[发明专利]可移动的秸秆就近炭化就近还田炭化炉及其制炭方法

说明书

所属技术领域

本发明属于农业机械领域，适用于“生物质”的炭化，特别涉及一种可移动的秸秆炭化就近还田炭化炉及其制炭方法。

背景技术

术语“生物质”包括木本和草本植物的木材、木屑、秸秆、玉米芯、坚果壳、甘蔗渣、菌菇裁培土等废弃物，也可包括城市有机固废、污水处理厂的污泥等等含碳物质。术语“生物炭(biochar)”是指以“生物质”为原料，在缺氧条件下经高温热解(温度低于600℃)的固态产物，也可称为生物黑炭。

据不完全估计全世界年产秸秆近20忆吨，2003年，我国秸秆资源产量达7.9亿吨，并每年以0.12亿吨的速度稳步增长。我国农村主要有水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆，其中玉米秸秆占36.7％，稻草秸秆占27.5％，小麦秸秆占15.2％。

秸秆的资源化利用，既涉及到农村千家万户，也涉及到农业生态系统中土壤肥力、水土保持、环境和食品安全以及可持续发展问题，近年来已引起各国普遍关注。历史上，我国有利用秸秆的优良传统，农民用秸秆建房蔽日遮雨，烧火做饭，用秸秆养畜积肥还田。但是，随着传统农业向现代化农业的转变，以及经济社会的发展，农村能源、饲料结构变化，农村劳动力成本上扬，传统的秸秆利用途径发生了历史性转变。就农民个人而言，就地焚烧是最经济、方便的处置方法。调查统计表明，在目前石化能源价格和农业劳动力成本条件下，对于收入水平高于1万元的家庭，焚烧秸秆的行为更为普遍。但是随之而来环境污染和资源浪费已引起全社会的关注。

秸秆还田是解决秸秆过剩的较好出路之一，但还田成本太高、服务供给不足是秸秆还田没有大量进行的原因之一。此外，还田秸秆在微生物作用下，同样也会

产生大量温室气体CO₂排放。

秸秆发电是最被看好的秸秆出路之一，我国的秸秆发电刚刚起步，目前仍存在不少问题。如收购、运输成本高、存贮场地大。同样也会产生大量温室气体CO₂排放。

多年来，化学肥料和农药的大量施用，使土壤板结质量持续下降，重金属污染已成为制约农业可持续发展的关键。

文献[1]王萌萌周启星，生物炭的土壤环境效应及其机制研究，[J]环境化学2013，32(5)；768-780

文献[2]张文玲，李桂花，高卫东等，生物质炭对土壤性状和作物产量的影响[J]中国农学通报2009，25(17)；153-157，

总结了近年来生物炭的土壤环境效应方面的研究成果，研究证明：生物炭具有疏松多孔以及巨大的表面积和阳离子交换量，可以改善土壤理化性质，能改善土壤的保湿和透气性，使作物增产，并能吸附土壤中的污染物，降低其生物有效性和迁移转化能力；生物炭的碱性对于改良酸性土壤降低土壤中污染物的生物毒性具有很大的潜能；生物炭还可以为微生物提供生长繁殖的场所，有利于对污染物的降解，但同时又可以保护被吸附的有机物免受微生物的降解，对不同微生物影响不同；生物炭还对蚯蚓等土壤有益动物有益。此外，生物炭也能使化肥有缓释作用，提高施肥效率。

特别是近8年来，应对气候变化而提出的温室气体减排任多日益艰巨，生物炭可能是解决这一问题的有效途径。最新研究证明；生物炭可增加土壤碳库并减少温室气体的排放。

生物炭还田的碳汇作用可望纳入CDM碳交易，按生物炭还田1hm²补偿5美元计，1亿hm²补偿额将达5亿美元以上，这对于我国农业发展和农民增收有利。因此，开发秸秆就近处理就近还田，可以在固碳减排、提高土壤肥力提高单产以及农民增收方面收到三赢效果。

有鉴于此，近年来，围绕生物质炭化技术，国内外提出了多项专利。

国际申请PCT/US2002/020689，美国专利US5,435,983和US5,551,958公开了将生物质原料在高压封闭的反应器进行炭化，虽然炭的收率较高(干基可达42-62％)，炭化时间短(0.5-1小时)，但构造复杂、投资高，为间隙操作，运行麻烦。

中国专利200320106468.6公开了“环保型秸秆炭化炉”，采用有间隙的吸风罩，漏风严重，为间隙操作，炉内烟气短路，炭化不均匀。

中国专利200620099258.2，公开了“高热值快速炭化炉”，要采用秸秆压制成型的棒材，工序多能耗高，且为间隙操作，炉内烟气短路，炭化不均匀，炭化时间仍高达10小时以上。

中国专利200710086505.4和中国专利201110073104.1公开了两种炭化炉及其制炭方法，虽然无需将生物质压制成型，但均为间隙操作，炉内烟气短路，炭化不均匀，炭化时间长，劳动强度大。