一种利用落葵薯生产环保机制炭联产木焦油和沼气的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用落葵薯生产环保机制炭联产木焦油和沼气的方法，包括以下步骤：（1）粉碎藤条、根状茎和根，得到碎料；（2）烘干碎料；（3）两次分离除去灰分和水分；（4）制成半成品机制炭；（5）送入炭化炉进行干馏；（6）联产木焦油和木煤气；（7）联产沼气。本发明采用碎木机将藤条、根状茎和根粉碎后烘干，可高效地得到木质碎料。干馏的时间适宜，成品木炭的机械强度较好且含碳量高、发热量大、燃烧时间较长。将木煤气回收利用为燃料，实现了环保型生产，也降低了生产成本；不仅为生产机制炭、木焦油和沼气提供了异常丰富的原料，更解决了外来入侵植物带来的灾害问题。每吨半成品机制炭在干馏时可产生200～250kg木焦油。
【专利说明】一种利用落葵薯生产环保机制炭联产木焦油和沼气的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用落葵薯生产环保机制炭联产木焦油和沼气的方法。
【背景技术】
[0002]落葵薯，又名藤三七、藤子三七、川七、洋落葵，学名为Anredera cordifolia(Tenore)Steenis,英文名为 Madeiravine,Mignonettevine, Bridalwreath,属落葵科植物，为多年生草质缠绕常绿大型藤本植物，长可达10余米。落葵薯原产于南美热带和亚热带地区，于20世纪70年代从东南亚引种，各地常作观赏植物或药用植物栽培，在我国南方至华北地区有栽培，在京、津地区以根状茎越冬，目前在重庆、贵州、湖南、广西、广东、香港、福建等地逸为野生。该种植物腋生小块茎滚落后可长成新的植株，断枝也可繁殖。该种植物生长快，而且缺乏病虫害的制约。在华南地区，该种植物以块根、珠芽、断枝高效率繁殖，生长迅速，珠芽滚落或人为携带，极易扩散蔓延，由于其枝叶的密集覆盖，从而导致下面被覆盖的小乔木、灌木和草本植物死亡，同时也对多种农作物有显著的化感作用，造成灾害。如果没有在幼苗期加以喷施除草剂，那么落葵薯的控制方法只有机械拔除，而成年植株的耐药性很强，故清除困难，容易急速蔓延而危害各地的本土植物。
[0003]机制炭，是以木质碎料挤压加工成的炭质棒状物。机制炭主要特点为密度大，热值高，无烟、无味、无污染、不爆炸、易燃，是国际上公认的绿色环保产品。现有技术中已有机制炭的生产方法，如CN102925242A公开的一种环保机制炭生产方法，以木炭，兰炭或焦炭的废料为原料，经过粉碎制成炭粉，在炭粉中加入粘合剂和水混合搅拌均匀，经成型机成型，再经过晾干或烘干即可制得。CN101270290A公开的一种机制炭生产工艺，是以林业深加工产生的木屑、锯未作为原料，经过离心筛选，淘汰树皮、树枝及其他粗糙杂物后，将木屑、锯未经250°C高温烘干，含水量不能超过10%，再通过制棒成型机在不低于180°C加热温度下制得半成品，接着将半成品码放、晾干`，装入气化分解炉，炭化后自行冷却即得木炭。CN102504845B公开的一种利用紫茎泽兰制高密度环保型机制炭的生产工艺，是人工拔除或割除紫茎泽兰，通过晾晒脱水至半干或干枯，筛选出尚未碳化好的紫茎泽兰，将碳化好的运到制棒车间，用粉碎机将碳化好的紫茎泽兰秸杆粉碎成炭粉，并经过孔筛筛选，加入粘合剂搅拌均匀；用制棒机压制成木炭棒，再用切割机切割成一定长度，装入托盘，送到风干房自然风干，即得高密度环保型机制炭。以上机制炭的生产方法适于以木炭、焦炭/焦炭废料、木屑、锯末、草本植物等原料，而在现有技术中尚未找到一种能够利用落葵薯生产环保机制炭联产木焦油和沼气的方法。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种利用落葵薯生产环保机制炭联产木焦油和沼气的方法。
