专利名称：利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉属于生物质原料炭化技术领域，特别涉及一种利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备。
背景技术：
生物质是植物通过光合作用产生的有机物，生物质能是太阳能的一种，生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器，作为植物生物质的主要成分——木质素和纤维素，每年约1640亿吨的速度再生，如以能量换算相当于石油产量的15 20倍，如果这部分资源能够得到很好的利用，人类相当于拥有一个取之不尽用之不竭的资源宝库。而且，生物质来源于植物，燃烧后再生成二氧化炭，所以不会增加二氧化炭空气中二氧化炭的含量，因此生物质与矿物质能源相比更为清洁。目前，生物质的利用处理一部分当做饲料以外，大部分采用气化炉使其燃烧，并利用其燃烧过程中产生的可燃气体作为能源再次利用，植物生物质(主要包括锯末、林木枝杈、杂草、松针树叶、各种果核、皮、农作物秸秆，牛羊畜粪，食用菌渣等)中的炭元素质量分数约为40%，其次为氢、氮、氧、镁、硅、磷、钾、钙等微量元素。植物秸秆的有机成分以纤维素，半纤维素为主，质量分数占50%。这些生物质原料，在缺氧条件下加热或者燃烧，使之发生复杂的热学化学反应的能量转换过程，此过程实质上是生物质中的炭、氢、氧等元素的原子，在反应条件下按照化学键的成键原理，变成一氧化炭、甲烷、氢气等可燃性气体的分子， 这样生物质中的大部分能源就能转移到这些气体中。现有的生物质气化炉，也称之为“秸秆气化炉或者燃气发生装置”等，在气化炉中， 分直燃(半气化)式和导气(制气)式气化炉。现有运行的气化炉虽然对生物质原料进行了利用，但也存在着下列一些问题1、一些气化炉对生物质原料要求比较高，必须把生物质原料粉碎成细小的颗粒， 因此必须添加功率较大的粉碎机，从而造成生物质利用的成本加大。由于原料破碎成细小颗粒，其运行温度高达140 1300°C，虽然产出气体中焦油成分及冷凝物含量较低，炭元素转化率可达40%，但是由于运行温度高，易烧结，使气化炉发生结渣而丧失气化功能，故选材较难，使可利用的生物质原料范围变窄，不利于生物质利用的推广。2、在燃烧过程中产生的木焦油问题是影响气化的最大障碍。许多的气化炉在气化过程中对夹杂在可燃气体中的木焦油没有进行滤除，产生气味并导致气化在使用过程中木焦油粘附在各类燃烧器的喷嘴，使燃气灶具、燃气锅炉或者燃气发电机组无法长时间运行，这样直接影响了生物质能源的利用。3、对生物质原料存放的环境要求及原料的单一使用，也是一些气化炉无法推广应用，有的气化炉因为没有水分分离装置，而要求被气化的原料含水量保持在4%以下，否则气化处的气体，因含水分过高而无法点燃，而目前生物质原料存放一般为露天存放，极易受到自然天气的影响，如雨水和潮湿的环境容易使生物质原料变潮，在加上使用的原料单一， 影响了气化炉的产量和质量，气化炉工作的连续性将遭到破坏。
3[0009]4、造成对环境的污染，许多气化炉由于设计的缺陷，造成烟雾对大气的污染及难分解物质对土壤的破坏，许多气化炉在气化过程中产生了灰渣与木焦油混合在一起的混合物，由于木焦油具有极强的抗氧化性，所以这种混合物在自然条件下很难分解，大量混合物的产生会造成对土壤的破坏。5、许多功能完备的进口气化炉设备，价格昂贵、投资额度大，回收周期长，影响生物质资源的利用。此外传统的制炭工艺一般采用焖烧、干馏烧制，上述传统工艺具有资源浪费、生产周期长、产量低、而且质量差，同时在焖烧或干馏烧制过程产生一定大气污染。
