專利名稱：利用農(nóng)林生物質(zhì)生產(chǎn)輕基質(zhì)的綜合處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)林生物質(zhì)的綜合處理方法及裝置，具體地說是一種利用農(nóng)林生物質(zhì)生產(chǎn)輕基質(zhì)的綜合處理方法及相應(yīng)的裝置。
背景技術(shù)：
農(nóng)林生物質(zhì)內(nèi)含有單糖、雙糖、淀粉、脂肪，蛋白質(zhì)、半纖維素等等多種有機(jī)物，在農(nóng)林生產(chǎn)和工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生許多這樣的生物質(zhì)廢料被丟棄，造成了能源的浪費(fèi)。
輕型育苗基質(zhì)是一種消耗品，使用數(shù)量龐大，材料的來源是否廣泛，加工技術(shù)是否簡單，成本是否較低，是影響這項(xiàng)先進(jìn)的輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器技術(shù)能否在我國基層林木種苗生產(chǎn)單位推廣應(yīng)用的關(guān)鍵因素。
根據(jù)我國現(xiàn)階段的國情、林情，輕型育苗基質(zhì)的原料應(yīng)在育苗生產(chǎn)單位就近就地解決，盡量減少基質(zhì)的運(yùn)輸成本?；|(zhì)加工方法要簡單，加工好的基質(zhì)綜合成本要低。只有這樣，才有希望在生產(chǎn)中推廣普及這項(xiàng)先進(jìn)的育苗技術(shù)。
目前國內(nèi)外常規(guī)輕型育苗基質(zhì)主要成分是泥炭、珍珠巖、蛭石，其中泥炭使用量最多并被譽(yù)為最佳的輕型基質(zhì)，上述原料大多分布偏遠(yuǎn)地區(qū)，運(yùn)輸費(fèi)用高，平均價(jià)位每立方米120元以上，生產(chǎn)單位也很難用上述原料生產(chǎn)價(jià)格不高的常規(guī)造林和綠化苗木。而泥炭屬濕地重點(diǎn)保護(hù)資源。近些年濕地保護(hù)越來越受重視，濕地被譽(yù)為地球之腎。泥炭屬于濕地最重要的資源，國家已有明文規(guī)定禁止繼續(xù)開采挖掘泥炭。國際上濕地公約組織在全世界宣傳保護(hù)濕地制止采掘泥炭?？梢娔嗵康氖褂靡咽艿较拗啤ｈb于此，就更不能再將泥炭作為輕型基質(zhì)的主要原料。
沒經(jīng)過處理農(nóng)林廢棄物、工業(yè)生物質(zhì)廢料最大問題是性能不穩(wěn)定，其次是化學(xué)、物理性質(zhì)也不適合植物生長。
農(nóng)林廢棄物原料里面含有多種的微生物，農(nóng)林廢棄物原料本身就含有一些如單糖、雙糖、淀粉、脂肪，蛋白質(zhì)、半纖維素等簡單有機(jī)物質(zhì)，這些簡單的有機(jī)物在育苗過程中由于水份、溫度及空氣條件適宜容易被微生物分解、發(fā)酵，產(chǎn)生釋放一些含有多種化學(xué)成分的氣體及液體，如有機(jī)酸類、甲烷、氨氣、硫化氫、二氧化硫等氣體，當(dāng)某些成份的液體或氣體積累到一定濃度時(shí)則會傷害種苗的根系生長，這在育苗過程中很危險(xiǎn)。沒經(jīng)過處理的基質(zhì)原料的pH值，EC值，CEC值等化學(xué)指標(biāo)；以及基質(zhì)的值粒度、相液、相氣、固相等物理指標(biāo)也不適合苗木生長，因此沒經(jīng)過處理農(nóng)林廢生物質(zhì)廢料不能用于育苗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用農(nóng)林生物質(zhì)材料生產(chǎn)輕基質(zhì)的綜合處理方法及裝置，以可再生的農(nóng)林生物質(zhì)廢料為主要原料加工生產(chǎn)出類似泥炭的輕型育苗基質(zhì)固體，同時(shí)分離、回收較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的有機(jī)液體、可燃發(fā)性氣體技術(shù)與生產(chǎn)線，使資源得到充分利用。
