和节能环保机制。其二由农林固废清洁制备生产原料、一次热压分解与热压分离、一次分离液相制备半纤维素、二次热压分解与热压分离、二次分离固相制备纤维素、二次分离液相制备木质素、水源洗涤循环与制蒸煮药液、凝结水回用热源与制蒸汽循环等工艺装备构成。

所述的农林固废清洁制备生产原料工艺装备，其一旨在降低农林固废处理空间环境气压或负压而预防扬尘污染，同时利用风力筛选及负压除尘而净化环境。其二主要由农林固废原料车间、抓料行车、粉碎机、颗粒除尘器、生产原料仓、粉尘除尘器及风机等构成。其中，农林固废料原料车间内，抓料行车将物料输入粉碎机而碎化为生产原料；通过风管将粉碎机、颗粒除尘器、生产原料仓、粉尘除尘器及风机等进出风口相连接，从而形成生产原料制备过程的风力输料及除尘排风。

所述的一次热压分解与热压分离工艺装备，其一主要采取蒸汽介质和热压相变分解与热压固液分离为基本工艺及装备，旨在使分解与分离半纤维素生产过程既不添加药剂又可预防分解物遇冷缩合及沉积。其二主要由生产原料输送机械、生产原料加热及一次热压相变分解容器、一次保温保压态分解物料输送机械、一次保温保压态分解物料固液分离设备、一次分离液相输送机械、一次分离固相输送机械等构成。其中，生产原料输送机械进料口及出料口分别与以上所述的农林固废清洁制备生产原料工艺装备的生产原料仓出料口和生产原料加热及一次热压相变分解容器进料口相等连接；一次保温保压态分解物料输送机械进料口及出料口分别与生产原料加热及一次热压相变分解容器出料口和一次保温保压态分解物料固液分离设备进料口等连接；一次保温保压态分解物料固液分离设备出液口及出料口分别与一次分离液相输送机械进液口和一次分离固相输送机械进料口等连接。

所述的一次分离液相制备半纤维素工艺装备，其一主要基于高温高压态的一次分离液相而进行余热余压回收利用，同时制备半纤维素及半纤维素基产品。其二主要由一次分离液相余热余压利用装置及制备半纤维素装置等构成。其中，一次分离液相余热余压利用装置进液口及出液口分别与以上所述的一次热压分解及热压分离工艺装备的一次分离液相输送机械出液口和制备半纤维素装置进液口等连接，并由制备半纤维素装置的产得所需半纤维素及半纤维素基产品。

所述的二次热压分解与热压分离工艺装备，其一主要基于一次蒸煮已破解植物结构及暴露胞间壁，以及采用热压相变分解与热压固液分离为基本工艺及装备，使得生产过程既具低热低药低时低耗效应，又预防分解物遇冷缩合及沉积。其二主要由物料加热及二次热压相变分解容器、二次保温保压态分解物料输送机械、二次保温保压态分解物料固液分离设备、二次分离液相输送机械、二次分离固相输送机械等构成。其中，物料加热及二次热压相变分解容器进料口与以上所述的一次热压分解及热压分离工艺装备的一次分离固相输送机械出料口连接；二次保温保压态分解物料输送机械进料口及出料口分别与物料加热及二次热压相变分解容器出料口和二次保温保压态分解物料固液分离设备进料口等连接；二次保温保压态分解物料固液分离设备出液口及出料口分别与二次分离液相输送机械进液口和二次分离固相输送机械进料口连接。

所述的二次分离固相制备纤维素工艺装备，其一既可进行高温高压态二次分离固相的余热余压回收利用，又可进行蒸煮水液的洗涤与置换以及回收回用，实现既节能又环保的制备纤维素及纤维素基产品。其二主要由洗涤回收浓液装置和筛选制备纤维素装置等构成。其中，洗涤回收浓液装置进料口及出料口分别与以上所述的二次热压分解及热压分离工艺装备的二次分离固相输送机械出料口和筛选制备纤维素装置进料口等连接，并由筛选制备纤维素装置产得所需纤维素及纤维素基产品。

所述的二次分离液相制备木质素工艺装备，其一既可利用高温高压态将二次分离液相进行蒸发及多效蒸发而节能提效，又可根据需要灵活制备木质素及木质素基系列化产品。其二主要由要由蒸发浓缩或结晶装置和制备木质素装置等构成。其中，蒸发浓缩或结晶装置进液口及出料口分别与以上所述的二次热压分解及热压分离工艺装备的二次分离液相输送机械出液口和制备木质素装置进料口等连接，并由制备木质素装置产得所需木质素及木质素基产品。