发明内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种资源利用率高，环保无污染、生产周期短、无三废排放、易于推广的利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备，包括炭化窑、引风机、净化回收装置以及尾气处理装置，其特征在于所述炭化窑采用池式结构，池式炭化窑的底部设有风道，风道连接位于炭化窑底部侧壁上的抽风口，抽风口连接位于炭化窑外侧独立设置的过滤净化池，过滤净化池内填充过滤净化原料，过滤净化池连接净化回收装置，所述净化回收装置的出气口通过管道连接引风机，引风机的出风口连接气相分离器，气相分离器连接尾气净化回收装置，气相分离器上部安装有防爆装置。本实用新型还可以采用如下技术措施所述净化回收装置包括水浴净化器、除焦器、冷凝分离器、冷凝循环水池、木醋酸液回收池、木焦油回收池，所述水浴净化器的底部通过管道连接过滤净化池的出气口，水浴净化器的废液连接木醋酸回收池，水浴净化器采用低进高出结构，水浴净化器内部设有螺旋叶和水浴喷头；所述水浴净化器的出气口连接除焦器，除焦器内设有过滤网板，由过滤网板分割的过滤腔，过滤腔内填充过滤原料，除焦器采用低进高出结构；所述除焦器的出气口通过管道连接冷凝分离器，冷凝分离器连接冷凝循环水池，冷凝分离器内设有冷凝腔，冷凝腔内设有冷凝管，冷凝分离器的底部设有收集器；所述冷凝分离器的出气口通过管道连接引风机。所述水浴净化器内的水浴喷头设置在水浴净化器内的上下两端成相对分布，所述水浴喷头采用双喷头结构。所述冷凝分离器内的管道延伸到冷凝腔的底部。所述弓I风机采用罗茨风机。所述尾气净化回收装置主要包括与气相分离器连接气液过滤器，气液过滤器内设有篦板分割的过滤腔，过滤腔内填充焦炭，气液过滤器的底部设有收集器，收集器连接木焦油回收池；所述气液过滤器的出气口通过管道连接气液分离器，所述气液分离器内壁两侧交叉设有盖板，气液分离器的底部设有收集器，收集器连接木醋酸回收池；所述气液分离器的出气口通过管道连接缓冲罐，缓冲罐上设有放空管；所述缓冲罐的出气口通过管道连接液相分离器，液相分离器内填充有吸附原料，液相分离器的底部设有收集器；所述液相分离器的出气口通过管道连接气相分离器，气相分离器内设有蓖板，由蓖板形成的分离腔内填充有吸附原料，气相分离器的底部设有收集器；所述气相分离器的出气口通过管道连接气相净化器，气相净化器内设有设有蓖板，由蓖板形成的分离腔内填充有净化原料，气相净化器的底部设有收集器；所述气相净化器的出气口通过管道连接水封，水封的出气口通过管道连接储存气柜，储存气柜的输出管道连接干燥器，干燥器内填充干燥剂，干燥器的出气口通过管道输送用户。本实用新型具有的优点和积极效果是由于本实用新型采用上述技术方案，使得与传统的气化炉和制炭工艺相比具有以下优点工艺周期大大缩短，产量高；炭化周期为8-10小时，是传统炭化工艺的1/20。1、工艺过程无三废排放，整个生产过程无废气、废渣、废液排出；减少了秸秆燃烧给环境造成的污染，促进了环境保护与经济协调，将会给农业产业结构调整、农民增收带来巨大的收益，顺应了目前农业粮食安全生产的发展趋势。2、用此工艺技术生产出的生物质炭、生物质焦油、木醋酸液、生物质燃气，均具有很高利用价值，这是一项将农、林废弃物转化为工业原料，实现再生能源的循环经济工程。3、可以大幅度地提高生物质能的充分利用，加快秸秆炭化的产业化，可以带动秸秆产业的深加工，为秸秆深加工增添了一个新的途径，开发了一个新的项目，加快产业结构的调整。4、所产生的生物质炭块，是工业、农业、军事等行业的主要原料。5、可以将不同的原料同时混合放在炭化窑内同时炭化，改变了现有烧炭时树干直径不得小于6cm、粗细不等的树干不能混烧的工艺过程。6、在炭化过程的同时，将生物质焦油、木醋酸液分离回收，改变了现有炭化工艺的环保水平低，生产中造成烟气、焦油、木醋酸液的二次污染。