一种生物质燃料预处理设备及预处理方法与流程

本发明涉及生物质燃料制备技术领域，特别涉及一种生物质燃料预处理设备及方法。

背景技术：

由于生物质中碱金属k含量较高，导致灰熔点低。生物质中的cl具有腐蚀作用，生物质尤其是秸秆未经前处理，导致碱金属元素析出，在燃烧过程中结焦、结渣、腐蚀热能设备等，影响燃烧效果。生物质燃料中的s和n经燃烧后会产生二氧化硫和氮氧化物，在锅炉大气污染物排放控制严格地区将会增加后续污染物治理的成本。燃料中的灰分一部分来自收集生物质过程中夹带的土壤，由于不可燃，降低燃料单位热值，还会对燃烧造成一定程度的影响。因此，需要研发一种生物质燃料预处理设备及方法，将生物质中的有机质洗出，去除杂质，提高燃料单位热值。对燃料燃烧有影响的钾、氯、硫、氮通过水洗去除，提高燃料品质，燃烧过程中不结渣、不结焦，不腐蚀炉具，向用户输出高品质燃料。将洗出的“物流”作为沼气原料的一部分，经过厌氧发酵后，最终作为肥料进行还田，从而完成资源的生态循环。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种生物质燃料预处理设备及方法以影响生物燃料中的k、cl、s、n及灰分含量，避免燃料过程中产生的锅炉结焦、结渣以及腐蚀等问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种生物质燃料预处理设备，包括：洗涤单元，其用于对所述生物质进行洗涤，得到洗除物和洗涤后的生物质；漂洗单元，其用于对所述洗涤后的所述生物质进行漂洗，得到所述洗除物和漂洗后的生物质；所述漂洗后的生物质作为制备生物质燃料的材料；所述洗除物作为生成沼气的沼气材料。

进一步地，还包括：加热单元，其用于对所述洗涤单元加热，使所述洗涤单元1内的温度保持在预设温度。

进一步地，所述洗涤单元包括：搅拌单元，用于以预设时间间隔，多次搅拌洗涤预设比例的所述生物质。

进一步地，还包括：沉降单元，用于静置所述洗涤单元和所述漂洗单元2中的水洗液，所述洗除物将沉降在所述沉降单元内，位于所述沉降单元的上部的所述水洗液回流到所述洗涤单元，用于洗涤所述生物质。

进一步地，还包括：挤压单元，用于物理挤压所述漂洗后的生物质，以减少漂洗后的生物质的含水量，使所述漂洗后的生物质达到预设含水量。

根据本发明的另一个方面，提供一种生物质燃料预处理方法，包括：对生物质进行洗涤，得到洗除物和洗涤后的生物质；对所述洗涤后的所述生物质进行漂洗，得到所述洗除物和漂洗后的生物质；所述漂洗后的生物质作为制备生物质燃料的材料；所述洗除物作为生成沼气的沼气材料。

进一步地，还包括：对洗涤中的所述生物质加热，使所述生物质在温度为30-90℃环境下洗涤。

进一步地，以10-30分钟的时间间隔，对所述生物质资源与所述水洗液质量比为1:60-80的所述生物质进行多次搅拌洗涤实现分离洗除物和所述生物质。

进一步地，还包括：静置经过洗涤和漂洗后的水洗液，使所述洗除物将沉降，将位于所述洗除物上部的所述水洗液回流到，用于洗涤所述生物质。

进一步地，还包括：物理挤压所述漂洗后的生物质，以减少所述漂洗后的生物质的含水量，使所述漂洗后的生物质的含水量为40-60％。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本申请通过对生物质洗涤和漂洗，将影响生物燃料燃烧质量的k、cl、s、n及灰分与生物质分离，提高了分离效率，并且使生物质燃料在燃烧过程中不结渣、结焦，不腐蚀炉具。

附图说明

图1为本申请第一个实施例提供的一种生物质燃料预处理设备示意图；

图2为本申请一个实施例提供的一种生物质燃料预处理方法流程图。

附图标记：

1：洗涤单元；2：漂洗单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在附图中示出了根据本发明实施例的示意图。这些图并非是按比例绘制的，可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

图1为本申请第一个实施例提供的一种生物质燃料预处理设备示意图。

在本发明第一实施例中，如图1所示，提供了一种生物质燃料预处理设备，包括洗涤单元1和漂洗单元2。洗涤单元1用于对所述生物质进行洗涤，得到洗除物和洗涤后的生物质；漂洗单元2，其用于对所述洗涤后的所述生物质进行漂洗，得到所述洗除物和漂洗后的生物质；所述漂洗后的生物质作为制备生物质燃料的材料；所述洗除物作为生成沼气的沼气材料或直接还田。

沼气材料来源自用于制备生物质燃料的生物质，降低了沼气的制备成本，实现生物质燃料预处理与生成沼气的耦合。并且洗除物中还包括有对生物质燃料燃烧有影响的k、cl、s、n等元素，可以提高生物质燃料的品质，使其在燃烧过程中不结渣、结焦，不腐蚀炉具。

采用去离子水作为水洗液，对生物质进行洗涤和漂洗。生物质经过洗涤后，易溶的且对生物质燃料燃烧有影响的k、cl、s、n等元素会溶于水洗液中，并且实现生物质上的杂土与生物质分离；生物质洗涤后再经过漂洗，可以提高生物质与洗除物的分离效果。

