一种秸秆原位控氧炭化还田反应炉及反应方法

本发明涉及农业及环境保护的废弃有机物处理领域，具体涉及一种秸秆原位控氧炭化还田反应炉及反应方法。

背景技术：

1、遵循农业生态系统物质循环规律，立足于“取之于田、用之于田”原则，以生物炭产品为载体，补炭（碳）减氮（肥）、以炭（碳）锁氮（肥）、活化磷钾，实现秸秆的间接炭化还田改土，利用生物质长效炭基肥改良土壤关乎人类生存大事，也是保障我国20亿亩可耕地面积稳产高产的重要措施。秸秆炭化技术已得到国家有关方面的重视，国家将重点支持建设以连续式秸秆炭化技术为主的“秸秆土壤

2、改良示范工程”，加大秸秆炭基肥施用力度，推动化肥使用减量化，提升耕地地力。

3、我国秸秆资源丰富主要农作物的秸秆产量在10亿吨/年以上，秸秆炭化还田可以降低病虫害,提升土壤肥力,提高土壤有机质含量，目前秸秆炭化还田主要以秸秆“离田、炭化再还田”的异位还田方式为主,采用秸秆原位控氧炭化还田的方式可以极大降低生物炭的生产成本，生物炭施用能够改良土壤、提高农产品产量和质量、降低化肥和农药的使用量，还能够切实封存和降低大气co2浓度，增加土壤的碳汇。同时生物炭通过对土壤微生物的作用抑制土壤温室气体nox和ch4的排放。生物质炭对农药和化肥残留具有较强吸附和保持作用，有效地减少污染物的扩散和向地下水渗透，降低污染物的流失；同时，生物质炭对重金属（如hg2+，as3+，pb2+，cd2+等）和有机、无机污染物有很强的吸附去除效果，有效降低其对环境的污染风险。

4、随着秸秆离田收集储运及生物炭运输及还田成本的不断上升，急需一种投资及运行成本低，简单可靠易操作的秸秆原位炭化还田技术及设备。本发明针对秸秆等农林固废产量大、分布广、收集运输成本高的难题，根据秸秆原位炭化还田的需要,研发出了投资极低能够在田间移动作业的小型化简易型移动式秸秆原位控氧炭化还田装备。

技术实现思路

1、本发明本发明的目的是针对现有秸秆原位炭化还田技术的不足的问题，提供了一种秸秆原位控氧炭化还田反应炉及反应方法。

2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括鼓风机、控氧炭化进风调节阀、进风口、控氧炭化空气分配器、控氧炭化反应炉、点火孔兼喷水冷却孔、出气管、控氧炭化出气调节阀、炉门、炉门铰链；

3、所述鼓风机为离心式鼓风机，进口接大气，出口用管道接至控氧炭化进风调节阀的进口；

4、所述控氧炭化进风调节阀为蝶阀，出口用管道与进风口相连；

5、所述进风口为控氧炭化反应炉的组成部分，控氧炭化需要的空气从进风口进入；

6、所述控氧炭化空气分配器位于控氧炭化反应炉内部下方，为一根布满均匀圆孔的耐高温钢管，一端与进风口焊接连接，另一端用盲板焊死；

7、所述控氧炭化反应炉为一下部敞开的长方体，壳体材料为耐高温钢板；

8、所述点火孔兼喷水冷却孔位于控氧炭化反应炉的侧面，由法兰及盲板法兰组成，法兰与盲板法兰用活节螺栓快速接头连接，法兰直径为dn，与控氧炭化反应炉的壳体焊接连接；

9、所述出气管共根，为耐高温钢管，与控氧炭化反应炉的壳体焊接连接；

10、所述控氧炭化出气调节阀为蝶阀，进口与出气管相连，出口通大气；

11、所述炉门共扇，位于控氧炭化反应炉的侧面；

12、所述炉门铰链共个，用于炉门的开关。

13、进一步在于，所述鼓风机位于控氧炭化反应炉的外侧方，与控氧炭化进风调节阀以法兰密封方式连接；控氧炭化进风调节阀与进风口以法兰密封方式连接；

14、进风口与控氧炭化反应炉的外壳以焊接方式进行连接；进风口与位于控氧炭化反应炉内部下方的控氧炭化空气分配器以焊接方式进行连接；

15、控氧炭化反应炉为一下部敞开的长方体，壳体材料为耐高温钢板；

16、点火孔兼喷水冷却孔位于控氧炭化反应炉的侧面，与控氧炭化反应炉的壳体以焊接方式进行连接；

17、出气管共根，为耐高温钢管，与控氧炭化反应炉的壳体以焊接方式进行连接；

18、控氧炭化出气调节阀为蝶阀，进口与出气管以法兰密封方式连接，出口通大气；炉门共扇，材料为耐高温钢板，位于控氧炭化反应炉的侧面；炉门铰链共个，材料为耐高温钢，用于炉门的开关。

