生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)，包括酸反應(yīng)容器、過濾機(jī)、干燥機(jī)、堿反應(yīng)容器和賦活反應(yīng)器，所述酸反應(yīng)、堿反應(yīng)容器分別用于將生物質(zhì)灰渣與酸、堿進(jìn)行反應(yīng)；所述過濾機(jī)用于對(duì)酸反應(yīng)或堿反應(yīng)完成后的物料進(jìn)行固液分離；所述干燥機(jī)用于對(duì)經(jīng)過濾機(jī)過濾后所得濾液進(jìn)行干燥；所述賦活反應(yīng)器用于將經(jīng)酸反應(yīng)容器和堿反應(yīng)容器反應(yīng)剩余的生物質(zhì)炭渣賦活成活性炭。本實(shí)用新型以較簡單的工藝、較低的生產(chǎn)成本進(jìn)行生物質(zhì)灰渣深加工，制取得到高品質(zhì)的鉀基復(fù)合肥、無機(jī)硅化合物以及活性炭產(chǎn)品，不殘留灰渣，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)灰渣的全面綜合利用，既解決了生物質(zhì)灰渣的去處，又大幅度提高了生物質(zhì)灰渣附加值，促進(jìn)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展。
【專利說明】生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及生物質(zhì)經(jīng)能源利用后殘余灰渣的處理與利用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種將生物質(zhì)灰渣分別參與酸反應(yīng)、堿反應(yīng)和賦活反應(yīng)，對(duì)生物質(zhì)灰渣中的有益成分進(jìn)行全面提取與綜合利用的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源、環(huán)保形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻，生物質(zhì)能源方興未艾，常見的有直燃、熱解氣化等生物質(zhì)能源利用形式。生物質(zhì)種類豐富，常見的有各種秸桿、林業(yè)及木材工業(yè)剩余物、竹子及竹加工業(yè)剩余物、稻殼、各類果殼、甘蔗渣、玉米芯等生物質(zhì)進(jìn)行了能源利用后會(huì)殘余一定量的灰渣，灰渣質(zhì)量通常占生物質(zhì)原料質(zhì)量的百分之十幾。有些種類的生物質(zhì)灰渣較少，灰渣質(zhì)量僅占生物質(zhì)原料質(zhì)量的百分之幾，比如木類、棉花桿；而有些種類的生物質(zhì)灰渣較多，灰渣質(zhì)量超過生物質(zhì)原料質(zhì)量的20%，比如稻草、甘薯。國內(nèi)建設(shè)的直燃式生物質(zhì)發(fā)電廠已超過100家，每家每天消耗的生物質(zhì)多達(dá)幾百噸甚至上千噸，所產(chǎn)生的灰渣多達(dá)幾十噸至幾百噸。國內(nèi)還有一批熱解氣化式生物質(zhì)能源裝置，每套裝置每天也能產(chǎn)生幾噸乃至幾十噸灰渣。
[0003]生物質(zhì)灰渣堆密度較小，溫度較高，含有一定量的殘?zhí)浚以逊旁趶S內(nèi)帶來占用場(chǎng)地、環(huán)境污染、火災(zāi)隱患等，給生物質(zhì)能源運(yùn)營機(jī)構(gòu)帶來較大煩惱，影響到生物質(zhì)能源行業(yè)的發(fā)展。
[0004]據(jù)研究，生物質(zhì)灰渣中富含硅(Si)、鉀⑷、磷⑵、鈣(Ca)、鎂(Mg)等，特別是硅和鉀在多數(shù)灰渣中含量較高。由于燃燒和熱解氣化技術(shù)的原因，灰渣中往往還會(huì)含有部分碳(C)。采用合適的技術(shù)，以較低的成本、較簡單的工藝充分利用這些資源，成為一項(xiàng)新興課題。國內(nèi)外已有較多機(jī)構(gòu)及個(gè)人在生物質(zhì)灰渣綜合利用方面進(jìn)行了大量研發(fā)，且已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。