农业植物废弃物的综合利用系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 204198663 U (45)授权公告日(45)授权公告日 2015.03.11

(21)申请号 201420302375.9(22)申请日 2014.06.10

(73)专利权人北京燃能科技有限公司

地址100070 北京市丰台区南四环路128号

诺德中心4号楼711

专利权人大连旅顺日华燃气设备有限公司(72)发明人薛善玉 郭滨 孙万柏 于风毅

薛中福 潘玉钦 张志国 于博(51)Int.Cl.

C10B 53/02(2006.01)C10B 57/18(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图1页

(54)实用新型名称

农业植物废弃物的综合利用系统(57)摘要

本实用新型是一种农业植物废弃物的综合利用系统。即将一种以农业废弃物质经粉碎、加料成型和干馏热解制取高品质燃气、秸秆生物质炭、活性炭、有机物质、化工原料及脱碳(二氧化碳)和制取高压蒸汽的设备系统。本系统包括原料成型装置、干馏热解装置、冷凝分离装置、燃气输出装置、干洗活化出炭装置、蒸汽输出装置。本实用新型充分利用秸秆类可再生资源，将废弃的各种农作物秸秆经干馏热解制取燃料、有机物质、化工原料。本实用新型不仅获得燃料燃气、秸秆生物质炭、活性炭，还可获得醋液和焦油，并脱离燃气中二氧化碳，低质品种秸秆炭可制取高压蒸汽，本实用新型可创造可观的经济效益。对秸秆等生物质废弃物原料的综合利用率极高，且无任何三废排放。 C N 2 0 4 1 9 8 6 6 3 U CN 204198663 U

权 利 要 求 书

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1.农业植物废弃物的综合利用系统，其特征在于：包括原料成型装置、干馏热解装置、冷凝分离装置、燃气输出装置、干洗活化出炭装置、蒸汽输出装置；

所述的原料成型装置包括切割机(1)、干燥机(2)、粉碎机(3)、干燥除油塔(4)、加料成型机(5)；切割机(1)的出口连接到干燥机(2)，干燥机(2)的出口连接到粉碎机(3)，粉碎机(3)的出口连接到干燥除油塔(4)，干燥除油塔(4)的出口连接到加料成型机(5)。

2.根据权利要求1所述的综合利用系统，其特征在于：所述的干馏热解装置为干馏炉(6)。

3.根据权利要求1所述的综合利用系统，其特征在于：所述的冷凝分离装置包括燃气冷却器(7)、洗涤冷却塔(8)、静置分离器(9)、焦油储罐(10)、醋液罐(11)、清晰分离器(12)、精醋液储罐(13)；醋液罐(11)中的醋液洗涤液通过管道接入洗涤冷却塔(8)内的喷淋设备，同时干馏炉(6)的出气管道通过燃气冷却器(7)也通入洗涤冷却塔(8)；洗涤冷却塔(8)的出气口连接到原料成型装置的干燥除油塔(4)，洗涤冷却塔(8)的冷凝液出口连接到静置分离器(9)；静置分离器(9)有两个出料口，一个连接到焦油储(10)，一个连接到醋液罐(11)；醋液罐(11)的另一出口连接到清晰分离器(12)；清晰分离器(12)有两个出口，一个出口连接到精醋液储罐(13)，另一出口连接到焦油罐(10)。

4.根据权利要求1所述的综合利用系统，其特征在于：所述的燃气输出装置包括燃气除尘器(14)、脱碳机(15)、二氧化碳储柜(16)、压缩机(17)、罐装机(18)、燃气储柜(19)，燃气调压机(20)、燃气轮机(21)；洗涤冷却塔(8)的出气管道连接干燥除油塔(4)，干燥除油塔(4)的出气管道连接到燃气除尘器(14)，燃气除尘器(14)的出口连接到脱碳机(15)；脱碳机(15)有两个出气口，一个出口通到二氧化碳储柜(16)，该二氧化碳储柜(16)的出口连接到压缩机(17)，压缩机(17)的出口连接到罐装机(18)；脱碳机(15)的另一出口连接到燃气储柜(19)，该燃气储柜(19)的出口连接到燃气调压机(20)，燃气调压机(20)的出口连接到燃气轮机(21)。