7、在炭化时采用控氧炭化工艺，改变了现有的炭化断氧、焖烧干馏的烧炭工艺，现有的焖烧制炭的工艺生产周期长，生产难以控制，产品收率低的现状。8、在烧炭的过程中随时可以添加原料，提高炭化产量，生产工艺流程操作简单、安全。改变现有焖烧干馏炭化的难以控制、产品收率低的现状。9、提高工艺执行率和质量标准，缩短炭化周期，8-10小时可以生产2吨以上炭产品，是现有焖烧干馏炭化168小时的炭化时间的1/20。10、节约了木材，保护了森林资源，保护了生态环境。另外本实用新型还具有结构简单，操作方便、易于推广等优点。
图1是本实用新型结构示意图。图中1、炭化窑；1-1、风管；1-2、引风口 ；2、引风机；3、净化回收装置；3_1、水浴净化器；3-2、除焦器；3-3、冷凝分离器；3-4、木焦油回收池；3-5、木醋酸回收池；3_6、冷凝循环水池；3-7、过滤净化池；4、尾气净化回收装置；4-1、气液过滤器；4-2、收集器；4-3、气液分离器；4-4、收集器；4-5、缓冲罐；4-6、放空管；4-7、液相分离器；4_8、收集器；4_9、气相分离器；4-4、收集器；4-11、气相净化器；4-12、收集器；4-13、水封机构；4_14、储存气柜； 4-15、干燥器；5、气相分离器；6、防爆装置。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下请参阅图1，一种利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备，包括炭化窑1、 引风机2、净化回收装置3以及尾气处理装置4，所述炭化窑1采用池式结构，池式炭化窑的底部设有风管1-1，风道1-1连接位于炭化窑1底部侧壁上的抽风口 1-2，抽风口 1-2连接位于炭化窑外侧独立设置的过滤较大颗粒的过滤净化池3-7，过滤净化池5内填充过滤净化原料，此净化根据生物质原料的不同可以选择为玉米芯、焦炭、鲍尔环、活性炭等具有吸附过滤功能的原料，过滤净化池连接净化回收装置3，净化回收装置包括水浴净化器3-1、 除焦器3-2、冷凝分离器3-3、冷凝循环水池3-6、木醋酸液回收池3-5、木焦油回收池3-4，所述水浴净化器3-1的底部通过管道连接过滤净化池5的出气口，水浴净化器3-1连接木醋酸回收池3-5，水浴净化器3-1采用低进高出结构，水浴净化器内部设有水浴喷头，为了达到更好水浴效果，所述水浴喷头采用双喷头结构，所述水浴净化器内的水浴喷头设置在水浴净化器内的上下两端成相对分布；所述水浴净化器3-1的出气口连接除焦器3-2，除焦器
3-2内设有过滤网板，由过滤网板分割的过滤腔，过滤腔内填充过滤原料，除焦器采用低进高出结构；所述除焦器3-2的出气口通过管道连接冷凝分离器3-3，冷凝分离器3-3连接冷凝循环水池3-6，冷凝分离器3-3内设有冷凝腔，冷凝腔内设有冷凝管，冷凝分离器3-3的底部设有收集器，为了进一步达到冷凝效果，所述冷凝分离器内的管道延伸到冷凝腔的底部， 气体从底部向上流动，延长了冷凝路线。所述冷凝分离器3-3的出气口通过管道连接引风机2，引风机2的出风口连接气相分离器5，气相分离器5连接尾气净化回收装置4，采用该尾气净化回收装置方式引风机采用罗茨风机，气相分离器上部安装有防爆装置6，该防爆装置属于公知技术。尾气净化回收装置4主要包括与气相分离器5连接气液过滤器4-1，气液过滤器
