一种生物质能源综合利用方法
【专利摘要】本发明公开了一种生物质能源综合利用方法，生物质在生物质气化反应炉产生的木质气和燃烧木质气产生的二氧化碳自带高温作为能量来源，通过连续运作，实现了木材炭化、食物烘烤、热水生成的能源综合利用，未有浪费，之后再将冷却后的木质气储备起来，用作再生能源，将二氧化碳储备起来，用于炭化与烘烤对象热处理后的循环冷却剂，之后再回流到二氧化碳储备装置中，用作农作物气肥，能得到高效的利用。
【专利说明】一种生物质能源综合利用方法
【技术领域】
[0001]本发明属能源综合利用领域，具体涉及一种生物质能源综合利用方法。
【背景技术】
[0002]生物质能源，包括秸杆、木屑、木柴、杂草、松针、树叶、作物秸杆、干燥的牛羊畜粪、
食用菌渣等。生物质能源是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，在世界能源总消费量中占14%。在世界范围内，随着经济的飞速发展，能源的需求量也迅速增加，从而造成了能源的相对短缺。
[0003]我国是一个农业大国，秸杆资源十分丰富，稻草、小麦秸和玉米秸为三大农作物秸杆。据统计，1998年全国各种秸杆的产量达6.05亿吨，折合标准煤量3.03亿吨。受消费观念和生活方式的影响，农村传统处理秸杆方法使相当部分的秸杆资源没有得到合理开发利用。据调查，目前我国秸杆利用率约为33%，其中大部分未加处理，经过技术处理后利用的仅约占2.6%。国家计委、国家经委、国家物资总局的统计表明:全国木材的直接利用率为50 %左右，加工剩余物和采伐剩余物大部分没有利用，综合利用率也很低。
[0004]在高温缺氧条件下，生物质原料会产生生物质气化反应，包括热化学反应和还原反应，在热化学反应的能量转化中，生物质能源中的碳、氢、氧元素成为原子态，然后按照化学键的成键原理，碳、氢、氧等原子重新发生组合，构成新的分子排列，生成包括一氧化碳、甲烷、氢气等可燃气体。但根据气化原理，还原条件需1000°C高温，目前所有的普通气化炉达不到这一要求，导致产气不纯，产气率低，且含大量焦油和水。另外，在热化学反应的能量转化过程中，木质气与二氧化碳在生成时，本身自带热能达700°c以上，并未得到利用，从而浪费掉资源；再则常常把生物质气化反应产生的二氧化碳直接排放，会增加温室效应。
[0005]面对能源的紧缺和石油的涨价现状，开辟生物质能源利用的新领域，最大限度地提高生物质能源综合利用率，对缓解能源的紧缺和石油的涨价的压力，促进和保证我国国民经济的可持续发展，具有十分重要的现实意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有技术中生物质能源利用中产气不纯、产气率低、对木质气与二氧化碳自带的热能不能有效利用等不足，提出一种生物质能源综合利用方法，使生物质经过生物质气化的能量转化后，生成的木质气和二氧化碳，能得到高效的利用。
[0007]本发明解决所述问题采用如下技术方案:
[0008]I)生物质气化:生物质原料打碎后投入生物质气化反应炉进行反应，热化学反应温度保持1200°C，还原反应温度保持1000°C，产生高温的木质气、二氧化碳气体；
[0009]2)木材炭化:步骤I)得到的二氧化碳气体通过散性排放进入炭化炉和木材直接接触；步骤I)得到的木质气通过金属散热管道进入炭化炉和木材非直接接触；
[0010]3)烘烤:经过步骤2)的二氧化碳气体通过散性排放进入烘烤房和烘烤物料直接接触；经过步骤2)的木质气通过金属散热管道进入烘烤房和烘烤物料非直接接触；
[0011]4)水处理:经过前序步骤的二氧化碳和木质气气体分别通过金属管道进入水处理系统，温度降低后，进行储藏；
[0012]本发明所述的产生高温的木质气、二氧化碳气体，是指木质气、二氧化碳的温度为300-900 0C，优选 700-900 °C。
[0013]所述的生物质气化反应炉内包括热化学反应装置和还原反应装置，所述的还原反应温度保持在1000°c，优选通过一个安装在生物质气化反应炉底部、扁平中空构造、有曲折迂回通道、其整个的面部与底部都被燃烧所包裹的装置来实现；
