本發明專利技術公開了一種水稻秸稈生物炭生產設備，包括進料箱、粉碎器、反應容器、出料輸送管、裂解箱、火爐、第一冷卻器、第二冷卻器。本發明專利技術同時公開了一種用于生產生物炭的工藝，首先將水稻秸稈經進料口進入進料箱，再進入粉碎器進行粉碎，粉碎后的水稻秸稈經出料閥門進入反應容器中進行處理，處理后的水稻秸稈經第一冷卻器冷卻后，通過出料輸送管送入裂解箱進行高溫裂解，然后輸送入火爐中進行炭化，炭化后的水稻秸稈經第二冷卻器冷卻后，由出料口出料。本發明專利技術生產工藝簡單，所用設備能耗低，成本低于其他方法8％以上；生產周期短，生產過程可控性強，所得生物炭表觀比重大。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于生物炭生產設備及工藝
，涉及一種水稻秸稈生物炭生產設備及用于生產生物炭的工藝。
技術介紹
隨著農作物產量逐年提高，農村城鎮化發展及農民生活水平進一步提升，農作物秸稈產量顯著增加，與此同時，秸稈作為柴薪的利用比例逐步下降，大量過剩的秸稈被遺棄在田頭、路邊或溝渠，或在田頭焚燒，給生態環境和生命、財產安全帶來了極大的隱患。我國是主要的水稻生產國家，每年產生大量的水稻秸稈，水稻秸稈是水稻脫谷獲籽之后所得的副產品，脫谷后的莖稈和附著的干葉成為秸稈，大部分的水稻秸稈被隨意丟棄和焚燒，造成極大的環境污染，影響農民的生活質量，也造成資源的極大浪費。生物炭是生物有機材料(生物質)在缺氧或絕氧環境中，經高溫熱裂解后生成的固態產物。既可作為高品質能源、土壤改良劑，也可作為還原劑、肥料緩釋載體及二氧化碳封存劑等，已廣泛應用于固碳減排、水源凈化、重金屬吸附和土壤改良等，可在一定程度上為氣候變化、環境污染和土壤功能退化等全球關切的熱點問題提供解決方案。生物炭也能提高農業生產率，減少對碳密集肥料的需求。木炭碎料的孔洞結構十分容易聚集營養物質和有益微生物，從而使土壤變得肥沃，利于植物生長，實現增產的同時讓農業更具持續性。更妙的是，它把碳鎖定在生物群內，而非讓它排放到空氣中。生物質炭化技術是公認的解決氣候變化問題的可行技術措施之一，具有原材料來源廣泛、生產成本低、生態安全、無污染、可大面積推廣等顯著特點。生物質炭化后產生的生物炭應用于生態與環境領域可以固碳減排，是一種有效的碳匯技術，與農、林業相結合，可解決農林廢棄物污染與溫室氣體排放問題。生物炭施入農田，可有效改善土壤理化性質，增加作物產量，促進農業可持續發展。生物炭是一種固定二氧化碳的經濟可行的方式，不僅固化了樹木和作物內已吸收的二氧化碳，其產物“生物碳”保存在土壤中，幾千年都不會發生變化，生產可再生能源的同時，還提高了土壤肥力，提高農作物產量。生物炭可以被埋入廢棄煤礦，或耕種時埋入土壤中。生物炭填埋還有利于改善土壤排水系統，并將80％左右的諸如一氧化氮和甲烷等溫室氣體封存在土壤中，阻止其排放到大氣中。目前水稻秸稈生物炭生產設備及用于生產生物炭的工藝很多，但能耗高，生產周期長，生產過程可控性差，導致所得生物炭表觀比重小。因此研究出一種能耗低，周期短，所得生物炭表觀比重大的生物炭生產設備及用于生產生物炭的工藝，在相關領域具有重要的經濟效益和社會價值。國家知識產權局申請號200880013328.X申請文件公開了一種用于生產生物炭的設備和工藝，該設備包括：粉碎裝置、加熱裝置、加壓裝置以及冷卻裝置，但此專利技術的能耗高，得到的生物炭表觀比重小。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題：針對目前水稻秸稈生物炭生產設備及用于生產生物炭的工藝能耗高，生產周期長，生產過程可控性差，導致生物炭生產成本高，所得生物炭表觀比重小的弊端，提供了水稻秸稈生物炭生產設備及用于生產生物炭的工藝，該設備和工藝能耗低，生產周期短，生產過程可控性強，所得生物炭表觀比重大。