一种生物质气、炭、肥、醋酸、热的多联产装置的制作方法

本实用新型涉及一种生物质多联产装置，尤其涉及一种生物质气、炭、肥、醋酸、热的多联产装置。

背景技术：

新能源中只有生物质的碳为零排放。所以被世界各国所青睐。然而可再生能源生物质的推广，世界各国都是靠政府补贴的，中国也不例外。怎样才能使可再生能源能够有经济效益是全世界的科技人员都在探索的特大难题。于是大家的共识是；实施多联产来提高经济效益；可是多联产这个概念提了至少十年，至今尚未有多联产的产业化装置。可见真正实现起来难度之大。

本实用新型的该装置不直接燃烧，没有烟囱，零排放。“气体”即是燃气，可供给锅炉燃烧；“液体”由焦油和醋液组成，提取后制造生物质农药，可外销创汇；“固体”是高品质活性炭或者炭基肥，更有经济价值，实现了真正的零排放。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种生物质气、炭、肥、醋酸、热的多联产装置。本实用新型具体采用的技术方案如下：

一种生物质气、炭、肥、醋酸、热的多联产装置，包括生物质料仓、进料控制器、布料器、碳化炉炉膛、上水封、焦油裂解装置、活化速度控制器、振动筛、下水封、第一分配器、第二分配器、炭制备器、炭输出口、炭基肥制粒器、微量元素加入仓、炭基肥输出口、活性炭制备器、活性炭制备连接器、蒸汽汽包、活化剂发生器、燃烧器、活性炭输出口、蒸汽输出器、燃气管道、燃气吸出泵、燃气输出口；

装置顶部为生物质料仓，生物质料仓的出料口连接布料器进口，且两者的连接部位设有进料控制器；布料器的物料出口设置于碳化炉炉膛顶部；碳化炉炉膛的主体炉采用两段式结构，且上段炉体外径小于下段炉体，上段炉体与下段炉体同轴安装并能够沿中心轴相对转动，两者之间通过环形设置的上水封进行密闭；下段炉体底部安装于炉体底座上，且下段炉体与炉体底座接触部位也环绕设置有下水封进行密闭；碳化炉炉膛的下段炉体内设有振动筛，下段炉体的内壁上固定有焦油裂解装置，焦油裂解装置的进气口连通碳化炉炉膛，出气口通过燃气吸出泵连接至燃气输出口；

碳化炉炉膛的下段炉体内腔底部分别连接第一分配器和第二分配器；所述的第一分配器后连接炭制备器，炭制备器的炭输出口连接炭基肥制粒器，炭基肥制粒器上设有炭基肥输出口并连接微量元素加入仓；所述的第二分配器后连接活性炭制备器，活性炭制备器的出口通过活性炭制备连接器与活化剂发生器相连，活化剂发生器顶部连接蒸汽汽包和蒸汽输出器，活化剂发生器底部连接活性炭输出口，侧部设有用于提供热量的燃烧器；所述的燃烧器连接带有活化速度控制器的燃气管道。

基于上述方案，还可以进一步提供如下优选方式中的一种或多种：所述的燃气吸出泵与燃气输出口之间设有醋液提取装置，醋液提取装置底部连接醋液储存罐。所述的活化速度控制器为用于调节燃气输送流量的控制阀门。所述的醋液提取装置内腔中设有冷凝设备，内腔的进口和出口依次连接燃气吸出泵和燃气输出口。所述的活化剂发生器中设有蒸汽发生装置，并由燃烧器提供液态水汽化的热量。所述的碳化炉炉膛的下段炉体与炉体底座能够沿中心轴相对转动。所述的燃烧器与碳化炉炉膛或燃气输出口连接获取燃气。所述的蒸汽输出器输出至外部耗汽设备，包括发电汽轮机。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果：

1)本实用新型适应性广泛，由于采用了进料控制和碳(气)化控制，通过调速的方式可对燃气产量，活性炭产量，生物醋液产量，进行有效控制，从而使产品产量调整的适应性大为放宽。根据市场的行情，调节经济价值高的产物的产量。同时原料适应性广，可气(炭)化几乎所的生物质，如木、竹、棉杆、稻壳、玉米秸秆垃圾棒等。

2)本实用新型在结构上保证了整个生产过程中的环保；几乎零排放零污染。气(炭)化生物质时，可在一套装置中产炭、制气、醋酸，余热也可制蒸汽供汽轮机发电，实现多联产和循环利用。对任何一种能源都一样，利用得越充分，对外排放就越少；彻底利用就是零排放零污染。本装置做到了对能源的充分利用和彻底利用；