[0014]所述的热化学反应装置同时作为容纳原料的装置，在高温缺氧条件下，原料发生热化学反应生成气体，气体被导入到生物质气化反应炉内部底端的还原反应装置中进行还原反应，还原反应装置是扁平型构造，扁平型的面部实际上是热化学反应装置内部的底部，也是氧化层，它成为原料点火处、燃烧处，而还原反应装置扁平型的底部则是燃烧室，因此，还原反应装置的上、下部位都能被加热；还原反应装置内部是曲折中空的，气体自动进入到还原反应装置的中空部位，且与氧化层和燃烧室分隔开，实际上是将生成的气体被再次导入还原反应装置的曲折中空处，进行二次升温，二次加温由于回到了氧化层(燃烧区)，是以氧化层产生的热源为主要加温条件，可占到热源的70-80 %，燃烧室是补充加温，燃料是反应炉自产的木质气，燃烧室补充20-30%的热源，一般占用到木质气总产量的6%左右，还原反应装置面部与氧化层形成隔离而产生二次升温效果，底部受到燃烧室的补充加热效果，氧化层温度一般能达到1200°C左右，而燃烧室温度也能达到1200°C左右，因此还原反应装置的面部与底部的整个平面都能充分吸收高热，并将热源分布在整个还原反应装置中，使还原反应装置的温度始终能保持在1000-1100°C之间，当气体被引导至还原反应装置的曲折中空部位时，它的中空是曲折弯行的通道，通道总长达到约二十米或者更长的距离，导致气体在曲折中空部位形成水平性平行移动时，停留时间至少达10秒以上，便于气体在停留期能充分的从还原反应装置中吸热，而气体的吸热会导致还原反应装置降温，但是由于能即时的从氧化层和燃烧室中补充热源，还原反应装置并不降温，并且气体停留时间较长，使气体中的碳、氢、氧元素，在还原反应装置的曲折中空处有较长时间吸高热而成为原子态，原子态在高温条件下将发生新的化学键组合，生成新的分子构造，当完成新的组合后，还原反应完成；气体还原反应完成后，通过排气通道排向生物质气化反应炉的外部，而在生物质气化反应炉外部的排气管道上进行输气分流，木质气完成还原反应后，气体本身自带温度，自带温度在700-900°C之间，另外，在燃烧室燃烧木质气后产生的二氧化碳也自带700-900°C高温，通过排气管输送；
[0015]所述水处理系统包括一个密封保温的水箱、两套供水系统和两套用水系统，密封保温水箱蓄满冷水，底部有二条平面框架型金属通气管，分别接上前面步骤的木质气和二氧化碳输气管，密布的平面框架型金属通气管浸泡在水箱底部的冷水中，管中填充砂粒，管中的气体冷却之后排气出水箱外，分别进行储存；水箱设有进水管和出水管，进水管从底部进冷水，出水管从顶部出热水，水箱内部设有温度显示仪探头；
[0016]所述两套供水系统，一套是地温水系统，另一套是太阳能水系统:地温水系统包括地温水长水管，是用长水管道把自来水引入到地底下，地温水的出水管转接到水处理水箱的进水管；太阳能水系统包括太阳能水水箱和管道，太阳能水水箱的进水管从底部连通自来水，太阳能水水箱的出水管从顶部出来转进到水处理水箱的进水管；
[0017]所述两套用水系统，一套是热水使用，当热水流出时，就能自动的补充太阳能水或地温水，热水使用之后，再继续通过木质气和二氧化碳对冷水加温；另一套是冷、暖空调使用，分冬天使用与夏天使用，在冬天的时候，水处理水箱出水管有一条分流管，分流管连接上进入室内的散热器，散热器有出水管，出水管连通一根回流管，全部的散热器的出水管共同进入同一根回流管中，在散热之后又重新回到水处理水箱中；在夏天的时候，地温水不进入水处理水箱加热，通过出离地面水管的分流管连接上室内散热器，连接散热器的回流管通过回流管的分流管，改道进入地温管的进水管。
[0018]本发明所述生物质原料包括秸杆、木屑、木柴、杂草、松针、树叶、作物秸杆、干燥的牛羊畜粪、食用菌渣。
[0019]所述生物质原料的含水率为35%，如果原料含水率不足时，可添加水分，还原反应过程是碳与水的可逆反应，在1000°c温度条件下，只要有充足或适量的水分子分解为氢、氧原子时，大量的碳分子也分解为碳原子，于是大量的氢、氧原子就能与含量丰富的碳原子进行新的化学键组合，这是可逆反应，可逆反应的有序性进行，是碳与水的匹配性，它可以一个碳原子与四个氢原子发生组合，也可以一个碳原子与一个氧原子进行组合，还可以是两个氢原子进行组合，从而提高了甲烷、一氧化碳、氢气的生成，因此水在还原反应中的适量增加提高了产气率。
[0020]本发明所述砂粒为粗铁砂或粗石砂。
[0021]所述的金属散热管道优选立体框架性金属散热管道，包括平行管和直立管；平行管为空管，平行管用于均匀分布气体；直立管中填充砂粒，直立管用于在炉内传热。
[0022]所述立体框架型金属散热直立管，相互之间的间距约为50-60cm，间距空隔为木材放置处，木材不直接接触管壁，避免灼伤木材表面形成斑点，直立管为长管，长度约小于炉高50-60cm，直立于炉内，长管两头离炉内顶部与底部约距25-30cm，两头分别以50-60cm的金属短管进行连接，连接的短管在顶部或底部成为平行空管，一纵向短管和一横向短管结合于直立长管，共同组合成立体框架型构造，流经管道的气体再从排气管往炉外输送。
