一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法，包括以下步驟：（1）粉碎藤條、根狀莖和根，得到碎料；（2）烘干碎料；（3）兩次分離除去灰分和水分；（4）制成半成品機制炭；（5）送入炭化爐進行干餾；（6）聯(lián)產(chǎn)木焦油和木煤氣；（7）聯(lián)產(chǎn)沼氣。本發(fā)明采用碎木機將藤條、根狀莖和根粉碎后烘干，可高效地得到木質(zhì)碎料。干餾的時間適宜，成品木炭的機械強度較好且含碳量高、發(fā)熱量大、燃燒時間較長。將木煤氣回收利用為燃料，實現(xiàn)了環(huán)保型生產(chǎn)，也降低了生產(chǎn)成本；不僅為生產(chǎn)機制炭、木焦油和沼氣提供了異常豐富的原料，更解決了外來入侵植物帶來的災(zāi)害問題。每噸半成品機制炭在干餾時可產(chǎn)生200～250kg木焦油。
【專利說明】一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]落葵薯，又名藤三七、藤子三七、川七、洋落葵，學(xué)名為Anredera cordifolia(Tenore)Steenis,英文名為 Madeiravine,Mignonettevine, Bridalwreath,屬落葵科植物，為多年生草質(zhì)纏繞常綠大型藤本植物，長可達10余米。落葵薯原產(chǎn)于南美熱帶和亞熱帶地區(qū)，于20世紀70年代從東南亞引種，各地常作觀賞植物或藥用植物栽培，在我國南方至華北地區(qū)有栽培，在京、津地區(qū)以根狀莖越冬，目前在重慶、貴州、湖南、廣西、廣東、香港、福建等地逸為野生。該種植物腋生小塊莖滾落后可長成新的植株，斷枝也可繁殖。該種植物生長快，而且缺乏病蟲害的制約。在華南地區(qū)，該種植物以塊根、珠芽、斷枝高效率繁殖，生長迅速，珠芽滾落或人為攜帶，極易擴散蔓延，由于其枝葉的密集覆蓋，從而導(dǎo)致下面被覆蓋的小喬木、灌木和草本植物死亡，同時也對多種農(nóng)作物有顯著的化感作用，造成災(zāi)害。如果沒有在幼苗期加以噴施除草劑，那么落葵薯的控制方法只有機械拔除，而成年植株的耐藥性很強，故清除困難，容易急速蔓延而危害各地的本土植物。
[0003]機制炭，是以木質(zhì)碎料擠壓加工成的炭質(zhì)棒狀物。機制炭主要特點為密度大，熱值高，無煙、無味、無污染、不爆炸、易燃，是國際上公認的綠色環(huán)保產(chǎn)品?，F(xiàn)有技術(shù)中已有機制炭的生產(chǎn)方法，如CN102925242A公開的一種環(huán)保機制炭生產(chǎn)方法，以木炭，蘭炭或焦炭的廢料為原料，經(jīng)過粉碎制成炭粉，在炭粉中加入粘合劑和水混合攪拌均勻，經(jīng)成型機成型，再經(jīng)過晾干或烘干即可制得。CN101270290A公開的一種機制炭生產(chǎn)工藝，是以林業(yè)深加工產(chǎn)生的木屑、鋸未作為原料，經(jīng)過離心篩選，淘汰樹皮、樹枝及其他粗糙雜物后，將木屑、鋸未經(jīng)250°C高溫烘干，含水量不能超過10%，再通過制棒成型機在不低于180°C加熱溫度下制得半成品，接著將半成品碼放、晾干`，裝入氣化分解爐，炭化后自行冷卻即得木炭。CN102504845B公開的一種利用紫莖澤蘭制高密度環(huán)保型機制炭的生產(chǎn)工藝，是人工拔除或割除紫莖澤蘭，通過晾曬脫水至半干或干枯，篩選出尚未碳化好的紫莖澤蘭，將碳化好的運到制棒車間，用粉碎機將碳化好的紫莖澤蘭秸桿粉碎成炭粉，并經(jīng)過孔篩篩選，加入粘合劑攪拌均勻；用制棒機壓制成木炭棒，再用切割機切割成一定長度，裝入托盤，送到風干房自然風干，即得高密度環(huán)保型機制炭。以上機制炭的生產(chǎn)方法適于以木炭、焦炭/焦炭廢料、木屑、鋸末、草本植物等原料，而在現(xiàn)有技術(shù)中尚未找到一種能夠利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法。
[0005]本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0006](I)粉碎藤條、根狀莖和根，得到碎料:[0007]將落葵薯去除葉片、嫩莖和花絮后，將藤條、根狀莖和根用碎木機粉碎，得到碎料，裝入滾籠篩，經(jīng)滾籠篩滾動清除雜質(zhì)；
[0008](2)烘干碎料:
[0009]由引風機將爐灶熱量吸進烘干筒，通過絞籠輸送機將碎料絞入烘干筒內(nèi)烤干；
[0010](3)兩次分離除去灰分和水分:
[0011]在引風機作用下將烤干的碎料送入旋風分離器進行兩次分離，第一次分離除去灰分，第二次分離除去水分；
[0012](4)制成半成品機制炭:
[0013]將分離好的碎料通過絞籠輸送機送到制棒機制成半成品機制炭；
[0014](5)送入炭化爐進行干餾:
[0015]將半成品機制炭用鋼筋框裝好放入炭化爐，進行干餾10~Ilh后封爐14~15h進行冷卻，冷卻出爐的木炭棒為成品炭；
[0016](6)聯(lián)產(chǎn)木焦油和木煤氣:
[0017]步驟(5)中的半成品機制炭在干餾過程中產(chǎn)生了氣態(tài)木焦油和木煤氣，將氣態(tài)木焦油進行冷凝處理，經(jīng)冷凝后得到的木焦油接入地罐儲存，木煤氣用管子輸送到炭化爐作為燃料，進行回收利用；
[0018](7)聯(lián)產(chǎn)沼氣:`
[0019]將步驟(1)中去除的落葵薯葉片、嫩莖和花絮用粉碎機粉碎后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。
[0020]本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果和依據(jù)如下:
[0021]采用碎木機將藤條、根狀莖和根粉碎后烘干，可高效地得到木質(zhì)碎料。將木質(zhì)碎料用引風機配合爐灶、烘干筒進行烘干，得到的干燥效果較好，產(chǎn)率較高，操作方便。采用兩次分離雜質(zhì)的方法除去灰分和水分，有利于提高半成品機制炭的密度和品質(zhì)。干餾的時間適宜，成品木炭的機械強度較好且含碳量高、發(fā)熱量大、燃燒時間較長。將干餾過程中產(chǎn)生的木煤氣回收利用為炭化爐燃料，實現(xiàn)了資源優(yōu)化配置和環(huán)保型生產(chǎn)，也降低了生產(chǎn)成本；可充分利用落葵薯植株的根、莖、葉，不僅為生產(chǎn)機制炭、木焦油和沼氣提供了異常豐富的原料，更解決了外來入侵植物帶來的災(zāi)害問題，起到防治危害的作用，可謂一舉多得。采用本發(fā)明生產(chǎn)的環(huán)保機制炭品質(zhì)較好，可以替代煤、木柴等傳統(tǒng)燃料，在生產(chǎn)過程中，每噸半成品機制炭在干餾時可產(chǎn)生200~250kg木焦油。
[0022]本發(fā)明利用了落葵薯根莖和葉片的植物特點，進行產(chǎn)業(yè)化設(shè)計，充分利用了落葵薯的植物器官。落葵薯雖為藤本植物，但其根狀莖粗壯，木質(zhì)纖維較為發(fā)達，其結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)依次為表皮和韌皮部、木質(zhì)部和髓；莖內(nèi)含木質(zhì)化細胞多,莖內(nèi)有維管形成層，能夠形成堅硬的木質(zhì)部，增強莖的堅固性；經(jīng)過處理后可作為機制炭的良好材料。落葵薯的葉子為肉質(zhì)葉，可作為生產(chǎn)沼氣的原料。
[0023]在現(xiàn)有技術(shù)中，作為沼氣池發(fā)酵原料的物質(zhì)可為富氮原料(人畜糞尿等)、富碳原料(秸桿等)、下腳料(有機廢物和污水等)以及易分解的原料(植物鮮料)，而不宜放入沼氣池的物質(zhì)為劇毒農(nóng)藥、廢電池、礦物粉，以及含纖維素較多含水較少的植物葉，如銀杏葉、臭椿葉、泡桐葉、梧桐葉等。本發(fā)明利用落葵薯的葉子為肉質(zhì)的性質(zhì)，以其肉質(zhì)葉為原料來生產(chǎn)沼氣，效果良好，尤其是在切碎后加點化肥、石灰水澄清液體等稍加堆慪，具有分解速度快、產(chǎn)氣快的優(yōu)點。落葵薯的繁殖能力極強，以塊根、珠芽、斷枝高效率生長，資源豐富，被列為中國第二批外來入侵植物，位于第10位，其枝葉密集而易導(dǎo)致被覆蓋的植物死亡，對多種農(nóng)作物有顯著感化作用，而且清除較為困難。因此，利用落葵薯作為生產(chǎn)機制炭并聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣，變廢為寶，有效利用，是極好的選擇，為生產(chǎn)機制炭、木焦油和沼氣提供了極為豐富的原料，也解決了落葵薯作為外拉入侵植物帶來的危害問題，避免了為生產(chǎn)木炭而砍伐本土植被的情況，可謂一舉多得。