3)本实用新型的容量大、效率高；每小时可气化生物质在5吨以上，年处理量15万吨以上；

4)原材料取自于土地，最终产物又用于炭基肥还田和生物质农药，实现取之于田，还之于田的目的，并且整个过程无任何的污染物排放，形成一个循环的经济产业链。

5)本实用新型的整个系统，只需技术人员值守，无需操作工人。以减少人为误差和降低人工费用。

附图说明

图1为一种生物质气、炭、肥、醋酸、热的多联产装置结构示意图。

图中：生物质料仓1、进料控制器2、布料器3、碳化炉炉膛4、上水封5、焦油裂解装置6、活化速度控制器7、振动筛8、下水封9、第一分配器10、第二分配器11、炭制备器12、炭输出口13、炭基肥制粒器14、微量元素加入仓15、炭基肥输出口16、活性炭制备器17、活性炭制备连接器18、蒸汽汽包19、活化剂发生器20、燃烧器21、活性炭输出口22、蒸汽输出器23、燃气管道24、燃气吸出泵25、醋液提取装置26、燃气输出口27、醋液储存罐28。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步阐述，以便本领域技术人员更好地理解本实用新型的实质。

如图1所示，整套装置由碳(气)化炉主炉体和炭基肥制备以及制备活性炭等三大部分组成。其主要部件包括生物质料仓1、进料控制器2、布料器3、碳(气)化炉炉膛4、上水封5、焦油裂解装置6、活化速度控制器7、振动筛8、下水封9、第一分配器10、第二分配器11、炭制备器12、炭输出口13、炭基肥制粒器14、微量元素加入仓15、炭基肥输出口16、活性炭制备器17、活性炭制备连接器18、蒸汽汽包19、活化剂发生器20、燃烧器21、活性炭输出口22、蒸汽输出器23、燃气管道24、燃气吸出泵25、醋液提取装置26、燃气输出口27、醋液储存罐 28。

装置顶部为生物质料仓1，生物质料仓1用于存放生物质物料，如木、竹、棉杆、稻壳、玉米秸秆垃圾棒等。生物质料仓1的出料口连接布料器3进口，且两者的连接部位设有进料控制器2。进料控制器2的作用是能够根据工作状况的需控制生物质料的进料速度，可以采用可以可控制开度的阀门实现。布料器3的物料出口设置于碳化炉炉膛4顶部，且两者密闭结合。

碳化炉炉膛4的主体炉采用两段式结构，且上段炉体外径略小于下段炉体，上段炉体与下段炉体同轴安装，两者可通过在下段炉体内壁环向设置支撑件实现固定，两者之间的固定仅限于竖直方向或水平方向，但两者能够沿中心轴相对转动，但在结合部位需要通过环形设置的上水封5进行密闭。该设计是为了能够使炉体通过转动，实现物料的均匀分布，防止出现死角或者物料不均现象。下段炉体底部也可转动式安装于炉体底座上，且下段炉体与炉体底座接触部位也环绕设置有下水封9进行密闭。需要注意的是，在有水封的位置，水封腔体与炉膛之间需要做好隔水措施，防止水通过缝隙进入炉膛。碳化炉炉膛4的下段炉体内设有用于对上方的物料造成振动扰动的振动筛8，下段炉体的内壁上固定有焦油裂解装置6。焦油裂解装置6的进气口连通碳化炉炉膛4，出气口通过燃气吸出泵25连接至燃气输出口27，而燃气吸出泵25与燃气输出口27之间设有醋液提取装置26，醋液提取装置26底部连接醋液储存罐28。在炉膛内，生物质物料经过碳化、气化，形成了炭灰和挥发分，包含了生物质醋液、生物质焦油、生物质煤气等各种可回收物料。焦油裂解装置6的作用是将炉膛内气体中含有的焦油进行裂解，其可以采用现有技术中的各种已有设备实现。经过裂解的气体继续进入醋液提取装置26进行醋液的提取工作。醋液提取装置26可以采用现有技术中的设备，例如在设备内腔的空气流经路径上设置冷凝设备，使醋酸在此冷凝，从而从气体中分离。设备内腔的进口和出口依次连接燃气吸出泵25和燃气输出口27。经过裂解和醋液收集后，洁净的生物质燃气从燃气输出口27中输出供用户直接使用。