[0023]所述的木质气通过金属散热管道进入炭化炉，金属散热管道和炭化炉的连通包括二种方式，一是从顶部连接，二是从底部连接，便于气体可分别从顶部或底部进气，调节炉内上与下的温度平衡，当木质气流经金属管道时，自带温度700-900°C传热给管中的砂粒，砂粒缝隙能让气体流过，砂粒吸热后，再通过金属管外壳向炉内散热，当气体不断流动进来时，不断传热给砂粒，使砂粒升温，砂粒又向管壁传热，使管壁升温，管壁再向炉内传热，使炉内升温，最后木材升温。
[0024]所述的炭化炉内装有多个温度显示仪探头，当二氧化碳和木质气进入导致炉内升温时，开始检测炉内温度，测定出木材表、心层的温度之差，从而便于控制升温速度，二种热气体自带温度700-900°C，木材炭化温度为185-220°C，炭化炉内的二种传热方式在气体流动上是相互隔离的，二种传热方式在炉内同时运行，利于炉内快速升温。
[0025]所述炭化炉的炉顶上装有多个喷淋头，每平方米炉顶喷淋头数量至少一个，用于喷淋冷水达到快速降温和调节木材含水率。
[0026]所述炭化炉的炉顶装有多个水汽排放口，每平方米炉顶水汽排放口数量至少一个，水汽排放口是可开合的，当需要排放水汽时才打开，不需要时则关闭，以保持气密性，避免浪费二氧化碳。
[0027]所述炭化炉的底部装有气水分离设施，二氧化碳带有部分水汽，及木材中的含水量转化为水汽遇冷后变成水液，流向炭化炉的底部汇集，最后从气水分离设施被排除出去，
[0028]所述立体框架型金属散热管道下部也安装有气水分离设施，便于木质气中的水汽遇冷变成水液后分离出去。
[0029]所述的木材炭化，包括四个工序阶段:
[0030]①预热处理:将炉内温度逐渐升到60-70°C，停止升温进行预热处理，木材每厚Icm预热处理lh，此过程目的是对木材加热并提高木材心层的温度，使木材热透，以便在干燥处理中能加速木材内部水分向表层移动，同时可以消除木材的应力；
[0031]②干燥处理:炭化炉温度又逐渐升高到10(TC，停止升温进行第一次干燥处理，保温持续10h，接着再逐渐升温到130°C，这时又再次停止升温，保持此温度进行第二次干燥处理,木材每厚Icm干燥处理约lh，使木材含水率几乎降到O ;
[0032]③炭化处理:炭化炉温度又逐渐升温到185_220°C，此后不再升温，根据炭化木材的不同用途来设定185-220°C之间的温度及炭化处理时间，炭化处理时间为3-5h ；
[0033]④炉内冷却与木材含水率调节处理:关闭热源，采用间歇式喷淋法降温，使炉内温度以8-12°C /h的速度降温到120-140°C，此时炉内水分仍为气雾状态，水只起到降温作用，接着再采用间歇式喷淋法进行降温，以3-5°C /h的速度降温到80-90°C，此时温度低于100C，水分有冷凝状态,便于木材吸收水分进行含水率调节，维持约4h，使木材含水率达到4-8%，之后把冷却后的二氧化碳从气体存储设备中抽出，作为冷却剂降低木材温度至常温后出炉，在本阶段中由于需要喷淋头喷水来降温，大量的水份进入到炭化炉内，由于炉内底部只有一个二氧化碳的排气管道，水液自然要流入到排气管道中，经气水分离设施的长管进入到弯头处，再由短管口溢出到保护水箱中，最后从水箱的排出口往水箱外排出，而气体被气水分离设施中的水液阻隔，则从设置于上部的排气管中排出。
[0034]所述的烘烤房，是一个密闭性的保温空间，可以烘烤食品、农作物、烟叶等物料，所述的烘烤房内装有多个温度显示仪探头，从炭化炉过来的二氧化碳是流动性的，700-900°C的温度在散热中热能并非完全释放，仍然还带有一定的余温，可转化为二次利用进行烘烤处理；从炭化炉过来的木质气通过金属散热管进入到烘烤房，整条金属散热管是连通管，从头至尾顺序连接，并将其均匀密布在烘烤房内，金属管内填充砂粒，以利于迅速吸热之后往管外的低温处散热，当木质气连续生成时，大量热气体先是进入木材炭化炉进行热处理，其后循管道自动进入到烘烤房，木质气本身自带温度，又有一定的流速，且具有连续性运行，因为热气体在炭化炉中的散热效能并不彻底，且越往后温度会越高，所以从炭化炉出来的气体余温仍然保持在300-600°C，此温度仍可用于烘烤处理。当二种气体导入烘烤房后，烘烤房开始升温，通过观测温度显示仪探头所探测到的温度，来进行升温、控温、降温处理，最后完成烘烤工作。
[0035]作为进一步的技术选择，从步骤2)出来的木质气和二氧化碳可以通过分流管道绕过烘烤房进入下一步骤，因为在木材炭化的前期，二氧化碳由于含有大量从木材中释放的水汽，会让烘烤对象吸湿，而影响品质，不宜进行烘烤处理，只有到了木材进行深度干燥和炭化处理时，炭化炉内已无水汽，这时的二氧化碳气体才可以用作烘烤处理；而从炭化炉出来的木质气排气管，通过分流管道绕过烘烤房，分流的目的是调节能源使用，当烘烤房不需要能源时，可调节进入下一步骤。