[0005]本发明提供了如下的技术方案:
[0006](I)粉碎藤条、根状茎和根，得到碎料:[0007]将落葵薯去除叶片、嫩茎和花絮后，将藤条、根状茎和根用碎木机粉碎，得到碎料，装入滚笼筛，经滚笼筛滚动清除杂质；
[0008](2)烘干碎料:
[0009]由引风机将炉灶热量吸进烘干筒，通过绞笼输送机将碎料绞入烘干筒内烤干；
[0010](3)两次分离除去灰分和水分:
[0011]在引风机作用下将烤干的碎料送入旋风分离器进行两次分离，第一次分离除去灰分，第二次分离除去水分；
[0012](4)制成半成品机制炭:
[0013]将分离好的碎料通过绞笼输送机送到制棒机制成半成品机制炭；
[0014](5)送入炭化炉进行干馏:
[0015]将半成品机制炭用钢筋框装好放入炭化炉，进行干馏10~Ilh后封炉14~15h进行冷却，冷却出炉的木炭棒为成品炭；
[0016](6)联产木焦油和木煤气:
[0017]步骤(5)中的半成品机制炭在干馏过程中产生了气态木焦油和木煤气，将气态木焦油进行冷凝处理，经冷凝后得到的木焦油接入地罐储存，木煤气用管子输送到炭化炉作为燃料，进行回收利用；
[0018](7)联产沼气:`
[0019]将步骤(1)中去除的落葵薯叶片、嫩茎和花絮用粉碎机粉碎后，送入沼气池中生产沼气。
[0020]本发明技术方案的有益效果和依据如下:
[0021]采用碎木机将藤条、根状茎和根粉碎后烘干，可高效地得到木质碎料。将木质碎料用引风机配合炉灶、烘干筒进行烘干，得到的干燥效果较好，产率较高，操作方便。采用两次分离杂质的方法除去灰分和水分，有利于提高半成品机制炭的密度和品质。干馏的时间适宜，成品木炭的机械强度较好且含碳量高、发热量大、燃烧时间较长。将干馏过程中产生的木煤气回收利用为炭化炉燃料，实现了资源优化配置和环保型生产，也降低了生产成本；可充分利用落葵薯植株的根、茎、叶，不仅为生产机制炭、木焦油和沼气提供了异常丰富的原料，更解决了外来入侵植物带来的灾害问题，起到防治危害的作用，可谓一举多得。采用本发明生产的环保机制炭品质较好，可以替代煤、木柴等传统燃料，在生产过程中，每吨半成品机制炭在干馏时可产生200~250kg木焦油。
[0022]本发明利用了落葵薯根茎和叶片的植物特点，进行产业化设计，充分利用了落葵薯的植物器官。落葵薯虽为藤本植物，但其根状茎粗壮，木质纤维较为发达，其结构由外向内依次为表皮和韧皮部、木质部和髓；茎内含木质化细胞多,茎内有维管形成层，能够形成坚硬的木质部，增强茎的坚固性；经过处理后可作为机制炭的良好材料。落葵薯的叶子为肉质叶，可作为生产沼气的原料。
[0023]在现有技术中，作为沼气池发酵原料的物质可为富氮原料(人畜粪尿等)、富碳原料(秸杆等)、下脚料(有机废物和污水等)以及易分解的原料(植物鲜料)，而不宜放入沼气池的物质为剧毒农药、废电池、矿物粉，以及含纤维素较多含水较少的植物叶，如银杏叶、臭椿叶、泡桐叶、梧桐叶等。本发明利用落葵薯的叶子为肉质的性质，以其肉质叶为原料来生产沼气，效果良好，尤其是在切碎后加点化肥、石灰水澄清液体等稍加堆怄，具有分解速度快、产气快的优点。落葵薯的繁殖能力极强，以块根、珠芽、断枝高效率生长，资源丰富，被列为中国第二批外来入侵植物，位于第10位，其枝叶密集而易导致被覆盖的植物死亡，对多种农作物有显著感化作用，而且清除较为困难。因此，利用落葵薯作为生产机制炭并联产木焦油和沼气，变废为宝，有效利用，是极好的选择，为生产机制炭、木焦油和沼气提供了极为丰富的原料，也解决了落葵薯作为外拉入侵植物带来的危害问题，避免了为生产木炭而砍伐本土植被的情况，可谓一举多得。