本發(fā)明的方法是通過制備高溫還原性氣體，將高溫還原性氣體通入密封的、轉(zhuǎn)動和/或攪拌容器內(nèi)，使其中的生物質(zhì)裂解產(chǎn)生有機(jī)液體和可燃性氣體，分別收集之，上述高溫還原性氣體可以通過部分生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生；并且可以通過溫度和時(shí)間的控制從而控制裂解程度產(chǎn)生出化學(xué)性能穩(wěn)，物理性能和生物學(xué)性能優(yōu)良的輕型育苗基質(zhì)，而且，可以將輕基質(zhì)經(jīng)水浸獲得三鉀鹽。另外，在容器內(nèi)添加固體導(dǎo)熱材料(作為導(dǎo)熱載體)將有助于裂解，這里的導(dǎo)熱材料如石英沙、鐵沙或普通沙子均可。出料后，可通過風(fēng)選，如旋風(fēng)分離器，將輕基質(zhì)同導(dǎo)熱材料分離。
本發(fā)明的裝置包括燃燒系統(tǒng)和裂解系統(tǒng)以及有機(jī)液體收集系統(tǒng)和可燃性氣體收集系統(tǒng)。
具體地說，燃燒系統(tǒng)包括燃燒爐，燃燒爐包括落灰室和爐膛，落灰室位于燃燒爐的最下層，落灰室與爐膛之間設(shè)有爐柵，落灰室側(cè)壁設(shè)有風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口，所述爐膛內(nèi)安裝有一個(gè)或幾個(gè)切線進(jìn)風(fēng)管，爐膛的側(cè)壁設(shè)有一個(gè)或幾個(gè)溫度傳感器和一個(gè)或幾個(gè)可打開的觀測窗口，該窗口面積可以做得大些，隨時(shí)可打開，對爐內(nèi)物料進(jìn)行觀察和調(diào)動。在爐壁上還安裝有幾個(gè)朝向爐膛內(nèi)不同方向的管，管外端封閉，必要時(shí)可以打開，用鐵棒攪動爐膛內(nèi)的物料；燃燒爐的爐體為金屬材料制成，爐體外層設(shè)有水套，內(nèi)層貼有一層耐火材料，耐火材料可以通過觀測窗口進(jìn)行修補(bǔ)；裂解系統(tǒng)的裂解爐有二種結(jié)構(gòu)，一種裂解爐采用攪拌方式，其內(nèi)裝有攪拌器，通過電機(jī)帶動可以實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部物料的攪拌；另一種裂解爐采用轉(zhuǎn)動方式，通過對爐體的旋轉(zhuǎn)使內(nèi)部的物料達(dá)到翻滾的效果。具體的說，攪拌方式的裂解爐內(nèi)安裝有攪拌器，攪拌器由減速電機(jī)驅(qū)動，攪拌器中心軸為空心管，兩端有密閉套，可通以冷卻水，裂解爐的下半部側(cè)壁亦具有水套結(jié)構(gòu)，裂解爐頂部設(shè)有旋轉(zhuǎn)下料器、水封蓋、法蘭出氣口，其下部設(shè)有螺桿出料器，底部或側(cè)壁與燃燒爐相接。在裂解爐的外壁上還設(shè)有一個(gè)或幾個(gè)溫度傳感器以及觀察檢修窗口；所述的攪拌器可以為類似攪拌機(jī)的雙螺旋結(jié)構(gòu)攪拌器；轉(zhuǎn)動方式的裂解爐，軸向上端設(shè)有水封蓋和法蘭出氣口，在其軸向下端與燃燒爐相接，其外壁設(shè)有至少一個(gè)溫度傳感器，其內(nèi)部具有螺旋線，螺旋線可用鋼板加工，當(dāng)爐體正轉(zhuǎn)時(shí)，可使內(nèi)部的物料翻轉(zhuǎn)，達(dá)到均勻加熱的效果，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)物料可從頂端倒出。當(dāng)需要添料時(shí)可將頂端入法蘭打開添料。正常時(shí)轉(zhuǎn)筒傾斜轉(zhuǎn)動，下端進(jìn)火口與燃燒氣化爐出口有水密封結(jié)構(gòu)，上端出氣口與冷卻管之間有水密封結(jié)構(gòu)。
二種不同結(jié)構(gòu)裂解系統(tǒng)的裂解爐是為適應(yīng)不同的物料設(shè)計(jì)。一種適應(yīng)經(jīng)過粉碎，粒度較小的農(nóng)林固體生物質(zhì)，如鋸末，水稻殼，葵花籽殼，花生殼，蔗渣等。另一種適合含有木塊、木片、枯枝、及硬度大、大粒的果核等。
二種筒狀裂解系統(tǒng)，可以根據(jù)生產(chǎn)需要互換。
有機(jī)液體收集系統(tǒng)及可燃性氣體收集系統(tǒng)，所述有機(jī)液體收集系統(tǒng)包括冷凝管、與冷凝管相連的氣液分離罐，冷凝管上端通過管道與裂解爐的法蘭出氣口相連，裂解爐中產(chǎn)生的氣體通過法蘭出氣口進(jìn)入冷凝管，經(jīng)冷凝后得到有機(jī)液體，不能冷凝的可燃性氣體則經(jīng)氣液分離罐進(jìn)入可燃性氣體收集系統(tǒng)而得到收集。