[0036]所述水处理系统包括一个密封保温的水箱、两套供水系统和两套用水系统。密封保温水箱蓄满冷水，底部有二条平面框架型金属通气管，分别接上前面步骤的木质气和二氧化碳输气管，密布的平面框架型金属通气管浸泡在水箱底部的冷水中，管中填充砂粒，以利吸收管中流动气体的温度，之后再向管外冷水散热，冷水充分吸热后，管中的气体冷却之后排气出水箱外，分别进行储存，水箱设有进水管和出水管，进水管从底部进冷水，出水管从顶部出热水，水箱内部设有温度显示仪探头，便于观测热水生成的温度，温度过低时，增大加温热源，适度时进行保温，太高时排放热水，加进冷水，水箱以自来水压力形成自动蓄水，平面框架型金属通气管道成为散热管道，冷水吸热后自动上升，越上层则水温越高，而越低层则水温越低，当二种带余温的热气流经水箱底的平面框架型金属通气管道时，通过砂粒和管壁的接触性而自动传热，而冷水也自动吸热，这是一个彻底冷却热气体自带温度的处理方法；
[0037]所述两套供水系统，一套是地温水系统，另一套是太阳能水系统，地温水系统包括地温水长水管，是用管道把自来水引入到地底下，地温水长水管的出水管转接到水处理水箱的进水管，水流在地底管道和大地进行热交换，使管中的自来水水温恒定在19-20°C，然后借用自来水的压力体系将管中已升温的水自动排放到水处理水箱中，地温水在冬天使用，无论天气如何寒冷，也只需去加温19-20°C的水；太阳能水系统包括太阳能水水箱和管道，太阳能水水箱的进水管从底部连通自来水，太阳能水水箱的出水管从顶部出来转进到水处理水箱的进水管，以自来水的压力体系自动形成水的流动，在阳光充足的天气，太阳能水水箱吸收太阳热量后，水温能上升到30-50°C ；
[0038]所述两套用水系统，一套是热水使用，当热水流出时，就能自动的补充太阳能水或地温水，热水使用之后，再继续通过木质气和二氧化碳对冷水加温；另一套是冷、暖空调使用，分冬天使用与夏天使用，在冬天的时候，水处理水箱出水管有一条分流管，分流管连接上进入室内的散热器,散热器内的热水温度较高，而室内的温度较低，温差在40-50°C之间，于是热水通过散热器向室内吹热风，从而达到暖气效应，散热器有出水管，出水管连通一根回流管，全部的散热器的出水管共同进入同一根回流管中，通过回流管的回流，可使管中的水在散热之后又重新回到水处理水箱中，水的回流功能是在回流管上设置有专用水泵，通过水泵的工作效应再把散热后的水抽回到水箱中，即回流管连接上水处理水箱的进水管，水泵只管把散热器中的水往回抽，而水处理水箱的进、出管道是连通的，当水流有一个方向的作用力时，所有连通器中的水全部在管道中产生同一个方向的运行，那么水流在水处理水箱和散热器中就能自动的一进又一出了，而在一进一出中，通过水在水处理水箱中设定的停留时间产生加温效果，来保障热水温度；在夏天的时候，利用地温水在地底下散热后，出离地面时水温保持在19-20°C，低于自然温度，低于室内温度，温差约15°C左右，这时地温水不再进入水处理水箱加热，通过出离地面水管的分流管连接上室内散热器，通过散热器把管中水的冷温度吹到室内空间，从而起到降温效果，连接散热器的回流管也不再进入水处理水箱，而是通过回流管的分流管，改道进入地温管的进水管，使其重新回到地底下，把管中已经升温的水回到地底下去散热，重新变成地温水，于是在水泵的单向水流运动的作用力下，重新变回地温的水再次回到室内降温，以此达到冷气效果。
[0039]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0040]1、根据木质气生成以及生物质气化反应原理，鉴于气化时碳与水的可逆反应与焦油的裂解反应，生物质气化反应炉在构造上的还原反应温度必须达到1000°c以上，本发明利用生物质气化反应本身的氧化反应热源，以及再提供补助热源使气体在生物质气化反应炉的中的还原反应能进行二次加温，在二次加温中使还原反应达到1000°c以上，可使碳与水的可逆反应与焦油的裂解反应在1-2秒钟内完成。
[0041]2、本发明将生物质在生物质气化反应炉产生的木质气和二氧化碳自带高温作为能量来源，通过连续运作，实现了木材炭化、食物烘烤、热水生成的能源综合利用，未有浪费，之后再将冷却后的木质气储备起来，用作再生能源，将二氧化碳储备起来，用于炭化与烘烤对象热处理后的循环冷却剂，之后再回流到二氧化碳储备装置中，用作农作物气肥。
[0042]3、本发明金属散热管中填充的粗铁砂或石砂成为木材炭化、烘烤物的传热介质，能将流动气体的热能快速吸收，然后往低温处散热，简单实用。
