一種利用植物生物質(zhì)制備天然氣的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及天然氣制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用植物生物質(zhì)制備天然氣的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]進入20世紀70年代以來，隨著全球性石油危機的沖擊和環(huán)保意識的提高，世界各國越來越重視開發(fā)和高效轉(zhuǎn)換生物質(zhì)能源，紛紛制定了發(fā)展研究計劃。我國在2006年啟動了 “十一五”國家科技支撐計劃“農(nóng)林生物質(zhì)工程”重大項目。2008年，我國年可收集廢氣農(nóng)作物資源量為6.87億噸，利用率達到69%，還有31%約2.13億噸剩余未被利用，因此中國廢氣農(nóng)作物產(chǎn)天然氣的潛力巨大。
[0003]但是目前我國的生物質(zhì)物料利用，尤其是農(nóng)村廢棄物的利用形勢不容樂觀，大部分使用氣化爐，在有氧狀態(tài)下點燃農(nóng)村廢棄物進而采集產(chǎn)生的可燃氣體。此種方式所投入的氣化成本普遍降低，大多是直接燃燒，雖然有可燃氣體產(chǎn)生，但是熱值較低，不能滿足民用和工業(yè)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種利用植物生物質(zhì)制備天然氣的系統(tǒng)。
[0005]實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]—種利用植物生物質(zhì)制備天然氣的系統(tǒng)，至少包括五個罐體，分別為具有第一進氣口、第二進氣口、第一出氣口和第二出氣口的第一罐體，具有第三出氣口的第二罐體，具有第四出氣口的第三罐體，具有第三進氣口的第四罐體，以及具有第四進氣口的第五罐體，所述第二罐體的第三出氣口與第一罐體的第一進氣口相連，第三罐體的第四出氣口與第一罐體的第二進氣口相連，第四罐體的第三進氣口與第一罐體的第一進氣口相連，第五罐體的第四進氣口與第一罐體的第二出氣口相連，所述第二罐體與第一罐體之間連接有進汽閥，第三罐體與第一罐體之間連接有進水閥，第四罐體與第一罐體之間連接有真空抽氣栗。
[0007]采用了上述的方案，植物生物質(zhì)選用小麥、玉米秸桿為原料，該原料充足、穩(wěn)定、低廉，同時能夠防止將其焚燒，有利于保護環(huán)境，植物生物質(zhì)在第一罐體內(nèi)通過第二罐體輸送高溫蒸汽介質(zhì)對其進行預(yù)處理，其滲入半纖維素、木質(zhì)素或是纖維素的無定形區(qū)，使纖維素潤脹，保壓一段時間后瞬間釋放，從而使纖維素的組織機構(gòu)破壞，達到快速降解目的，然后，通過第三罐體向第一罐體內(nèi)輸送大量的冷水，進行突然減壓，介質(zhì)和物料共同作用完成物理的能量釋放過程，然后使用第四罐體將第一罐體抽成真空使生物質(zhì)細胞破裂達到爆碎制天然氣的效果，如此制備的天然氣產(chǎn)氣量大，耗時短，效率高，制備的天然氣由氣體收集罐儲存，該天然氣產(chǎn)生的熱值比直接焚燒來的熱值高，即可民用，亦可滿足工業(yè)需求。
[0008]第一罐體上還連接有具有將植物生物質(zhì)攪碎的粉碎機，第一罐體上設(shè)有與粉碎機相連的物料進口，優(yōu)點是植物生物質(zhì)能夠充分在第一罐體內(nèi)降解，而且還能夠增加植物生物質(zhì)的用量，大大提高了天然氣的制備效率。