所述的可燃性氣體收集系統(tǒng)包括用管道相連的緩沖罐、螺茨泵、凈化隔離器以及儲氣柜。
本發(fā)明的到的固體輕基質(zhì)可以經(jīng)水浸池水浸提取得到三鉀鹽。
本發(fā)明所述的農(nóng)林生物質(zhì)包括稻殼、棉桿，麥秸，玉米秸稈，麻桿，木著桿，蘆葦，葵花桿，茅草莖，花生殼，葵花籽殼，畢麻籽殼，玉米芯，棉花外殼，龍眼、荔枝果核、果皮，油茶果殼，板粟皮，杏、李、核，核挑殼、香蕉、巴蕉、棕櫚科植物莖，樹木枯枝落葉，松塔、種皮，果樹剪掉枝條，樹皮，木屑，竹屑，椰糠，椰殼等。
本發(fā)明的所述的生物質(zhì)還可以是工業(yè)固體生物質(zhì)，包括食用菌廢渣，中藥廠藥渣，糖廠蔗渣，食品廠、紡織廠、棉麻廠廢料，發(fā)酵工業(yè)廢料、海洋水產(chǎn)品廢料、造紙廠廢料、木材加工廠廢料、高密度中密度人造板廠廢料(不含粘合劑)、糠醛廠廢料(玉米芯)、、牲畜糞便、城市有機(jī)食品垃圾。上述原料選好后要經(jīng)過篩分機(jī)篩過，其中大大塊物料需要經(jīng)過粉碎機(jī)輕度粉碎，比如大于10厘米的物料就要粉碎。
工作過程(1)準(zhǔn)備工作①將含水量小于50％，經(jīng)過粗孔篩底粉碎機(jī)粉碎的林農(nóng)生物質(zhì)廢料通過旋轉(zhuǎn)下料器裝入裂解爐內(nèi)。物料體積是裝置容積2/3。
②將干燥木柴裝入燃燒爐(2)燃燒氣化、不完全裂解溫度控制過程點(diǎn)燃燃燒爐內(nèi)木柴，開啟鼓風(fēng)機(jī)調(diào)解風(fēng)量使木柴充分氧化燃燒。當(dāng)爐內(nèi)干柴燃燒減少后需要補(bǔ)給時(shí)，適當(dāng)減少鼓風(fēng)量，不完全裂爐里面的物料在攪拌過程中，物料會落到燃燒爐內(nèi)。由于爐膛內(nèi)壁有較厚的耐火材料，爐膛保持較高的溫度，使落到燃燒爐內(nèi)生物質(zhì)繼續(xù)燃燒氣化。燃燒產(chǎn)生熾熱高溫氣體，經(jīng)爐上部還原層后，進(jìn)入裂解爐內(nèi)，接觸的局部物料、被加熱、升溫、裂解。如果不及時(shí)轉(zhuǎn)動、攪拌，由于生物質(zhì)顆粒密度小，流動性差，易搭棚，導(dǎo)熟性能差，這些局部被加熱的生物質(zhì)甚至被完全裂解、炭化，而其附近的生物質(zhì)甚至還保持原來溫度狀態(tài)。當(dāng)攪拌機(jī)工作時(shí)，局部被加熱的物料經(jīng)過攪拌混合后，物料的溫度速迅降低，甚至在100度以下。
在燃燒、不完全裂解的工業(yè)化生產(chǎn)控制過程中，通過對燃燒爐進(jìn)風(fēng)量的控制，對燃燒爐的物料數(shù)量進(jìn)行控制，同時(shí)由于設(shè)備密封，又在還原性氣體包圍條件下，通過轉(zhuǎn)動、攪拌作用，使這種流動性差，熱傳導(dǎo)率很小，熱傳導(dǎo)較難，導(dǎo)熟性能極差。如木材熱傳導(dǎo)率與純銅相比，約為純銅的1/1000。易搭棚的生物質(zhì)，整體溫度均勻一致，并且能夠準(zhǔn)確控制生物質(zhì)物料保持在一定的、均勻一致的溫度范圍之內(nèi)。
目前的試驗(yàn)表明當(dāng)裂解爐里面物料的溫度控制在250～380℃度左右，并保持一定10～60分鐘時(shí)間，大多數(shù)生物質(zhì)固體顆料廢料轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)性能，物理性能，生物學(xué)性能穩(wěn)定的類似高位泥碳的輕型育苗基質(zhì)固體。
這個(gè)溫度，固體原料損失小，設(shè)備磨損小。當(dāng)然，溫度提高、處理的基質(zhì)性能更穩(wěn)定，但原料損失也較大，設(shè)備磨損也加大。
在250℃度生物質(zhì)顆粒，顏色開始變色、農(nóng)林生物質(zhì)中所含有的易分解腐敗的半纖維素開始熱裂解，半纖維素在200～260度分解，維纖素在240～340度分解，木質(zhì)素280～500分解。半纖維素?zé)崃呀膺^程中產(chǎn)生有機(jī)物。如有機(jī)酸、醇類、醛類。同時(shí)，在氧化燃燒及氣化高溫條件下，生物質(zhì)生中的少量纖維素、木質(zhì)素被裂解，產(chǎn)生適量的苯酚類化合物和木焦油等多種有機(jī)物。這些物質(zhì)沉積在基質(zhì)顆粒表層，使基質(zhì)具有較強(qiáng)的抗菌、殺菌作用?；|(zhì)的穩(wěn)定性更好。
