一種利用生物質(zhì)進行炭、氣、液、油聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用生物質(zhì)進行炭、氣、液、油聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)及生產(chǎn)方法，屬于生物 質(zhì)能源利用技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物質(zhì)能蘊藏在植物、動物和微生物等可以生長的有機物中，它是由太陽能轉(zhuǎn)化 而來的。地球上的生物質(zhì)能資源較為豐富，而且是一種無害的能源。地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn) 生的物質(zhì)有1730億噸，其中蘊含的能量相當于全世界能源消耗總量的10-20倍，但目前的利 用率不到3%。
[0003] 生物質(zhì)能具有如下特點：（1)可再生性:生物質(zhì)能屬可再生資源，生物質(zhì)能由于通 過植物的光合作用可以再生，與風能、太陽能等同屬可再生能源，資源豐富，可保證能源的 永續(xù)利用。（2)低污染性:生物質(zhì)的硫含量、氮含量低、燃燒過程中生成的S〇x、N〇x較少;生物 質(zhì)作為燃料時，由于它在生長時需要的二氧化碳相當于它排放的二氧化碳的量，因而對大 氣的二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應。（3)廣泛分布性:缺乏煤炭的地 域，可充分利用生物質(zhì)能。（4)生物質(zhì)燃料總量十分豐富:生物質(zhì)能是世界第四大能源，僅次 于煤炭、石油和天然氣。根據(jù)生物學家估算，地球陸地每年生產(chǎn)1000~1250億噸生物質(zhì)；海 洋年生產(chǎn)500億噸生物質(zhì)。生物質(zhì)能源的年生產(chǎn)量遠遠超過全世界總能源需求量，相當于目 前世界總能耗的10倍。
[0004] 目前，在生物質(zhì)的利用處理方面，其中一部分當做飼料以外，大部分采用氣化爐使 其燃燒，并利用其燃燒過程中產(chǎn)生的可燃氣體作為能源再次利用，植物生物質(zhì)(主要包括鋸 末、林木枝杈、雜草、松針樹葉、各種果核、皮、農(nóng)作物秸桿，牛羊畜糞，食用菌渣等）中的碳元 素質(zhì)量分數(shù)約為40%，其次為氫、氮、氧、鎂、硅、磷、鉀、鈣等微量元素。植物秸桿的有機成分 以纖維素，半纖維素為主，質(zhì)量分數(shù)占50 %。這些生物質(zhì)原料，在缺氧條件下加熱或者燃燒， 使之發(fā)生復雜的熱學化學反應的能量轉(zhuǎn)換過程，此過程實質(zhì)上是生物質(zhì)中的碳、氫、氧等元 素的原子，在反應條件下按照化學鍵的成鍵原理，變成一氧化碳、甲烷、氫氣等可燃性氣體 的分子，這樣生物質(zhì)中的大部分能源就能轉(zhuǎn)移到這些氣體中。
[0005] 現(xiàn)有運行的氣化爐雖然應用于對生物質(zhì)原料利用領域，但也存在著下列一些問 題：
[0006] 1、一些氣化爐對生物質(zhì)原料要求比較高，必須把生物質(zhì)原料粉碎成細小的顆粒， 因此必須添加功率較大的粉碎機，從而造成生物質(zhì)利用的成本加大。由于原料破碎成細小 顆粒，氣化爐運行溫度高達140_1300°C，雖然產(chǎn)出氣體中焦油成分及冷凝物含量較低，碳元 素轉(zhuǎn)化率可達40%，但是由于運行溫度高，易燒結(jié)，使氣化爐發(fā)生結(jié)渣而喪失氣化功能，故 選材較難，使可利用的生物質(zhì)原料范圍變窄，不利于生物質(zhì)利用的推廣。
[0007] 2、在燃燒過程中產(chǎn)生的木焦油問題是影響氣化的最大障礙。許多氣化爐在氣化過 程中對夾雜在可燃氣體中的木焦油沒有進行濾除，因而產(chǎn)生氣味并導致在氣化的使用過程 中木焦油粘附在各類燃燒器的噴嘴上，使燃氣灶具、燃氣鍋爐或者燃氣發(fā)電機組無法長時 間運行，這樣直接影響了生物質(zhì)能源的利用。
[0008] 3、對生物質(zhì)原料存放的環(huán)境及原料的單一使用的要求下，也使一些氣化爐無法推 廣應用，有的氣化爐因為沒有水分分離裝置，因此要求被氣化的原料含水量保持在4%以 下，否則氣化出的氣體，因含水量過高而無法點燃，而目前生物質(zhì)原料一般為露天存放，極 易受到自然天氣的影響，如雨水或潮濕的環(huán)境容易使生物質(zhì)原料變潮，在加上使用的原料 單一，影響了氣化爐的產(chǎn)量和質(zhì)量，氣化爐工作的連續(xù)性將遭到破壞。