比如發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?00610069650.7、名稱為利用生物質(zhì)能秸桿發(fā)電廠的秸桿灰生產(chǎn)磷鉀復(fù)合肥的方法的申請(qǐng)文件中公開了一種將秸桿灰與酸度調(diào)和劑、粘合劑反應(yīng)，制成磷鉀復(fù)合肥的方法，再如發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110382347.3、名稱為秸桿灰渣免燒成型建筑材料及制備方法的申請(qǐng)文件中公開了一種將秸桿灰渣與水泥、生石灰、生石膏等材料反應(yīng)制取建筑材料。但是，這些研究大部分集中在灰渣的直接應(yīng)用上，并沒能充分挖掘灰渣中硅、鉀、碳的價(jià)值，而且在利用生物質(zhì)灰渣時(shí)還需要額外添加一些原料，生物質(zhì)灰渣中的有益成分也不能被充分提取利用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)，將生物質(zhì)灰渣分別與酸、堿反應(yīng)后，再進(jìn)行賦活反應(yīng)，以綜合利用的方式消化掉生物質(zhì)灰渣，既解決了生物質(zhì)灰渣的去處，又大幅度提高了生物質(zhì)灰渣的附加值，促進(jìn)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提出如下技術(shù)方案:一種生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)，包括:酸反應(yīng)容器、過濾機(jī)、干燥機(jī)、堿反應(yīng)容器和賦活反應(yīng)器，所述酸反應(yīng)容器與堿反應(yīng)容器相連，分別用于將生物質(zhì)灰渣與酸進(jìn)行反應(yīng)和將生物質(zhì)灰渣與堿進(jìn)行反應(yīng)；所述過濾機(jī)用于對(duì)酸反應(yīng)或堿反應(yīng)完成后的物料進(jìn)行固液分離；所述干燥機(jī)用于對(duì)經(jīng)過濾機(jī)過濾后所得濾液進(jìn)行干燥，得到鉀基復(fù)合肥或無機(jī)硅化合物；所述賦活反應(yīng)器與堿反應(yīng)容器或酸反應(yīng)容器相連，用于將經(jīng)酸反應(yīng)容器和堿反應(yīng)容器反應(yīng)剩余的生物質(zhì)炭渣賦活成活性炭。
[0007]優(yōu)選地，還包括破碎機(jī)，所述破碎機(jī)與酸反應(yīng)容器或堿反應(yīng)容器相連，用于將生物質(zhì)灰渣進(jìn)行破碎。
[0008]還包括沉淀及水處理系統(tǒng)，所述沉淀及水處理系統(tǒng)與所述過濾機(jī)相連，用于對(duì)過濾后所得濾液中的固體物進(jìn)行沉淀，并回收再利用。
[0009]所述酸反應(yīng)容器和堿反應(yīng)容器選用釜式反應(yīng)器或塔式反應(yīng)器或管式反應(yīng)器。
[0010]所述賦活反應(yīng)器加熱方式選用內(nèi)熱式加熱方式或外熱式加熱方式，結(jié)構(gòu)上采用滾筒式結(jié)構(gòu)或固定窯式結(jié)構(gòu)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:(I)從生物質(zhì)殘?jiān)兄迫〕龅漠a(chǎn)物能夠工業(yè)化生產(chǎn)，并且能夠產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益；(2)原料來源很廣，以較小的成本、較簡單的系統(tǒng)有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)生物質(zhì)灰渣中各有益成分的提取及對(duì)生物質(zhì)灰渣高附加值地應(yīng)用；(3)以綜合利用的方式消化掉生物質(zhì)灰渣，既解決了灰渣的去處，又大幅度提高了灰渣附加值，促進(jìn)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)的工作原理示意圖。
[0014]圖中元件標(biāo)號(hào)為:
[0015]1、料斗，2、破碎機(jī)，3、輸送機(jī)，4、酸液噴淋裝置，5、酸反應(yīng)容器，6、過濾機(jī)，7、干燥機(jī)，8、輸送機(jī)，9、堿液噴淋裝置，10、堿反應(yīng)容器，11、過濾機(jī)，12、干燥機(jī)，13、輸送機(jī)，14、賦活反應(yīng)器，15、沉淀及水處理系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型所揭示的一種生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)，以綜合利用的方式將生物質(zhì)灰渣中的有益成分全部提取出來，包括料斗1，破碎機(jī)2，輸送機(jī)3、8、13，酸反應(yīng)容器5，過濾機(jī)6、11，干燥機(jī)7、12，堿反應(yīng)容器10，賦活反應(yīng)器14，沉淀及水處理系統(tǒng)15。所述料斗I與破碎機(jī)2相連，用于盛裝生物質(zhì)灰渣，料斗I中的生物質(zhì)灰渣進(jìn)入破碎機(jī)2中進(jìn)行破碎，所述破碎機(jī)2用于將生物質(zhì)灰渣破碎成粒徑為45 μ m?150 μ m的細(xì)粉，作為后期反應(yīng)的原料。
[0018]所述破碎機(jī)2經(jīng)輸送機(jī)3與所述酸反應(yīng)容器5相連，生物質(zhì)灰渣被輸送到酸反應(yīng)容器5參與反應(yīng)。所述酸反應(yīng)容器5內(nèi)設(shè)置酸液噴淋裝置4，用于向生物質(zhì)灰渣中加入酸溶液，使得生物質(zhì)灰渣與酸進(jìn)行反應(yīng)，提取生物質(zhì)灰渣中的鉀、磷、硅、鈣、鎂等元素。所述酸反應(yīng)容器選用釜式反應(yīng)器或塔式反應(yīng)器或管式反應(yīng)器。
[0019]所述過濾機(jī)6與酸反應(yīng)容器5相連，生物質(zhì)灰渣在酸反應(yīng)容器5中充分反應(yīng)完成后，進(jìn)入到過濾機(jī)6中進(jìn)行過濾，將反應(yīng)后剩余的生物質(zhì)灰渣與反應(yīng)后所得濾液進(jìn)行分離。
[0020]所述干燥機(jī)7與過濾機(jī)6相連，用于對(duì)所述反應(yīng)后所得濾液進(jìn)行干燥，制取出鉀磷娃隹丐鎂復(fù)合肥。
[0021]所述過濾機(jī)6經(jīng)輸送機(jī)8與所述堿反應(yīng)容器10相連，經(jīng)酸反應(yīng)后剩余的生物質(zhì)灰渣被輸送到堿反應(yīng)容器10內(nèi)，本實(shí)施例中以酸反應(yīng)容器5在前、堿反應(yīng)容器10在后介紹生物質(zhì)灰渣分別進(jìn)行酸、堿反應(yīng)的過程，在其他實(shí)施例中，所述酸反應(yīng)容器5與堿反應(yīng)容器10連接的前后位置可以具體根據(jù)生物質(zhì)灰渣種類的不同進(jìn)行前后更換。所述堿反應(yīng)容器10內(nèi)設(shè)置堿溶液噴淋器，用于向剩余的生物質(zhì)灰渣中加入堿溶液，使得生物質(zhì)灰渣與堿進(jìn)行反應(yīng)，提取剩余的生物質(zhì)灰渣中的硅元素。所述堿反應(yīng)容器選用釜式反應(yīng)器或塔式反應(yīng)器或管式反應(yīng)器。
[0022]所述過濾機(jī)11與堿反應(yīng)容器10相連，剩余的生物質(zhì)灰渣在堿反應(yīng)容器10中充分反應(yīng)完成后，進(jìn)入到過濾機(jī)11中進(jìn)行過濾，生物質(zhì)灰渣經(jīng)酸、堿反應(yīng)后剩余成生物質(zhì)炭渣，所述將過濾機(jī)11用于將剩余的生物質(zhì)炭渣與反應(yīng)后所得濾液進(jìn)行分離。
[0023]所述干燥機(jī)12與過濾機(jī)11相連，用于對(duì)經(jīng)堿反應(yīng)后所得濾液進(jìn)行干燥，制取出無機(jī)硅化合物，如硅酸鈉、白炭黑等。
[0024]所述過濾機(jī)11經(jīng)輸送機(jī)13與所述賦活反應(yīng)器14相連，剩余的生物質(zhì)炭渣被輸送到賦活反應(yīng)器14中參與賦活反應(yīng)，所述賦活反應(yīng)器結(jié)構(gòu)上采用滾筒式或固定窯式，加熱方式選用內(nèi)熱式加熱方式或外熱式加熱方式。
[0025]所述沉淀及水處理系統(tǒng)15分別與所述過濾機(jī)6和過濾機(jī)11相連，用于對(duì)經(jīng)過濾機(jī)6和過濾機(jī)11過濾出的反應(yīng)后所得濾液進(jìn)行處理，沉淀出反應(yīng)后所得濾液中的固體物后對(duì)固體物進(jìn)行回收再利用，并且對(duì)濾液進(jìn)行酸堿中和后排出，避免濾液直接排出造成的污染問題。
[0026]如圖2所示，本實(shí)用新型所揭示的一種生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)的工作原理示意圖，包括以下步驟:
