生物燃料制造系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及能源领域，特别是一种生物燃料制造系统，能够更高效环保地制造生物燃料颗粒产品，包括：粉碎机，将植物的根、茎、叶或其混合物粉碎形成碎料；汽爆设备，包括进料口、具有止回阀的水蒸汽入口和出料口，将碎料高压汽爆形成原料经出料口进入螺旋管道；固液分离机，将原料固液分离获得固态原料；震动筛分机，将固态原料震碎过筛获得30～80目的固态原料；烘干机，烘干形成含水15～25％的粉料；润滑剂处理机，将生物排泄物或草药渣粉碎混合形成油性润滑剂；压力成型设备，将粉料与占粉料重量0.5～2.5％的润滑剂压力成型以形成圆柱形制粒；冷却设备，将制粒冷却形成产品；余热回收使用系统，从螺旋管道和/或冷却设备连接到烘干机和/或压力成型设备。
【专利说明】生物燃料制造系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源领域，特别是涉及一种生物燃料制造系统。
【背景技术】
[0002]在目前的生物燃料颗粒产品的制造中，需要对粉料进行成型制粒，以形成颗粒型产品。为了使粉料易于成型，在成型过程中，为了使制造过程顺畅并使制粒结构成分均匀，通常需要加入润滑剂，例如水或专用的化学润滑剂(例如滑石粉等)。
[0003]然而，在这种情况下，诸如滑石粉之类的无机润滑剂一方面对粉料的润滑效果不佳，另一方面在生物燃料颗粒产品的燃烧过程中无法燃烧使用而不利于获得高使用效率；此外，使用水润滑则对水资源耗费大，而且会增大制造成本。这些问题都不利于资源利用和环境保护。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种生物燃料制造系统，能够更高效环保地制造生物燃料颗粒产品。
[0005]根据本发明的实施例，提供一种生物燃料制造系统，包括:
[0006]粉碎机，其将植物的根、茎、叶或它们的混合物粉碎形成碎料；
[0007]汽爆设备，其包括进料口、具有止回阀的水蒸汽入口和出料口，用于将碎料在水蒸汽中进行高压汽爆处理形成原料经出料口进入螺旋管道；
[0008]固液分离机，其将原料固液分离以获得其中的固态原料；
[0009]震动筛分机，其将固态原料震碎过筛而获得尺寸30~80目的固态原料；
[0010]烘干机，其烘干固态原料形成含水15~25%的粉料；
[0011 ] 润滑剂处理机，其将一种或多种生物排泄物或草药渣粉碎并混合均匀以形成油性的润滑剂；
[0012]压力成型设备，将粉料与占粉料重量0.5~2.5%的润滑剂的混合物压力成型以形成圆柱形制粒；
[0013]冷却设备，其将制粒冷却形成生物燃料颗粒产品；
[0014]余热回收使用系统，从螺旋管道和/或冷却设备连接到烘干机和/或压力成型设备。
[0015]优选地，在本发明的各实施例中，所述压力成型设备是:环模压缩成型设备。
[0016]优选地，在本发明的各实施例中，所述生物排泄物是兽类排泄物、鸟类排泄物、鱼类排泄物、虫类排泄物、或它们中任意多种的混合物。
[0017]优选地，在本发明的各实施例中，所述生物燃料制造系统进一步包括:
[0018]补水机，其从水源连接到所述压力成型设备中以向所述压力成型设备中补水。
[0019]优选地，在本发明的各实施例中，所述余热回收使用系统包括:水循环系统，其具有水泵、和包围所述螺旋管道的水容器。
[0020]优选地，在本发明的各实施例中，所述余热回收使用系统包括:从螺旋管道经由烘干机连接到压力成型设备的热交换循环系统。