[0009] 4、造成對環(huán)境的污染，許多氣化爐由于設計的缺陷，造成煙霧對大氣的污染及難 分解物質(zhì)對土壤的破壞，許多氣化爐在氣化過程中產(chǎn)生了灰渣與木焦油混合在一起的混合 物，由于木焦油具有極強的抗氧化性，所以這種混合物在自然條件下很難分解，大量混合物 的產(chǎn)生會造成對土壤的破壞。
[0010] 5、許多功能完備的進口氣化爐設備，價格昂貴、投資額度大，回收周期長，影響生 物質(zhì)資源的利用。
[0011]此外傳統(tǒng)的制炭工藝一般采用燜燒、干餾燒制，上述傳統(tǒng)工藝具有資源浪費、生產(chǎn) 周期長、產(chǎn)量低、而且質(zhì)量差，同時在燜燒或干餾燒制過程產(chǎn)生一定大氣污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對現(xiàn)有技術(shù)中上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用生物質(zhì)進行炭、氣、 液、油聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)及生產(chǎn)方法，工藝設備簡單，資源利用率高，炭化生產(chǎn)時間短，運行穩(wěn)定， 排放的污染物少，易于推廣。
[0013]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種利用生物質(zhì)進行炭、氣、液、油 聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)，包括炭化爐、旋風分離器、冷凝器、除焦器、風機、氣體凈化裝置;其中
[0014] 所述炭化爐用于對生物質(zhì)原料炭化，炭化過程中產(chǎn)生生物質(zhì)燃氣以及生物質(zhì)炭， 所述生物質(zhì)燃氣通過所述炭化爐的氣體出口輸出；
[0015] 所述旋風分離器與所述炭化爐的氣體出口連接，除掉所述生物質(zhì)燃氣中的大顆粒 物質(zhì)并輸出；
[0016] 所述氣體凈化裝置設置在所述系統(tǒng)的末端，用于凈化所述系統(tǒng)前端輸出的生物質(zhì) 燃氣；
[0017] 所述風機設置在所述旋風分離器與所述氣體凈化裝置之間，為所述生物質(zhì)燃氣在 所述系統(tǒng)內(nèi)部的流動提供動力；
[0018] 所述冷凝器設置在所述旋風分離器與所述氣體凈化裝置之間，所述冷凝器具有木 醋液出口；
[0019] 所述除焦器設置在所述旋風分離器與所述氣體凈化裝置之間，所述除焦器具有焦 油出口。
[0020] 作為進一步的優(yōu)選，所述冷凝器包括一級冷凝器和二級冷凝器，所述除焦器包括 一級除焦器和二級除焦器;按炭化爐中產(chǎn)生氣體的流向，所述一級冷凝器、一級除焦器、二 級冷凝器、二級除焦器依次連接。
[0021] 作為進一步的優(yōu)選，所述一級冷凝器與所述旋風分離器連接;所述風機設置在所 述二級除焦器與所述氣體凈化裝置之間。
[0022] 作為進一步的優(yōu)選，所述氣體凈化裝置包括依次連接的洗氣塔以及干燥裝置。
[0023] 作為進一步的優(yōu)選，還包括末級除焦器，所述末級除焦器設置在所述洗氣塔與所 述干燥裝置之間。
[0024] 作為進一步的優(yōu)選，所述冷凝器中采用循環(huán)水冷卻，所述二級冷凝器中循環(huán)水的 溫度低于一級冷凝器中循環(huán)水的溫度。
[0025] 作為進一步的優(yōu)選，所述一級除焦器中放置磨腳石，磨腳石的表面孔洞可以很好 的吸附焦油，所述二級除焦器中放置玉米芯，所述末級除焦器中放置磨腳石和玉米芯的混 合物。用于對不同階段的木焦油進行吸附。
[0026] 作為進一步的優(yōu)選，所述炭化爐為敞口式炭化爐，其中
[0027] 所述炭化爐內(nèi)設置有承接網(wǎng)用于承載生物質(zhì)原料;把生物質(zhì)原料放入承接網(wǎng)上 部，使得炭化爐的底部位置留有部分空氣，加速了炭化升溫時間，縮短了炭化時間，炭化的 總時間為6-8小時，節(jié)約了成本。
[0028] 所述炭化爐的氣體出口所在爐壁為中空腔室結(jié)構(gòu)，所述中空腔室與所述炭化爐爐 腔之間具有公用腔壁，所述公用腔壁上開設有中心孔及4-10個周邊孔，所述周邊孔以所述 中心孔為圓心均勾分布。
[0029] 作為進一步的優(yōu)選，所述中心孔與所述周邊孔的開孔面積總和與所述公用腔壁面 積的比例為
[0030] 作為進一步的優(yōu)選，所述洗氣塔里放入循環(huán)的堿溶液，所述洗氣塔之后連接有水 封裝置。
[0031] 作為進一步的優(yōu)選，還包括木醋液收集裝置、木焦油收集裝置以及氣體收集裝置， 其中所述木醋液收集裝置與所述木醋液出口連接，所述木焦油收集裝置與所述木焦油出口