[0043]4、本发明的水处理系统充分利用了太阳能和地温效益，并且应用了自来水厂的压力体系，供水、用水的水体流动自动形成，在夏天利用地温效应，以及自来水的压力体系，完备了冷气供给，且不耗费能源，在冬天利用水箱生成的热水，完备了暖气供给，降低了能源成本。
【具体实施方式】
[0044]下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
[0045]实施例1:
[0046]I)先将含水率达35%的秸杆，原料打碎装入生物质气化反应炉，于生物质气化反应炉的底部进行点火，将点火设施置入生物质气化反应炉中，密封其入口后通电发热产生无氧点火效果，约十数分钟后，原料在无氧点火下温度上升，且能有自燃效果时，可抽出点火器，封闭原出入口，此时，在高温缺氧条件下，原料发生热化学反应生成木质气，木质气进入生物质气化反应炉内一个扁平中空的、有曲折迂回通道、其整个的面部与底部都被燃烧所包裹的炉子，在炉内进行二次升温，生物质气化反应炉底部的氧化温度能达到1200°C，回流木质气能够有十秒以上的停留时间去吸热，并在吸热后达到1000°C高温去进行还原反应。
[0047]2)全部木质气进入分流管中，输气分流管与木材炭化炉中的立体框架型金属散热管连通，立体框架型金属散热管由框架型散热短横管，框架型散热短纵管，框架型散热竖长管共同组装而成，短横管与短纵管的长度都是50-60cm，竖长管少于炉内总高度50-60cm,然后用三通将短管与长管全部组装成立体框架型，竖长管为主要散热管，管与管之间的间隙是木材放置处，接受温度而炭化，立体框架型金属散热管分上、下两头进气，分别与炉内顶部进气管和底部进气管的管口进行连接，即分成顶部进气和底部进气二种。木质气从顶部进入，循长管往下运行，再从底部排气管向外排放，当从底部进气时，进入长管往上流动，然后再进入到回流管中，通过回流管将气往下引，再回到底部的排气管中向外排放，立体框架型金属散热管顶部和底部均是平行的空管，它们由横向短管和纵向短管组成，由于直立长管内有石砂或石砂填充，当木质气流经立体框架型金属散热管时，自带温度300-700°C传热给直立长管中的石砂，石砂是粗粒的，其缝隙能让气体流过，石砂吸热后，再通过金属管外壳向木材炭化炉散热。
[0048]生物质气化反应炉生成的二氧化碳，通过排气管直接进入木材炭化炉散性排放，通过气体的流动性接触到木材而散热，从而使木材升温达到炭化效果，气体在流动性中从上而下的运行，也从上而下的散热，最后从底部的出口处排出，气体不断的进入，也就不断的流动而散热，散热之后的二氧化碳通过底部排气管中让二氧化碳进入烘烤房。当木质气与二氧化碳全部进入木材碳化炉时，通过观测炉内温度显示仪探头，对炉内进行升温、控温、降温处理；通过热处理后，被处理对象本身的含水量成为水汽飘浮于烘烤房内的空间时，通过水汽排出口将其排放到木材炭化炉外。
[0049]3)从炭化炉出来的二氧化碳排气管，进入烘烤房顶部，管口裸露作散性排放，但是在木材炭化的前期，二氧化碳由于含有大量从木材中释放的水汽，却不宜烘烤处理，因为会让烘烤对象吸湿，而影响品质，这时需要只有到了木材进行深度干燥和炭化处理时，炭化炉内已无水汽，这时就可以用作烘烤处理了，从炭化炉出来的二氧化碳是流动性的，300-700°C的温度在散热中热能并未完全释放，仍然还带有一定的余温，可转化为二次利用，用在烘烤房的能源应用上，在二次应用之后，再通过排气管输送到热水处理系统上。
[0050]当木质气连续生成时，大量热气体先是进入木材炭化炉进行热处理，其后循管道自动进入金属通气管，木质气本身自带温度，又有一定的流速，且具有连续性生成与运行，所以木质气在炭化炉中的散热效能并不彻底，且越往后温度会越高，所以从炭化炉出来的余温仍保持在300-600°C之间，此温度可用作烘烤房的能源，流动性散热完成后，通过排气管进入到热水处理水箱上，当二种气体导入后，烘烤房开始升温，通过观测温度探头来观测与掌握烘烤房内的温度变化，从而进行烘烤房内的升温、控温、降温处理，通过热处理后，把冷却后的二氧化碳从气体存储设备中抽出，作为冷却剂降低木材温度至常温后出炉，被处理对象本身的含水量成为水汽飘浮于烘烤房内的空间时，通过水汽排出口将其排放到烘烤房外，达到干燥处理的目的。