[0024]在木炭的炭化過程中，主要污染物為木焦油及木煤氣，對人體健康及環(huán)境都有影響，必須進行適當處理。在生產(chǎn)過程中，將半成品機制炭進行干餾時產(chǎn)生的木煤氣回收到炭化爐中作為燃料，多余的木煤氣可儲存好供生產(chǎn)使用或者作為商品出售，如此一來，既實現(xiàn)了資源的有效利用和環(huán)保型生產(chǎn)，也節(jié)約了傳統(tǒng)燃料資源如木材和煤資源等，降低了生產(chǎn)成本。木煤氣包括氫氣、一氧化碳、甲烷等可燃性氣體，可用作燃料。木焦油為含有烴類、酸類和酚類物質(zhì)的有機化合物，加工后可獲得雜酚油、抗聚劑、浮選起泡劑，木浙青等產(chǎn)品，也可用于醫(yī)藥、合成橡膠和冶金等部門。采用本發(fā)明方法生產(chǎn)機制炭，聯(lián)產(chǎn)木焦油，具有良好的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式
[0025]為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定。
[0026]本發(fā)明所述的以落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法，其具體操作方法及步驟:
[0027](I)粉碎藤條、根狀莖和根，得到碎料:
[0028]將落葵薯去除 葉片、嫩莖和花絮后，將藤條、根狀莖和根用碎木機粉碎，得到碎料，裝入滾籠篩，經(jīng)滾籠篩滾動清除雜質(zhì)；雜質(zhì)包括石子、珠芽、泥土等。
[0029](2)烘干碎料:
[0030]由引風機將爐灶熱量吸進烘干筒，通過絞籠輸送機將碎料絞入烘干筒內(nèi)烤干；爐灶中的熱源可為秸桿，燃燒過程中會產(chǎn)生煙塵，引風機將熱煙氣(含有煙塵等灰分)吸入烘干筒中，在高速熱氣流輸送中，將碎料中的水分蒸發(fā)，加強碎料的干燥度。
[0031](3)兩次分離除去灰分和水分:
[0032]在引風機作用下將烤干的碎料送入旋風分離器進行兩次分離，第一次分離除去灰分，第二次分離除去水分；在旋風分離器內(nèi)，碎料與灰分和水蒸氣(水分)分離，得到干燥的碎料。
[0033](4)制成半成品機制炭:
[0034]將分離好的碎料通過絞籠輸送機送到制棒機制成半成品機制炭；制棒機為市售產(chǎn)品，其通過加溫使碎料中的木質(zhì)素成分軟化，黏合能力增強，加上高強度擠壓處理，使得到的半成品機制炭具有高密度和高硬度的特點。
[0035]( 5 )送入炭化爐進行干餾:
[0036]將半成品機制炭用鋼筋框裝好放入炭化爐，進行干餾10~Ilh后封爐14~15h進行冷卻，冷卻出爐的木炭棒為成品炭；
[0037]在半成品機制炭干餾的過程中發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，包括脫水、熱解、脫氫、熱縮合、加氫、焦化等。當干餾溫度達到100~160°C時，溫度相對較低，半成品機制炭中有機物首先脫水，隨著溫度升高，逐漸分解產(chǎn)生低分子揮發(fā)物；隨著干餾溫度的繼續(xù)升高，達到溫度達到275°C時反應(yīng)加劇，有機物中的大分子發(fā)生鍵的斷裂，即發(fā)生熱解，生成大量木焦油、木煤氣分解產(chǎn)物；當溫度進一步提高到450°C時，隨著水和有機物蒸氣的析出，剩余物質(zhì)受熱縮合成膠體。同時，析出的揮發(fā)物逐漸減少，膠體逐漸固化和碳化。隨著溫度升高、加熱時間延長，所生成的固體產(chǎn)物中的碳含量逐漸增多，氫、氧、氮等其他元素含量逐漸減少。
[0038](6)聯(lián)產(chǎn)木焦油和木煤氣:
[0039]步驟(5)中的半成品機制炭在干餾過程中產(chǎn)生了氣態(tài)木焦油和木煤氣，將氣態(tài)木焦油進行冷凝處理，經(jīng)冷凝后得到的木焦油接入地罐儲存，木煤氣用管子輸送到炭化爐作為燃料，進行回收利用；木煤氣主要含有一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯和氫氣等成分，可燃燒；木焦油為含烴類、酸類、酚類的復(fù)雜混合物，沸點為200~220°C，而炭化熱解過程溫度為160°C~450°C，木焦油在炭化過程中會以氣態(tài)存在，所以需要冷凝處理得到木焦油，并用地罐來收集。
[0040](7)聯(lián)產(chǎn)沼氣
