本发明涉及的是一种无动力生物质制备炭、液、气多联产系统及方法。属于林农生物质炭气化技术领域。
背景技术：
当前农林生物质制炭、气化技术的主要设备有炭窑、烧炭炉和固定床气化炉，在生产中也暴露了现行炭化气化设备的诸多问题，而使得该项技术在推广中遇到了严峻的考验。其中最重要的三个问题：
（1）传统的炭窑只能烧炭，烧炭过程中产生的生物质混合气体释放到大气中造成严重污染，这种炭窑应当淘汰，严禁使用；
（2）当前的炭化炉技术参差不齐，环保风险大，关键是基本都需要风机动力和其他运行动力辅助，增加大量能耗；
（3）当前的固定床气化炉对原料要求较严格，需要的原料要求粒度大小均匀并有一定的密度如稻壳，使得多种农林生物质原料目前无法直接利用，需要经过粉碎加工才有可能利用；无论是上吸式还是下吸式气化炉也基本都需要风机带动，造成能源浪费、噪声污染。容易局部烧穿、搭桥、漏气，炉内可燃气存储空间大，极易造成爆炉，安全隐患严重。
以上三个问题使得目前很多生物质炭化、气化难以运行而停产。因此寻找能适用各种农林生物质原料，并且可以安全稳定生产、环保过关的新型气化炉设备是当前研究的重点问题。
技术实现要素：
本发明提出的是一种无动力生物质制备炭、液、气多联产系统及方法，其目的旨在利用气体温差产生的压差，实现无外加动力能自动运行，制备炭、液、气三相产品，有效解决现有技术所存在的上述三个问题。
本发明的技术解决方案：无动力生物质制备炭、液、气多联产系统，其结构是：底座1设有点火口2、空气加热室4和集气室5，底座1上放置反应室3；集气室5的出气口与冷凝分离塔9的进气口相连；空气加热室4的进气口与冷凝分离塔9的出气口相连，空气加热室4的出气口与点火口2相连；冷凝分离塔9的上侧部连接空气管8，冷凝分离塔9的顶部设有可燃气体出口10送至用气点，冷凝分离塔9的底部设冷凝分离液出口7插入集液槽6中。
本发明的有益效果：
1）不需要外加动力实现自动运行；
2）仅将反应室的生物质点火后，便可产出固、液、气三相产品----生物质炭、生物质有机液、生物质可燃气，无污染物、无废水废气、无噪声；
3）气化剂空气先经过冷凝分离塔预热，同时也使混合气体降温冷凝。预热的空气再经过加热室加温后进入反应室，实现了该降温的降温，该加热的加热，充分利用系统能源，实现自循环；
4）实现农林生物质原料炭化、气化的工业化生产，同时产生炭、液、气三种产品，解决了各种农林生物质原料高效、无公害、资源化利用的难题，真正的低碳、节能、环保、高效。
附图说明
附图1是无动力生物质制备炭、液、气多联产系统的结构示意图。
附图中的1是底座、2是点火口、3是反应室、4是空气加热室、5是集气室、6是集液槽、7是有机液出口、8是空气管、9是冷凝分离塔、10是可燃气体出口。
具体实施方式
对照附图1，无动力生物质制备炭、液、气多联产系统，其结构是底座1设有点火口2、空气加热室4和集气室5，底座1上放置反应室3；集气室5的出气口与冷凝分离塔9的进气口相连；空气加热室4的进气口与冷凝分离塔9的出气口相连，空气加热室4的出气口与点火口2相连；冷凝分离塔9的上侧部连接空气管8，冷凝分离塔9的顶部设有可燃气体出口10送至用气点，冷凝分离塔9的底部设冷凝分离液出口7插入集液槽6中。
所述点火口2带有可关闭的门，点火口2底部设置防反喷阀。
所述反应室3的底部设置耐温格栅。
所述集液槽6设置溢流口与有机液储池相连，溢流口高度高于出液口10cm。
所述空气管8的进口与点火口2持平。
所述集气室5的出气口与冷凝分离塔9的进气口相连的管道上设置蝶阀，以防回火。
实施例
设无动力生物质制备炭、液、气多联产系统中的反应室容积为9m3，反应室直径2m。
无动力生物质制备炭、液、气，包括如下步骤：
1.装料
将反应室3从系统上吊下平置在地面，再将生物质原料机制碳棒装满反应室，装上底部格栅后吊放在底座1上，底座1与反应室3的接触面由耐高温石墨密封垫密封；
2.点火
打开点火口2的门进行点火，点火用可燃气或柴火将反应室3内的机制碳棒局部即点火口2上方部分点燃即可；
3.自运行反应
机制炭棒点燃后，反应室3内的气体，起初含空气的烟气热混合气体温度升高而膨胀，形成微正压（压差），并通过原料机制炭棒的空隙自然向反应室3上方流动，热混合气体到达反应室3顶部后靠压差作用再向下流动，同样通过原料机制炭棒的空隙向反应室3下方流动至底座1的集气室5，混合气体出集气室5的温度为300～450℃，热混合气体通过连接管道进入冷凝分离塔9，经冷却后气体从可燃气出口10送入用气点；反应室温度逐步升至500-800℃，系统内的气体靠反应温度上升而膨胀产生压差形成气流流动，而气流的流动使进气口产生微负压，出气口产生微正压实现自循环；可燃气出口10应比点火口2空气进口8高10cm以上，三口外部压力均为常压；
4.冷凝分离
1）自运行反应形成后，打开点火口（2）底部的防反喷阀板，关闭点火口的门；这样反应所需的空气靠微负压便从进气口8吸入，从进气口8吸入的冷空气经过冷凝分离塔，与热混合气体进行热交换，使冷空气预热，热混合气体冷却；
2）预热后的空气进入底座1上的集气室5的夹层再次加热，最后通过点火口2进入反应室3参与反应；
5.制备气、液、炭
1）冷却后的混合气体将可燃气与有机液分离，其中可燃气从可燃气出口10送入用气点；
2）冷却后的混合气体将可燃气与有机液分离，有机液靠自重向下汇集从有机液出口7汇入集液池6，有机液出口7靠集液池6内的液体密封，液面比有机液出口7高10cm；
3）系统自运行反应18h后，反应终止，关闭进气口8和出气口10，封闭自然冷却3h后将反应室3吊放至密封冷却台继续自然冷却，15h后出炭；
6.技术指标
原料消耗6t/炉机制碳棒，经连续18h运行后封炉冷却，得机制炭2t；冷凝得到600kg生物质有机液，有机物含量为8-10%；生成的可燃性气体可供2t/h、0.2mpa蒸汽锅炉用热，燃气热值为4800~6500kj/nm3。