碳化炉炉膛4的下段炉体内腔底部分别连接第一分配器10和第二分配器11，两个分配器可根据工艺需要调整开度，从而将不同比例的底部炭灰输送到后续设备。第一分配器10后连接炭制备器12，炭制备器12能够将炭灰制成成型的炭，炭制备器12的炭输出口13连接炭基肥制粒器14进行造粒，炭基肥制粒器14上设有炭基肥输出口16并连接微量元素加入仓15。微量元素加入仓15用于存储待添加的微量元素原料，可对废料进行改性。第二分配器11后连接活性炭制备器17，活性炭制备器17能够将炭灰进行成型，活性炭制备器17的出口通过活性炭制备连接器18与活化剂发生器20相连，活性炭制备连接器18也可以设成开度可调节的连接器，以控制进料速度。活化剂发生器20用于产生活化活性炭所需的活化剂，一般活化剂为水蒸气，因此活化剂发生器20中可设置蒸汽发生装置，蒸汽发生装置的热量可由燃烧器21提供，将液态水汽化。燃烧器21连接带有活化速度控制器7的燃气管道24，燃气管道24末端可与碳化炉炉膛4或燃气输出口27连接获取燃气。活化速度控制器7可以采用可调开度的控制阀门，用于调节燃气输送流量。活化剂部分与活性炭制备连接器18中输出的炭接触，对其进行活化，然后从活化剂发生器20底部连接的活性炭输出口22输出。当水蒸气多余时，还可以在活化剂发生器20顶部连接蒸汽汽包19和蒸汽输出器23，对外提供蒸汽热源，如输出至发电汽轮机等外部耗汽设备，或直接供给用户。

基于上述装置的生物质气、炭、肥、醋酸、热的多联产方法，其步骤如下：

首先，将生物质物料通过生物质料仓1进入布料器3，并通过进料控制器2控制生物质料的进料速度，使生物质物料通过布料器3均匀地分布在整个碳化炉炉膛4的炉膛内，并逐渐填满炉膛；通过控制碳化炉炉膛4的上段炉体与下段炉体的转动，使炉膛内部的物料分布均匀，生物质物料在炉膛内逐渐被碳化、气化，并在振动筛8的作用下使炭灰沉积到炉膛底部，而挥发分则在燃气吸出泵25的抽吸作用下进入焦油裂解装置6，将燃气中含有的焦油进行裂解；经过裂解后的燃气进入醋液提取装置26分离出燃气中的生物质醋液，生物质醋液储存在醋液储存罐28中，洁净的生物质燃气从燃气输出口27中输出供用户直接使用；碳化炉炉膛4底部的部分炭灰通过第二分配器11进入活性炭制备器17被制备成成型活性炭，活性炭通过活性炭制备连接器18输出后，与活化剂发生器20中产生的水蒸气接触进行活化，活化后的活性炭从活性炭输出口22输出后进行包装或储存；活化剂发生器20中多余的水蒸气进入蒸汽汽包19，并从蒸汽输出器23接入外部耗汽设备；活化剂发生器20的液态水汽化过程由燃烧器21提供热量，且燃烧器21所采用的燃烧气经由燃气管道24从碳化炉炉膛4或燃气输出口27中获取，燃烧气流量通过活化速度控制器7调节；碳化炉炉膛4底部的部分炭灰通过第一分配器10输入到炭制备器12制备成炭，炭经过炭输出口13输入到炭基肥制粒器14制成炭基肥的颗粒，与微量元素加入仓15加入的微量元素一起混合，再经炭基肥输出口16输出进行包装或储存，用于对土地进行有针对性的施肥，以提高土壤对肥料的有效性。

装置运行过程中，通过活化速度控制器7和进料控制器2联动控制装置的生产进度，进料控制器2控制输入的物料量越多，后续活化速度控制器7也应当控制燃气供给速率越大，以满足活性炭活化需求。

整套装置由生物质进料、碳化、制取生物质燃气，制炭、提取生物质醋酸、制备碳基肥、余热回收制蒸汽等几个部分组成。碳化的过程中的可燃气体全部回收可用于发电或供热，炭可以制成碳基肥用于改良土壤，也可以制成活性炭，用于净化空气提取的生物质醋酸可以制成除草剂替代草甘膦等，也可以替代化学农药，消除人们对蔬果中的农药残留担忧；蒸汽用于供热，替代煤或天然气。整个过程零排放，无污染，高附加值，可持续发展。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型或者采用了其中的一部分的功能。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案或者采用了其中的部分功能，均落在本实用新型的保护范围内。