CN116622482A - 一种农林废弃物协同资源化利用系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种农林废弃物协同资源化利用系统及其工作方法，实现农林废弃物的利用，在实现系统内能源和物料的自持循环的同时，向外界输送高值的绿色电力、生物天然气、生物炭基肥及高端液态肥。原料预处理装置与厌氧发酵装置连接；厌氧发酵装置的粗沼气出口与沼气净化装置连接，发酵液出口与固液分离机连接；沼气净化装置与沼气提纯升压和沼气发电机连接；固液分离机的沼渣出口与生物碳基肥生产装置和生物质碳化装置连接，固液分离机的沼液出口与原料预处理装置和液态肥生产装置连接；生物质碳化装置与气液分离装置连接，气液分离装置与液态肥生产装置连接；生物质碳化装置与厌氧发酵装置和生物炭基肥生产装置连接。

Description

一种农林废弃物协同资源化利用系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种农林废弃物协同资源化利用系统及其工作方法。

背景技术

现有农林废弃物的资源化利用技术中，厌氧发酵和生物质碳化是两种常见的技术路线。厌氧发酵对原料要求较高，后端产生的沼液和沼渣得不到好的利用，成为该技术主要的发展瓶颈。沼液回流比例受制于系统中氨氮、挥发性氨基酸、PH等影响，在影响产气率的同时又增加了沼液的外排量，进一步限制该技术发展。

生物质碳化技术对原料含水率要求高，产气热能利用场景缺乏，生物质碳作为中间产品附加值较低，缺乏市场竞争力，因此该技术大力发展存在一定的障碍。

农林废弃物如很好加以利用，则会产生巨大的资源效应。目前的技术路线均存在着技术上和经济上的问题，因此很难得到应用和推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的农林废弃物协同资源化利用系统及其工作方法，实现农林废弃物的利用，在实现系统内能源和物料的自持循环的同时，向外界输送高值的绿色电力、生物天然气、生物炭基肥及高端液态肥，扩大农林废弃物处理范围，提高物料协同稳定性和经济性。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种农林废弃物协同资源化利用系统，其特征在于：包括原料预处理装置、厌氧发酵装置、沼气净化装置、沼气提纯升压装置、沼气发电机、固液分离机、生物质碳化装置、气液分离装置、液态肥生产装置和生物炭基肥生产装置；原料预处理装置的出口与厌氧发酵装置的进口连接；厌氧发酵装置的粗沼气出口与沼气净化装置的进口连接，发酵液出口与固液分离机的进口连接；沼气净化装置的出口与沼气提纯升压的进口和沼气发电机的进口连接；固液分离机的沼渣出口与生物碳基肥生产装置的进口和生物质碳化装置的进口连接，固液分离机的沼液出口与原料预处理装置的进口和液态肥生产装置的进口连接；生物质碳化装置的气体出口与气液分离装置的进口连接，气液分离装置的液态出口与液态肥生产装置的进口连接；生物质碳化装置的固体出口与厌氧发酵装置的进口和生物炭基肥生产装置的进口连接。

本发明所述的气液分离装置的气态出口用于与可燃气热能利用装置进口连接。

本发明还包括生物炭基肥辅料添加系统，所述的生物炭基肥辅料添加系统出口与生物炭基肥生产装置进口连接。

一种农林废弃物协同资源化利用系统的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将农林废弃物中的秸秆、尾菜、畜禽粪污及其他有机废弃物送入原料预处理装置，通过预处理后与固液分离机回流的沼液进行混合调质后进入厌氧发酵装置；

（2）将园林废弃物中易于厌氧发酵的物料引入厌氧发酵装置，不易厌氧的物质进入生物质碳化装置；

（3）将通过厌氧发酵装置后的沼气引入沼气净化装置，净化后的沼气进入沼气发电机发电供全厂使用，多余电量并网；净化后的沼气也可通过沼气提纯升压装置，用于生产生物天然气；