[0051]4)水处理系统包括一个密封保温的水箱、两套供水系统和两套用水系统,水箱底部有二条平面框架型金属通气管，平面框架型金属通气管从头至尾是连通管，进口和出口占两个对立面的墙体，平面框架分由短管与长管构建，短管只有1cm左右，长管是两个对立墙体的宽度，长管与短管组合成曲折形态，而一曲一折成90度直角弯延向对面墙体延伸出去，平面框架型金属通气管接上前面工序的排气管，把前面工序的全部木质气带入水箱中散热，平面框架型金属通气管接上排气管，把前面工序的全部二氧化碳带入水箱中散热，平面框架型金属通气管管中同样都填充有石砂或石砂，以利吸收气体热源，再向冷水散热，冷水充分吸热后，管中的两种气体被完全冷却，之后排气出水箱外，进入各自的气袋中储备起来。
[0052]二套供水系统和二套用水系统，二套供水系统分别是一套地温水系统，一套太阳能水系统，地温水是用一根立体框架型地温连通长管，把自来水引入到地底下，立体框架型地温连通长管也是以长管和短管构建成立体框架形态，短管用作曲折，长约30-40cm，长管用作吸收地热(或到地下散热)，长度不限，每根长管均能被厚厚的土层单独包裹，使单管中的水流能通过管壁迅速吸收地热(或散热)，立体框架型地温连通长管有进入地下的一头，也有出离地下的一头，立体框架型地温连通长管在入地前，已经与自来水管连通，并借用自来水的压力体系，能自动把自来水流入到立体框架型地温连通长管中，连接之后借用自来水厂的压力体系形成水液的流动，水流在立体框架型地温连通长管中能充分的吸收地温，使立体框架型地温连通长管中的自来水水温，恒定在19-20°C之间，然后能借用自来水管的压力体系，将立体框架型地温连通长管中已升温的水自动排放到水箱中，地温水在冬天使用，无论天气如何寒冷，水箱也只需去加温19-20°C的水，太阳能水是在阳光充足的天气，通过太阳能来加温水箱中的水，水箱中的水在白天吸收太阳温度后，水温能上升到30-50°C之间，水箱的进水管从底部连通自来水管，也是以自来水原本的压力体系自动形成水的流动，水箱的出水管从顶部出来转进到水箱的进水管，也是以自来水的压力体系自动形成水的流动。
[0053]另外,用水系统有二套,一套是热水使用，只需要打开水箱的出水阀门，通过自来水管的压力体系，热水自动从出水管中流出，这时就能直接使用到热水，当热水流出时，就能自动的补充太阳能水或地温水进水箱中，另一套是冷、暖空调使用，分冬天与夏天使用，在冬天的时候，水箱的出水管有一条分流管，让热水流进分流管中，并以自来水的压力让热水进入室内的散热器中，散热器内的热水温度较高,而室内的温度较低,温差约40-50°C,热水通过散热器向室内吹热风，从而达到暖气效应，散热器设有出水管，全部散热器的出水管共同进入同一根回流管中回流管连通立体框架型地温连通长管的入地管，于是水流回到水箱中重新加温，另外，在夏天的时候，天气酷热，自然温度特高，则利用立体框架型地温连通长管能在地底下散热的功效，出离地面时水温保持在19-20°C之间，它低于自然温度和室温，温差约15-20°C，这时地温水不再进入水箱中去加热，让立体框架型地温连通长管的在温水进入分流管，之后再进入散热器，通过散热器把水的冷气吹到室内，从而起到降温效果，而连接散热器的回流管也不再进入水箱，让散热器出来的水进入立体框架型地温连通长管的入地管，使其重新回到地底下，把已经升温的水回到地底下去散热，稍作停顿之后，又重新变成地温恒定的19-20°C水，重新变回地温的水能再次回到室内降温，以此达到冷气循环使用效果。
[0054]实施例2:
[0055]I)先将含水率达35%的秸杆，原料打碎装入生物质气化反应炉，于生物质气化反应炉的底部进行点火，将点火设施置入生物质气化反应炉中，密封其入口后通电发热产生无氧点火效果，约十数分钟后，原料在无氧点火下温度上升，且能有自燃效果时，可抽出点火器，封闭原出入口，此时，在高温缺氧条件下，原料发生热化学反应生成木质气，木质气进入生物质气化反应炉内一个扁平中空的、有曲折迂回通道、其整个的面部与底部都被燃烧所包裹的炉子，在炉内进行二次升温，生物质气化反应炉底部的氧化温度能达到1200°C，回流木质气能够有十秒以上的停留时间去吸热，并在吸热后达到1000°C高温去进行还原反应。
[0056]2)全部木质气进入分流管中，输气分流管与木材炭化炉中的立体框架型金属散热管连通，立体框架型金属散热管由框架型散热短横管，框架型散热短纵管，框架型散热竖长管共同组装而成，短横管与短纵管的长度都是50-60cm，竖长管少于炉内总高度50-60cm,然后用三通将短管与长管全部组装成立体框架型，竖长管为主要散热管，管与管之间的间隙是木材放置处，接受温度而炭化，立体框架型金属散热管分上、下两头进气，分别与炉内顶部进气管和底部进气管的管口进行连接，即分成顶部进气和底部进气二种。木质气从顶部进入，循长管往下运行，再从底部排气管向外排放，当从底部进气时，进入长管往上流动，然后再进入到回流管中，通过回流管将气往下引，再回到底部的排气管中向外排放，立体框架型金属散热管顶部和底部均是平行的空管，它们由横向短管和纵向短管组成，由于直立长管内有铁砂或石砂填充，当木质气流经立体框架型金属散热管时，自带温度700-900°C传热给直立长管中的铁砂，铁砂是粗粒的，其缝隙能让气体流过，铁砂吸热后，再通过金属管外壳向木材炭化炉散热。
