本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)殘?bào)w處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能源自給式有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用的方法和裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)幅員遼闊，人口眾多，常年農(nóng)業(yè)種植面積18億畝以上，近20多年來(lái)，城市與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化不斷推進(jìn)、農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)改善、各類(lèi)替代原料的快速應(yīng)用，每年產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)殘?bào)w數(shù)以?xún)|噸計(jì)，大多數(shù)沒(méi)有得到有效處理。植物秸稈、蔬菜殘?bào)w、煙葉殘?bào)w、動(dòng)物糞便、園林殘?bào)w、水果殘?bào)w、水體廢棄物(水葫蘆、藍(lán)藻)等廢棄物處理比較隨意，各類(lèi)作物秸桿常常被隨意堆放，長(zhǎng)期無(wú)人清理，部分被焚燒秸稈產(chǎn)生污水濃煙，對(duì)生活用水、大氣、土壤造成污染，使生活環(huán)境質(zhì)量下降，居住環(huán)境衛(wèi)生條件惡化；如秸稈焚燒對(duì)霧霾的貢獻(xiàn)率平均達(dá)11％-20％以上。隨著污染事故增多和環(huán)境惡化，社會(huì)對(duì)食品、水、空氣、及土地安全等危機(jī)越來(lái)越重視。由于過(guò)度追求短期利益，種植戶把糧食、蔬果等增產(chǎn)過(guò)分地寄托在化肥農(nóng)藥施用的增加上，但肥料利用率卻只有25％-35％左右，大量化肥中的氮、磷、鉀流失與蒸發(fā)浪費(fèi)，并造成土壤板結(jié)肥力下降，土壤有機(jī)質(zhì)極度匱乏，土壤酸化、鹽堿化，個(gè)別地區(qū)重金屬?lài)?yán)重超標(biāo)，極大影響了農(nóng)產(chǎn)品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，水體富營(yíng)氧化加重，生態(tài)危機(jī)來(lái)臨。
目前市場(chǎng)針對(duì)解決農(nóng)業(yè)殘?bào)w的設(shè)備也很多，但功率都比較的大，對(duì)于偏遠(yuǎn)的農(nóng)村來(lái)說(shuō)，對(duì)于電力是一個(gè)很大的壓力，不適宜大規(guī)模推廣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能源自給式有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用的方法和裝置，所述有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法通過(guò)將農(nóng)業(yè)殘?bào)w中的生物質(zhì)燃料進(jìn)行氣化處理，并使用氣化產(chǎn)生的可燃性氣體進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)處理過(guò)程的能源自給，減少了對(duì)外界能源的依賴(lài)，擴(kuò)大了使用范圍；所述有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)能源自給式處理農(nóng)業(yè)殘?bào)w的這個(gè)過(guò)程。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種能源自給式有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法，包括以下步驟：
A、將一部分農(nóng)業(yè)殘?bào)w中的生物質(zhì)燃料進(jìn)行氣化處理，得到可燃性氣體；將所述可燃性氣體通入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組中進(jìn)行發(fā)電；所產(chǎn)生的電力用于滿足整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行；
B、將剩余部分的農(nóng)業(yè)殘?bào)w進(jìn)行滅菌和發(fā)酵處理，得到生物有機(jī)肥或是發(fā)酵飼料。
所述有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)處理過(guò)程的能源自給，解決了偏遠(yuǎn)農(nóng)村使用現(xiàn)有設(shè)備時(shí)，由于功率過(guò)大，對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)造成的壓力過(guò)大的問(wèn)題。
所述生物質(zhì)燃料，是指農(nóng)業(yè)殘?bào)w中的秸稈、鋸末、甘蔗渣或稻糠等熱值較高的部分。
為保證可燃性氣體的發(fā)電效率，在氣化處理的過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)氣化處理的參數(shù)，得到含有氫氣、一氧化碳、甲烷和多碳烴(CnHm)的可燃性氣體。