所述的水源洗涤循环与制蒸煮药液工艺装备，其一利用外来水源，既可进行产品的洗涤与置换而回收回用蒸煮分解物及水液，又可作为载体而进行余热余压回收利用，并在此基础制备蒸煮药液产生较好的节能环保效应。其二主要由水源导管、一次分离液相热水导管、筛选洗液导管、洗涤浓液导管、调配蒸煮药液装置及蒸煮药液导管等构成。其中，水源导管出水口及一次分离液相热水导管进水口分别与以上所述的一次分离液相制备半纤维素工艺装备的一次分离液相余热余压利用装置进水口及出水口等连接；一次分离液相热水导管出水口及筛选洗液导管进水口分别与以上所述的二次分离固相制备纤维素工艺装备的筛选制备纤维素装置进水口及出水口等连接；筛选洗液导管出液口及洗涤浓液导管进液口分别与以上所述的二次分离固相制备纤维素工艺装备的洗涤回收浓液装置进水口及出水口等连接；洗涤浓液导管出液口及蒸煮药液导管进液口及分别与调配蒸煮药液装置进液口及出液口等连接；蒸煮药液导管出液口与以上所述的二次热压分解及热压分离工艺装备的物料加热及二次热压相变分解容器进蒸煮药液口连接。

所述的凝结水回用热源与制蒸汽循环工艺装备，其一基于凝结水的低盐防垢特质和水液封闭循环利用工艺原则，旨在将生产过程及二次分离液相所蒸发与冷凝的凝结水，循环回用为供热水源，并通过蒸汽供热而实现水汽封闭循环与平衡。其二主要由凝结水导管、清洁热源、一次蒸煮供热及导管、二次蒸煮供热及导管、二次分离液相蒸发供热及导管与调配蒸煮药液供热导管等构成。其中，凝结水导管进水口及出水口分别与以上所述的二次分离液相制备木质素工艺装备的蒸发浓缩或结晶装置凝结水出口和清洁热源进水口等连接；一次蒸煮供热及导管进汽口及出汽口分别与清洁热源供一次蒸煮出汽口和以上所述的一次热压分解及热压分离工艺装备的生产原料加热及一次热压相变分解容器进汽口等连接；二次蒸煮供热及导管进汽口及出汽口分别与清洁热源供二次蒸煮出汽口和以上所述的二次热压分解及热压分离的物料加热及二次热压相变分解容器进汽口等连接；二次分离液相蒸发供热及导管进汽口及出汽口分别与清洁热源蒸发供热出汽口和以上所述的二次分离液相制备木质素工艺装备的蒸发浓缩或结晶装置进汽口等连接；调配蒸煮药液供热导管进汽口及出汽口分别与清洁热源调配蒸煮液供热出汽口和以上所述的水源洗涤制二次蒸煮药液工艺装备的调配蒸煮药液装置进汽口等连接。

进一步，以上所述的农林固废三素联产及其热压清洁工艺装备及其基本内容，也可应用其他领域内的植物工业利用及其生产活动。

本发明的有益效果：基于农林固废处理高值化高效化原料化而优化三素联产，基于节能环保效果与绿色生态效应而发展热压清洁工艺装备，二者结合与应用将有助于农业农村环境治理。

附图说明

图1为本发明的农林固废三素联产及其热压清洁工艺装备示意图；

其中：农林固废料间及棚1、抓料行车2、粉碎机3、风管4、颗粒除尘器5、生产原料仓6、粉尘除尘器7、风机8、生产原料输送机械9、生产原料加热及热压相变分解容器10、一次保温保压态分解物料输送机械11、一次保温保压态分解物料固液分离设备12、一次分离液相输送机械13、一次分离固相输料机械14、一次分离液相余热余压利用装置15、制备半纤维素装置16、物料加热及热压相变分解容器17、二次保温保压态分解物料输送机械18、二次保温保压态分解物料固液分离设备19、二次分离固相输料机械20、洗涤回收浓液装置21、筛选制备纤维素装置22、二次分离液相输送机械23、蒸发浓缩或结晶装置24、制备木质素装置25、水源导管26、一次分离液相预热水导管27、筛选洗液导管28、洗涤浓液导管29、调配蒸煮药液装置30、蒸煮药液导管31、凝结水导管32、清洁热源33、一次蒸煮供热及导管34、二次蒸煮供热及导管35、二次分离液相蒸发供热及导管36及调配蒸煮药液供热导管37。