當(dāng)然，不同生物質(zhì)原料的溫度控制是有較大差別的，比如稻殼、鋸末，竹屑，麥秸控制的溫度及時(shí)間是不一樣的。這需要根據(jù)具體要求而定。
(3)輕基質(zhì)最佳溫度控制當(dāng)適當(dāng)壓力的風(fēng)進(jìn)入燃燒爐爐膛后，在爐膛中下部與生物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生約1000度左右的高溫?zé)霟釟怏w。這部分氣體及顆料使進(jìn)入到該爐的上半部分為還原層，氣體溫度約在800℃度，所生成的還原性氣體繼續(xù)進(jìn)入裂解爐，在與物料直接接觸的局部部分，為裂解層，裂解部分溫度約在400多度，但經(jīng)過迅速攪拌、移動，物料溫度很快下降。由于雙螺旋結(jié)構(gòu)攪拌效率高，或者是采用轉(zhuǎn)動方式，筒內(nèi)壁有用鋼板加工的螺旋線，當(dāng)裂解爐正轉(zhuǎn)時(shí)，局布受熱的物料經(jīng)翻轉(zhuǎn)攪動達(dá)到均勻受熱，物料整體溫度均勻一致。但隨時(shí)間延長，物料整體溫度逐漸升高。通過控制下料器下料速度；攪拌速度；以及通風(fēng)量大小，最終可以使生物質(zhì)物料準(zhǔn)確控制在某一需要的溫度范圍內(nèi)。這樣在生物質(zhì)綜合處理過程中就可以人為有效、準(zhǔn)確的控制生物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)的變化，以達(dá)到既定的處理目的。這是本發(fā)明的關(guān)鍵方法。至于控制的具體溫度，則要根據(jù)不同種類的植物育苗時(shí)對基質(zhì)質(zhì)量要求而定。或者是、根據(jù)對生質(zhì)綜合處理、所要生產(chǎn)的主要產(chǎn)品及質(zhì)量的具體要求來確定最佳的控制溫度。
燃燒爐側(cè)壁安裝幾根備用的切線方向通向爐膛的管道，需要時(shí)可以用高壓風(fēng)將農(nóng)林廢棄物吹進(jìn)爐膛里，進(jìn)行沸騰燃燒。以加快生產(chǎn)速度?；蛴脕斫鉀Q物料燃燒，結(jié)渣、搭棚問題。
(4)輕基質(zhì)固體收集、凈化系統(tǒng)。
農(nóng)林廢棄物在半熱裂解、攪拌、均質(zhì)裝置里經(jīng)過一定溫度和一定長時(shí)間處理后，生成了類似高位泥炭的輕基質(zhì)初級產(chǎn)品。出料時(shí)的溫度控制在250度左右。出料后，有多種處理方法。比如，放入適量的水槽內(nèi)，迅速水浸。由于溫度較高，基質(zhì)里含的三鉀鹽，氯化鉀、硫酸鉀，碳酸鉀很快溶解在水里，經(jīng)過濾后，液體溫度較高，蒸發(fā)較快，隨溫度降低，成為過飽合溶液，其中三鉀鹽分別結(jié)晶分離出來。剩余溶液含有鉀鹽及有機(jī)物，與土壤攪拌后可作肥料。剩余溶體也可以加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)所剩固體，主要成分是鉀鹽。
出料后的固體基質(zhì)還可以趁熱與某些可作基質(zhì)的原料混合，充分利用余熱消滅或減少基質(zhì)里面的病蟲害。
出料后的固體基質(zhì)也可以不浸水，冷卻后，裝袋即使是經(jīng)水浸過的輕基質(zhì)固體，鉀鹽含量還是較高，經(jīng)配制加工成輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器后，在育苗前，要用水充分淋透，至少淋二遍。
(5)有機(jī)液體生物質(zhì)經(jīng)過不充分熱裂解，產(chǎn)生多種有機(jī)物。其中，經(jīng)冷凝管冷卻產(chǎn)生的液體，含有木醋液，焦油等多種有機(jī)物。這些多種有機(jī)物可為專業(yè)工廠提供原料，或經(jīng)深加工，生產(chǎn)出價(jià)值較高的產(chǎn)品。對于有機(jī)液體的處理，目前已有很多成熟的技術(shù)。
(6)可燃性氣體生物質(zhì)經(jīng)過不充分熱裂解，產(chǎn)生多種有機(jī)物，其中經(jīng)冷凝管冷卻產(chǎn)生的液體之外，還有大量氣體。這些氣體含有大量有機(jī)物，經(jīng)處理可作生物質(zhì)燃料或化工原料，這方面已有很多成熟技術(shù)。