本專利技術是采用以下技術方案實現的，一種水稻秸稈生物炭生產設備，包括進料箱、粉碎器、反應容器、出料輸送管、裂解箱、火爐、第一冷卻器、第二冷卻器，所述進料箱位于所述粉碎器上面，所述進料箱設有進料口，所述粉碎器內設有粉碎刀片，所述粉碎器與反應容器之間通過出料閥門相連，所述反應容器上設有加熱器和加壓裝置，所述出料輸送管連接在反應容器與火爐之間，所述第一冷卻器設于所述反應容器的出口連接處，所述裂解箱位于所述火爐上面，所述火爐的側壁還設有出料管，所述第二冷卻器設于出料管上。優選地，所述反應容器上還設有壓力表。優選地，所述裂解箱側壁設有氬氣進氣口。優選地，所述出料輸送管靠近反應容器一端設有下閘門，另一端設有上閘門,在所述出料輸送管內靠近所述上閘門位置處設有進料量檢測傳感器，所述進料量檢測傳感器用于檢測裂解箱的進料量，與所述下閘門、上閘門和進料量檢測傳感器相連設有MCU，與所述MCU相連設有顯示屏，所述MCU預存有裂解箱進料量預設數據，所述MCU根據進料量檢測傳感器采集的進料量數據控制下閘門和上閘門的打開和關閉。優選地，所述反應容器還設有溫度檢測裝置，所述溫度檢測裝置設置在反應容器的出口處，用于檢測反應容器內的反應溫度，所述溫度檢測裝置與所述MCU和加熱器相連。優選地，所述裂解箱還設有測溫系統，所述測溫系統包括測溫計和測溫探頭，所述測溫探頭穿過裂解箱的測溫孔深入到裂解箱內，測溫探頭外部與測溫計連接。優選地，所述裂解箱下部還設有焦油催化室，所述焦油催化室中設有焦油催化劑。生物秸稈在反應過程和裂解過程中，會產生焦油，焦油長期堆積，會引起管路堵塞，另外焦油氣噴濺的黑斑污染環境，熏黑，氣味難嗅，影響生產生物炭的質量，焦油催化劑可轉化焦油為無毒無害的物質。優選地，所述火爐出口處還設有焦油分離器，與所述焦油分離器相連設有焦油裂解室，與所述焦油裂解室相連設有焦油廢氣排氣管道。由裂解室出來的產品雖然經過催化劑催化反應，在火爐內仍有少量焦油存在，仍然影響產品質量，通過焦油分離器將焦油分離出來，送往焦油裂解室對焦油作進一步地裂解處理，得到無毒無害的物質。本專利技術同時公開了一種用于生產生物炭的工藝，包括以下步驟，1)取水稻秸稈經進料口投入進料箱中，再進入粉碎器，設置轉速為300～500r/min進行粉碎，粉碎完成后，將粉碎后的水稻秸稈經出料引入反應容器中進行反應，得到熔融物，控制反應容器中壓力為0.6～0.8Mpa，溫度為160～180℃，反應1～2h；2)將得到的熔融物經第一冷卻器冷卻成室溫后，由出料輸送管輸送到裂解箱中，在1000～1200℃下進行高溫裂解，同時通入氬氣進行保護，裂解3～5h；3)待裂解完成后，輸送到火爐中，控制溫度為600～800℃，進行炭化1～2h，經第二冷卻器冷卻至23～25℃，由出料管出料，即得到水稻秸稈生物炭。優選地，所述用于生產生物炭的工藝包括以下步驟，1)取水稻秸稈經進料口投入進料箱中，再進入粉碎器，設置轉速為400r/min進行粉碎，粉碎完成后，將粉碎后的水稻秸稈經出料引入反應容器中，控制反應容器中壓力為0.7Mpa，溫度為170℃，反應1.5h；2)將得到的熔融物經第一冷卻器冷卻成室溫后，由出料輸送管輸送到裂解箱中，在1100℃下進行高溫裂解，同時通入氬氣進行保護，裂解4h；3)待裂解完成后，輸送到火爐中，控制溫度為700℃，進行炭化1.5h，經第二冷卻器冷卻至24℃，由出料口出料，即得到水稻秸稈生物炭。本專利技術與其它生產活性炭方法相比，有益技術效果是：1)本專利技術生產工藝簡單，所用設備能耗低，成本低于其他方法8％以上；2)生產周期短，生產過程可控性強，所得生物炭表觀比重大。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式進一步說明：圖1是本專利技術實施例1的水稻秸稈生物炭生產設備的結構示意圖。圖2是本專利技術實施例2的水稻秸稈生物炭生產設備的結構示意圖。