5.根据权利要求1所述的综合利用系统，其特征在于：所述的干洗活化出炭装 置包括干洗塔(22)、炭活化炉(23)；干洗塔(22)进料、出料过程均为间歇操作，干馏操作结束后，通过推焦车将红炭运往干洗塔(22)进行干燥冷却，干燥冷却后的冷炭，通过推焦车送往炭活化炉(23)进料口，炭活化炉(23)出口产出活化炭产品。

6.根据权利要求1所述的综合利用系统，其特征在于：所述的蒸汽输出装置包括炭燃烧炉(24)、蒸汽发生器(25)、蒸汽调压机(26)、蒸汽轮机(27)；炭燃烧炉(24)的出口连接到蒸汽发生器(25)，蒸汽发生器(25)与蒸汽调压机(26)相连接，蒸汽调压机(26)的出口与蒸汽轮机(27)相连接。

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说 明 书

农业植物废弃物的综合利用系统

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技术领域

本实用新型涉及农业植物的综合利用技术，特别是一种从以秸秆为主的农业废弃物中制取燃料、有机物质、化工原料及脱碳和产生高压蒸汽的系统。

[0001]

背景技术

据统计，目前我国每年农业各类秸秆总产量大约在7-9亿吨，但生物能源在中国的新能源中所占的比重也只有1％-3％。且近三分之二的农业秸秆被焚烧，由此造成了严重的空气污染。近几年来，有不少机构和技术人员研究秸秆的利用技术，使看似无用的秸秆变废为宝。但目前这些技术比较单一，综合利用差，产品附加值低，秸秆不但没有全部加以利用，并且还造成一定的污染。

[0002]

发明内容

本实用新型以节能减排为目的，充分利用秸秆类可再生资源，将废弃的各种农作物秸秆经干馏热解制取燃料、有机物质、化工产品及脱离二氧化碳和产生高压蒸汽。[0004] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。[0005] 农业植物废弃物的综合利用系统，其特征在于：包括原料成型装置、干馏热解装置、冷凝分离装置、燃气输出装置、干洗活化出炭装置、蒸汽输出装置；[0006] 所述的原料成型装置包括切割机、干燥机、粉碎机、干燥除油塔、加料成型机；切割机的出口连接到干燥机，干燥机的出口连接到粉碎机，粉碎机的出口连接到干燥除油塔，干燥除油塔的出口连接到加料成型机。[0007] 所述的干馏热解装置为干馏炉。

[0008] 所述的冷凝分离装置包括燃气冷却器、洗涤冷却塔、静置分离器、焦油储罐、醋液罐、清晰分离器、精醋液储罐；醋液罐中的醋液洗涤液通过管道接入洗涤冷却塔内的喷淋设备，同时干馏炉的出气管道通过燃气冷却器也通入洗涤冷却塔；洗涤冷却塔的出气口连接到原料成型装置的干燥除油塔，洗涤冷却塔的冷凝液出口连接到静置分离器；静置分离器有两个出料口，一个连接到焦油储，一个连接到醋液罐；醋液罐的另一出口连接到清晰分离器；清晰分离器有两个出口，一个出口连接到精 醋液储罐，另一出口连接到焦油罐。[0009] 所述的燃气输出装置包括燃气除尘器、脱碳机、二氧化碳储柜、压缩机、罐装机、燃气储柜，燃气调压机、燃气轮机；洗涤冷却塔的出气管道连接干燥除油塔，干燥除油塔的出气管道连接到燃气除尘器，燃气除尘器的出口连接到脱碳机；脱碳机有两个出气口，一个出口通到二氧化碳储柜，该二氧化碳储柜的出口连接到压缩机，压缩机的出口连接到罐装机；脱碳机的另一出口连接到燃气储柜，该燃气储柜的出口连接到燃气调压机，燃气调压机的出口连接到燃气轮机。

[0003]

所述的干洗活化出炭装置包括干洗塔、炭活化炉；干洗塔进料、出料过程均为间歇

操作，干馏操作结束后，通过推焦车将红炭运往干洗塔进行干燥冷却，干燥冷却后的冷炭，通过推焦车送往炭活化炉进料口，炭活化炉出口产出活化炭产品。

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所述的蒸汽输出装置包括炭燃烧炉、蒸汽发生器、蒸汽调压机、蒸汽轮机；炭燃烧炉的出口连接到蒸汽发生器，蒸汽发生器与蒸汽调压机相连接，蒸汽调压机的出口与蒸汽轮机相连接。