[0041]將步驟(1)中去除的落葵薯葉片、嫩莖和花絮用粉碎機粉碎后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。落葵薯葉片、嫩莖和花絮數(shù)量龐大，將其粉碎后用來生產(chǎn)沼氣既能緩解資源短缺矛盾，改善能源結(jié)構(gòu)，又能保護生態(tài)環(huán)境，還能為發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)無公害農(nóng)產(chǎn)品提供優(yōu)質(zhì)有機肥。
[0042]所述步驟(8 )中向粉碎后的落葵薯葉片、嫩莖和花絮加入石灰水的澄清液后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。
[0043]實施例1`[0044]( I)粉碎藤條、根狀莖和根，得到碎料:
[0045]將落葵薯去除葉片、嫩莖和花絮后，將藤條、根狀莖和根用碎木機粉碎，得到碎料，裝入滾籠篩，經(jīng)滾籠篩滾動清除雜質(zhì)；
[0046](2)烘干碎料:
[0047]由引風機將爐灶熱量吸進烘干筒，通過絞籠輸送機將碎料絞入烘干筒內(nèi)烤干；
[0048](3)兩次分離除去灰分和水分:
[0049]在引風機作用下將烤干的碎料送入旋風分離器進行兩次分離，第一次分離除去灰分，第二次分離除去水分；
[0050](4)制成半成品機制炭:
[0051]將分離好的碎料通過絞籠輸送機送到制棒機制成半成品機制炭；
[0052]( 5 )送入炭化爐進行干餾:
[0053]將半成品機制炭用鋼筋框裝好放入炭化爐，進行干餾IOh后封爐14h進行冷卻，冷卻出爐的木炭棒為成品炭；
[0054](6)聯(lián)產(chǎn)木焦油和木煤氣:
[0055]步驟(5)中的半成品機制炭在干餾過程中產(chǎn)生了氣態(tài)木焦油和木煤氣，將氣態(tài)木焦油進行冷凝處理，經(jīng)冷凝后得到的木焦油接入地罐儲存，木煤氣用管子輸送到炭化爐作為燃料，進行回收利用；[0056](7)聯(lián)產(chǎn)沼氣:
[0057]將步驟(1)中去除的落葵薯葉片、嫩莖和花絮用粉碎機粉碎后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。
[0058]實施例2
[0059]采用如實施例1的方法進行生產(chǎn),其中步驟(5)中進行干餾Ilh后封爐15h進行冷卻。
[0060]實施例3
[0061]采用如實施例1的方法進行生產(chǎn),其中步驟(5)中進行干餾10.5h后封爐14.5h進行冷卻。
[0062]在步驟(8 )中向粉碎 后的落葵薯葉片、嫩莖和花絮加入石灰水的澄清液后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。
【權(quán)利要求】
1.一種利用落葵薯生產(chǎn)環(huán)保機制炭聯(lián)產(chǎn)木焦油和沼氣的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)粉碎藤條、根狀莖和根，得到碎料: 將落葵薯去除葉片、嫩莖和花絮后，將藤條、根狀莖和根用碎木機粉碎，得到碎料，裝入滾籠篩，經(jīng)滾籠篩滾動清除雜質(zhì)； (2)烘干碎料: 由引風機將爐灶熱量吸進烘干筒，通過絞籠輸送機將碎料絞入烘干筒內(nèi)烤干； (3)兩次分離除去灰分和水分: 在引風機作用下將烤干的碎料送入旋風分離器進行兩次分離，第一次分離除去灰分，第二次分離除去水分； (4)制成半成品機制炭: 將分離好的碎料通過絞籠輸送機送到制棒機制成半成品機制炭； (5)送入炭化爐進行干餾: 將半成品機制炭用鋼筋框裝好放入炭化爐，進行干餾10~Ilh后封爐14~15h進行冷卻，冷卻出爐的木炭棒為成品炭； (6)聯(lián)產(chǎn)木焦油和木煤氣: 步驟(5)中的半成品機制炭 在干餾過程中產(chǎn)生了氣態(tài)木焦油和木煤氣，將氣態(tài)木焦油進行冷凝處理，經(jīng)冷凝后得到的木焦油接入地罐儲存，木煤氣用管子輸送到炭化爐作為燃料，進行回收利用； (7)聯(lián)產(chǎn)沼氣: 將步驟(1)中去除的落葵薯葉片、嫩莖和花絮用粉碎機粉碎后，送入沼氣池中生產(chǎn)沼氣。
【文檔編號】C10L3/08GK103497774SQ201310461623
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】翟洪平, 石承義, 劉榮貴 申請人:貴州省黎平縣侗鄉(xiāng)米業(yè)有限公司