具体实施

下面结合附图1、对本发明的热压型植物蒸煮工艺与装备做进一步分析。

如图1所示，本发明的热压型植物蒸煮工艺与装备，主要由农林固废料间及棚1、抓料行车2、粉碎机3、风管4、颗粒除尘器5、生产原料仓6、粉尘除尘器7、风机8、生产原料输送机械9、生产原料加热及热压相变分解容器10、一次保温保压态分解物料输送机械11、一次保温保压态分解物料固液分离设备12、一次分离液相输送机械13、一次分离固相输料机械14、一次分离液相余热余压利用装置15、制备半纤维素装置16、物料加热及热压相变分解容器17、二次保温保压态分解物料输送机械18、二次保温保压态分解物料固液分离设备19、二次分离固相输料机械20、洗涤回收浓液装置21、筛选制备纤维素装置22、二次分离液相输送机械23、蒸发浓缩或结晶装置24、制备木质素装置25、水源导管26、一次分离液相预热水导管27、筛选洗液导管28、洗涤浓液导管29、调配蒸煮药液装置30、蒸煮药液导管31、凝结水导管32、清洁热源33、一次蒸煮供热及导管34、二次蒸煮供热及导管35、二次分离液相蒸发供热及导管36及调配蒸煮药液供热导管37。

所述的农林固废清洁制备生产原料工艺装备实施方式：农林固废料间及棚1内的农林固废，由抓料行车2输入粉碎机3加工碎化后，通过风管4输入颗粒除尘器5处理颗粒，再通过风管4输入生产原料仓6成为生产原料，然后再通过风管4输入粉尘除尘器7及风机8而完成粉尘收集和排放。

所述的一次热压分解与热压分离工艺装备实施方式：生产原料仓6内的生产原料由生产原料输送机械9输入生产原料加热及一次热压相变分解容器10、一次保温保压态分解物料输送机械11及一次保温保压态分解物料固液分离设备12等连续加工，完成生产原料的一次相变分解与固液分离等工艺过程。

所述的一次分离液相制备半纤维素工艺装备实施方式：通过一次分离液相输送机械13将一次分离液相，输入一次分离液相余热余压利用装置15及制备半纤维素装置16等加工，从而产得半纤维素及半纤维素基制成品。

所述的二次热压分解与热压分离工艺装备实施方式：通过一次分离固相输料机械14将一次分离固相，输入生产原料加热及二次热压相变分解容器17、二次保温保压态分解物料输送机械18、二次保温保压态分解物料固液分离设备19连续加工，完成物料的二次相变分解与固液分离等工艺过程。

所述的二次分离固相制纤维素工艺装备实施方式：通过二次分离固相输料机械20将二次分离固相，输入洗涤回收浓液装置21及筛选制备纤维素成品装置22等加工，从而产得纤维素及纤维素基制成品。

所述的二次分离液相制木质素工艺装备实施方式：通过二次分离液相输料机械23，将二次分离液相输入蒸发浓缩或结晶装置24及制备木质素装置25等加工，从而产得木质素及木质素基制成品。

所述的水源洗涤循环与制蒸煮药液工艺装备实施方式：清水通过水源导管26、一次分离液相预热水导管27、筛选洗液导管28、洗涤浓液导管29、调配蒸煮药液装置30等工艺过程而完成制备蒸煮药液，并由蒸煮药液导管31将蒸煮药液输入物料加热及二次热压相变分解容器17供二次蒸煮使用。

所述的凝结水回用热源与制蒸汽循环工艺装备实施方式：蒸发浓缩或结晶装置24产生及回收的凝结水，通过凝结水导管32输入清洁热源33而成为供热蒸汽；供热蒸汽通过一次蒸煮供热及导管34、二次蒸煮供热及导管35二次分离液相蒸发供热及导管36及调配蒸煮药液供热导管37等配送至需求蒸汽的相关生产环节，从而完成与实现生产工艺的水汽回收回用及封闭循环。

以上实施的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；对于相关领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上如有所变之处或局部变动，不影响本发明主体，皆为本发明的内容范围。