[发明专利]气体循环式农作物秸秆裂解机

说明书

本发明公开了一种气体循环式农作物秸秆裂解机，属于农业机械领域。裂解机包括4个主要功能系统：秸秆收集系统、驾驶室、气体分离循环系统、生物炭裂解撒播系统。驾驶室用于供驾驶员驾驶及控制机体行进和制动。秸秆收集系统用于将地表的秸秆收集并输送至裂解室和燃烧室中。气体分离循环系统用于对裂解室和燃烧室中产生的气体进行分离和循环利用。生物炭裂解撒播系统用于对秸秆进行裂解，并将裂解或燃烧完毕的生物炭返回农田中。本发明通过气体分离循环系统后，实现了可燃气与CO₂分离，将可燃气导入燃烧室进行助燃，CO₂经分离后通入裂解室，确保裂解缺氧环境。

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种气体循环式农作物秸秆裂解机。

背景技术

近年来，大气污染特别是雾霾的频发引起了人们的广泛关注。研究表明，工农业活动等人为活动是导致我国大气质量显著下降的首要原因，其中我国东部地区农业收获季节大量农作物残茬的大面积燃烧也是导致我国发生区域大范围重污染事件的重要原因之一。我国具有丰富的生物质废弃物，每年产生的各类农作物秸秆总量在7亿t左右，其中水稻、小麦、玉米等大宗农作物秸秆在5亿t左右。随着现代能源的引进，现代农村地区以生物质作为燃料的越来越少，由于生物质的利用技术匮乏，致使目前农村秸秆大量堆放燃烧，浪费能源的同时排放大量无组织废气，严重污染大气环境。因传统的生物质转化方式无法满足农村现代化需要，生物质的优质化转化利用势在必行。目前，生物质能的主要转换技术包括物理转换技术、化学转换技术、生物转换技术。其中物理转换技术即压缩成型技术，主要目的是实现减少运输费用、提高使用设备的有效容积燃烧强度、提高转换利用的热效率；化学转换技术主要包括传统化学转化和热化学转化，指生物质在缺氧高温的条件下分解、断裂或重整，产生的热解气主要由CO、H₂、CH₄以及少量CO₂和N₂，经过净化后可以得到可燃气；生物转换可分为水解、厌氧发酵、生物制氢等。

通过生物质热裂解技术产生的生物炭，由于其具有孔径多、比表面积大、吸附性能优良、化学性质稳定等诸多优良的特性，目前已受到国内外学者的广泛关注，近年来国内外也针对生物炭进行了广泛的研究。不管是在水污染修复、工业废气治理还是土壤污染修复方面，生物炭都具有很好的应用前景。其中，生物炭应用于土壤修复其优势主要体现在：(1)生物炭具有很好的化学稳定性，当其施入土壤后可保持长时间稳定，这有利于碳的固定，对全球温室效应的控制具有积极意义；(2)生物炭的施入可提高土壤肥力；(3)生物炭具有很大的比表面积，这使得生物炭吸附性能优良，可吸附土壤中的重金属污染物和部分有机污染物；(4)生物炭表面具有丰富的官能团，这些官能团可与土壤重金属发生络合反应，从而固定重金属，降低其生物有效性；(5)生物炭拥有大量微孔，可为土壤微生物提供良好的栖息环境，增大土壤微生物总量，促进土壤污染物的生物降解；鉴于生物炭具有如上所述的诸多优良特性，本专利公开了一种气体循环式农作物秸秆裂解机，旨在将目前农村过剩的农作物秸秆转化为可利用的生物炭，并返施入土壤中，起到改良土壤、减低碳排放，以及减少土壤污染的作用。

目前，国内也开发了一些生物炭制备装置，但大部分装置无法保障裂解缺氧环境，使得生物炭生产率不高，造成生物质能源的浪费。如：中国发明专利申请号201010514198.7，专利名称是用于还田的生物质炭制取及燃气余热回收利用装置；中国发明专利申请号201310339328.1，专利名称是可移动的秸秆就近炭化就近还田炭化炉及其制炭方法；中国发明专利申请号201110270564.3，专利名称利用水稻秸秆炭化还田改良水稻田土壤的方法；中国发明专利申请号201210135912.0，专利名称是一种稻麦收割与秸秆炭化还田一体化装置。这些生物炭制备与还田装置能够在一定程度上促进生物质的缺氧裂解和生物炭的生成，但无法保证裂解的缺氧环境，生物炭产率低下，在实际应用中会有所限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体循环式农作物秸秆裂解机，通过气体分离循环系统，实现裂解废气的综合利用，能通过返通入CO₂排除裂解室内空气，确保裂解室的缺氧环境，提高生物炭产率，以解决上述背景技术中的缺点与不足。