19、进一步在于，所述控氧炭化反应炉为下部敞开的长方体，可直接将控氧炭化反应炉扣在大田的秸秆堆上完成秸秆的控氧炭化得到生物炭。

20、进一步在于，根据处理生物质原料的种类、尺寸及工艺要求的不同，反应炉形状不做限制，包括长方体和圆柱体；

21、长度和宽度可根据实际情况进行设置。

22、进一步在于，所述控氧炭化反应炉内的秸秆点燃后，点火孔兼喷水冷却孔的法兰用法兰盲板盲死，鼓风机将控氧炭化需要的空气经由控氧炭化空气分配器均匀送入控氧炭化反应炉内；

23、控氧炭化进风调节阀控制和调节进入的空气数量从而控制炭化温度和炭化速度

24、手持式红外温度测试仪获取控氧炭化反应炉的外壳温度，通过控氧炭化出气调节阀控制和调节出控氧炭化反应炉的烟气数量，从而进一步控制温度和炭化速度，完成加固炭化过程。

25、进一步在于，所述控氧炭化反应炉内的秸秆开始控氧炭化过程后不需要工人进行生产操作控制，无人值守完成完成秸秆炭化，秸秆炭化完成后可以让炭粉自然冷却，也可以从点火孔兼喷水冷却孔喷水进去快速冷却炭粉；炭粉冷却后即可将控氧炭化反应炉移至其他的秸秆堆继续进行秸秆的控氧炭化处理过程。

26、进一步在于，所述控氧炭化反应炉开始控氧炭化后炉内温度控制在～度，压力控制在.～.kpa。

27、一种秸秆原位控氧炭化还田反应炉的反应方法，所述方法包括以下步骤：

28、将秸秆收割粉碎机将粉碎至mm左右的秸秆直接堆放在田间地头，秸秆堆放高度约米；

29、使用配有车载吊机的拖拉机将控氧炭化反应炉放置在高度约米的秸秆堆上；经点火孔点燃控氧炭化反应炉内的秸秆；

30、秸秆缺氧焖烧靠自身热量完成控氧炭化过程后得到炭粉；

31、喷水冷却孔喷水进入控氧炭化反应炉以降低秸秆炭粉温度；

32、炭粉喷水冷却后配有车载吊机的拖拉机将控氧炭化反应炉移动至另外的秸秆堆；冷却后的炭粉直接还田或现场直接做成炭基肥料还田；

33、控氧炭化反应炉重复上述秸秆控氧炭化过程，完成整个地块的秸秆原位炭化处理。

34、本发明相比现有技术具有以下优点：该秸秆原位控氧炭化还田反应炉及反应方法；

35、本发明控氧炭化反应炉内无机械传动，消除了机械磨损、机械疲劳及机械传动件受尺寸制约的缺陷，本发明控氧炭化反应炉可根据处理生物质原料的种类、尺寸及工艺要求的不同，反应炉形状可以多种无限制，可以为长方体，也可以是圆柱体等；长度和宽度可根据实际情况从几十厘米到几米；具有灵活性高，投资低，适应性强，利于多点推广及因地制宜的配置。

36、本发明能够实现秸秆不离田原位控氧炭化，得到炭粉在大田中直接还田，大幅降低了秸秆的收集和运输成本，以及生物炭还田的成本。

37、本发明可针对不同的农林废弃物设定最佳控氧炭化工艺条件；即通过调节鼓风机送入控氧炭化反应炉内的空气数量实现控制控氧炭化反应炉内的炭化温度和炭化速度；并通过控氧炭化出气调节阀控制和调节出控氧炭化反应炉的烟气数量，从而进一步控制炭化过程的完成，以满足不同农林废弃物的处理过程需求。