[0027]步驟一，將生物質(zhì)灰渣與酸反應(yīng)，提取生物質(zhì)灰渣中的有益元素，制取鉀基復(fù)合肥；
[0028]具體來說，將酸加入生物質(zhì)灰渣中，攪拌混合均勻,攪拌的同時(shí)對(duì)生物質(zhì)灰渣進(jìn)行加熱，所述生物質(zhì)灰渣在溫度為70°C?100°C、常壓條件下或在溫度為120°C?151°C，壓力為0.2MPa?0.5MPa條件下與酸充分反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為I?4小時(shí)，提取出生物質(zhì)灰渣中的鉀、磷、硅、鈣、鎂等元素，反應(yīng)完成后出料并進(jìn)行過濾，實(shí)現(xiàn)剩余的生物質(zhì)灰渣與反應(yīng)后所得濾液的分離，反應(yīng)后所得濾液經(jīng)干燥后制成鉀基復(fù)合肥(如鉀磷硅鈣鎂復(fù)合肥)，可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，剩余的生物質(zhì)灰渣則繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的反應(yīng)。
[0029]其中，所述酸選用鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)中的一種或幾種的組合，根據(jù)生物質(zhì)灰渣的種類不同選擇不同的酸溶液。所用酸的用量根據(jù)生物質(zhì)灰渣種類的不同而不同，以與生物質(zhì)灰渣中的鉀、鈣、鎂等元素充分反應(yīng)為最佳。
[0030]步驟二，將生物質(zhì)灰渣與堿反應(yīng)，提取生物質(zhì)灰渣中的硅元素，制取無機(jī)硅化合物。[0031 ] 具體來說，將堿加入所述剩余的生物質(zhì)灰渣中，攪拌混合均勻，攪拌的同時(shí)對(duì)生物質(zhì)灰渣進(jìn)行加熱，所述生物質(zhì)灰渣在溫度為70°C?100°C、常壓條件下或在溫度為120°C?151°C，壓力為0.2MPa?0.5MPa條件下與堿充分反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為I?4小時(shí)，提取出剩余生物質(zhì)灰渣中的硅元素，反應(yīng)完成后對(duì)剩余的生物質(zhì)炭渣與反應(yīng)后所得濾液的混合物進(jìn)行過濾，實(shí)現(xiàn)固液分離，反應(yīng)后所得濾液經(jīng)干燥后制成無機(jī)硅化合物，在建筑材料、洗滌用品工業(yè)等領(lǐng)域都可以進(jìn)行使用，剩余的生物質(zhì)炭渣則繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的反應(yīng)。
[0032]其中，所述堿選用氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈣(Ca (OH) 2)、純堿(Na2CO3)中的一種或幾種的組合，根據(jù)生物質(zhì)灰渣的種類不同選擇不同的堿溶液。所用堿的用量根據(jù)生物質(zhì)灰渣種類的不同而不同，以與生物質(zhì)灰渣中的硅元素充分反應(yīng)為最佳。
[0033]步驟三，將經(jīng)步驟一、步驟二反應(yīng)后剩余的生物質(zhì)炭渣進(jìn)行賦活反應(yīng)，制取活性炭。
[0034]具體來說，將生物質(zhì)炭渣進(jìn)行賦活反應(yīng)，提取出生物質(zhì)灰渣中的碳元素，制取出的活性炭可以實(shí)現(xiàn)水凈化及污水處理、氣體凈化、食品的脫色等多種用途，所述賦活反應(yīng)選用化學(xué)賦活法或物理賦活法或化學(xué)賦活法與物理賦活法的組合，所述化學(xué)賦活法包括磷酸法、堿法，所述物理賦活法包括水蒸汽法、CO2法。
[0035]下面以生物質(zhì)灰渣種類為稻草燃燒后殘余灰渣為例，說明本實(shí)用新型對(duì)生物質(zhì)灰渣綜合利用的處理過程。生物質(zhì)灰渣通過輸送裝置(圖未示)被送入料斗I中，再經(jīng)破碎機(jī)2破碎成粒徑為45 μ m-150 μ m細(xì)粉后通過輸送機(jī)3送入酸反應(yīng)容器5中，酸液噴淋裝置4向生物質(zhì)灰渣中噴入硫酸(H2SO4)溶液，生物質(zhì)灰渣與硫酸的質(zhì)量比為1: 0.5-1: 1.5，酸反應(yīng)容器5中的生物質(zhì)灰渣在溫度為80°C?95°C、常壓條件下與硫酸充分反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1-4小時(shí)，反應(yīng)后進(jìn)行出料，進(jìn)入到過濾機(jī)6進(jìn)行液固分離,分離出的反應(yīng)后所得濾液經(jīng)干燥機(jī)7干燥得到鉀磷硅鈣鎂復(fù)合肥，分離出的剩余的生物質(zhì)灰渣經(jīng)輸送機(jī)8被送入到堿反應(yīng)容器10中。
