[發明專利]一種利用作物秸稈大規模現場生產生物炭的方法

無效

• 申請號: 201310142474.5
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103265962A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 周啟發
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B57/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明屬于生物質能源領域，特別涉及一種利用作物秸稈大規模現場生產生物炭的方法。

背景技術

根據International?Biochar?Initiative?(IBI)的定義，生物炭（biochar）是是生物質在缺氧條件下高溫裂解形成的物質，這些物質施用于土壤中并獲得農業和環境方面的收益。近年來的大量研究表明，在土壤中施用生物炭，能有效封存大氣中的CO₂,并可從多方面(pH、CEC、養分利用率、水分利用率、重金屬和有機污染物的生物有效性等)改善土壤質量，提高作物產量。據估計，全球農業土壤對生物炭的封藏量可高達4280億噸。因此，將來全球對用于農業的生物炭具有巨大的市場需求。

雖然全球多家實驗室研制了制造生物炭的多種小型熱解系統，但大規模制造生物炭的工業技術還遠沒有成熟，目前還缺乏大規模制造生物炭的技術和設備系統。

用傳統的生物質燃燒法也可獲得生物炭，但其生物炭產量低，炭化不均勻，炭化程度一般不高，而且產生大量煙霧，嚴重污染大氣環境。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種利用作物秸稈大規模現場生產生物炭的方法，該方法以廢棄作物秸稈為原料，在大田現場經簡單操作可獲得較高產量的生物炭，且生物炭炭化均一，炭化程度高，產生的煙霧量低。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種利用作物秸稈大規模現場生產生物炭的方法，該方法包括如下步驟：

（1）建造土壤熱解池；

（2）將風干秸稈整齊平鋪于土壤熱解池上；

（3）從四個側面同時點火，引燃秸稈；

（4）待秸稈葉片在充分氧氣條件下的燃燒時間小于5分鐘，且燃燒完全后，迅速用土壤全面覆蓋燃燒區域，使燃燒迅速熄滅；土壤覆蓋至完全熄滅的時間須小于3分鐘；

（5）土壤覆蓋兩小時后，挖開覆土，收獲生物炭。

本發明的有益效果是，?

1、投入低，生產成本低，是一項資源高值化技術：本方法無須固定的生產場地、設備及能源，只需秸稈、空地、簡單工具和有限的人工，因此生產成本十分低廉。

2、生物炭生產效率高、工藝簡便、生產迅速：采用本方法可在很短時間內（3小時以下）獲得大量生物炭，因此生產效率高。其生物炭產量可高達19kg/100kg,而用現代小型熱解系統的生物炭產量一般為26?kg/100kg,?因此本方法的產量十分可觀。

3、污染低：本發明用土壤覆蓋的方法控制生物質燃燒，使燃燒時間大幅度降低，從而從根本上降低了煙霧的排放量。

4、生物炭質量高：用土壤覆蓋的方法可嚴格控制低氧條件，因此用本方法獲得的生物炭炭化均一，炭化程度高，C/H比高，表面積大。

具體實施方式

本發明利用作物秸稈大規模現場生產生物炭的方法，包括如下步驟：

1、建造土壤熱解池：對于10公斤左右的風干秸稈（如玉米秸稈）的生物炭生產，在開放的空地（田）里先建一1.2m×1.0m×0.3m的土壤熱解池。土壤熱解池的尺寸可因秸稈的種類和規模而改變。

2、將風干秸稈按一定尺寸規格整齊平鋪于土壤熱解池上。如對于10公斤左右的風干玉米秸稈，其堆放尺寸為1.5m×1.0m×0.6m。

3、從四個側面同時點火，引燃秸稈。

4、待秸稈葉片幾乎燃燒完全后，迅速用土壤全面覆蓋燃燒區域，使燃燒迅速熄滅。此過程須在3分鐘內完成。

5、土壤覆蓋兩小時后，挖開覆土，收獲生物炭。收獲的生物炭可直接施用于土壤，也可經加工后用做活性炭。

本發明將具有明顯燃燒速率差異的作物秸稈在氧氣充分的條件下實行短時間燃燒，然后迅速用土壤覆蓋致使燃燒熄滅。少部分生物質燃燒后產生熱量，在土壤覆蓋引起的低氧和熱阻條件下能將剩余的生物質能迅速熱解生成高質量的生物炭。用本方法燃燒所產生的煙霧是常規生物質燃燒法的10%以下。用本方法獲得的生物炭的產量為常規生物質燃燒法的200%以上。

本發明提出的生產生物炭的方法，如以風干玉米秸稈為原料，100公斤秸稈可生產達19公斤生物炭，所產生的煙霧量為常規燃燒法的5%以下。

表1?用不同方法獲得的生物炭產品的產量和質量指標（數據為三次重復的平均值）