（4）将通过厌氧发酵装置后的反应液引入固液分离机，分离出的沼液一方面回流原料预处理装置用于原料调质，另一方面进入液态肥生产装置用于高端液态肥的生产；

（5）将固液分离机分离出来的沼渣一方面进入生物碳基发生产装置，另一方面与园林废弃物混合后进入生物质碳化装置，进行生物质碳化处理，产生生物质碳；

（6）将生物质碳化装置产生的气体引入气液分离装置，分离出的液态提取物与沼液混合进入液态肥生产装置；气液分离装置分离出可燃气体；

（7）将生物质碳化装置产生的固体生物质碳一方面引入厌氧发酵装置用于控制氨氮抑制，提高产气率，另一方面引入生物炭基肥生产装置作为生产炭基肥的生产基料。

本发明所述的预处理包括除杂、破碎、匀化。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明利用农林废弃物潜在的资源，通过多个产业技术的整合应用和有机协同，将废弃垃圾最终转化为绿色高端的能源和高值肥料、活性炭等产品。将林业废弃物通过初步分选，分别进入高效的厌氧发酵和碳化装置，在单一处理农业废弃物的基础上可以协同处理林业废弃物，系统协同处理能力更强，经济性更好。将生物质碳化装置产生的生物质炭引入厌氧发酵装置，不但可以有效缓解因沼液大比例回流而引起的发酵装置酸化，产气率降低等问题，还可以减少系统沼液的排放量，减少后端压力。把沼渣和林业废弃物作为碳化原料，可以提高碳化效率，碳化产生的生物质碳与沼渣通过生物炭基肥生产装置，生产出高值的生物碳基肥。生物质碳化装置产生的气体通过气液分离装置，液态提取物可与沼液共同生产高端液态肥；可燃气可用于碳化原料加热、厌氧发酵系统加热及厂区供暖等其他热能利用方式，实现物质能量利用的效益最大化。厌氧发酵装置产生的沼气通过沼气净化装置，一方面可以通过沼气发电机产生绿色电力，供厂用电使用，多余的电可以并网；另一方面可以通过沼气提纯升压，生产生物天然气，可扩大能源的利用途径。综合来说利用本发明可实现农林废弃物的闭环产业链架构，在实现系统内能源和物料的自持循环的同时，向外界输送高值的绿色电力、生物天然气、生物炭基肥及高端液态肥，破解单一技术的原料限制性问题，扩大农林废弃物处理范围，提高物料协同稳定性和经济性，做到真正的变废为宝。而且产出的商品绿色电能、生物天然气、生物炭基肥、木炭、活性炭、高端液态肥可以根据产品市场情况进行产能调整。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

本发明实施例包括原料预处理装置1、厌氧发酵装置2、沼气净化装置3、沼气提纯升压装置4、沼气发电机5、固液分离机6、生物质碳化装置7、气液分离装置8、液态肥生产装置9、生物炭基肥生产装置10和生物炭基肥辅料添加系统11。

原料预处理装置1的出口与厌氧发酵装置2的进口连接；厌氧发酵装置2的粗沼气出口与沼气净化装置3的进口连接，发酵液出口与固液分离机6的进口连接。

沼气净化装置3的出口与沼气提纯升压4的进口和沼气发电机5的进口连接。

固液分离机6的沼渣出口与生物碳基肥生产装置10的进口和生物质碳化装置7的进口连接，固液分离机6的沼液出口与原料预处理装置1的进口和液态肥生产装置9的进口连接。

生物质碳化装置7除了接收固液分离机6出来的沼渣外，还接收林业废弃物中分选出适合碳化的物料。生物质碳化装置7的气体出口与气液分离装置8的进口连接，气液分离装置8的液态出口与液态肥生产装置9的进口连接，气液分离装置8的气态出口用于与可燃气热能利用装置进口连接。生物质碳化装置7的固体出口与厌氧发酵装置2的进口和生物炭基肥生产装置10的进口连接。生物炭基肥辅料添加系统11的出口和生物炭基肥生产装置10的进口连接。生物质碳化装置7产生的中间产物生物质碳通过继续深加工，可生产出木炭或活性炭之类的高值产品。

一种农林废弃物协同资源化利用系统的工作方法，包括如下步骤：

（1）将农林废弃物中的秸秆、尾菜、畜禽粪污及其他有机废弃物送入原料预处理装置1，通过预处理后与固液分离机6回流的沼液进行混合调质后进入厌氧发酵装置2；预处理包括除杂、破碎、匀化等过程。