一些实施例中，生物质燃料预处理设备还包括加热单元。该加热单元用于对所述洗涤单元1加热，使所述洗涤单元1内的温度保持在预设温度。

一些实施例中，生物质燃料预处理设备所述洗涤单元1包括搅拌单元。该搅拌单元用于以预设时间间隔，多次搅拌洗涤预设比例的所述生物质，使水洗液与生物质充分接触、混合，以提高去除杂质的效果。

一些实施例中，生物质燃料预处理设备还包括沉降单元。该沉降单元用于静置所述洗涤单元1和所述漂洗单元2中的水洗液，所述洗除物将沉降在所述沉降单元内，位于所述沉降单元的上部的所述水洗液回流到所述洗涤单元1，用于洗涤所述生物质。

一些实施例中，生物质燃料预处理设备还包括挤压单元。该挤压单元用于物理挤压所述漂洗后的生物质，以减少漂洗后的生物质的含水量，使所述漂洗后的生物质达到预设含水量。

经过漂洗的生物质具有较多水分，较多水分会极大地削弱烘干效果，并且增加烘干成本，所以对水洗后的生物质进行物理挤压，以减少生物质的含水量，并且使挤压后的生物质含水量为40-60％。

在本申请的另一个实施例中，生物质在洗涤单元1内进行预设间隔的多次搅拌洗涤预设比例的生物质，以实现生物质与洗除物的初次分离。其中，水洗液可以为加入去离子水。洗涤单元1可以采用锥形的洗涤槽；搅拌可以通过搅拌装置进行，例如洗鼓，搅拌器等，也可以采用人力搅拌；预设间隔为10-30分钟，例如10分钟、20分钟和30分钟；生物质与水洗液的质量比为1:60-80，例如1:60、1:70和1:80；每次搅拌洗涤1-5分钟，例如1分钟、2分钟、3分钟、4分钟和5分钟；搅拌速度等其他因素并不做限制，使以上洗涤条件达到搅拌洗涤的目即可。

在洗涤生物质的过程中持续加热，使水洗液保持在预设温度，该预设温度为30-90℃，例如，30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃和90℃，为分离生物质和洗除物提供良好的温度，提高分离效果。

沼气可以通过燃烧产热为加热单元提供热源，生物质燃料也可以通过燃烧产热加热单元提供热源。

对经过洗涤后的生物质转移至漂洗设置中进行漂洗，实现生物质与洗除物的再次分离，以提高分离效果。

经过多次洗涤和漂洗的水洗液转移至沉降单元，沉降单元用于静置水洗液，此水洗液包括有杂质，例如沙土、灰分和溶于水、影响生物质燃料燃料品质的k、cl、s、n等元素。沉降过程中将洗除物沉降至沉降单元的底部，取沉降单元上部的清液回流至洗涤单元1和漂洗单元2中，为洗涤或漂洗生物质提供水源。沉降单元上部的清液优先回流至洗涤单元1中，沉降单元上部的清液依然溶有前述k、cl、s、n等元素，但是未达到饱和值，依然可以作为水洗液重复使用，当水洗液中的k、cl、s、n等元素达到饱和值时，更换新的水洗液进行水洗。

经过水洗后的生物质通过物理挤压设备实现去除水分，使生物质的含水量为40-60％，例如40％、50％和60％，生物质的含水量优选为50％，以便于后续烘干。对于物料挤压的温度和压力并不做限制。

图2为本申请一个实施例提供的一种生物质燃料预处理方法流程图。

在本申请的另一个实施例中，如图2所示，提供一种生物质燃料预处理方法，包括：

s100，对生物质进行洗涤，得到洗除物和洗涤后的生物质；

s200，对所述洗涤后的所述生物质进行漂洗，得到所述洗除物和漂洗后的生物质；所述漂洗后的生物质作为制备生物质燃料的材料；所述洗除物作为生成沼气的沼气材料。

一些实施例中，生物质燃料预处理方法还包括：对洗涤中的所述生物质加热，使所述生物质在温度为30-90℃环境下洗涤。例如，30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃和90℃，为分离生物质和洗除物提供良好的温度，提高分离效果。

一些实施例中，以10-30分钟的时间间隔，例如10分钟、20分钟和30分钟；对所述生物质资源与所述水洗液质量比为1:60-80的所述生物质进行多次搅拌洗涤实现分离洗除物和所述生物质。例如1:60、1:70和1；80。每次搅拌洗涤1-5分钟，例如1分钟、2分钟、3分钟、4分钟和5分钟；搅拌速度等其他因素并不做限制，使以上洗涤条件达到搅拌洗涤的目即可。

一些实施例中，生物质燃料预处理方法还包括：静置经过洗涤和漂洗后的水洗液，使所述洗除物将沉降，将位于所述洗除物上部的所述水洗液回流到，用于洗涤所述生物质。

一些实施例中，生物质燃料预处理方法还包括：物理挤压所述漂洗后的生物质，以减少所述漂洗后的生物质的含水量，使所述漂洗后的生物质的含水量为40-60％。例如40％、50％和60％，生物质的含水量优选为50％，以便于后续烘干。对于物料挤压的温度和压力并不做限制。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本申请通过对生物质洗涤和漂洗，将影响生物燃料燃烧质量的k、cl、s、n及灰分与生物质分离，提高了分离效率，并且使生物质燃料在燃烧过程中不结渣、结焦，不腐蚀炉具。

以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。