[0057]生物质气化反应炉生成的二氧化碳，通过排气管直接进入木材炭化炉散性排放，通过气体的流动性接触到木材而散热，从而使木材升温达到炭化效果，气体在流动性中从上而下的运行，也从上而下的散热，最后从底部的出口处排出，气体不断的进入，也就不断的流动而散热，散热之后的二氧化碳通过底部排气管中让二氧化碳进入烘烤房。当木质气与二氧化碳全部进入木材碳化炉时，通过观测炉内温度显示仪探头，对炉内进行升温、控温、降温处理；通过热处理后，被处理对象本身的含水量成为水汽飘浮于烘烤房内的空间时，通过水汽排出口将其排放到木材炭化炉外。
[0058]3)从炭化炉出来的二氧化碳排气管，进入烘烤房顶部，管口裸露作散性排放，但是在木材炭化的前期，二氧化碳由于含有大量从木材中释放的水汽，却不宜烘烤处理，因为会让烘烤对象吸湿，而影响品质，这时需要只有到了木材进行深度干燥和炭化处理时，炭化炉内已无水汽，这时就可以用作烘烤处理了，从炭化炉出来的二氧化碳是流动性的，700-900°C的温度在散热中热能并未完全释放，仍然还带有一定的余温，可转化为二次利用，用在烘烤房的能源应用上，在二次应用之后，再通过排气管输送到热水处理系统上。
[0059]当木质气连续生成时，大量热气体先是进入木材炭化炉进行热处理，其后循管道自动进入金属通气管，木质气本身自带温度，又有一定的流速，且具有连续性生成与运行，所以木质气在炭化炉中的散热效能并不彻底，且越往后温度会越高，所以从炭化炉出来的余温仍保持在300-600°C之间，此温度可用作烘烤房的能源，流动性散热完成后，通过排气管进入到热水处理水箱上，当二种气体导入后，烘烤房开始升温，通过观测温度探头来观测与掌握烘烤房内的温度变化，从而进行烘烤房内的升温、控温、降温处理，通过热处理后，把冷却后的二氧化碳从气体存储设备中抽出，作为冷却剂降低木材温度至常温后出炉，被处理对象本身的含水量成为水汽飘浮于烘烤房内的空间时，通过水汽排出口将其排放到烘烤房外，达到干燥处理的目的。
[0060]4)水处理系统包括一个密封保温的水箱、两套供水系统和两套用水系统,水箱底部有二条平面框架型金属通气管，平面框架型金属通气管从头至尾是连通管，进口和出口占两个对立面的墙体，平面框架分由短管与长管构建，短管只有1cm左右，长管是两个对立墙体的宽度，长管与短管组合成曲折形态，而一曲一折成90度直角弯延向对面墙体延伸出去，平面框架型金属通气管接上前面工序的排气管，把前面工序的全部木质气带入水箱中散热，平面框架型金属通气管接上排气管，把前面工序的全部二氧化碳带入水箱中散热，平面框架型金属通气管管中同样都填充有铁砂或石砂，以利吸收气体热源，再向冷水散热，冷水充分吸热后，管中的两种气体被完全冷却，之后排气出水箱外，进入各自的气袋中储备起来。
[0061]二套供水系统和二套用水系统，二套供水系统分别是一套地温水系统，一套太阳能水系统，地温水是用一根立体框架型地温连通长管，把自来水引入到地底下，立体框架型地温连通长管也是以长管和短管构建成立体框架形态，短管用作曲折，长约30-40cm，长管用作吸收地热(或到地下散热)，长度不限，每根长管均能被厚厚的土层单独包裹，使单管中的水流能通过管壁迅速吸收地热(或散热)，立体框架型地温连通长管有进入地下的一头，也有出离地下的一头，立体框架型地温连通长管在入地前，已经与自来水管连通，并借用自来水的压力体系，能自动把自来水流入到立体框架型地温连通长管中，连接之后借用自来水厂的压力体系形成水液的流动，水流在立体框架型地温连通长管中能充分的吸收地温，使立体框架型地温连通长管中的自来水水温，恒定在19-20°C之间，然后能借用自来水管的压力体系，将立体框架型地温连通长管中已升温的水自动排放到水箱中，地温水在冬天使用，无论天气如何寒冷，水箱也只需去加温19-20°C的水，太阳能水是在阳光充足的天气，通过太阳能来加温水箱中的水，水箱中的水在白天吸收太阳温度后，水温能上升到30-50°C之间，水箱的进水管从底部连通自来水管，也是以自来水原本的压力体系自动形成水的流动，水箱的出水管从顶部出来转进到水箱的进水管，也是以自来水的压力体系自动形成水的流动。