[0021]通过本发明提供的生物燃料制造系统，能够更加高效环保地制造生物燃料颗粒产品O
【专利附图】
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
[0023]图1为根据本发明的生物燃料制造系统的示意图。
【具体实施方式】
[0024]以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
[0025]本发明提供一种生物燃料制造系统，能够更高效环保地制造生物燃料颗粒产品。
[0026]根据本发明的实施例，提供一种生物燃料制造系统，包括:
[0027]粉碎机，其将植物的根、茎、叶或它们的混合物粉碎形成碎料；
[0028]汽爆设备，其包括进料口、具有止回阀的水蒸汽入口和出料口，用于将碎料在水蒸汽中进行高压汽爆处理形成原料经出料口进入螺旋管道；
[0029]固液分离机，其将原料固液分离以获得其中的固态原料；
[0030]震动筛分机，其将固态原料震碎过筛而获得尺寸30~80目的固态原料；
[0031]烘干机，其烘干固态原料形成含水15~25%的粉料；
[0032]润滑剂处理机，其将一种或多种生物排泄物或草药渣粉碎并混合均匀以形成油性的润滑剂；
[0033]压力成型设备，将粉料与占粉料重量0.5~2.5%的润滑剂的混合物压力成型以形成圆柱形制粒；
[0034]冷却设备，其将制粒冷却形成生物燃料颗粒产品；
[0035]余热回收使用系统，从螺旋管道和/或冷却设备连接到烘干机和/或压力成型设备。
[0036]这样，植物(例如树木花草)的根、茎(例如树的枝干或植物秸杆)、叶(例如树叶或草叶)或它们中任意多种的混合物通过粉碎机被初步粉碎得到碎料(例如木屑或草叶碎屑或它们的混合物)。
[0037]碎料通过汽爆设备进行汽爆处理被进一步充分碎化细化，以利于均匀混合并在未来使用过程中具有高燃烧效率，其中在水蒸汽入口设置止回阀防止高压水蒸汽倒流以确保操作安全性，汽爆处理后得到的原料通过螺旋管道传送到后续处理设备(例如固液分离机)，这样不仅可减缓经受汽爆处理后的原料的出料冲击力(通过较长路径的螺旋通道)，而且有利于将汽爆处理的残余废热导出回收进行再利用。采用汽爆处理可快速粉碎初始材料，高效地形成小尺寸的均匀粉料。较佳地可采取适合的水蒸汽温度(如200~300°C，更佳地为240~280°C )，也可采取适合的压力(如I~2兆帕的压力，更佳地为1.6~1.8兆帕的压力)，也可采取适合的压力保持时间(如保持5~10分钟，更佳地保持6~7分钟)，以适应于不同种类的初始材料(即，所述的植物的根、茎、叶或它们的混合物)。
[0038]应理解，由于在后续的压力成型过程中会添加油性润滑剂进行润滑，因而不需要过多水份以避免压力成型物料粘度过大，因而对汽爆处理后的原料进行固液分离以去除其中由于引入汽爆水蒸汽形成的大量水份，而仅保留适量水份。通过固液分离机将原料中的固态部分提取出来并进行过筛(可利用震动筛分机，由于通过汽爆处理之后的原料的尺寸已经比较小，因而不必采用额外的粉碎机进行粉碎，而仅通过震动即可实现粉碎，由此可简化生物燃料制造系统以及相应的处理步骤)烘干(可利用烘干机)，以形成包含一定水份的粉料(例如草粉或木粉或草粉木粉混合物)，这是因为，如果水份过低则后续压力成型处理压出的制粒易干裂，而如果水份过高则粉料过于粘稠而易造成出粒困难甚至会发生堵塞，由此，粉料中的水份含量应保持适度。