7其它本發(fā)明提供的方法、裝置，可廣泛用于生物質(zhì)綜合加工處理。系統(tǒng)中的設(shè)備如果采用不同耐溫材料和不同生物質(zhì)原料，可以加工生產(chǎn)出以氣體，或以液體，或除輕型育苗基質(zhì)以外的其它固體為主要目地的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品，甚至比輕型育苗基質(zhì)更有價(jià)值。比如針葉樹皮，含油質(zhì)較多的松木，含有芳香物質(zhì)的樹葉、果核，果皮等通過本發(fā)明系統(tǒng)處理，尤其是準(zhǔn)確控制在某一溫度范圍內(nèi)，以及采用更低溫冷卻介質(zhì)，會加工生產(chǎn)出，考膠、樹脂、芳香油、生物質(zhì)油等多種物質(zhì)。
本發(fā)明利用農(nóng)林生物質(zhì)特別是農(nóng)林生物質(zhì)廢料以及工業(yè)生物質(zhì)廢料來生產(chǎn)輕基質(zhì)，其通過在高溫還原性氣體環(huán)境下不完全裂解生物質(zhì)，不僅能夠得到化學(xué)穩(wěn)定、物理性能和生物性能優(yōu)良的輕基質(zhì)，而且同時(shí)能夠獲得有機(jī)液體和可燃性氣體，并且在裂解過程中能夠殺滅基質(zhì)中的害蟲和病菌。本發(fā)明一舉三得，為我國林木種苗生產(chǎn)單位推廣應(yīng)用輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器育苗技術(shù)提供了物美廉價(jià)的可靠保障。


圖1是本發(fā)明裝置實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明裝置實(shí)施例之二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明燃燒爐的俯視圖；圖4是圖2A-A面的剖視圖。
圖中，1燃燒爐，2落灰室，3爐膛，4爐柵，5風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口，6鼓風(fēng)機(jī)，7切線進(jìn)風(fēng)管，8管，9水套，10、30裂解爐，11攪拌器，12、31減速電機(jī)，13中心軸，14密閉套，15旋轉(zhuǎn)下料器，16、27水封蓋，17、28法蘭出氣口，18螺桿出料器，19溫度傳感器，20冷凝管，21氣液分離罐，22緩沖罐，23螺茨泵，24凈化隔離器，25儲氣柜，26觀測窗口，29螺旋線。
具體實(shí)施例方式
下面實(shí)施例用于對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1本例中的裝置包括燃燒系統(tǒng)和裂解系統(tǒng)以及有機(jī)液體收集系統(tǒng)、可燃性氣體收集系統(tǒng)。
燃燒系統(tǒng)包括燃燒爐1，燃燒爐1包括落灰室2和爐膛3，落灰室2位于燃燒爐1的最下層，落灰室2與爐膛3之間設(shè)有可活動的爐柵4，落灰室2側(cè)壁設(shè)有風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口5，進(jìn)風(fēng)口5與鼓風(fēng)機(jī)6相連，所述爐膛3內(nèi)安裝有4對切線進(jìn)風(fēng)管7，爐膛3的側(cè)壁設(shè)有2個(gè)溫度傳感器19和2個(gè)可打開的觀測窗口，可以對爐內(nèi)物料進(jìn)行觀測和調(diào)動。在爐壁上還安裝有4個(gè)朝向爐膛3內(nèi)不同方向的管8，管8外端封閉，必要時(shí)可以打開，用鐵棒攪動爐膛3內(nèi)的物料；燃燒爐的爐體為金屬材料制成，爐體外層設(shè)有水套9，內(nèi)層貼有一層耐火材料，耐火材料可以通過觀測窗口26進(jìn)行修補(bǔ)；裂解系統(tǒng)包括裂解爐，中心軸上裝有攪拌器裂解爐10，裂解爐10內(nèi)安裝有攪拌器11，攪拌器11由減速電機(jī)12驅(qū)動，攪拌器11中心軸13為空心管，兩端有密閉套14，可通以冷卻水，裂解爐10的下半部側(cè)壁亦具有水套結(jié)構(gòu)9，本例中為雙層水套結(jié)構(gòu)，裂解爐10頂部設(shè)有旋轉(zhuǎn)下料器15、水封蓋16、法蘭出氣口17，其下部設(shè)有螺桿出料器18，螺桿出料器18亦具備水套結(jié)構(gòu)，裂解爐的底部與燃燒爐1通過法蘭相接。