[發明專利]一種低溫制備生物炭的炭化設備及工藝

有效

• 申請號: 201710030796.9
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106635093B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 劉國順;任天寶;李志剛
• 申請（專利權）人: 河南農業大學;河南恒綠威現代農業能源有限公司
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B57/02;C10B57/14;C10B47/44
• 代理公司: 鄭州知勁專利代理事務所(普通合伙) 41193
• 代理人: 黃龍

本發明屬于生物炭制備技術領域，尤其涉及一種低溫制備生物炭的炭化設備及工藝。所述炭化設備包括分離設置的干燥裝置、低溫炭化裝置和高溫熱解裝置，干燥裝置的出料口通過上料機構分別與低溫炭化裝置和高溫熱解裝置的進料口連接，高溫熱解裝置的排氣口與低溫炭化裝置的燃料進口連接，低溫炭化裝置的排氣口與干燥裝置的燃料進口連接。本發明通過對生物質進行兩段式炭化作業，可以有效控制生物質的炭化溫度和時間，提高生物質的流動性，提高出炭率和生物炭的品質。

技術領域

本發明屬于生物炭制備技術領域，尤其涉及一種低溫制備生物炭的炭化設備及工藝。

背景技術

生物炭是生物質的炭化物，生物炭用途廣泛，既可作為高品質能源、土壤改良劑，也可作為還原劑、肥料緩釋載體及二氧化碳封存劑等。目前生物炭已經廣泛應用于固碳減排、水源凈化、重金屬吸附和土壤改良等領域。

現有技術中生物炭的制備方法皆為將生物質在無氧高溫條件下熱解炭化，但是生物質在高溫熱解的過程中反應較為復雜，同時存在吸、放熱現象、而且采用外部供熱，導致熱解溫度易升難降，很難做到穩定調控。這不僅降低了生物質的制炭率，而且生物質所制得的生物炭受到高溫環境影響，碳結構得到改變，碳原子之間的鍵合力十分穩定且很難與官能團結合，這就導致生物炭僅保留較強的吸附效果，但其表面活性和生物活性基本全部消失，成為俗稱的“死炭”。這種生物炭作為土壤改良劑使用時，可以從土壤中吸附較多的營養成分，但是由于碳原子之間結構穩定，很難作為微生物的碳源被分解利用。而且現有技術中的生物炭加工設備多為一體式設計，生物質的流動性較差且干燥、熱解過程相互影響，不僅造成能源的浪費，也影響了生物質在炭化過程中的階段性溫度控制，更重要的是對生物質的種類選擇具有一定標準，如花生殼等小體積生物質難以按照工藝設計方向進行順暢流動。

發明內容

本發明的目的是提供一種低溫制備生物炭的炭化設備及工藝，本發明通過對生物質進行兩段式炭化作業，可以有效控制生物質的炭化溫度和時間，提高生物質的流動性，提高出炭率和生物炭的品質。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種低溫制備生物炭的炭化設備，所述炭化設備包括分離設置的干燥裝置、低溫炭化裝置和高溫熱解裝置，干燥裝置的出料口通過上料機構分別與低溫炭化裝置和高溫熱解裝置的進料口連接，高溫熱解裝置的排氣口與低溫炭化裝置的燃料進口連接，低溫炭化裝置的排氣口與干燥裝置的燃料進口連接。

優選的，所述干燥裝置和低溫炭化裝置的結構相同，包括設有進、出料口的筒體、加熱機構和推料機構，加熱機構位于筒體下方，推料機構位于筒體內部。

優選的，所述筒體呈由內筒壁和外筒壁組成的夾層結構，內筒壁與外筒壁之間設有中空層，筒體頂部的排氣口處設有連通外界和筒體內部的排氣管。

優選的，筒體的內筒壁上設有從進料口盤旋至出料口的螺旋線型凸起。

優選的，所述加熱機構包括頂部被筒體底部外筒壁所密封的箱體，箱體設有燃料進口和廢氣排管。

優選的，所述推料機構為螺旋輸送機，螺旋輸送機的傳動電機位于筒體外部，設有螺旋葉片的軸桿位于筒體內。

優選的，干燥裝置與炭化裝置之間設有中轉倉，中轉倉的進料口與干燥裝置的出料口連通，中轉倉的出料口通過上料機構分別與低溫炭化裝置和高溫熱解裝置的進料口連接。

優選的，所述高溫熱解裝置的排氣口通過第一可燃氣過濾、純化裝置及設有第一風機的管道與低溫炭化裝置的燃料進口連接；低溫炭化裝置的排氣口通過第二可燃氣過濾、純化裝置及設有第二風機的管道與干燥裝置的燃料進口連接。

一種使用上述炭化設備低溫制備生物炭的工藝，步驟如下：