[0036]堿液噴淋裝置9向生物質(zhì)灰渣中噴入純堿(Na2CO3)溶液，堿反應(yīng)容器10中的生物質(zhì)灰渣在溫度為80°C?95°C、常壓條件下與純堿充分反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為1-4小時(shí)，反應(yīng)后進(jìn)行出料，進(jìn)入到過濾機(jī)11進(jìn)行液固分離，分離出的反應(yīng)后所得濾液經(jīng)干燥機(jī)12干燥得到硅酸鈉，分離出的剩余的生物質(zhì)灰渣經(jīng)輸送機(jī)13被送入到賦活反應(yīng)器14中進(jìn)行賦活反應(yīng)，制取出活性炭，過濾機(jī)6和過濾機(jī)11中過濾出的濾液經(jīng)輸送管道送入到沉淀及水處理系統(tǒng)中，進(jìn)行沉淀、酸堿中和處理，沉淀出的固體物進(jìn)行回收利用、中和后的濾液進(jìn)行外排出去。
[0037]本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本實(shí)用新型的教示及揭示而作種種不背離本實(shí)用新型精神的替換及修飾，因此，本實(shí)用新型保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本實(shí)用新型的替換及修飾，并為本專利申請(qǐng)權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)，其特征在于，包括酸反應(yīng)容器、過濾機(jī)、干燥機(jī)、堿反應(yīng)容器和賦活反應(yīng)器，所述酸反應(yīng)容器與堿反應(yīng)容器相連，分別用于將生物質(zhì)灰渣與酸進(jìn)行反應(yīng)和將生物質(zhì)灰渣與堿進(jìn)行反應(yīng)；所述過濾機(jī)用于對(duì)酸反應(yīng)或堿反應(yīng)完成后的物料進(jìn)行固液分離；所述干燥機(jī)用于對(duì)經(jīng)過濾機(jī)過濾后所得濾液進(jìn)行干燥；所述賦活反應(yīng)器與堿反應(yīng)容器或酸反應(yīng)容器相連，用于將經(jīng)酸反應(yīng)容器和堿反應(yīng)容器反應(yīng)剩余的生物質(zhì)炭渣賦活成活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)，其特征在于，還包括破碎機(jī)，所述破碎機(jī)與酸反應(yīng)容器或堿反應(yīng)容器相連，用于將生物質(zhì)灰渣進(jìn)行破碎。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)，其特征在于，還包括沉淀及水處理系統(tǒng)，所述沉淀及水處理系統(tǒng)與所述過濾機(jī)相連，用于對(duì)過濾后所得濾液中的固體物進(jìn)行沉淀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)，其特征在于，所述酸反應(yīng)容器和堿反應(yīng)容器選用釜式反應(yīng)器或塔式反應(yīng)器或管式反應(yīng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)灰渣綜合利用的系統(tǒng)，其特征在于，所述賦活反應(yīng)器加熱方式選用內(nèi)熱式加熱方式或外熱式加熱方式，結(jié)構(gòu)上采用滾筒式結(jié)構(gòu)或固定窯式結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】C05G1/00GK203613119SQ201320447399
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】王兢 申請(qǐng)人:王兢