為保證所述內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組能夠長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行，優(yōu)選的技術(shù)方案是，在步驟A中，生物質(zhì)燃料的氣化處理在氣化爐中進(jìn)行，氣化爐的出口溫度為350-650℃；將可燃性氣體進(jìn)行冷卻和凈化處理后通入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組中進(jìn)行發(fā)電，經(jīng)冷卻和凈化處理后，可燃性氣體的溫度低于40℃，焦油和灰塵的含量均小于50mg/Nm3；其中，冷卻處理在降溫裝置中進(jìn)行。經(jīng)過(guò)凈化和冷卻處理之后，可燃性氣體具有良好的燃燒性能和清潔度，能夠保證內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行。
為進(jìn)一步提供能源的利用效率，優(yōu)選的技術(shù)方案是，從降溫裝置中收集余熱，并將收集到的余熱用于農(nóng)業(yè)殘?bào)w滅菌和發(fā)酵處理中的加熱過(guò)程。
本發(fā)明公開(kāi)的有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法，產(chǎn)品為生物有機(jī)肥或是發(fā)酵飼料，當(dāng)發(fā)酵產(chǎn)物為生物有機(jī)肥時(shí)，先在剩余部分的農(nóng)業(yè)殘?bào)w中加入步驟A中經(jīng)過(guò)氣化處理后剩余的農(nóng)業(yè)殘?bào)w，共同加溫至80-100℃進(jìn)行滅菌處理后，再進(jìn)行發(fā)酵處理；其中，經(jīng)過(guò)氣化處理后剩余的農(nóng)業(yè)殘?bào)w主要成分為生物炭，經(jīng)過(guò)與農(nóng)業(yè)殘?bào)w共同發(fā)酵處理后，能夠得到性能較好的炭基肥料。
當(dāng)發(fā)酵產(chǎn)物為發(fā)酵飼料時(shí)，將農(nóng)業(yè)殘?bào)w進(jìn)行滅菌、攪拌和烘干后，再經(jīng)過(guò)發(fā)酵制成發(fā)酵飼料。
當(dāng)然，當(dāng)步驟A中產(chǎn)生的電力能夠滿足有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用裝置的運(yùn)行的同時(shí)還有富余，也可以同時(shí)外界其他設(shè)備供電。當(dāng)然，為外界其他設(shè)備供電時(shí)電路鋪設(shè)和開(kāi)關(guān)控制均屬于本領(lǐng)域通用知識(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠輕易得到，在此就不在贅述。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)所述有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法的有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用裝置，包括以下部件：氣化爐、凈化裝置，降溫裝置、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組和攪拌罐；所述氣化爐、凈化裝置、降溫裝置和內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組之間依次通過(guò)輸送管道相連接；所述降溫裝置和攪拌罐通過(guò)換熱管道相連接；所述內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組與所述氣化爐、凈化裝置、降溫裝置和攪拌罐電連接。
在使用時(shí)，將一部分農(nóng)業(yè)殘?bào)w在氣化爐中進(jìn)行氣化處理，得到的可燃性氣體經(jīng)過(guò)凈化和冷卻后通入所述內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，所產(chǎn)生的電力用于滿足整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，以保證整個(gè)處理流程的正常進(jìn)行；而所述降溫裝置中的余熱能夠被攪拌罐中進(jìn)行的發(fā)酵過(guò)程利用，提高了能源的利用率，極大的減小了能源的浪費(fèi)。
所述有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用裝置，通過(guò)將氣化爐、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組和攪拌罐的一體化設(shè)計(jì)，解決了偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)壓力過(guò)大的問(wèn)題，提供了能源的利用效率。
為方便對(duì)所述攪拌罐的進(jìn)行加熱，優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述攪拌罐的內(nèi)部設(shè)有風(fēng)道，所述風(fēng)道與所述換熱管道相連通。所述風(fēng)道用于流通高溫氣體，以起到對(duì)攪拌罐進(jìn)行加熱的目的，所述風(fēng)道既可以均勻的盤(pán)設(shè)在所述攪拌罐外壁上，也可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置在所述攪拌罐的上部、下部或其他部位，在此就不在贅述。
為更為安全、持續(xù)的使用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電力，優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用裝置還包括增壓器和/或穩(wěn)壓器，所述內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組通過(guò)增壓器和/或穩(wěn)壓器與所述氣化爐、凈化裝置、降溫裝置和攪拌罐電連接。經(jīng)過(guò)增壓器和/或穩(wěn)壓器處理后，能夠得到穩(wěn)定持續(xù)的、且符合設(shè)備需要的電壓和電流。