4-1内设有篦板分割的过滤腔，过滤腔内填充焦炭，气液过滤器4-1的底部设有收集器4-2， 收集器连接木焦油回收池3-4;所述气液过滤器4-1的出气口通过管道连接气液分离器 4-3，所述气液分离器4-3内壁两侧交叉设有盖板，气液分离器的底部设有收集器4-4，收集器4-4连接木醋酸回收池3-5 ；所述气液分离器4-3的出气口通过管道连接缓冲罐4-5，缓冲罐4-5上设有放空管4-6 ；所述缓冲罐4-5的出气口通过管道连接液相分离器4-7，液相分离器4-7内填充有吸附原料，液相分离器4-7的底部设有收集器4-8 ；所述液相分离器 4-7的出气口通过管道连接气相分离器4-9，气相分离器4-9内设有蓖板，由蓖板形成的分离腔内填充有吸附原料，气相分离器4-9的底部设有收集器4-4 ；所述气相分离器4-4的出气口通过管道连接气相净化器4-11，气相净化器4-11内设有设有蓖板，由蓖板形成的分离腔内填充有净化原料，气相净化器4-11的底部设有收集器4-12 ；所述气相净化器4-11的出气口通过管道连接水封4-13，水封4-13的出气口通过管道连接储存气柜4-14，储存气柜 4-14的输出管道连接干燥器4-15，干燥器4-15内填充干燥剂，干燥器的出气口通过管道输送用户。请参阅图1，使用方法1、原料收集处理将收集的生物质原料根据大小进行分类入库，对于体积较大的生物质原料进行粉碎；[0041]2、入窑将上述处理的生物质原料放入炭化窑，放置的生物质原料为单一原料或者混合原料；在生物质原料入窑时，保证原料上表面平整，避免出现原料的空隙，生物质原料装满炭化窑。3、炭化窑内生物质原料表面处理在上述炭化窑内的表面平整的生物质原料的上表面覆盖一层碎料，碎料的厚度根据生物质原料的厚度来确定，一般碎料的厚度在2 5 cm ；4、点火采用上点火，在炭化窑的上表面均勻点火；5、开启引风机通过控制炭化窑内的氧气供给量保证生物质原料在炭化窑内干馏炭化，进行反应；利用引风机的开停时间的长短进行氧含量的控制，引风机开机30分钟，然后停30分钟，边炭化边添加生物质原料，重复上述步骤8-10小时。6、净化回收处理通过控制引风机控制烟气的流动速度，使得含有尘、水的烟气以 15 25m/s的速度由抽风管道进入净化回收装置；净化回收装置包括水浴净化器、除焦器、 冷凝分离器、冷凝循环水池、木醋酸回收池、木焦油回收池；水浴净化器的循环水来自木醋酸回收池，一开始自木醋酸回收池内盛放的净水，经过水浴净化，将烟气进行水洗，部分木醋酸被循环水带走形成木醋酸溶液；除焦器连接木焦油回收池，木焦油与水混合将沉淀在木焦油回收底部，定期清理收集；7、尾气净化回收装置利用尾气净化回收装置集中收集生物质燃气；8、间隔炭化8 10小时，完成炭化窑内生物质原料的炭化过程，在其表面均勻喷洒清水，把火熄灭即可出炭。9、炭化后的生物质炭、木焦油、木醋酸溶液的收集和处理。上述炭化过程中，除了风机及粉碎机消耗能量外，无需提供额外的能源，更重要的是在炭化过程中没有烟尘的排放，并将木焦油、木醋酸进行分离回收，不仅不会对大气及土壤造成污染，而且保证了炭化气的产量和质量。本装置可以将各种原料混合在一起燃烧干馏、炭化，改变了生物质原料单一利用的局面和农作物秸秆焚烧现象，扩大了生物质原料利用的范围，增加了炭化炉的工作连续性，稳定高品质燃气收集，同时还可以匹配相应的发电设备，将电力供给用户或者自用，这将有助于缓解电力能源的紧张局面，此外还将获得长久的经济价值，并且利用生物质发电符合国家倡导支持的节能环保项目，有广阔的市场前景。
权利要求1.一种利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备，包括炭化窑、引风机、净化回收装置以及尾气处理装置，其特征在于所述炭化窑采用池式结构，池式炭化窑的底部设有风道，风道连接位于炭化窑底部侧壁上的抽风口，抽风口连接位于炭化窑外侧独立设置的过滤净化池，过滤净化池内填充过滤净化原料，过滤净化池连接净化回收装置，所述净化回收装置的出气口通过管道连接引风机，引风机的出风口连接气相分离器，气相分离器连接尾气净化回收装置，气相分离器上部安装有防爆装置。