[0039]另一方面，通过润滑剂处理机处理一种或多种生物排泄物或草药渣以形成油性的润滑剂，也就是说，可以仅采用生物排泄物(一种或多种)，也可以仅采用草药渣(一种或多种)，还可以采用生物排泄物(一种或多种)与草药渣(一种或多种)的混合物，这样的处理可包括粉碎、混合、以及必要的干燥或补水(此时所述润滑剂处理机可相应包括干燥器或补水器)，由此处理形成油性的润滑剂。在一个实施例中，润滑剂处理机还可包括真空处理腔，用于去除生物排泄物或草药渣中的残留气体。
[0040]通过压力成型设备将混合物料成型以形成圆柱形制粒，其中所述混合物料可包括所述粉料和占粉料重量0.5~2.5%的润滑剂。在压力成型过程中，虽然粉料中含有的水份也有一定的润滑粘合作用，但润滑性能较差。因此，在生物燃料颗粒产品的压力成型过程中需要添加一定量的油性润滑剂，即，所述的包含一种或多种生物排泄物或草药渣或其混合物的油性的润滑剂，可显著增加压力成型混合物料的润滑以及粘合性能。
[0041]所述粉料与所述润滑剂混合进行压力成型(例如为环模压缩成型)，所述润滑剂具有油性，在粉料之间产生润滑作用，这种油性润滑作用也有利于降低粉料与相关设备(例如成型系统的设备)之间的摩擦阻力，从而保护设备。所述润滑剂对生物燃料(例如生物燃料颗粒产品)的性能没有不利影响，而且是天然润滑剂而有利于环境保护，另外其中也包含一部分可燃成分而有利于提高生物燃料的整体燃烧效率，这些对降低制造成本都是有利的。
[0042]最后，利用冷却设备将制粒冷却形成生物燃料颗粒产品。在一个实施例中，为了防止制粒过快冷却而导致开裂，冷却设备可包括长保温管道，以使制粒具有较为平缓的冷却曲线。
[0043]余热回收使用系统，从螺旋管道和/或冷却设备连接到烘干机和/或压力成型设备。螺旋管道(例如金属螺旋管道)接收经高温汽爆处理后的原料，具有较高温度，需要降温后传送到后续处理设备；而冷却设备中的制粒才经过压力成型，也具有较高温度，并需要降温后形成最终产品。与此相反，烘干机(或干燥器)需要热量将水份烘干去除，压力成型设备也需要一定热量以保持其中混合物料的流动性和可成型性。因此，通过余热回收使用系统可将螺旋管道和/或冷却设备的余热引出回收而用于需要热量的设备，例如烘干机或压力成型设备，由此更有效地利用能源。
[0044]优选地，在本发明的各实施例中，所述压力成型设备是:环模压缩成型设备。
[0045]优选地，在本发明的各实施例中，所述环模压缩成型过程的温度为100~150°C。较佳地可为I1~140°C，例如为130°C。
[0046]优选地，在本发明的各实施例中，所述生物排泄物是兽类排泄物、鸟类排泄物、鱼类排泄物、虫类排泄物、或它们中任意多种的混合物。这样的生物排泄物作为油性润滑剂成分，在生物燃料颗粒产品的燃烧过程中也可以燃烧以提供能量，由此有助于获得高使用效率。
[0047]较佳地，在本发明的各实施例中，所述草药渣来自油性草药，例如可包括青蒿药渣。青蒿是一种含有油性的草药，由此在所述的成型过程中可提供油性润滑，而采用青蒿药渣能够以低成本提供油性润滑，这样的草药渣作为油性润滑剂成分，在生物燃料颗粒产品的燃烧过程中也可以燃烧以提供能量，由此有助于获得高使用效率。应理解，其它仍具有残余油性的草药渣也可用于形成所述油性润滑剂。
[0048]优选地，在本发明的各实施例中，所述生物燃料制造系统进一步包括:
[0049]补水机，其从水源连接到所述压力成型设备中以向所述压力成型设备中补水。
[0050]优选地，在本发明的各实施例中，所述余热回收使用系统包括:水循环系统，其具有水泵、和包围所述螺旋管道的水容器。这样，经汽爆处理后通过螺旋管道的高温原料所产生的大量余热传送到水容器中的水中，并通过水循环系统传送到需要热量的部分，例如烘干机或压力成型设备处，由此余热得到有效利用。在较佳实施例中，可水循环系统中设置控制阀，以控制余热的收集和传送路径。在另一实施例中，不采用水作为传热介质，而可采用其他传热介质，例如气体或油。
