一种生物炭土壤改良剂制备装置及其应用

本发明涉及农业废弃物资源化和土壤修复领域，具体涉及一种生物炭土壤改良剂制备装置及其应用。

背景技术：

1、生物炭具有密度小、微孔多、表面积大、有很好的吸附性能、常温下化学性质稳定等极其优良的特性，对提高土壤有机含量、改善土壤保水、保肥能力、改良土壤结构、缓解土壤酸化、防止土壤污染等发挥重要作用。生物炭作为土壤改良剂具有十分良好的效果与应用前景。

2、热解处理生物质的过程是炭的还原过程，将有机碳元素转变为无机碳元素，制成的生物炭或炭化肥等进行资源化利用，发挥生物质炭的作用和经济价值,制备高性能生物质炭并用于土壤改良能够有效改善土壤各项理化指标，进而增加农作物产量。现有专利cn205473574u一种污泥生物炭土壤改良剂制备装置，利用燃烧器的烟气对碳化室内的物料进行热解碳化，并通过冷氮气入口填充冷却气体，方便物料冷却，热解碳化产物可同过打开活动拉门被物料输送装置运送至料仓，进行保存，该装置搅拌、冷却均在碳化室内进行，不便于连续生产使用。目前现有的生物质炭化制备系统，存在设备投资成本高，炭化条件要求苛刻，对原料的要求比较高，不适合炭化原木的技术问题，本发明的农林废弃物生物炭土壤改良剂制备系统规避了现有技术对原料和不适合炭化原木的要求。

技术实现思路

1、针对未见有文献和专利报道连续生产生物炭土壤改良剂系统的技术现状，本发明旨在于提供一种生物炭土壤改良剂制备装置及其应用，通过破碎混合机构、第一输送机构、炭化炉、第二输送机构的设置，可以实现连续的生产制备生物炭土壤改良剂；通过添加剂进料管内设置挡板和压力传感器，便于控制添加剂的进入量，提供制备系统热解处理生物质于全封闭状态下进行，热损失小，耗能低，不会产生氮氧化物、硫氧化物、二噁英和呋喃，可以大幅减少二氧化碳的排放。同时提供的制备系统主要产生的热解气体为co、h2、ch4、碳氢化合物等，而h2s、cos（氧硫化碳）、so2、c3h8s（丙硫醇）等含量均在3.0%以下，而这些臭气在高温下被氧化分解成h2o、so2、co2等，但含量很小，具有很好的应用价值。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供生物炭土壤改良剂制备系统适用的装置，包括破碎混合机构，所述破碎混合机构一侧设置有炭化炉，所述炭化炉一侧设置有储料仓，所述破碎混合机构与炭化炉之间设置有第一输送机构，所述炭化炉与储料仓之间设置有第二输送机构，所述第二输送机构上设置有冷凝器；

4、所述破碎混合机构包括壳体，所述壳体上设置有添加剂进料管，所述添加剂进料管内设置有挡板，所述挡板底部设置有压力传感器，所述挡板中部开设有通孔，所述通孔内活动连接有球体。

5、优选地，所述添加剂进料管一侧设置有固定板，所述固定板上螺纹连接有螺杆，所述螺杆上转动连接有连杆，所述连杆与球体连接。

6、优选地，所述挡板顶面为斜面，所述斜面的最低处与通孔连接。

7、优选地，所述炭化炉包括燃烧仓，所述燃烧仓内设置有碳化室，所述碳化室内设置有分隔杆。

8、优选地，所述碳化室顶部设置有出气管，所述出气管上设置有阀门，所述出气管上设置有气体净化系统。

9、优选地， 所述冷凝器包括冷凝箱，所述第二输送机构从冷凝箱内部穿过。

10、优选地，破碎混合机构还包括搅拌杆，所述壳体上设置有驱动机构，所述驱动机构与搅拌杆连接，所述搅拌杆上设置有切刀。

11、进一步，本发明提供生物炭土壤改良剂制备装置在生物炭土壤改良剂制备系统中的应用，在生物炭土壤改良剂制备系统应用中，该生物炭土壤改良剂制备系统包括生物质库房、炭化系统、储料仓及相应的配套的辅助设备；

12、所述炭化系统包括破碎混合机构，喂料卸料装置，炭化炉，测控系统，冷凝器，气体净化系统。

13、所述炭化炉由筒体、窑体、驱动及支撑装置、喂料和卸料装置、燃烧系统、控制系统等部分组成，其中，控制系统包括测空系统和电气控制系统；所有的部件都安装在由钢结构制作的整体框架上，配套设备包含烟道、余热利用系统、排烟系统；

14、所述筒体选用310s板材，厚14mm，最高使用温度800℃，正常使用温度500~700℃，滚筒规格为φ1910×210000 mm，筒体内安装分散直型翻料板，筒体倾角可在0-2°范围内调整，物料由筒体前端加入后随筒体的转动向后移动，经预热、干燥、陪烧、冷却，直至出料；

15、所述驱动及支撑机构，筒体由前后两个支撑滚圈支撑，滚筒外壁镶嵌传动大链轮，由变频减速电机和传动小链轮经传动链驱动，链轮采用45#以上铸钢材料加工，托轮、滚圈为zg-310-570、zg340-640，筒体转速可调范围为3-6 r/min；

16、所述喂料和卸料装置包括喂料溜管、喂料罩、卸料罩、支架；

17、所述燃烧系统分组控制，每组有一个燃烧器构成，每个单元可以单独控温，能够充分保证物料的烧成曲线；燃烧系统主管路阀组系统包括过滤器、调压阀、高低压开关、电磁切断阀、手动球阀、压力表；燃烧系统分支管路阀组包括球阀、燃气比例阀、电磁阀、手动蝶阀、金属软管；