在裂解爐10的外壁上還設(shè)有3個(gè)溫度傳感器19以及觀察檢修窗口；所述的攪拌器為類似攪拌機(jī)的雙螺旋結(jié)構(gòu)攪拌器；有機(jī)液體收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括冷凝管20、與冷凝管20相連的氣液分離罐21，冷凝管20上端通過管道與裂解爐的法蘭出氣口17相連，裂解爐中產(chǎn)生的氣體通過法蘭出氣口17進(jìn)入冷凝管20，經(jīng)冷凝后得到有機(jī)液體，不能冷凝的可燃性氣體則經(jīng)氣液分離罐21進(jìn)入可燃性氣體收集系統(tǒng)而得到收集。
所述的可燃性氣體收集系統(tǒng)包括用管道相連的緩沖罐22、螺茨泵23、凈化隔離器24以及儲氣柜25，可燃性氣體在經(jīng)凈化后在儲氣柜25中得到富集。
實(shí)施例2本例中的基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，不同之處在于裂解爐。本例中的裂解爐30采用轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，其軸向上端設(shè)有水封蓋27和法蘭出氣口28，在其軸向下端與燃燒爐1相接，其外壁設(shè)有至少一個(gè)溫度傳感器19，其內(nèi)部具有鋼制的螺旋線29，當(dāng)爐體正轉(zhuǎn)時(shí)，可使內(nèi)部的物料翻轉(zhuǎn)，達(dá)到均勻加熱的效果，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)物料可從頂端倒出。當(dāng)需要添料時(shí)可將頂端入法蘭打開添料，正常時(shí)轉(zhuǎn)筒傾斜轉(zhuǎn)動。
例1和例2種的裂解爐是可以互換的，它們適應(yīng)不同的物料，一種適應(yīng)經(jīng)過粉碎粒度較小的固體生物質(zhì)農(nóng)林如鋸末，水稻殼，葵花籽殼，花生殼，蔗渣等。另一種適合含有木塊、木片枯枝硬的粒大的果核等。
實(shí)施例3下面以鋸木屑為例來說明本發(fā)明裝置的工作方法①將含有木塊、木片的鋸木屑通過旋轉(zhuǎn)下料器裝入不充分轉(zhuǎn)筒式裂解爐內(nèi)，物料體積是裝置容積2/3。
②將干燥木柴裝入燃燒氣化爐(2)燃燒氣化、不完全裂解溫度控制過程點(diǎn)燃燃燒爐內(nèi)木柴，開啟鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)量使木柴充分氧化燃燒。當(dāng)爐內(nèi)干柴燃燒減少后需要補(bǔ)給時(shí)，適當(dāng)減少鼓風(fēng)量，裂解系統(tǒng)里面的物料在轉(zhuǎn)動、攪拌過程中，少部分物料會落到燃燒爐內(nèi)。由于爐堂內(nèi)壁有較厚的耐火材料，爐堂保持較高的溫度，使落到燃燒爐內(nèi)的鋸木屑繼續(xù)燃燒氣化。燃燒產(chǎn)生熾熱高溫氣體，經(jīng)爐上部還原層后，進(jìn)入裂解爐里，接觸的局部物料、被加熱、升溫、裂解。及時(shí)轉(zhuǎn)動、攪拌，局部被加熱的物料經(jīng)過攪拌混合后，物料的溫度速迅降低，甚至在100℃度以下。
在燃燒和裂解的工業(yè)化生產(chǎn)控制過程中，通過對進(jìn)風(fēng)量的控制，對燃燒爐的物料數(shù)量進(jìn)行控制，準(zhǔn)確控制320溫度范圍之內(nèi)。這個(gè)溫度，固體原料損失小，設(shè)備磨損小。在320度左右，木屑，顏色變褐色、深褐色，生物質(zhì)顆粒及纖維還具有一定硬度?；|(zhì)的穩(wěn)定性更好。裂解時(shí)間30分鐘。
(3)鋸末輕基質(zhì)固體收集、凈化系統(tǒng)。