本發(fā)明的有益效果為：
1、本發(fā)明公開(kāi)了一種能源自給式有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法，通過(guò)將農(nóng)業(yè)殘?bào)w中的生物質(zhì)燃料進(jìn)行氣化處理，并使用氣化產(chǎn)生的可燃性氣體進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)處理過(guò)程的能源自給，減少了對(duì)外界能源的依賴(lài)，擴(kuò)大了使用范圍。
2、本發(fā)明還公開(kāi)了一種有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用裝置，用于實(shí)現(xiàn)所述有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法，通過(guò)將氣化爐、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組和攪拌罐的一體化設(shè)計(jì)，解決了偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)壓力過(guò)大的問(wèn)題，提供了能源的利用效率。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明中實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：1、氣化爐；2、凈化裝置；3、降溫裝置；4、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組；5、攪拌罐；6、輸送管道；7、換熱管道；8、增壓器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，更具體地說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施并不局限于下面的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明保護(hù)范圍。
在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所有的設(shè)備和原料等均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本行業(yè)常用的。下述實(shí)施例中的方法，如無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
實(shí)施例1
一種能源自給式有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法，包括以下步驟：
A、將一部分農(nóng)業(yè)殘?bào)w中的生物質(zhì)燃料在氣化爐1中進(jìn)行氣化處理，得到可燃性氣體，所述可燃性氣體包括氫氣、一氧化碳、甲烷和多碳烴；所述可燃性氣體的溫度為350℃，將可燃性氣體進(jìn)行冷卻和凈化處理后通入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4中進(jìn)行發(fā)電，經(jīng)冷卻和凈化處理后，可燃性氣體的溫度低于40℃，焦油和灰塵的含量均小于50mg/Nm3；冷卻處理在降溫裝置3中進(jìn)行；將所述可燃性氣體通入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4中進(jìn)行發(fā)電；所產(chǎn)生的電力用于滿足整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行；
B、從降溫裝置3中收集余熱，并將收集到的余熱用于農(nóng)業(yè)殘?bào)w滅菌和發(fā)酵處理中的加熱過(guò)程，將剩余部分的農(nóng)業(yè)殘?bào)w進(jìn)行發(fā)酵處理，得到生物有機(jī)肥或是發(fā)酵飼料。
當(dāng)發(fā)酵產(chǎn)物為生物有機(jī)肥時(shí)，先在剩余部分的農(nóng)業(yè)殘?bào)w中加入步驟A中經(jīng)過(guò)氣化處理后剩余的農(nóng)業(yè)殘?bào)w，共同加溫至80℃進(jìn)行滅菌處理后，再進(jìn)行發(fā)酵處理；其中，經(jīng)過(guò)氣化處理后剩余的農(nóng)業(yè)殘?bào)w主要成分為生物炭，經(jīng)過(guò)與農(nóng)業(yè)殘?bào)w共同發(fā)酵處理后，能夠得到性能較好的炭基肥料。
實(shí)施例2
一種能源自給式有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法，包括以下步驟：
A、將一部分農(nóng)業(yè)殘?bào)w中的生物質(zhì)燃料在氣化爐1中進(jìn)行氣化處理，得到可燃性氣體，所述可燃性氣體包括氫氣、一氧化碳、甲烷和多碳烴；所述可燃性氣體的溫度為650℃，將可燃性氣體進(jìn)行冷卻和凈化處理后通入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4中進(jìn)行發(fā)電，經(jīng)冷卻和凈化處理后，可燃性氣體的溫度低于40℃，焦油和灰塵的含量均小于50mg/Nm3；冷卻處理在降溫裝置3中進(jìn)行；將所述可燃性氣體通入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4中進(jìn)行發(fā)電；所產(chǎn)生的電力用于滿足整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行；
