[發明專利]移動式熱解制備生物炭的裝置和方法

有效

• 申請號: 201711111885.2
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107892931B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 張會巖;秦宇梟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B57/04;C10B57/10;C10B47/18;C10B41/00;B01D45/12;C10L5/44;B02C21/00;B04C9/00;B07B1/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種移動式熱解制備生物炭的裝置和方法，該裝置包括收集與前端處理系統、熱解及產物分離收集系統、熱解氣處理系統、集成式電子控制系統、移動式車載系統。該方法包括將未經破碎生物質加入收集與前端處理系統，進行收集、改性、干燥，然后將其送入熱解及產物分離收集系統進行熱解、分離、粉碎，得到生物炭；將產生的熱解氣送入熱解氣處理系統進行冷凝處理得到生物油，生物油送入收集與前端處理系統中對生物質進行改性，剩余的不可冷凝氣體返回到熱解及產物分離收集系統中燃燒供熱，實現循環利用。本發明提供的裝置結構緊湊，易于移動，且加熱速率高，傳熱快，對生物質處理能力強，可以開到田間地頭，實現對秸稈等生物質的就地處理。

技術領域

本發明涉及一種移動式熱解制備生物炭的裝置和方法，特別涉及一種移動式熱解未粉碎的生物質制備生物炭的裝置和方法。

背景技術

秸稈等生物質具有資源分布廣、產量大，轉化方式多種多樣等優勢。它具有可再生性，生物質通過植物的光合作用可以再生，資源豐富，可保證能源的永續利用。據統計，每年的秸稈約有30％用作生活燃料，25％用作飼料，3％用于副業生產，6％直接還田，還有35％以上秸稈未得到任何利用。這些秸稈造成環境污染和火災隱患，或被農民在田間一燒了之，而這種焚燒既造成大氣污染，對人身體造成危害又嚴重影響鐵路、公路、民航等正常的交通運輸，給國民經濟造成損失嚴重。

利用秸稈熱解制備生物炭，是目前可行的處理方法之一。生物炭具有羧基、酚羥基、羥基、脂族雙鍵以及芳香化等典型結構特征，有著較強的吸附能力和抗氧化能力。生物炭具有含碳率高、孔隙結構豐富、比表面積大、理化性質穩定的特點，其碎料的孔洞結構十分容易聚集營養物質和有益微生物，從而使土壤變得肥沃，利于植物生長，實現增產的同時讓農業更具持續性，在土壤改良、提高農作物產量等農業領域有著廣泛應用；同時因在制備生物炭過程中可較好保留其固有原生質的細微孔隙結構而擁有發達的比表面積，生物炭具備成為優良吸附材料與催化劑載體的潛質。

然而，秸稈等生物質具有能量密度低，收獲季節性強，收集、運輸和改性處理的成本較高等弊端。而農業又以家庭精耕細作為主，人均種植面積少，造成秸稈分布非常分散。若要運輸到指定地點集中處理，將會帶來極高的運輸成本；同時，秸稈結構較為柔韌，不易粉碎。若依照傳統，對秸稈進行“先粉碎，再熱解”的處理，會帶來較高的破碎成本。因此，設計一種移動式熱解制備生物炭裝置，將秸稈就地轉化為高價值的生物炭及各種副產品，實現秸稈的變廢為寶，是亟待我們解決的問題。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種移動式熱解制備生物炭的裝置，該裝置結構緊湊，易于移動，且加熱速率高，傳熱快，對生物質的處理能力強，可以開到田間地頭，實現對秸稈等生物質的就地處理。

本發明的另一個目的是提供一種移動式熱解制備生物炭的方法。

技術方案：本發明所述的移動式熱解制備生物炭的裝置，包括用于對生物質進行熱解，分離，粉碎，得到生物炭的熱解及產物分離收集系統；以及用于對熱解及產物分離收集系統產生的熱解氣進行冷凝處理得到生物油，不可冷凝氣體返回到熱解及產物分離收集系統中的熱解氣處理系統；其中，所述的熱解及產物分離收集系統包括熱解反應器、臥式旋風分離器、振動篩沙炭分離器、生物炭粉碎器、成品炭儲存箱；熱解氣處理系統包括冷凝器、生物油儲存罐。

所述的熱解反應器包括熱解室、包圍在熱解室外部的燃燒室，以及空氣進口、不可冷凝氣進口、低溫沙進口、煙氣出口、高溫沙出口、進料口和出料口，其中，空氣進口、低溫沙進口、煙氣出口和高溫沙出口分別與燃燒室相通，進料口、出料口分別與熱解室相通。

熱解反應器的出料口與臥式旋風分離器的進口相連，臥式旋風分離器的下出口與振動篩沙炭分離器的進口相連；振動篩沙炭分離器的上出口與生物炭粉碎器和成品炭儲存箱依次相連；振動篩沙炭分離器的下出口與熱解反應器的低溫沙進口相連；熱解反應器的高溫沙出口與熱解反應器進料口相連。