[0024]在木炭的炭化过程中，主要污染物为木焦油及木煤气，对人体健康及环境都有影响，必须进行适当处理。在生产过程中，将半成品机制炭进行干馏时产生的木煤气回收到炭化炉中作为燃料，多余的木煤气可储存好供生产使用或者作为商品出售，如此一来，既实现了资源的有效利用和环保型生产，也节约了传统燃料资源如木材和煤资源等，降低了生产成本。木煤气包括氢气、一氧化碳、甲烷等可燃性气体，可用作燃料。木焦油为含有烃类、酸类和酚类物质的有机化合物，加工后可获得杂酚油、抗聚剂、浮选起泡剂，木浙青等产品，也可用于医药、合成橡胶和冶金等部门。采用本发明方法生产机制炭，联产木焦油，具有良好的经济效益。
具体实施例方式
[0025]为了加深对本发明的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但不构成对本发明保护范围的限定。
[0026]本发明所述的以落葵薯生产环保机制炭联产木焦油和沼气的方法，其具体操作方法及步骤:
[0027](I)粉碎藤条、根状茎和根，得到碎料:
[0028]将落葵薯去除 叶片、嫩茎和花絮后，将藤条、根状茎和根用碎木机粉碎，得到碎料，装入滚笼筛，经滚笼筛滚动清除杂质；杂质包括石子、珠芽、泥土等。
[0029](2)烘干碎料:
[0030]由引风机将炉灶热量吸进烘干筒，通过绞笼输送机将碎料绞入烘干筒内烤干；炉灶中的热源可为秸杆，燃烧过程中会产生烟尘，引风机将热烟气(含有烟尘等灰分)吸入烘干筒中，在高速热气流输送中，将碎料中的水分蒸发，加强碎料的干燥度。
[0031](3)两次分离除去灰分和水分:
[0032]在引风机作用下将烤干的碎料送入旋风分离器进行两次分离，第一次分离除去灰分，第二次分离除去水分；在旋风分离器内，碎料与灰分和水蒸气(水分)分离，得到干燥的碎料。
[0033](4)制成半成品机制炭:
[0034]将分离好的碎料通过绞笼输送机送到制棒机制成半成品机制炭；制棒机为市售产品，其通过加温使碎料中的木质素成分软化，黏合能力增强，加上高强度挤压处理，使得到的半成品机制炭具有高密度和高硬度的特点。
[0035]( 5 )送入炭化炉进行干馏:
[0036]将半成品机制炭用钢筋框装好放入炭化炉，进行干馏10~Ilh后封炉14~15h进行冷却，冷却出炉的木炭棒为成品炭；
[0037]在半成品机制炭干馏的过程中发生了复杂的化学反应过程，包括脱水、热解、脱氢、热缩合、加氢、焦化等。当干馏温度达到100~160°C时，温度相对较低，半成品机制炭中有机物首先脱水，随着温度升高，逐渐分解产生低分子挥发物；随着干馏温度的继续升高，达到温度达到275°C时反应加剧，有机物中的大分子发生键的断裂，即发生热解，生成大量木焦油、木煤气分解产物；当温度进一步提高到450°C时，随着水和有机物蒸气的析出，剩余物质受热缩合成胶体。同时，析出的挥发物逐渐减少，胶体逐渐固化和碳化。随着温度升高、加热时间延长，所生成的固体产物中的碳含量逐渐增多，氢、氧、氮等其他元素含量逐渐减少。
[0038](6)联产木焦油和木煤气:
[0039]步骤(5)中的半成品机制炭在干馏过程中产生了气态木焦油和木煤气，将气态木焦油进行冷凝处理，经冷凝后得到的木焦油接入地罐储存，木煤气用管子输送到炭化炉作为燃料，进行回收利用；木煤气主要含有一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯和氢气等成分，可燃烧；木焦油为含烃类、酸类、酚类的复杂混合物，沸点为200~220°C，而炭化热解过程温度为160°C~450°C，木焦油在炭化过程中会以气态存在，所以需要冷凝处理得到木焦油，并用地罐来收集。