B、從降溫裝置3中收集余熱，并將收集到的余熱用于農(nóng)業(yè)殘?bào)w滅菌和發(fā)酵處理中的加熱過(guò)程，將剩余部分的農(nóng)業(yè)殘?bào)w進(jìn)行發(fā)酵處理，得到生物有機(jī)肥或是發(fā)酵飼料。
當(dāng)發(fā)酵產(chǎn)物為生物有機(jī)肥時(shí)，先在剩余部分的農(nóng)業(yè)殘?bào)w中加入步驟A中經(jīng)過(guò)氣化處理后剩余的農(nóng)業(yè)殘?bào)w，共同加溫至100℃進(jìn)行滅菌處理后，再進(jìn)行發(fā)酵處理；其中，經(jīng)過(guò)氣化處理后剩余的農(nóng)業(yè)殘?bào)w主要成分為生物炭，經(jīng)過(guò)與農(nóng)業(yè)殘?bào)w共同發(fā)酵處理后，能夠得到性能較好的炭基肥料。
實(shí)施例3
一種能源自給式有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法，包括以下步驟：
A、將一部分農(nóng)業(yè)殘?bào)w中的生物質(zhì)燃料在氣化爐1中進(jìn)行氣化處理，得到可燃性氣體，所述可燃性氣體包括氫氣、一氧化碳、甲烷和多碳烴；所述可燃性氣體的溫度為500℃，將可燃性氣體進(jìn)行冷卻和凈化處理后通入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4中進(jìn)行發(fā)電，經(jīng)冷卻和凈化處理后，可燃性氣體的溫度低于40℃，焦油和灰塵的含量均小于50mg/Nm3；冷卻處理在降溫裝置3中進(jìn)行；將所述可燃性氣體通入內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4中進(jìn)行發(fā)電；所產(chǎn)生的電力用于滿足整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行；
B、從降溫裝置3中收集余熱，并將收集到的余熱用于農(nóng)業(yè)殘?bào)w滅菌和發(fā)酵處理中的加熱過(guò)程，將剩余部分的農(nóng)業(yè)殘?bào)w進(jìn)行發(fā)酵處理，得到生物有機(jī)肥或是發(fā)酵飼料。
當(dāng)發(fā)酵產(chǎn)物為發(fā)酵飼料時(shí)，將農(nóng)業(yè)殘?bào)w進(jìn)行滅菌、攪拌和烘干后，再經(jīng)過(guò)發(fā)酵制成發(fā)酵飼料。
實(shí)施例4
一種實(shí)現(xiàn)實(shí)施例1-3任一所述有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用方法的有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用裝置，包括以下部件：氣化爐1、凈化裝置2，降溫裝置3、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4和攪拌罐5；所述氣化爐1、凈化裝置2、降溫裝置3和內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4之間依次通過(guò)輸送管道6相連接；所述降溫裝置3和攪拌罐5通過(guò)換熱管道7相連接；所述內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4與所述氣化爐1、凈化裝置2、降溫裝置3和攪拌罐5電連接。
在使用時(shí)，將一部分農(nóng)業(yè)殘?bào)w在氣化爐1中進(jìn)行氣化處理，得到的可燃性氣體經(jīng)過(guò)凈化和冷卻后通入所述內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4進(jìn)行發(fā)電，所產(chǎn)生的電力用于滿足整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，以保證整個(gè)處理流程的正常進(jìn)行；而所述降溫裝置3中的余熱能夠被攪拌罐5中進(jìn)行的發(fā)酵過(guò)程利用，提高了能源的利用率，極大的減小了能源的浪費(fèi)。
在所述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本申請(qǐng)的發(fā)明人對(duì)所述有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用裝置做了進(jìn)一步的改進(jìn)，具體如下：
為方便對(duì)所述攪拌罐5的進(jìn)行加熱，所述攪拌罐5的內(nèi)部設(shè)有風(fēng)道，所述風(fēng)道與所述換熱管道7相連通。所述風(fēng)道用于流通高溫氣體，以起到對(duì)攪拌罐5進(jìn)行加熱的目的，所述風(fēng)道既可以均勻的盤(pán)設(shè)在所述攪拌罐5外壁上，也可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置在所述攪拌罐5的上部、下部或其他部位，在此就不在贅述。
為更為安全、持續(xù)的使用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4產(chǎn)生的電力，所述有機(jī)殘?bào)w循環(huán)利用裝置還包括增壓器8和/或穩(wěn)壓器，所述內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組4通過(guò)增壓器8和/或穩(wěn)壓器與所述氣化爐1、凈化裝置2、降溫裝置3和攪拌罐5電連接。經(jīng)過(guò)增壓器8和/或穩(wěn)壓器處理后，能夠得到穩(wěn)定持續(xù)的、且符合設(shè)備需要的電壓和電流。所述穩(wěn)壓器在圖中未標(biāo)出。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。