鋸末廢棄物在半熱裂解、攪拌、均質(zhì)裝置里經(jīng)過一定溫度和一定長時(shí)間處理后，生成了類似高位泥炭的輕基質(zhì)初級產(chǎn)品。出料時(shí)的溫度控制在250度左右，經(jīng)螺桿推出料后，有多種處理方法。比如，放入適量的水槽內(nèi)，迅速水浸。由于溫度較高，基質(zhì)里含的三鉀鹽(氯化鉀、硫酸鉀、碳酸鉀)很快溶解在水里，經(jīng)過濾后，液體溫度較高，蒸發(fā)較快，隨溫度降低，成為過飽合溶液，其中三鉀鹽分別結(jié)晶分離出來。剩余溶液含有鉀鹽及有機(jī)物，與土壤攪拌后可作肥料。剩余溶體也可以加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)所剩固體，主要成分是鉀鹽。
出料后的鋸末基質(zhì)也可以不浸水，冷卻后，裝袋但應(yīng)注意，這樣的基質(zhì)可溶性鹽含量高，即EC值高，pH值高，在容器生產(chǎn)時(shí)注意各種基質(zhì)成分配比，同時(shí)在容器切段后，在育苗前，必須充分淋水，使EC值，pH值與噴灌水相同。
(4)有機(jī)液體鋸木屑經(jīng)過不完全熱裂解，產(chǎn)生多種有機(jī)物。其中，經(jīng)冷凝管冷卻產(chǎn)生的液體，含有木醋液，焦油等多種有機(jī)物。這些多種有機(jī)物可為專業(yè)工廠提供原料，或經(jīng)深加工，生產(chǎn)出價(jià)值較高的產(chǎn)品。對于有機(jī)液體的處理，目前已有很多成熟的技術(shù)。
(5)可燃性氣體鋸木屑經(jīng)過不完全熱裂解，產(chǎn)生多種有機(jī)物，其中經(jīng)冷凝管冷卻產(chǎn)生的液體之外，還有含有大量有機(jī)物氣體，經(jīng)凈化處理可作生物質(zhì)燃料?；蚪?jīng)處理可作化工原料，這方面已有很多成熟技術(shù)。
實(shí)施例4將實(shí)施例3中使用的生物質(zhì)材料替換成水稻殼，裂解溫度為300，裂解時(shí)間為30分鐘，其它同實(shí)施例3，結(jié)果表明，生物質(zhì)能產(chǎn)生性能優(yōu)良的輕基質(zhì)以及有機(jī)液體和可燃性氣體。
實(shí)施例5將實(shí)施例3中使用的生物質(zhì)材料替換成干中藥渣，裂解溫度為280，裂解時(shí)間為40分鐘，其它同實(shí)施例3，結(jié)果表明，生物質(zhì)能產(chǎn)生性能優(yōu)良的輕基質(zhì)以及有機(jī)液體和可燃性氣體。
實(shí)施例6將實(shí)施例3中使用的生物質(zhì)材料替換成含有木塊的硬質(zhì)木屑，裂解溫度為380，裂解時(shí)間為60分鐘，其它同實(shí)施例3，結(jié)果表明，生物質(zhì)能產(chǎn)生性能優(yōu)良的輕基質(zhì)以及有機(jī)液體和可燃性氣體。
實(shí)施例7將實(shí)施例3中使用的生物質(zhì)材料替換成松葉，裂解溫度為250，裂解時(shí)間為10分鐘，其它同實(shí)施例3，結(jié)果表明，生物質(zhì)能產(chǎn)生性能優(yōu)良的輕基質(zhì)以及有機(jī)液體和可燃性氣體。
權(quán)利要求
1.一種利用農(nóng)林生物質(zhì)生產(chǎn)輕基質(zhì)的方法，該方法包括步驟1)制備高溫還原性氣體；2)將高溫還原性氣體通入密閉的裝有農(nóng)林生物質(zhì)的容器內(nèi)，在轉(zhuǎn)動和/或攪拌條件下使容器內(nèi)的生物質(zhì)不完全裂解，獲得輕基質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生有機(jī)液體和可燃性氣體，并分別收集。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于裂解的溫度為250～380℃，裂解時(shí)間為10～60分鐘。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于裂解的溫度為320℃，裂解時(shí)間為30分鐘。
4.如權(quán)利要求1～3之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將步驟2)獲得的輕基質(zhì)通過水浸提取三鉀鹽。
5.通過權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的方法制備得到的輕基質(zhì)。
