[发明专利]利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉属于生物质原料炭化技术领域，特别涉及一种利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备及制备方法。

背景技术

生物质是植物通过光合作用产生的有机物，生物质能是太阳能的一种，生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器，作为植物生物质的主要成分——木质素和纤维素，每年约1640亿吨的速度再生，如以能量换算相当于石油产量的15~20倍，如果这部分资源能够得到很好的利用，人类相当于拥有一个取之不尽用之不竭的资源宝库。而且，生物质来源于植物，燃烧后再生成二氧化炭，所以不会增加二氧化炭空气中二氧化炭的含量，因此生物质与矿物质能源相比更为清洁。

目前，生物质的利用处理一部分当做饲料以外，大部分采用气化炉使其燃烧，并利用其燃烧过程中产生的可燃气体作为能源再次利用，植物生物质（主要包括锯末、林木枝杈、杂草、松针树叶、各种果核、皮、农作物秸秆，牛羊畜粪，食用菌渣等）中的炭元素质量分数约为40%，其次为氢、氮、氧、镁、硅、磷、钾、钙等微量元素。植物秸秆的有机成分以纤维素，半纤维素为主，质量分数占50%。这些生物质原料，在缺氧条件下加热或者燃烧，使之发生复杂的热学化学反应的能量转换过程，此过程实质上是生物质中的炭、氢、氧等元素的原子，在反应条件下按照化学键的成键原理，变成一氧化炭、甲烷、氢气等可燃性气体的分子，这样生物质中的大部分能源就能转移到这些气体中。

现有的生物质气化炉，也称之为“秸秆气化炉或者燃气发生装置”等，在气化炉中，分直燃（半气化）式和导气（制气）式气化炉。

现有运行的气化炉虽然对生物质原料进行了利用，但也存在着下列一些问题：

1、一些气化炉对生物质原料要求比较高，必须把生物质原料粉碎成细小的颗粒，因此必须添加功率较大的粉碎机，从而造成生物质利用的成本加大。由于原料破碎成细小颗粒，其运行温度高达140~1300℃，虽然产出气体中焦油成分及冷凝物含量较低，炭元素转化率可达40%，但是由于运行温度高，易烧结，使气化炉发生结渣而丧失气化功能，故选材较难，使可利用的生物质原料范围变窄，不利于生物质利用的推广。

2、在燃烧过程中产生的木焦油问题是影响气化的最大障碍。许多的气化炉在气化过程中对夹杂在可燃气体中的木焦油没有进行滤除，产生气味并导致气化在使用过程中木焦油粘附在各类燃烧器的喷嘴，使燃气灶具、燃气锅炉或者燃气发电机组无法长时间运行，这样直接影响了生物质能源的利用。

3、对生物质原料存放的环境要求及原料的单一使用，也是一些气化炉无法推广应用，有的气化炉因为没有水分分离装置，而要求被气化的原料含水量保持在4%以下，否则气化处的气体，因含水分过高而无法点燃，而目前生物质原料存放一般为露天存放，极易受到自然天气的影响，如雨水和潮湿的环境容易使生物质原料变潮，在加上使用的原料单一，影响了气化炉的产量和质量，气化炉工作的连续性将遭到破坏。

4、造成对环境的污染，许多气化炉由于设计的缺陷，造成烟雾对大气的污染及难分解物质对土壤的破坏，许多气化炉在气化过程中产生了灰渣与木焦油混合在一起的混合物，由于木焦油具有极强的抗氧化性，所以这种混合物在自然条件下很难分解，大量混合物的产生会造成对土壤的破坏。

5、许多功能完备的进口气化炉设备，价格昂贵、投资额度大，回收周期长，影响生物质资源的利用。

此外传统的制炭工艺一般采用焖烧、干馏烧制，上述传统工艺具有资源浪费、生产周期长、产量低、而且质量差，同时在焖烧或干馏烧制过程产生一定大气污染。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种资源利用率高，环保无污染、生产周期短、无三废排放、易于推广的利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备及制备方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种利用各种生物质原料制备炭、气、油的联产设备，包括炭化窑、引风机、净化回收装置以及尾气处理装置，其特征在于：所述炭化窑采用池式结构，池式炭化窑的底部设有风道，风道连接位于炭化窑底部侧壁上的抽风口，抽风口连接位于炭化窑外侧独立设置的过滤较大颗粒的过滤净化池，过滤净化池内填充过滤净化原料，过滤净化池连接净化回收装置，所述净化回收装置的出气口通过管道连接引风机，引风机的出风口连接气相分离器，气相分离器连接尾气处理装置，气相分离器上部安装有防爆装置。

本发明还可以采用如下技术措施：