一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)清潔能源材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)林廢棄物利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)清潔能源材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著大氣防治戰(zhàn)略的實施，尤其是在北方的冬季，取暖燃燒什么的問題至關(guān)重要。據(jù)研宄統(tǒng)計，我國冬季北方地區(qū)(淮河、秦嶺以北)的總懸浮顆粒物水平為184微克每立方米，比南方地區(qū)高約55%。造成大氣污染的諸多因素，其中能源結(jié)構(gòu)不合理是重要一項，國內(nèi)燃煤污染的問題很突出，2013年，全國煤炭消費總量達(dá)36.1億噸，占能源消費總量的65.7%。特別是在北方冬季采暖期，燃煤量大面廣、管理粗放，城郊和農(nóng)村散煤燃燒后直接排放，導(dǎo)致空氣質(zhì)量季節(jié)性下降尤為明顯。以大氣污染情況較為嚴(yán)重的京津冀地區(qū)為例，北京目前年均燃煤量為2100萬噸，天津?qū)⒔?000萬噸，而河北省則有近3億噸。而正在推廣的無煙煤不僅使用成本較高，并且同樣存在石化能源總量有限的缺憾。
[0003]因此，大力發(fā)展清潔能源，積極推廣風(fēng)能、太陽能、核能等新能源和可再生能源的應(yīng)用迫在眉睫。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的大量農(nóng)業(yè)廢棄物，一直就有作為燃料處理的傳統(tǒng)，而直燃不僅熱效率低，在大氣污染極受關(guān)注的當(dāng)今也被嚴(yán)加禁止。而秸桿壓塊，雖然是國家倡導(dǎo)的農(nóng)村能源清潔利用方式，然而由于高昂的加工成本使得每噸價格比燃煤高出300元左右，并且秸桿中的纖維素、半纖維素物質(zhì)由于沒有去除在燃燒過程中產(chǎn)生大量焦油，污染環(huán)境的同時堵塞煙道，都使生物質(zhì)燃料很難在農(nóng)村地區(qū)推廣應(yīng)用。秸桿等作物剩余物所含有的各種成份中只有木質(zhì)素是具備高熱值的可燃物，而其他成份一起燃燒不僅降低熱值，還喪失了其在其他領(lǐng)域的高值利用機會。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種能夠提高熱值且降低空氣污染的利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)清潔能源材料的方法。
[0005]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種利用農(nóng)林廢棄物生產(chǎn)清潔能源材料的方法，包括從農(nóng)林廢棄物分解分離固體木質(zhì)素的步驟和以分離出的固體木質(zhì)素為原料生產(chǎn)清潔燃料的步驟，所述農(nóng)林廢棄物分解分離固體木質(zhì)素的步驟通過農(nóng)林廢棄物撬裝模塊式成份分解分離設(shè)備來實現(xiàn)，其具體過程為:
[0007]I)物料初級破碎過程，經(jīng)過簡單切割的物料徑向進(jìn)入粉碎室通過粉碎機構(gòu)粉碎，該粉碎過程由刀片組與豎直筒體內(nèi)壁上的突脊共同完成，然后物料下沉到達(dá)粉碎室底部的斜面進(jìn)入錘打室，完成物料的進(jìn)一步破碎，物料不斷通過錘打、擠壓，破碎變小，然后涌向出口處擋板、篩網(wǎng)，直至小于篩孔尺寸便排出錘打室，進(jìn)入超聲波室，超聲震蕩使物料微細(xì)結(jié)構(gòu)松動，同時還通過螺桿傳送使物料送達(dá)出料口，然后旋入物料加熱膨化撕裂裝置內(nèi)；
[0008]2)物料加熱膨化撕裂過程，經(jīng)過初級破碎的物料通過變距螺桿擠壓、摩擦作用和高溫伴熱帶加熱，系統(tǒng)內(nèi)溫度不斷上升，壓力不斷升高，物料體積不斷壓縮，在隨螺桿旋出泄料口的瞬間，由于壓力驟減，物料瞬間膨脹，其微細(xì)結(jié)構(gòu)撕裂，在加壓過程中，當(dāng)壓力超過預(yù)設(shè)值，安全防爆閥打開，蒸汽噴出，保障運行安全。
[0009]3)物料微波破碎過程，經(jīng)過加熱擠壓撕裂的物料，旋入微波管道，微波加快分子運動對物料微結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞，物料纖維的微分子結(jié)構(gòu)被破壞，然后物料旋入物料分離裝置；