[0051]优选地，在本发明的各实施例中，所述余热回收使用系统包括:从螺旋管道经由烘干机连接到压力成型设备的热交换循环系统。这样，经汽爆处理后通过螺旋管道的高温原料所产生的大量余热传送到烘干机用于烘干处理，完成烘干操作后仍会有剩余热量，这些剩余热量进一步传送到压力成型设备处使用，由此余热得到有效利用。
[0052]较佳地，在本发明的各实施例中，通过压力成型(例如环模压缩成型)制成的所述制粒的温度为20~60°C，更佳地为30~50°C，例如40°C。在这种情况下，在成型过程中或缓慢冷却过程中的散热可被收集并回收利用。
[0053]在一个实施例中，所述余热回收使用系统中可包括用于与螺旋通道热交换的水循环管路，将汽爆处理过程中形成的余热回收使用(例如可用于烘干)以利于节能环保。
[0054]较佳地，在本发明的各实施例中，烘干后的所述粉料(例如为木粉或草粉或木粉草粉混合物)中的水份的重量百分比为17~23%，且更佳地为20~22%，例如为21%。
[0055]较佳地，在本发明的各实施例中，在所述压力成型过程中加入的所述润滑剂占所述粉料的重量的0.8~2.3%，更佳地为1.3~2.1%，例如为1.6%。
[0056]较佳地，在本发明的各实施例中，过筛后的固态原料(例如为木粉或草粉或木粉草粉混合物)的尺寸可为40~70目，例如可为45、50、55、60或65目。
[0057]较佳地，在本发明的各实施例中，所述烘干的温度为50~90°C，更佳地为60~80°C，例如为 75。。。
[0058]图1为根据本发明的实施例的生物燃料制造系统的示意图。在图1的实施例中可见，生物燃料制造系统包括:
[0059]粉碎机100，其将植物的根、茎、叶或它们的混合物粉碎形成碎料；
[0060]汽爆设备200，其包括进料口、具有止回阀的水蒸汽入口和出料口(在图中未以附图标记标出)，用于将碎料在水蒸汽中进行高压汽爆处理形成原料经出料口进入螺旋管道222 ；
[0061]固液分离机300，其将原料固液分离以获得其中的固态原料；
[0062]震动筛分机400，其将固态原料震碎过筛而获得尺寸30~80目的固态原料；
[0063]烘干机500，其烘干固态原料形成含水15~25%的粉料；
[0064]润滑剂处理机600，其将一种或多种生物排泄物或草药渣粉碎并混合均匀以形成油性的润滑剂；
[0065]压力成型设备700，将粉料与占粉料重量0.5~2.5%的润滑剂的混合物压力成型以形成圆柱形制粒；
[0066]冷却设备800，其将制粒冷却形成生物燃料颗粒产品；
[0067]余热回收使用系统900，从螺旋管道222连接到烘干机500和压力成型设备700，并从冷却设备800连接到烘干机500和压力成型设备700。
[0068]在图1的实施例中以虚线显示出余热回收使用系统900与系统的放热部分(例如螺旋管道222和冷却设备800)以及需热部分(例如烘干机500和压力成型设备700)之间的连接。
[0069]在一个实施例中，余热回收使用系统900可分别与螺旋管道222、冷却设备800、烘干机500、压力成型设备700连接，并在相应连接管路上包括控制阀，以控制余热的导出和传送。
[0070]在一个实施例中，余热回收使用系统可包括蓄热器，以收集储存来自放热部分(例如螺旋管道和冷却设备)的余热，并根据需要传送到相应的需热部分(例如烘干机或压力成型设备)使用。较佳地，所述蓄热器可以包括相变材料块，这种相变材料块在不同温度处于不同的相状态，并可在临界温度发生相变，由此在高温时蓄积所收集的余热并在需要时放热以供系统使用。