[0040](7)联产沼气
[0041]将步骤(1)中去除的落葵薯叶片、嫩茎和花絮用粉碎机粉碎后，送入沼气池中生产沼气。落葵薯叶片、嫩茎和花絮数量庞大，将其粉碎后用来生产沼气既能缓解资源短缺矛盾，改善能源结构，又能保护生态环境，还能为发展生态农业、生产无公害农产品提供优质有机肥。
[0042]所述步骤(8 )中向粉碎后的落葵薯叶片、嫩茎和花絮加入石灰水的澄清液后，送入沼气池中生产沼气。
[0043]实施例1`[0044]( I)粉碎藤条、根状茎和根，得到碎料:
[0045]将落葵薯去除叶片、嫩茎和花絮后，将藤条、根状茎和根用碎木机粉碎，得到碎料，装入滚笼筛，经滚笼筛滚动清除杂质；
[0046](2)烘干碎料:
[0047]由引风机将炉灶热量吸进烘干筒，通过绞笼输送机将碎料绞入烘干筒内烤干；
[0048](3)两次分离除去灰分和水分:
[0049]在引风机作用下将烤干的碎料送入旋风分离器进行两次分离，第一次分离除去灰分，第二次分离除去水分；
[0050](4)制成半成品机制炭:
[0051]将分离好的碎料通过绞笼输送机送到制棒机制成半成品机制炭；
[0052]( 5 )送入炭化炉进行干馏:
[0053]将半成品机制炭用钢筋框装好放入炭化炉，进行干馏IOh后封炉14h进行冷却，冷却出炉的木炭棒为成品炭；
[0054](6)联产木焦油和木煤气:
[0055]步骤(5)中的半成品机制炭在干馏过程中产生了气态木焦油和木煤气，将气态木焦油进行冷凝处理，经冷凝后得到的木焦油接入地罐储存，木煤气用管子输送到炭化炉作为燃料，进行回收利用；[0056](7)联产沼气:
[0057]将步骤(1)中去除的落葵薯叶片、嫩茎和花絮用粉碎机粉碎后，送入沼气池中生产沼气。
[0058]实施例2
[0059]采用如实施例1的方法进行生产,其中步骤(5)中进行干馏Ilh后封炉15h进行冷却。
[0060]实施例3
[0061]采用如实施例1的方法进行生产,其中步骤(5)中进行干馏10.5h后封炉14.5h进行冷却。
[0062]在步骤(8 )中向粉碎 后的落葵薯叶片、嫩茎和花絮加入石灰水的澄清液后，送入沼气池中生产沼气。
【权利要求】
1.一种利用落葵薯生产环保机制炭联产木焦油和沼气的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)粉碎藤条、根状茎和根，得到碎料: 将落葵薯去除叶片、嫩茎和花絮后，将藤条、根状茎和根用碎木机粉碎，得到碎料，装入滚笼筛，经滚笼筛滚动清除杂质； (2)烘干碎料: 由引风机将炉灶热量吸进烘干筒，通过绞笼输送机将碎料绞入烘干筒内烤干； (3)两次分离除去灰分和水分: 在引风机作用下将烤干的碎料送入旋风分离器进行两次分离，第一次分离除去灰分，第二次分离除去水分； (4)制成半成品机制炭: 将分离好的碎料通过绞笼输送机送到制棒机制成半成品机制炭； (5)送入炭化炉进行干馏: 将半成品机制炭用钢筋框装好放入炭化炉，进行干馏10~Ilh后封炉14~15h进行冷却，冷却出炉的木炭棒为成品炭； (6)联产木焦油和木煤气: 步骤(5)中的半成品机制炭 在干馏过程中产生了气态木焦油和木煤气，将气态木焦油进行冷凝处理，经冷凝后得到的木焦油接入地罐储存，木煤气用管子输送到炭化炉作为燃料，进行回收利用； (7)联产沼气: 将步骤(1)中去除的落葵薯叶片、嫩茎和花絮用粉碎机粉碎后，送入沼气池中生产沼气。
【文档编号】C10L3/08GK103497774SQ201310461623
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】翟洪平, 石承义, 刘荣贵 申请人:贵州省黎平县侗乡米业有限公司