[0012] 本实用新型的系统可利用几乎所有农业植物，以之为原料，经过粉碎、加料成型、干馏而获得高品质的燃气、机制炭、活性炭、有机物质醋液、化工原料焦油及二氧化碳产品和高压蒸汽。经过对15种废弃植物进行的干馏实验比较，平均每千公斤原料可产燃气为300m3，产醋液260kg，产焦油50kg和生物质炭300kg。并可脱离二氧化碳40-50m3。无任何废物排放，不污染环境。

[0013] 干馏产生的燃气组分(体积百分比)为：氧0.7、一氧化碳16.5、二氧化碳23.6、氢28.1、甲烷26.0、乙烷1.3、乙烯0.5、丙烷0.7、丙烯0.4、氮2.0。其中除含有23.6％的二氧化碳外，其余的基本都是可燃气体，热值为3500-4000KCal/m3，比目前城市煤气热值(约为3500KCal/m3)还高，经脱碳后的燃气热值可达4300KCal/m 3～4800KCal/m3。本实用新型可制成分散制气装置，也可以制成集营制气装置。[0014] 煤与石油资源正在不可逆地减少。本实用新型最重要的特点就是利用农业秸秆这一可再生资源开发生物质能源及重要的化工原料，对废弃农业秸秆的综合利用率之高是现有技术无法比拟的，不仅获得燃料燃气、秸秆木炭、活性炭，还可获得醋液和焦油，并脱离二氧化碳和产生高压蒸汽，其利用价值可创造可观的经济效益。本实用新型另一特点是工艺合理，采用自产焦油做粘合剂混入秸秆压制成型。干馏所得荒燃气通过洗涤冷却塔，经冷却后醋液洗涤喷淋降温，喷淋后的气相进入干燥 除油塔与已粉碎的秸秆原料直接接触，进一步除去气相中的多余焦油和杂质，并经过除尘器除去气相中的固体杂质，然后进行脱碳处理等工艺(提高燃气热值，净化燃气、减少碳排放)，以上方法是对现有技术的重大改进和优化。本实用新型在制取能源及综合利用中无任何三废排放，充分的保护了环境。附图说明

[0015]

图1是本实用新型系统的组成框图。

具体实施方式

[0016] 参见图1，本实用新型农业植物废弃物的综合利用系统，是一种干馏热解制取燃料、有机物质、化工产品及燃气脱碳和产生高压蒸汽的系统。它包括原料成型装置、干馏热解装置、冷凝分离装置、燃气输出装置、干洗活化出炭装置、蒸汽输出装置。[0017] 所述的原料成型装置包括切割机1、干燥机2、粉碎机3、干燥除油塔4、加料成型机5。切割机1的出口连接到干燥机2，干燥机2的出口连接到粉碎机3，粉碎机3的出口连接到干燥除油塔4，干燥除油塔4的出口连接到加料成型机5。[0018] 所述的干馏热解装置为干馏炉6。

[0019] 所述的冷凝分离装置包括燃气冷却器7、洗涤冷却塔8、静置分离器9、焦油储罐10、醋液罐11、清晰分离器12、精醋液储罐13。醋液罐11中的醋液(醋液洗涤液)通过管道接入洗涤冷却塔8内喷淋设备，同时干馏炉6的出气管道通过燃气冷却器7也通入洗涤冷却塔8；洗涤冷却塔8的出气口连接到原料成型装置的干燥除油塔4，洗涤冷却塔8的冷凝液出口连接到静置分离器9；静置分离器9有两个出料口，一个连接到焦油储10，一个连

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接到醋液罐11。醋液罐11的另一出口连接到清晰分离器12，清晰分离器12有两个出口，一个出口连接到精醋液储罐13，另一出口连接焦油罐10。[0020] 所述的燃气输出装置包括燃气除尘器14、脱碳机15、二氧化碳储柜16、压缩机17、灌装机18、燃气储柜19、燃气调压机20、燃气轮机21。由原料成型装置中的干燥除油塔4的出气管道连接到燃气除尘器14，燃气除尘器14的出口连接到脱碳机15，脱碳机15有两个出气口，一个出口通到二氧化碳储柜16，二氧化碳储柜16出口连接压缩机17、压缩机17出口连接罐装机18。另一个出口通到燃气储柜19，燃气储柜19出口连接燃气调压机20，燃气调压机20出口连接燃气轮机21。