2.根据权利要求1所述的利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备，其特征在于所述净化回收装置包括水浴净化器、除焦器、冷凝分离器、冷凝循环水池、木醋酸液回收池、木焦油回收池，所述水浴净化器的底部通过管道连接过滤净化池的出气口，水浴净化器的废液连接木醋酸回收池，水浴净化器采用低进高出结构，水浴净化器内部设有螺旋叶和水浴喷头；所述水浴净化器的出气口连接除焦器，除焦器内设有过滤网板，由过滤网板分割的过滤腔，过滤腔内填充过滤原料，除焦器采用低进高出结构；所述除焦器的出气口通过管道连接冷凝分离器，冷凝分离器连接冷凝循环水池，冷凝分离器内设有冷凝腔，冷凝腔内设有冷凝管，冷凝分离器的底部设有收集器；所述冷凝分离器的出气口通过管道连接引风机。
3.根据权利要求2所述的利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备，其特征在于所述水浴净化器内的水浴喷头设置在水浴净化器内的上下两端成相对分布，所述水浴喷头采用双喷头结构。
4.根据权利要求2所述的利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备，其特征在于所述冷凝分离器内的管道延伸到冷凝腔的底部。
5.根据权利要求1至4所述的利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备，其特征在于所述引风机采用罗茨风机。
6.根据权利要求7所述的利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备，其特征在于所述尾气净化回收装置主要包括与气相分离器连接气液过滤器，气液过滤器内设有篦板分割的过滤腔，过滤腔内填充焦炭，气液过滤器的底部设有收集器，收集器连接木焦油回收池；所述气液过滤器的出气口通过管道连接气液分离器，所述气液分离器内壁两侧交叉设有盖板，气液分离器的底部设有收集器，收集器连接木醋酸回收池；所述气液分离器的出气口通过管道连接缓冲罐，缓冲罐上设有放空管；所述缓冲罐的出气口通过管道连接液相分离器，液相分离器内填充有吸附原料，液相分离器的底部设有收集器；所述液相分离器的出气口通过管道连接气相分离器，气相分离器内设有蓖板，由蓖板形成的分离腔内填充有吸附原料，气相分离器的底部设有收集器；所述气相分离器的出气口通过管道连接气相净化器，气相净化器内设有设有蓖板，由蓖板形成的分离腔内填充有净化原料，气相净化器的底部设有收集器；所述气相净化器的出气口通过管道连接水封，水封的出气口通过管道连接储存气柜，储存气柜的输出管道连接干燥器，干燥器内填充干燥剂，干燥器的出气口通过管道输送用户。
专利摘要本实用新型涉及一种利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备，包括炭化窑、引风机、净化回收装置以及尾气处理装置，其特征在于所述炭化窑采用池式结构，池式炭化窑连接过滤净化池，过滤净化池连接净化回收装置，净化回收装置连接引风机，引风机连接气相分离器，气相分离器连接尾气净化回收装置。本实用新型可以将各种原料混合在一起燃烧干馏、炭化，改变了生物质原料单一利用的局面，扩大了生物质原料利用的范围，本实用新型可生产出的生物质炭、生物质焦油、木醋酸液、生物质燃气，均具有很高利用价值，此外与传统闷烧制炭相比缩短了生产周期，提高了产量和质量，而且获得副产品其可作为工业原料。
文档编号C10K1/00GK202030705SQ20102069239
公开日2011年11月9日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者李振坤, 李泽申, 马春山 申请人:天津市树荣生物碳宝科技有限公司