[实用新型]一种组合式多联产生物质快速炭化设备及其制炭方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种组合式多联产生物质快速炭化设备及其制炭方法。

背景技术

我国是农业大国，年产作物秸秆等废弃资源总量超过7亿吨，其中有近一半被丢弃或就地焚烧，不仅造成了生物质资源的严重浪费，破坏了土壤结构、使耕地生产能力下降，还导致了严重的环境污染，威胁交通运输和人们的生产、生活安全。

生物质炭化，特指将生物质转变为生物炭的过程，秸秆炭化还田即是将秸秆等低值农林废弃资源通过炭化技术制备成生物炭并返还土壤，可有效增加土壤输入，提高土壤质量，对促进农业循环可持续发展具有重要的现实意义(陈温福，等.生物炭应用技术研究.中国工程科学.2011，13(2)：83-89；孟军，等.农林废弃物炭化还田技术的发展与前景.沈阳农业大学学报.2011，42(4)：387-392)。

在炭化过程中，不仅可以得到生物炭，还同时产出可燃气体、木焦油和醋液等，如能加以多元化开发利用，可以在很大程度上解决可持续发展、节能降耗、环境保护与治理等领域面临的复杂问题，有助于构建低碳高效经济发展模式，对保障国家环境、能源、粮食安全意义重大。

目前，国内外普遍采用的炭化设备和生产模式主要有两种。一种是应用大型生产设备进行大规模集中炭化；另一种是应用简易制炭设备在原料产地就地或就近小批量炭化。前者的问题在于，大规模集中生产对原料的需求量非常大，而这些原料往往是低值的农林业废弃生物质，分布广、密度低，收储运环节成本高昂。同时，大规模生产往往对应大量的基础设施建设，例如土建工程等，投资量大，一旦落成就难以移动。大型化设备集中生产对原料的旺盛需求必将影响其价格，而原料价格反过来则可能对生产厂家形成巨大冲击。当原料价格上涨超出其承受空间时，大型工厂难以及时调整，很可能面临停工停产的不利局面。后者的问题在于，简便的制炭设备对劳动力需求较大，而且生产条件比较艰苦，还可能因缺乏有效的环保设备或措施而对环境产生较大影响。因此，迫切需要一种可移动、高效环保的生产设备。

针对上述需求，本发明提供了一种组合式多联产生物质快速炭化设备及其制炭方法。用本发明生产的生物炭很好地保留了原有生物质的微米级孔隙结构，并增加了大量纳米级孔隙，表现出良好的吸附性能，且原料炭化均匀，无夹生炭。同时，生产过程半自动化，节省了劳动力，改善了劳动环境，尤其是在出炭环节基本实现了连续和自动化，降低了劳动强度、提高了生产效率。通过尾气燃烧，该设备不但消减了CO、H₂和CH₄等可燃气体排放，更就地利用余热烘干物料，不仅放宽了对原料含水量的要求，也进一步开阔了该设备的适用范围。在炭化过程中，实现了液态热解产物完全回收，杜绝了环境污染，也为后续深加工提高经济效益奠定了基础。本发明提供的炭化设备采用分体组合式的设计，装卸方便，易于运输，而且产能适中，与农林废弃资源分布特点匹配。

本发明提供的一种组合式多联产生物质快速炭化设备及其制炭方法，可大量吸纳秸秆等农林废弃生物质，消减面源污染，实现低值资源高值化利用，具有清洁、环保、高效、低耗等特征，符合循环经济发展需求，对于农业可持续发展具有重要意义，应用前景广阔。

发明内容

为了克服现有炭化设备在可移动性、环保和生产效率上的不足，本发明提供一种组合式多联产生物质快速炭化设备，包括烘干预处理系统、连续炭化系统、尾气净化系统、尾气燃烧系统和电力与控制系统等5大部分。具体而言，本发明解决了尾气排放与余热利用问题，解决了连续出炭问题，解决了炭化效率低的问题。同时，本发明还提供了应用该设备生产生物炭的方法。

为了充分利用炭化过程产生的混合可燃气并降低原料含水量提高炭化效率，本发明提供了烘干预处理系统，通过炭化炉炭化尾气燃烧为烘干筒加热。物料通过该系统后，水分含量可降低到20％以内，出口处物料温度可达到40-50℃。

为了提高炭化效率，降低劳动强度、改善劳动环境，本发明提供了半自动的连续炭化系统。烘干的物料进入连续炭化系统后，依靠重力向炭化炉底部移动，依次经过料封区、燃烧区和炭化区，完成从原料向受热燃烧再向绝氧炭化状态的转变。制成的生物炭通过插板开关从炭化室移动到炭化炉底部，并通过出料刮板和出炭绞龙进入炭斗容器。