18、所述测控系统包括加热炉膛温度自控、排废气温度检测、排烟温度检测、筒体转速控制以及安全措施；

19、所述电气控制系统控制回路：干化、碳化段温度控制由温度传感器测量经dcs系统进行自动运算后，控制燃烧器，调节燃烧器输出功率自动精确控制加热温度，确保工艺过程稳定；压力控制由压力传感器测量经dcs系统进行自动运算后，控制循环空气量，调节鼓风机输出功率自动精确控制风量；碳化仓安全检测通过冷却碳化仓温度检测，到达控制值，自动开启灭火系统，防止自燃；进料控制根据生物质含水率、温度控制进料系统的螺旋转速；净化冷凝器温度控制通过尾气温度监控，控制冷却循环水量。

20、通过以上技术方案，本发明取得如下技术效果：

21、（1）本发明提供的生物炭土壤改良剂制备装置，通过破碎混合机构、第一输送机构、炭化炉、第二输送机构的设置，可以实现连续的生产制备生物炭土壤改良剂；通过添加剂进料管内设置挡板和压力传感器，便于控制添加剂的进入量。

22、（2）本发明提供生物炭土壤改良剂制备装置，制备系统热解处理生物质于全封闭状态下进行，热损失小，耗能低，不会产生氮氧化物、硫氧化物、二噁英和呋喃，可以大幅减少二氧化碳的排放。

23、（3）本发明提供的生物炭土壤改良剂制备装置在生物炭土壤改良剂制备系统中的应用，制备系统主要产生的热解气体为co、h2、ch4、碳氢化合物等，而h2s、cos（氧硫化碳）、so2、c3h8s（丙硫醇）等含量均在3.0%以下，而这些臭气在高温下被氧化分解成h2o、so2、co2等，但含量很小。

技术特征：

1.一种生物炭土壤改良剂制备装置，包括破碎混合机构，所述破碎混合机构一侧设置有炭化炉，所述炭化炉一侧设置有储料仓，其特征在于：所述破碎混合机构与炭化炉之间设置有第一输送机构，所述炭化炉与储料仓之间设置有第二输送机构，所述第二输送机构上设置有冷凝器；

2.根据权利要求2所述的生物炭土壤改良剂制备装置，其特征在于：所述添加剂进料管一侧设置有固定板，所述固定板上螺纹连接有螺杆，所述螺杆上转动连接有连杆，所述连杆与球体连接。

3.根据权利要求2所述的生物炭土壤改良剂制备装置，其特征在于：所述挡板顶面为斜面，所述斜面的最低处与通孔连接。

4.根据权利要求2所述的生物炭土壤改良剂制备装置，其特征在于：所述炭化炉包括燃烧仓，所述燃烧仓内设置有碳化室，所述碳化室内设置有分隔杆。

5.根据权利要求5所述的生物炭土壤改良剂制备装置，其特征在于：所述碳化室顶部设置有出气管，所述出气管上设置有阀门，所述出气管上设置有气体净化系统。

6.根据权利要求2所述的生物炭土壤改良剂制备装置，其特征在于： 所述冷凝器包括冷凝箱，所述第二输送机构从冷凝箱内部穿过。

7.根据权利要求2所述的生物炭土壤改良剂制备装置，其特征在于：破碎混合机构还包括搅拌杆，所述壳体上设置有驱动机构，所述驱动机构与搅拌杆连接，所述搅拌杆上设置有切刀。

8.一种如权利要求1所述生物炭土壤改良剂制备装置在生物炭土壤改良剂制备系统中的应用，其特征在于，在生物炭土壤改良剂制备系统应用中，该生物炭土壤改良剂制备系统包括生物质库房、炭化系统、储料仓及相应的配套的辅助设备；

9.所述炭化炉由筒体、窑体、驱动及支撑装置、喂料和卸料装置、燃烧系统、控制系统等部分组成，其中，控制系统包括测空系统和电气控制系统；所有的部件都安装在由钢结构制作的整体框架上，配套设备包含烟道、余热利用系统、排烟系统；

技术总结本发明公开了一种生物炭土壤改良剂制备装置及其应用，属于土壤改良剂制备技术领域。本发明通过破碎混合机构、第一输送机构、炭化炉、第二输送机构的设置，可以实现连续的生产制备生物炭土壤改良剂；通过添加剂进料管内设置挡板和压力传感器，便于控制添加剂的进入量，提供制备系统热解处理生物质于全封闭状态下进行，热损失小，耗能低，不会产生氮氧化物、硫氧化物、二噁英和呋喃，可以大幅减少二氧化碳的排放。同时提供的制备系统主要产生的热解气体为CO、H<subgt;2</subgt;、CH<subgt;4</subgt;、碳氢化合物等，而H<subgt;2</subgt;S、COS（氧硫化碳）、SO<subgt;2</subgt;、C<subgt;3</subgt;H<subgt;8</subgt;S（丙硫醇）等含量均在3.0%以下，而这些臭气在高温下被氧化分解成H<subgt;2</subgt;O、SO<subgt;2</subgt;、CO<subgt;2</subgt;等，但含量很小，具有很好的应用价值。技术研发人员：唐光木,张云舒,刘娇,马海刚,徐万里,杨柳,李梅英受保护的技术使用者：新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所（新疆维吾尔自治区新型肥料研究中心）技术研发日：技术公布日：2024/7/23