[0071]在本发明的各实施例中，采用特定的润滑剂，其源于/包含生物排泄物或草药渣，属于天然的润滑剂，不含人工化学危害成分，自然环保。
[0072]通过本发明提供的生物燃料制造系统，能够更加高效环保地制造生物燃料颗粒产品O
[0073]此外，通过本发明的各实施例提供的生物燃料制造系统，还能够实现以下至少一种优点:
[0074]①通过汽爆设备充分粉碎初始材料，以获得均匀的小尺寸原料。
[0075]②通过润滑剂处理机将油性的生物排泄物或草药渣或其混合物处理为油性润滑剂，可增强粉料的润滑性能，不仅有利于压力成型，而且还有助于实现较好的产品粘合性倉泛。
[0076]③油性润滑剂在压力成型过程中可减少粉料与设备之间的摩擦，加快成型速度，制造效率提闻50~80%,另外还可减少设备损耗。
[0077]④润滑剂采用生物排泄物或草药渣，属于纯天然物质，提高资源利用率，自然环保，而且包含可燃成分，不仅能提高燃烧效率，而且生物燃料颗粒产品在燃烧后不会产生工业污染物。
[0078]⑤通过粉料和润滑剂制成的生物燃料颗粒产品不含或仅含极少量的硫成分，对压力成型设备的侵蚀影响小。
[0079]⑥通过余热回收使用系统将来自系统高温部分(例如螺旋通道)散发的余热导出回收用于系统中需要热量的其他设备(例如烘干机)，可有效利用能源。
[0080]本发明提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本发明的范围内。
[0081]显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种生物燃料制造系统，其特征在于，包括: 粉碎机，其将植物的根、茎、叶或它们的混合物粉碎形成碎料； 汽爆设备，其包括进料口、具有止回阀的水蒸汽入口和出料口，用于将碎料在水蒸汽中进行高压汽爆处理形成原料经出料口进入螺旋管道； 固液分离机，其将原料固液分离以获得其中的固态原料； 震动筛分机，其将固态原料震碎过筛而获得尺寸30~80目的固态原料； 烘干机，其烘干固态原料形成含水15~25%的粉料； 润滑剂处理机，其将一种或多种生物排泄物或草药渣粉碎并混合均匀以形成油性的润滑剂； 压力成型设备，将粉料与占粉料重量0.5~2.5%的润滑剂的混合物压力成型以形成圆柱形制粒； 冷却设备，其将制粒冷却形成生物燃料颗粒产品； 余热回收使用系统，从螺旋管道和/或冷却设备连接到烘干机和/或压力成型设备。
2.如权利要求1所述的生物燃料制造系统，其特征在于， 所述压力成型设备是:环模压缩成型设备。
3.如权利要求1所述的生物燃料制造系统，其特征在于， 所述生物排泄物是兽类排泄物、鸟类排泄物、鱼类排泄物、虫类排泄物、或它们中任意多种的混合物。
4.如权利要求1至3中任一项所述的生物燃料制造系统，其特征在于，进一步包括: 补水机，其从水源连接到所述压力成型设备中以向所述压力成型设备中补水。
5.如权利要求1至3中任一项所述的生物燃料制造系统，其特征在于， 所述余热回收使用系统包括:水循环系统，其具有水泵、和包围所述螺旋管道的水容器。
6.如权利要求1至3中任 一项所述的生物燃料制造系统，其特征在于， 所述余热回收使用系统包括:从螺旋管道经由烘干机连接到压力成型设备的热交换循环系统。
【文档编号】C10L5/44GK104130815SQ201410276853
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】朱炎, 周芹, 李占伟 申请人:朱炎