[0010]4)物料成份分解分離過程，經(jīng)過微波破碎的物料在水的作用下，使物料中已分解的半纖維素溶于水而與木質(zhì)素和纖維素分離，根據(jù)需要添加纖維素酶則纖維素在生物酶的作用下分解為利于乳酸發(fā)酵的短鏈糖類而溶出，實現(xiàn)與木質(zhì)素的分離，木質(zhì)素在螺桿的推動下從末端的出料口進(jìn)入固體收集裝置，纖維素和溶于水的半纖維素從出液口流入液體收集裝置。
[0011]所述分離出的固體木質(zhì)素已經(jīng)過脫硫脫氮脫硝與優(yōu)質(zhì)無煙煤粉混合以一定比例的高熱量粘合劑粘合成型，或者根據(jù)熱值需要將固體木質(zhì)素直接壓縮成塊，形成高熱值、無污染、低成本的可再生固體燃料。
[0012]所述農(nóng)林廢棄物撬裝模塊式成份分解分離設(shè)備包括控制面板和通過管道連接在一起的物料初級破碎裝置、物料加熱膨化撕裂裝置、物料微波破碎裝置和物料分離裝置，
[0013]所述物料初級破碎裝置包括“L”形筒，其豎直筒體側(cè)壁上設(shè)置有徑向進(jìn)料斗，豎直筒體內(nèi)部設(shè)置有粉碎機構(gòu)，所述粉碎機構(gòu)下方設(shè)置有傾斜料板，所述傾斜料板的末端水平筒體內(nèi)設(shè)置有錘打器，所述錘打器處的水平筒壁上設(shè)置有與筒壁垂直的擋板，所述擋板的下端與筒壁之間設(shè)置有物料流出口，該流出口處通過篩網(wǎng)與內(nèi)壁上設(shè)置有超聲發(fā)生器的超聲波室連通，所述超聲波室內(nèi)設(shè)置有與減速機連接的送料螺桿A ；
[0014]所述物料加熱膨化撕裂裝置包括由從外到內(nèi)依次設(shè)置的保溫層、高溫伴熱帶和防爆層組成的“一”字形筒，該筒內(nèi)設(shè)置內(nèi)設(shè)有安全防爆閥和送料螺桿B ;
[0015]所述物料微波破碎裝置包括“一”字形微波破碎筒，該筒筒壁外壁設(shè)置有一層微波防漏層，該筒內(nèi)壁上設(shè)置有多個磁控管，該筒內(nèi)還設(shè)置有送料螺桿C;
[0016]所述物料分離裝置包括“ 一 ”字形筒，該筒筒壁上設(shè)置有加水口和催化劑添加口，該筒內(nèi)設(shè)置有擠壓螺桿，該筒筒壁上還設(shè)置有出液口和出料口。
[0017]所述粉碎機構(gòu)包括減速機、轉(zhuǎn)軸、3-5個刀片組和豎直筒體內(nèi)壁上設(shè)置的突脊，所述刀片組沿轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置，每個刀片組由連接到轉(zhuǎn)軸上的楔形刀片和刀片末端單點固定的偏輪錘片組成，所述多個刀片組中每個刀片組的長度相等，且比突脊內(nèi)面形成的內(nèi)徑長Imm0
[0018]所述刀片組設(shè)置為三個，其中刀片的長度從上到下依次變短，偏輪錘片的長度從上到下依次變長。
[0019]所述錘打器包括一個動力軸，所述動力軸與破碎機轉(zhuǎn)軸異面垂直，所述動力軸上設(shè)置有一個偏心錘，所述偏心錘外表面設(shè)置有“凹”字形結(jié)構(gòu)的凸齒，所述水平筒體內(nèi)壁和擋板上設(shè)置有與偏心錘外表面凸齒形狀一致且彼此不咬合的的“凹”字形凸齒。
[0020]所述擠壓螺桿的螺距數(shù)值不相等，各螺距按等差級數(shù)規(guī)律漸變排列。
[0021]所述物料分解分離裝置的“一”字形筒底部在擠壓螺桿后段緊密螺距處沿螺桿長度方向每50cm設(shè)有一段導(dǎo)水槽，所述導(dǎo)水槽的中部從前向后設(shè)置有一個逐漸變寬變深的水槽，所述水槽的末端設(shè)置一個出液口。
[0022]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:本發(fā)明通過別通過對多元化農(nóng)林廢棄物粉粹、錘打、超聲破碎、筒狀螺旋高溫高壓擠壓撕裂、筒狀螺旋微波熱解工藝，筒狀螺旋生物酶解分離的工藝過程，在一個裝置內(nèi)通過多個螺旋擠壓輸送過程，一次性地實現(xiàn)農(nóng)林有機質(zhì)組分的分解分離，最終獲得已分解溶解的半纖維素、纖維素和固體木質(zhì)素作為多種產(chǎn)品的加工前體，固體木質(zhì)素可經(jīng)配方制備清潔能源材料。
【附圖說明】
[0023]圖1是農(nóng)林廢棄物撬裝模塊式成份分解分離設(shè)備示意圖；
[0024]圖2是“一”字形分離筒底部導(dǎo)水槽分布結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖1和圖2中，1.“L”形筒，2.突脊，3.刀片組，4.進(jìn)料斗，5.錘打器，6.“凹”字形凸齒，7.偏心錘，8