圖3是本專利技術實施例3的水稻秸稈生物炭生產設備的結構示意圖。圖4是本專利技術實施例2的上、下閘門打開和關閉的方框原理圖。具體實施方式實施例1圖1給出了本專利技術的第一個實施例，如圖1所示，一種水稻秸稈生物炭生產設備，包括進料箱2、粉碎器4、反應容器6、出料輸送管10、裂解箱11本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種水稻秸稈生物炭生產設備，其特征在于，包括進料箱(2)、粉碎器(4)、反應容器(6)、出料輸送管(10)、裂解箱(11)、火爐(12)、第一冷卻器(9)、第二冷卻器(13)，所述進料箱(2)位于所述粉碎器(4)上面，所述進料箱(2)設有進料口(1)，所述粉碎器(4)內設有粉碎刀片(3)，所述粉碎器(4)與反應容器(6)之間通過出料閥門(5)相連，所述反應容器(6)上設有加熱器(8)和加壓裝置，所述出料輸送管(10)連接在反應容器(6)與火爐(12)之間，所述第一冷卻器(9)設于所述反應容器(6)的出口處，所述裂解箱(11)位于所述火爐(12)上面，所述火爐(12)的側壁還設有出料管(14)，所述第二冷卻器(13)設于出料管(14)上。
【技術特征摘要】
1.一種水稻秸稈生物炭生產設備，其特征在于，包括進料箱(2)、粉碎器(4)、反應容器(6)、出料輸送管(10)、裂解箱(11)、火爐(12)、第一冷卻器(9)、第二冷卻器(13)，所述進料箱(2)位于所述粉碎器(4)上面，所述進料箱(2)設有進料口(1)，所述粉碎器(4)內設有粉碎刀片(3)，所述粉碎器(4)與反應容器(6)之間通過出料閥門(5)相連，所述反應容器(6)上設有加熱器(8)和加壓裝置，所述出料輸送管(10)連接在反應容器(6)與火爐(12)之間，所述第一冷卻器(9)設于所述反應容器(6)的出口處，所述裂解箱(11)位于所述火爐(12)上面，所述火爐(12)的側壁還設有出料管(14)，所述第二冷卻器(13)設于出料管(14)上。2.根據權利要求1所述的水稻秸稈生物炭生產設備，其特征在于，所述反應容器(6)上還設有壓力表(7)。3.根據權利要求1所述的水稻秸稈生物炭生產設備，其特征在于，所述裂解箱(11)側壁設有氬氣進氣口。4.根據權利要求1所述的水稻秸稈生物炭生產設備，其特征在于，所述出料輸送管(10)靠近反應容器(6)一端設有下閘門(15)，另一端設有上閘門(16),在所述出料輸送管(10)內靠近所述上閘門(16)位置處設有進料量檢測傳感器(17)，所述進料量檢測傳感器(17)用于檢測裂解箱(11)的進料量，與所述下閘門(15)、上閘門(16)和進料量檢測傳感器(17)相連設有MCU(18)，與所述MCU(18)相連設有顯示屏(20)，所述MCU(18)預存有裂解箱(11)進料量預設數據，所述MCU(18)根據進料量檢測傳感器(17)采集的進料量數據控制下閘門(15)和上閘門(16)的打開和關閉。5.根據權利要求4所述的水稻秸稈生物炭生產設備，其特征在于，所述反應容器(6)的出口處還設有溫度檢測裝置(19)，用于檢測反應容器(6)內的反應溫度，所述溫度檢測裝置(19)與所述MCU(18)和加熱器(8)相連。6.根據權利要求1所述的水稻秸稈生物炭生產設備，其特征在于，所述裂解箱(11)上還設有測溫系統，所述測溫系統包括測溫計和...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張玉虎，趙遠，侯國軍，楊澤平，孫辰鵬，潘韜，
申請(專利權)人：首都師范大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
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