[0021] 所述的干洗活化出炭装置包括干洗塔22、炭活化装置23。干馏炉6吊出经推焦车送进干洗塔22，经干洗塔22干洗后即可出炭，如需活化的炭，经干洗后的干馏炉 6直接送进活化装置23，活化后即可出活性炭。

[0022] 所述的蒸汽输出装置包括炭燃烧炉24，蒸汽发生器25、蒸汽调压机26、蒸汽轮机27。蒸汽燃烧产生的热量通过燃烧炉24的换热器通到蒸汽发生器25，蒸汽发生器25的出口连接到蒸汽调压器26，经蒸汽调压器26出口连接到蒸汽轮机27。[0023] 本实用新型的工作过程如下：

[0024] 用饲料切割机将原料切成1～4mm颗粒，经干燥机2干燥后，用粉碎机3进行粉碎0.5～3mm粒度，加入粘合剂后用加料成型机5使其成型。成型后的原料送入干馏炉6进行升温干馏。干馏炉6是全封闭缺氧式外热式炉，加热可采用固体燃料或燃气加热方式。经干馏产生的气体挥发份，即是荒燃气。其干馏条件为：加热干馏时间为6～8h，干馏温度不低于650℃。干馏出来的荒燃气气经燃气冷却器7降温送入洗涤冷却塔8，其间降温荒燃气中形成的少量凝液直接由冷却器7送入静置分离器9。用从醋液罐11接入洗涤冷却塔8的醋液喷淋洗涤使冷凝下来醋液和焦油予以回收，同时进一步冷却了燃气。荒燃气冷却所得冷凝液通过静置分离设备9产出焦油和醋液。喷淋是用醋液做冷却介质循环喷淋，以提高醋液的浓度，洗涤的醋液可以循环使用。由于醋液与焦油存在密度差，通过静置和萃取方法予以分离。醋液经清晰分离器12进一步提纯，而得精醋液，提纯所得少量焦油经清晰分离器12另一出口回流到焦油罐10。醋液中主要含有甲酸、乙酸、丙酮和苯等有机化合物，可以进一步分离而获重要化工原料。焦油可作为本实用新型原料成型的粘合剂之一，亦是一种含烃类、酸类、酚类较高的有机化合物。经洗涤后不凝的燃气通过干燥除油塔4已经粉碎的原料再次干燥和脱去带出焦油，通入燃气除尘器14和脱碳机15，进一步除尘和脱碳后而得到高热值的清洁燃气，燃气送入燃气储柜19，经过燃气调压机20调压后，即可供燃气轮机21发电及供工业和民用燃气输送给用户。二氧化碳送入二氧化碳储柜16。这一工序不仅提高燃气热值及质量，又减少了燃气碳排放，并有效利用了二氧化碳产品。本实用新型采用干洗降温，在100℃以下出炭，这种植物炭不仅可做燃料外，还可经水蒸气活化制成质量较好的活性炭。干洗是用本实用新型制取的二氧化碳气体和氮气、氦气通入干馏完毕的干馏炉6内使其降温或自然冷却降温。所述的干馏剩余物经干洗塔22降温，即用二氧化碳和氮、氦等惰性气体通入已干馏完毕、经降温而得到优质木炭，经活化装置23得到活性炭，而低质品种的秸秆炭则经炭燃烧炉24燃烧所产生的热量通过燃烧炉24内换热器和蒸汽发生器25，经蒸汽调压机26送蒸汽轮机27发电。

[0025] 本实用新型中所涉及的设备和装置均为现有产品，本领域的技术人员都很熟悉。

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由于本实用新型的发明要点不是对其中的任何一设备进行改进，而是在于使用了哪些设备以及在于这些设备的连接组成，本文对涉及的设备不作详细说明。[0026] 本实用新型不只利用秸秆为原料，几乎所有农业植物，特别是那些以往不能被利用的农作物果实的皮、芯、核、壳，树木的枝、叶及木屑等都可以与秸秆同样的处理。不同植物干馏产生的燃气、醋液、焦油和炭的比例有所不同。

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