[发明专利]一种生物质气化装置和生物质收集利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及生物质利用装置，尤其涉及一种生物质气化装置和生物质收集利用系统。

背景技术

随着当今地球上矿物质能源的迅速消耗，具有丰富、廉价、可再生等特点生物质能的开发与应用成为人们关注的热点。生物质是分布最为广泛的可再生能源，包括固态生物质(如农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、外壳、农产品加工业下脚料、农林废弃物等)。当利用生物质时，这些生物质一般来源于农田，需要使用农业机械如联合收割机等从田间收集，由于生物质的能量密度较低，比重小，体积大，分布过散，收集和运输成本较高，难以大规模集中有效利用，并进一步通过卡车、拖拉机等运送到可以进行生物质气化的地点，这个过程必然会消耗大量的燃油为联合收割机和运输工具的发动机提供动力。

生物质气化是一种常用的生物质能转化技术，其是将固态生物质原料在高温下部分氧化转变为小分子可燃气体的过程，这些可燃气体可以代替矿物质能源在锅炉、民用炉灶、发电等场合得到一定应用。

然而，在上述生物质气化过程中，副产物焦油的产生对于生物质气化产生的可燃气体的利用产生带来诸多问题，焦油在高温下可以发生裂解与气化产生的可燃气体一起呈气化状态，焦油在低于200℃的情况下，开始凝为液体，成为黑色粘稠油状物，影响利用该可燃气体(含有高浓度焦油)的锅炉、民用炉灶、等设备，特别是内燃发动机的稳定、安全运行。因此如何提供一种生物质气化装置，可以显著降低可燃气体中含有的焦油，不影响利用该可燃气体的设备的运行稳定性成为有待解决的问题。

同时如何提供一种生物质收集利用系统可以将在田间地头的生物质直接转化为可燃气体为诸如联合收购机、卡车、拖拉机等的农业机械的发动机提供动力，并且该可燃气体中含有极少量的焦油，不会对这些农业机械的稳定、安全运行带来不良影响也成为有待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种生物质气化装置，通过利用所述生物质气化装置的预热腔、炭化腔、气化腔对生物质依次进行预热、炭化、气化处理，在炭化腔将大部分的焦油以尾气形式排出到预热腔，以及在炭化腔设置炭化物堆积区域，使得气化腔产生的可燃气体不会与炭化腔的产生的尾气混合，使获得的可燃气体的浓度高并且含有极少量的焦油，不影响利用该可燃气体作为动力的设备的运行稳定性。

本发明还提供了一种生物质加工利用方法，通过将收集的生物质粉碎后使用上述的生物质气化装置气化，获得含有极少量焦油的可燃气体，用于驱动对生物质原料的收集和粉碎处理。

本发明还提供了一种生物质收集利用系统，通过利用上述的生物质气化装置，可以在生物质收集操作现场直接将生物质粉碎并转化为可燃气体作为该系统中生物质原料的收集和粉碎过程的动力，同时上述可燃气体中含有显著降低的焦油，不会对这些系统中各装置的稳定、安全运行带来不良影响。

本发明提供的一种生物质气化装置，包括一反应腔体，该反应腔体自上而下导通并依次形成预热腔、炭化腔和气化腔，且反应腔体上部设置有进料仓，其中：

所述预热腔区域设置有至少一个尾气进口；

所述炭化腔区域分为生物质炭化区域和炭化物堆积区域，生物质炭化区域的腔体侧壁设有第一空气入口、点火口以及至少一个尾气出口，所述至少一个尾气出口与预热腔的所述至少一个尾气进口通过输送管路连通，所述炭化物堆积区域中的炭化物堆积体积占整个炭化物堆积区域体积的70％以上；

所述气化腔区域的腔体侧壁设有第二空气入口和可燃气体出口，并在气化腔区域的腔体底部设有废渣出口。

在本发明的方案中，所述生物质气化装置也可以为可移动的生物质气化装置。所述可燃气体的主要成分为CO，H₂CH₄等，还会有N₂，CO₂和少量水蒸气等。所述废渣为生物质的炭化物气化后剩余的物质，主要含无机物如硅钙钾等植物生长所需元素，因此所述废渣可用作肥料，例如钾肥、硅肥等的原料。

所述炭化物堆积区域中的炭化物堆积可以通过将生物质材料先燃烧形成炭化物装入炭化物堆积区域中形成；或者，将生物质材料装入炭化物堆积区域中，并使其燃烧形成所述炭化物堆积，只要在利用所述生物质气化装置进行生物质气化处理之前，所述炭化物堆积体积占所述炭化物堆积区域70％以上即可。所述炭化物堆积区域的大小可以根据整个气化装置的大小设定，只要气化腔产生的可燃气体能够被该炭化物堆积区域有效阻挡不能与生物质炭化区域产生的尾气混合即可。