[发明专利]一种低温制备生物炭的炭化设备及工艺

说明书

本发明属于生物炭制备技术领域，尤其涉及一种低温制备生物炭的炭化设备及工艺。所述炭化设备包括分离设置的干燥装置、低温炭化装置和高温热解装置，干燥装置的出料口通过上料机构分别与低温炭化装置和高温热解装置的进料口连接，高温热解装置的排气口与低温炭化装置的燃料进口连接，低温炭化装置的排气口与干燥装置的燃料进口连接。本发明通过对生物质进行两段式炭化作业，可以有效控制生物质的炭化温度和时间，提高生物质的流动性，提高出炭率和生物炭的品质。

技术领域

本发明属于生物炭制备技术领域，尤其涉及一种低温制备生物炭的炭化设备及工艺。

背景技术

生物炭是生物质的炭化物，生物炭用途广泛，既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等。目前生物炭已经广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等领域。

现有技术中生物炭的制备方法皆为将生物质在无氧高温条件下热解炭化，但是生物质在高温热解的过程中反应较为复杂，同时存在吸、放热现象、而且采用外部供热，导致热解温度易升难降，很难做到稳定调控。这不仅降低了生物质的制炭率，而且生物质所制得的生物炭受到高温环境影响，碳结构得到改变，碳原子之间的键合力十分稳定且很难与官能团结合，这就导致生物炭仅保留较强的吸附效果，但其表面活性和生物活性基本全部消失，成为俗称的“死炭”。这种生物炭作为土壤改良剂使用时，可以从土壤中吸附较多的营养成分，但是由于碳原子之间结构稳定，很难作为微生物的碳源被分解利用。而且现有技术中的生物炭加工设备多为一体式设计，生物质的流动性较差且干燥、热解过程相互影响，不仅造成能源的浪费，也影响了生物质在炭化过程中的阶段性温度控制，更重要的是对生物质的种类选择具有一定标准，如花生壳等小体积生物质难以按照工艺设计方向进行顺畅流动。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温制备生物炭的炭化设备及工艺，本发明通过对生物质进行两段式炭化作业，可以有效控制生物质的炭化温度和时间，提高生物质的流动性，提高出炭率和生物炭的品质。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种低温制备生物炭的炭化设备，所述炭化设备包括分离设置的干燥装置、低温炭化装置和高温热解装置，干燥装置的出料口通过上料机构分别与低温炭化装置和高温热解装置的进料口连接，高温热解装置的排气口与低温炭化装置的燃料进口连接，低温炭化装置的排气口与干燥装置的燃料进口连接。

优选的，所述干燥装置和低温炭化装置的结构相同，包括设有进、出料口的筒体、加热机构和推料机构，加热机构位于筒体下方，推料机构位于筒体内部。

优选的，所述筒体呈由内筒壁和外筒壁组成的夹层结构，内筒壁与外筒壁之间设有中空层，筒体顶部的排气口处设有连通外界和筒体内部的排气管。

优选的，筒体的内筒壁上设有从进料口盘旋至出料口的螺旋线型凸起。

优选的，所述加热机构包括顶部被筒体底部外筒壁所密封的箱体，箱体设有燃料进口和废气排管。

优选的，所述推料机构为螺旋输送机，螺旋输送机的传动电机位于筒体外部，设有螺旋叶片的轴杆位于筒体内。

优选的，干燥装置与炭化装置之间设有中转仓，中转仓的进料口与干燥装置的出料口连通，中转仓的出料口通过上料机构分别与低温炭化装置和高温热解装置的进料口连接。

优选的，所述高温热解装置的排气口通过第一可燃气过滤、纯化装置及设有第一风机的管道与低温炭化装置的燃料进口连接；低温炭化装置的排气口通过第二可燃气过滤、纯化装置及设有第二风机的管道与干燥装置的燃料进口连接。

一种使用上述炭化设备低温制备生物炭的工艺，步骤如下：