[0009]第二罐體為蒸汽罐，蒸汽罐用于儲存0.2MPa-0.8MPa、180°C -240°C的高溫蒸汽，優(yōu)點是通過將高溫蒸汽通入第一罐體內(nèi)，高壓蒸汽滲透到物料內(nèi)的空隙，使植物生物質(zhì)中半纖維素降解成可溶性糖，同時木質(zhì)素軟化和部分降解，降低纖維連接強度，為爆碎過程提供選擇性的機械分離。
[0010]第三罐體為蓄水罐，蓄水罐用于儲存20°C -30°C的低溫水，使罐體內(nèi)壓力迅速降低，以便進行爆碎過程。
[0011]第四罐體為真空引流罐，優(yōu)點是將第一罐體內(nèi)抽成真空，以便植物生物質(zhì)的細胞壁內(nèi)的水沸騰，并沖破細胞壁，從而達到爆碎制天然氣的效果。
[0012]第五罐體為氣體收集罐。
[0013]一種利用植物生物質(zhì)制備天然氣的方法，
[0014]步驟一:將植物生物質(zhì)和水以質(zhì)量比為1:10混合放入第一罐體中發(fā)酵，同時加入?yún)捬鯒椖啻呋瘎摯呋瘎┑挠昧繛橹参锷镔|(zhì)質(zhì)量的10% _20%，并將汽爆罐封閉儲存2-7天，植物生物質(zhì)細胞壁內(nèi)充滿水分，得到含有飽和水分的植物生物質(zhì)。
[0015]步驟二:由第二罐體向第一罐體中通入0.2MPa-0.8MPa的蒸汽，溫度在1800C -240°C，流量為汽爆罐體積的15% -30%，對植物生物質(zhì)進行汽相蒸煮2_5min，植物生物質(zhì)降解、軟化，此時細胞壁內(nèi)的水升至高溫水。
[0016]步驟三:停止蒸汽的通入，并通過第四罐體將第一罐體內(nèi)抽成真空狀態(tài)，再通過第三罐體向第一罐體中通入20-30°C的低溫水，水量為第一罐體體積的2/3，降溫降壓，植物生物質(zhì)的細胞開始爆裂，利用汽相飽和蒸汽和高溫液態(tài)水兩種介質(zhì)共同作為物料，瞬間完成的絕熱膨脹過程，對外做功，在爆碎過程中，膨脹的氣體以沖擊波的形式作用于物料，使之在軟化條件下產(chǎn)生剪切力變形運動。由于物料變形速度較沖擊波速度小得多，使之多次產(chǎn)生剪切，使纖維有目的的分離，最終得到甲烷、水、二氧化碳和雜質(zhì)的混合物。
[0017]步驟四:將得到的混合物通過生物脫硫塔及壓縮機去除二氧化碳、水和雜質(zhì)，最終得到純凈的天然氣。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本實用新型的原理圖；
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進一步說明。
[0021]如圖1至圖2，一種利用植物生物質(zhì)制備天然氣的系統(tǒng)，至少包括五個罐體，分別為具有第一進氣口 11、第二進氣口 12、第一出氣口 13和第二出氣口 15的第一罐體1，具有第三出氣口 21的第二罐體2，具有第四出氣口 31的第三罐體3，具有第三進氣口 41的第四罐體4，以及具有第四進氣口 61的第五罐體6，所述第二罐體2的第三出氣口 21與第一罐體的第一進氣口 11相連，第三罐體3的第四出氣口 31與第一罐體I的第二進氣口 12相連，第四罐體4的第三進氣口 41與第一罐體I的第一進氣口 13相連，第五罐體6的第四進氣口 61與第一罐體I的第二出氣口 15相連，所述第二罐體2與第一罐體I之間連接有進汽閥22，第三罐體3與第一罐體I之間連接有進水閥32，第四罐體4與第一罐體I之間連接有真空抽氣栗42。
[0022]第一罐體I上還連接有具有將植物生物質(zhì)攪碎的粉碎機5，第一罐體I上設(shè)有與粉碎機5相連的物料進口 14，優(yōu)點是植物生物質(zhì)能夠充分在第一罐體內(nèi)降解，而且還能夠增