[实用新型]切割能量与养分元素制备生物炭、油和燃气的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及废物高附加值利用领域，具体涉及切割能量与养分元素制备生物炭、油和燃气的装置，能从秸秆中将能量元素与养分元素切割以制备还田生物炭、生物油和生物燃气的多切割能量与养分元素制备生物炭、油和燃气的装置及工艺，以实现废弃物秸秆的资源化和能源化利用。

背景技术

我国是农业大国，每年都会产生大量的农作物秸秆，年产量高达8亿多吨。在农村地区，小部分农作物秸秆被当做燃料，用来做饭或取暖，大部分却在稻田被焚烧，每年烧掉的秸秆超过2×108t，不仅造成资源浪费，损失的氮、磷、钾也相当于全国化肥总产量的60％左右，由此还带来了一系列的环境与社会问题，如大气污染、火灾等，严重影响空气质量。

近年来，将秸秆还田或将其制成生物炭还田的研究成为热门话题，秸秆直接还田可以有效将体内养分元素回馈到土壤中，以补充农作物生长所需的各种养分，但秸秆直接还田速率低，各种养分元素不能完全的释放到土壤中，没有最大化的利用秸秆体内的养分。而将秸秆热解制成生物炭后施入土壤中，因其具有丰富的微孔碳架结构、巨大的比表面积和孔隙度，使其具备了极强的吸附能力，能够将养分稳定的持留在土壤中，改善土壤的理化性质，使作物能健康生长，并且减少肥料的施加量，这样不仅能减少焚烧带来的大气污染，也能减少肥料施加过度而引起的水体富营养化等水污染问题。

但将秸秆制成生物炭后直接还田虽然回收利用了其中的养分元素(N、P、K)却没有充分完全的利用其中的能量元素(C和H)，热解秸秆过程中产生的含有能量元素(C和H)的气体没有加以分离和利用，是一种资源的浪费，如何在热解秸秆制备生物炭时将其中的能量元素与养分元素分离并收集，以达到秸秆废弃物的高附加值利用是目前秸秆生物炭研究应考虑并完善的问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对秸秆在制备生物炭的问题上，提供切割能量与养分元素制备生物炭、油和燃气的装置，在热解秸秆时，将秸秆体内的养分元素(N、P、K)与能量元素(C和H)切割分离制备生物炭、生物油和生物燃气，以实现秸秆中资源的最大化利用。

为实现上述目的，本实用新型采用如下措施：

切割能量与养分元素制备生物炭、油和燃气的装置，包括进料斗，进料斗的出料端与螺旋热解炉的进料端连接，所述的进料斗上设置有进料斗进气口，进料斗进气口与二氧化碳气源连接。

如上所述的螺旋热解炉的出料端与生物炭收集器连接，生物炭收集器上设置有生物炭收集器进气口，生物炭收集器进气口与二氧化碳气源连接。

如上所述的螺旋热解炉内热解温度为400℃～500℃。

如上所述的进料斗的出料端设置有进料控制阀门，螺旋热解炉的出气端通过通气管道与生物炭粒子填充层装置一端连接，生物炭粒子填充层装置的另一端与常温冷凝管一端连接，常温冷凝管另一端与超低温冷凝管一端连接，超低温冷凝管另一端与第一冷凝管一端连接，第一冷凝管另一端与第二冷凝管一端连接，第二冷凝管另一端与气柜连接，超低温冷凝管、第一冷凝管和第二冷凝管的冷凝温度均为-5～-15℃。

如上所述的生物炭粒子填充层装置和超低温冷凝管内均填充有秸秆生物炭粒子。

如上所述的秸秆生物炭粒子的粒径为10～20mm。

如上所述的超低温冷凝管、第一冷凝管和第二冷凝管管径均为50～150mm。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、完成秸秆中能量元素(C和H)和养分元素(N、P和K等)切割利用，养分元素保留在生物炭中还田培肥土壤，而生物油可以有效收集并利用。

2、秸秆低温慢速热解，一次性完成了分类收集生物炭(含养分元素N、P、K)、生物油和生物燃气的多联产途径。

3、既能保证农田可持续培肥和利用，又能实现秸秆高附加值生物油、生物燃气多联产的资源化、能源化，真正开发出实现可持续发展的循环农业新模式。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图1中：1—螺旋热解炉阀门；2—出料控制阀门；3—进料斗；4—螺旋热解炉；5—螺旋杆；6—生物炭收集器；7—通气管道；8—生物炭粒子填充层装置；9—常温冷凝管；10—超低温冷凝管；11—第一冷凝管；12—第二冷凝管；13—气柜；14—超低温冷凝器；15—进料斗进气口；16—生物炭收集器进气口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

实施例1：