[發明專利]壓實木炭肥料的生產方法和設備

有效

• 申請號: 201380052386.4
• 申請日: 2013-01-06
• 公開（公告）號: CN104781376A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 漢斯赫爾曼·唯喃;盧德格爾·瓦赫特;安德烈亞斯·克盧譜;維爾克·恩格爾巴特
• 申請（專利權）人: 北京博匯特環保科技有限公司
• 主分類號: C10J1/02
• 分類號: C10J1/02;C10J1/20
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種將含有無機肥料的原料成型為球狀或其他形狀后通過熱化學過程制備木炭肥料的方法和設備。

背景技術

利用含有肥料的物質，包括污水處理廠的污泥、畜禽養殖產生的糞便、沼渣、所謂的能源作物、以及各種過程中產生的木材及泥煤等，已成為人們關注的焦點，尤其是通過能源回收和肥料回用可使這些物料實現效益最大化。

傳統的廢物處理方法是干化焚燒，利用焚燒爐焚燒過程中，粉塵的形成亦或灰分的部分成渣會導致故障發生。從而會增加設備維護工作，以及灰渣利用的問題，以至于整體效率降低。

亞馬遜河流域的印第安人在2000多年前就已認識到木炭對土壤肥力的有益效果(“亞馬遜黑土”)。自上個世紀以來，對于利用人造炭形成“亞馬遜黑土”效果人們進行了許多嘗試。木炭肥料除了具有土壤改善效果外，還能帶來較大比例的碳，這些碳被植物吸收，經過一段很長的時間后又返回到土壤中。例如，在2011年第二屆亞太生物炭會議上，展示了與所謂的生物炭相關的高價值。由于在歐盟內只有當滿足生物認證條件時才能使用“生物”一詞，因此在本發明的說明中，使用更一般的名稱“木炭肥料”或“煤炭肥料”。

木炭制備過程以及間接性的木炭肥料生產過程是為人們所熟知的。有許多方法不但可利用木頭、廢木、稻草、綠色垃圾、以及所謂的能源作物生產煤炭和木炭，而且還可利用各種廢物例如畜欄的糞尿、污水廠污泥、沼氣池殘渣以及泥煤等生產煤炭和木炭。原料在高溫和厭氧的條件下被處理，此時，有機(碳基)材料在熱化學作用下轉變為碳，即所謂的碳化。產生的氣體可在下游煤氣爐中使用，或用于其它目的。

這些原料碳化過程的能量輸出比較低，尤其在使用高礦物含量的原料時，產生的碳的熱值就更少。因此，制造煤炭的過程通常僅用于使用活性炭或燃燒煤炭。如果希望從可用的原料中獲得更多能量(就像在廢水處理廠或畜牧場中希望的那樣)，那么需要使用第二個爐。

例如，在DE?20?2011?001?453?U1中提出了一種“用于從生物質和可燃廢物(尤其是可再生資源)中回收能量并進行碳化的設備”。在這種爐的輸出端是用于間接地冷卻生產出的煤炭的熱交換器。這種設備應提高能量利用效率；熱交換器用于對水進行加熱，然后將熱水用于設備外部。建議使用高熱值的“生物質”原料，并把其粉碎為小于40毫米的顆粒。材料通過熱化學方式處理為具有高熱值的煤炭。這個推薦的設備僅用于常規的碳化過程和含塵材料；它在不供氣的情況下工作，因此產生的能量較低。為了進一步使用生產出的煤炭，建議采用下游燃燒系統。

由于污水廠污泥的熱值不夠高，因此僅對污水廠污泥進行碳化處理從經濟角度來看是不可行的。畜牧場的糞便也有類似的問題。在常規碳化過程中產生的煤炭通常富含粉塵；當在下游燃燒過程中使用這種煤炭時，或者當在農場上散布這種煤炭時，這會導致許多弊病。同時，任何類型的粉塵對環境的危害都非常大。

為了避免現有技術方法的這些缺點，建議把含塵煤炭與其它材料混合使用，并進行后續處理；但是這種附加的處理會顯著降低整個過程的贏利性。有人提出用煤粉生產出的后續顆粒產品可以用作瀝青或其他材料，但是這樣成本就會比較高。并且它會導致與農業中的肥料許可相關的難題。

到目前為止，還沒有能夠在以經濟的并對環境無害的方式生產小球狀或其它壓實形狀的煤炭肥料的同時產生的能量比純碳化過程的能量更高的方法。只有上文中已提到的把所述材料燃燒為灰燼的固體煅燒爐。

發明內容

本發明的初衷是改進農業有機物的燃燒效果，以最大限度地減少以往焚燒工藝中因粉塵和爐渣造成的缺點。

在試驗中控制(限制)空氣的供應量，球狀顆粒在安裝了旋轉盤的煅燒爐內發生了不完全燃燒。從煅燒爐中排出仍然紅熱的材料，該材料在集灰桶中處于悶燒狀態。當用水澆熄時，結果顯示產物“灰燼”由高碳含量的小球構成。

此發現拓寬了本發明的目的：應采取措施生產盡可能不含塵的煤炭肥料。這樣一來，所用原料的能量產出應高于純碳化過程中的能量產出。

根據本發明，該方法是通過以下過程實現的：在熱化學處理轉化爐中，在低于800℃的溫度下(優選400至700℃)，控制通入的空氣或氧氣量，對壓為球狀或其它壓實形狀的材料進行處理，以達到所需的不完全燃燒狀態。其中，在轉化爐中通過慢速運轉的螺旋輸送機、刮板、轉板、滑座或類似裝置移動壓實材料，以最大限度地減少磨損。保持材料的壓實形態的關鍵措施是，在熱化學轉化爐的末端或在材料離開轉化爐后，接觸空氣或含氧氣體之前，用水或水溶液猝熄仍然紅熱的材料。