6.一種利用農(nóng)林生物質(zhì)生產(chǎn)輕基質(zhì)的裝置，該裝置包括燃燒系統(tǒng)，包括燃燒爐(1)，所述燃燒爐(1)包括落灰室(2)和爐膛(3)，落灰室(2)位于燃燒爐(1)的最下層，落灰室(2)與爐膛(3)之間設(shè)有可活動的爐柵(4)，落灰室(2)側(cè)壁設(shè)有風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口(5)；裂解系統(tǒng)，包括裂解爐(10)，裂解爐(10)內(nèi)安裝有攪拌器(11)，攪拌器(11)由減速電機(jī)(12)驅(qū)動，裂解爐(10)頂部設(shè)有旋轉(zhuǎn)下料器(15)、水封蓋(16)、出氣口(17)，其下部設(shè)有螺桿出料器(18)，裂解爐(10)的底部或側(cè)面與燃燒爐(1)相接，裂解爐(10)的外壁設(shè)有至少一個(gè)溫度傳感器(19)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述爐膛(3)內(nèi)安裝有至少一個(gè)切線進(jìn)風(fēng)管(7)，爐膛(3)的側(cè)壁設(shè)有至少一個(gè)溫度傳感器(19)和至少一個(gè)可打開的觀測窗口(26)，爐壁還設(shè)有水套結(jié)構(gòu)(90)。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述的攪拌器(11)的中心軸(13)為中空管，兩端具有密閉套(14)，裂解爐(10)具有至少一個(gè)可打開的觀察檢修窗口，裂解爐(10)爐壁以及螺桿出料器(18)均設(shè)有水套結(jié)構(gòu)(91、92)。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于該裝置還包括有機(jī)液體收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括冷凝管(20)、與冷凝管(20)相連的氣液分離罐(21)，冷凝管(20)上端通過管道與裂解爐(10)的出氣口(17)相連，裂解爐中產(chǎn)生的氣體通過出氣口(17)進(jìn)入冷凝管(20)，經(jīng)冷凝后得到有機(jī)液體。
10.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括位于有機(jī)液體下游的可燃性氣體收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用管道相連的緩沖罐(22)、螺茨泵(23)、凈化隔離器(24)以及儲氣柜(25)。
11.一種利用農(nóng)林生物質(zhì)生產(chǎn)輕基質(zhì)的裝置，其特征在于將權(quán)利要求6～10所述裝置的裂解爐(10)替換為轉(zhuǎn)動方式的裂解爐(30)，在裂解爐(30)軸向上端設(shè)有水封蓋(27)和出氣口(28)，在其軸向下端與燃燒爐(1)相接，其內(nèi)部具有螺旋線(29)，其外壁設(shè)有至少一個(gè)溫度傳感器(19)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用農(nóng)林生物質(zhì)生產(chǎn)輕基質(zhì)的工業(yè)化綜合處理方法，該方法包括步驟1)制備高溫還原性氣體；2)將上述產(chǎn)生的高溫還原性氣體通入密閉的裝有農(nóng)林生物質(zhì)的容器內(nèi)，在轉(zhuǎn)動和/或攪拌條件下使容器內(nèi)的生物質(zhì)不完全裂解，獲得輕基質(zhì)，同時(shí)產(chǎn)生有機(jī)液體和可燃性氣體，并分別收集。本發(fā)明還提供了一種與之相配合的裝置，該裝置包括燃燒系統(tǒng)、裂解系統(tǒng)，還包括有機(jī)液體收集系統(tǒng)以及可燃性氣體收集系統(tǒng)。本發(fā)明一舉三得，為我國林木種苗生產(chǎn)單位推廣應(yīng)用輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器育苗技術(shù)提供了物美廉價(jià)的可靠保障。
文檔編號A01G31/00GK101050137SQ20071009938
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者許洋, 許傳森, 田林 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所