[0062]另外,用水系统有二套,一套是热水使用，只需要打开水箱的出水阀门，通过自来水管的压力体系，热水自动从出水管中流出，这时就能直接使用到热水，当热水流出时，就能自动的补充太阳能水或地温水进水箱中，另一套是冷、暖空调使用，分冬天与夏天使用，在冬天的时候，水箱的出水管有一条分流管，让热水流进分流管中，并以自来水的压力让热水进入室内的散热器中，散热器内的热水温度较高,而室内的温度较低,温差约40-50°C,热水通过散热器向室内吹热风，从而达到暖气效应，散热器设有出水管，全部散热器的出水管共同进入同一根回流管中回流管连通立体框架型地温连通长管的入地管，于是水流回到水箱中重新加温，另外，在夏天的时候，天气酷热，自然温度特高，则利用立体框架型地温连通长管能在地底下散热的功效，出离地面时水温保持在19-20°C之间，它低于自然温度和室温，温差约15-20°C，这时地温水不再进入水箱中去加热，让立体框架型地温连通长管的在温水进入分流管，之后再进入散热器，通过散热器把水的冷气吹到室内，从而起到降温效果，而连接散热器的回流管也不再进入水箱，让散热器出来的水进入立体框架型地温连通长管的入地管，使其重新回到地底下，把已经升温的水回到地底下去散热，稍作停顿之后，又重新变成地温恒定的19-20°C水，重新变回地温的水能再次回到室内降温，以此达到冷气循环使用效果。
【权利要求】
1.一种生物质能源综合利用方法，其特征在于: 包括以下步骤: 1)生物质气化:生物质原料打碎后投入生物质气化反应炉进行反应，热化学反应温度保持1200°C，还原反应温度保持1000°C，产生高温的木质气、二氧化碳气体； 2)木材炭化:步骤I)得到的二氧化碳气体通过散性排放进入炭化炉和木材直接接触；步骤I)得到的木质气通过金属散热管道进入炭化炉和木材非直接接触； 3)烘烤:经过步骤2)的二氧化碳气体通过散性排放进入烘烤房和烘烤物料直接接触；经过步骤2)的木质气通过金属散热管道进入烘烤房和烘烤物料非直接接触； 4)水处理:经过前序步骤的二氧化碳和木质气气体分别通过金属管道进入水处理系统，温度降低后，进行储藏。
2.根据权利要求1所述的一种生物质能源综合利用方法，其特征在于:所述的还原反应温度保持在1000°C，通过一个安装在生物质气化反应炉底部、扁平中空构造、有曲折迂回通道、其整个的面部与底部都被燃烧所包裹的装置来实现。
3.根据权利要求1所述的一种生物质能源综合利用方法，其特征在于:所述高温的木质气、二氧化碳气体，是指木质气、二氧化碳的温度为300-900°C。
4.根据权利要求3所述的一种生物质能源综合利用方法，其特征在于:所述高温的木质气、二氧化碳气体，是指木质气、二氧化碳的温度为700-900°C。
5.根据权利要求1所述的一种生物质能源综合利用方法，其特征在于:所述的金属散热管道内装有砂粒，砂粒为粗铁砂或粗石砂。
6.根据权利要求1所述的一种生物质能源综合利用方法，其特征在于: 所述水处理系统包括一个密封保温的水箱、两套供水系统和两套用水系统，密封保温水箱蓄满冷水，底部有二条平面框架型金属通气管，分别接上前面步骤的木质气和二氧化碳输气管，密布的平面框架型金属通气管浸泡在水箱底部的冷水中，管中的气体冷却之后排出水箱外，分别进行储存；水箱设有进水管和出水管，进水管从底部进冷水，出水管从顶部出热水，水箱内部设有温度显示仪探头； 所述两套供水系统，一套是地温水系统，另一套是太阳能水系统:地温水系统包括地温水长水管，是用管道把自来水引入到地底下，地温水长水管的出水管转接到水处理水箱的进水管；太阳能水系统包括太阳能水水箱和管道，太阳能水水箱的进水管从底部连通自来水，太阳能水水箱的出水管从顶部出来转进到水处理水箱的进水管； 所述两套用水系统，一套是热水使用，当热水流出时，就能自动的补充太阳能水或地温水，热水使用之后，再继续通过木质气和二氧化碳对冷水加温；另一套是冷、暖空调使用，分冬天使用与夏天使用，在冬天的时候，水处理水箱出水管有一条分流管，分流管连接上进入室内的散热器，散热器有出水管，出水管连通一根回流管，全部的散热器的出水管共同进入同一根回流管中，在散热之后又重新回到水处理水箱中；在夏天的时候，地温水不进入水处理水箱加热，通过出离地面水管的分流管连接上室内散热器，连接散热器的回流管通过回流管的分流管，改道进入地温管的进水管。
7.根据权利要求1所述的一种生物质能源综合利用方法，其特征在于:所述的二氧化碳进行储藏后，可用作步骤3)的循环冷却剂。
【文档编号】F28D20/00GK104232170SQ201410452086
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】黄熙瑜 申请人:黄熙瑜