（2）将园林废弃物中易于厌氧发酵的物料引入厌氧发酵装置2，不易厌氧的物质进入生物质碳化装置7；

（3）将通过厌氧发酵装置2后的沼气引入沼气净化装置3，净化后的沼气进入沼气发电机5发电供全厂使用，多余电量并网；净化后的沼气也可通过沼气提纯升压装置4，用于生产生物天然气。

（4）将通过厌氧发酵装置2后的反应液引入固液分离机，分离出的沼液一方面回流原料预处理装置1用于原料调质，另一方面进入液态肥生产装置9用于高端液态肥的生产；

（5）将固液分离机分离出来的沼渣一方面进入生物碳基发生产装置10，另一方面与园林废弃物混合后进入生物质碳化装置7，进行生物质碳化处理，产生生物质碳；

（6）将生物质碳化装置7产生的气体引入气液分离装置8，分离出的液态提取物与沼液混合进入液态肥生产装置9；气液分离装置9分离出的可燃气体用于碳化原料干化、系统加热、采暖供热等热能利用装置；

（7）将生物质碳化装置7产生的固体一方面引入厌氧发酵装置2，另一方面引入生物炭基肥生产装置10；生物炭基肥辅料添加系统11的出口和生物炭基肥生产装置10的进口连接；也还可以通过深加工装置用于生产木炭、活性炭等高值产品。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种农林废弃物协同资源化利用系统，其特征在于：包括原料预处理装置、厌氧发酵装置、沼气净化装置、沼气提纯升压装置、沼气发电机、固液分离机、生物质碳化装置、气液分离装置、液态肥生产装置和生物炭基肥生产装置；原料预处理装置的出口与厌氧发酵装置的进口连接；厌氧发酵装置的粗沼气出口与沼气净化装置的进口连接，发酵液出口与固液分离机的进口连接；沼气净化装置的出口与沼气提纯升压的进口和沼气发电机的进口连接；固液分离机的沼渣出口与生物碳基肥生产装置的进口和生物质碳化装置的进口连接，固液分离机的沼液出口与原料预处理装置的进口和液态肥生产装置的进口连接；生物质碳化装置的气体出口与气液分离装置的进口连接，气液分离装置的液态出口与液态肥生产装置的进口连接；生物质碳化装置的固体出口与厌氧发酵装置的进口和生物炭基肥生产装置的进口连接。

2.根据权利要求1所述的农林废弃物协同资源化利用系统，其特征在于：所述的气液分离装置的气态出口用于与可燃气热能利用装置进口连接。

3.根据权利要求1所述的农林废弃物协同资源化利用系统，其特征在于：还包括生物炭基肥辅料添加系统，所述的生物炭基肥辅料添加系统出口与生物炭基肥生产装置进口连接。

4.一种根据权利要求1或2所述的农林废弃物协同资源化利用系统的工作方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）将农林废弃物中的秸秆、尾菜、畜禽粪污及其他有机废弃物送入原料预处理装置，通过预处理后与固液分离机回流的沼液进行混合调质后进入厌氧发酵装置；

（2）将园林废弃物中易于厌氧发酵的物料引入厌氧发酵装置，不易厌氧的物质进入生物质碳化装置；

（3）将通过厌氧发酵装置后的沼气引入沼气净化装置，净化后的沼气进入沼气发电机发电供全厂使用，多余电量并网；净化后的沼气也可通过沼气提纯升压装置，用于生产生物天然气；

（4）将通过厌氧发酵装置后的反应液引入固液分离机，分离出的沼液一方面回流原料预处理装置用于原料调质，另一方面进入液态肥生产装置用于高端液态肥的生产；

（5）将固液分离机分离出来的沼渣一方面进入生物碳基发生产装置，另一方面与园林废弃物混合后进入生物质碳化装置，进行生物质碳化处理，产生生物质碳；

（6）将生物质碳化装置产生的气体引入气液分离装置，分离出的液态提取物与沼液混合进入液态肥生产装置；气液分离装置分离出可燃气体；

（7）将生物质碳化装置产生的固体生物质碳一方面引入厌氧发酵装置用于控制氨氮抑制，提高产气率，另一方面引入生物炭基肥生产装置作为生产炭基肥的生产基料。

5.根据权利要求4所述的工作方法，其特征在于：所述的预处理包括除杂、破碎、匀化。