一种移动式环保型生物炭炭化炉
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202011020886.8 | 申请日 | 2020-09-24 |
| 公开(公告)号 | CN112011352A | 公开(公告)日 | 2020-12-01 |
| 申请人 | 昆明理工大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 陈全; 左翔之; 张建广; 潘波; 吴敏; | 第一发明人 | 陈全 |
| 权利人 | 昆明理工大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 昆明理工大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：云南省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：云南省昆明市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：云南省昆明市五华区学府路253号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：650093 |
| 主IPC国际分类 | C10B53/02 | 所有IPC国际分类 | C10B53/02 ; C10B57/18 ; C10B21/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 昆明合众智信知识产权事务所 | 专利代理人 | 张玺; |
| 摘要 | 本 发明 公开一种移动式环保型 生物 炭 炭化炉，包括隔 热层 、炭化桶、炭化尾气冷凝装置、收集室、炉体、进气口、 支撑 钢 条、燃烧桶、燃烧尾气处理装置、炭化桶固定圈、单向通气 阀 、密封盖；本发明产品具备可移动性、操作简易性、高效性、成本低和环境友好等特点，适用于田间、山地等特殊环境下使用，特别是针对于秋收季节农业废弃物大量堆积又不易搬运的山间耕地和路面崎岖的田间，产品的功能和优势较为凸显；使用本发明炭化炉进行生物炭制取过程可靠、安全，制取效率高，成本低，占地面积小，便携，而且 燃料 桶可以减少使用者的操作时间，能满足野外就地制备生物炭的要求。 | ||
| 权利要求 | 1.一种移动式环保型生物炭炭化炉，其特征在于，包括隔热层(1)、炭化桶(3)、炭化尾气冷凝装置(5)、收集室(6)、炉体(7)、进气口(8)、支撑钢条(9)、燃烧桶(10)、燃烧尾气处理装置(11)、炭化桶固定圈(12)、单向通气阀(13)、密封盖(17)； |
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| 说明书全文 | 一种移动式环保型生物炭炭化炉技术领域[0001] 本发明涉及一种移动式环保型生物炭炭化炉，特别是一种应用于野外山地将农林废弃物的原位资源化利用装置，属于农业废弃物资源化利用技术领域。 背景技术[0002] 农业废弃物综合利用潜力总量巨大，环境和经济效益显著。如今，对于农业废弃物综合利用，虽然提出了不少解决的办法，但缺乏针对性、实用性、时效性和具体性，大多以行政手段和奖惩措施为主，无人去做农业废弃物利用的组织、协调和转化工作，只堵塞不开流，使得这个问题没有真正得到解决。由于农民缺乏正确的引导，宣传力度不够，因焚烧农业废弃物造成的火灾、大气污染等问题还是时有发生。农业废弃物处理的成本太高，机械收割留茬较高，影响下一季农作物的播种；科技转化力度不够，缺乏处置技术，农业废弃物的经济价值难以发挥。对于大中型农户来说，农业废弃物可能已经得到了回收利用，与农业废弃物相关的产业也在逐步发展。但是，对于普通农民而言，耕地主要处于山地或一些路面崎岖的地方，将农业废弃物运输出农田增加了时间和人力成本，且取得的经济效益却非常有限，对于农业生产形成了一定的困扰。且化肥及农药的使用使得土壤产生了功能退化、污染物质积累以及农产品质量降低等一系列问题。 [0003] 近年来各国研究者进行了诸多探索，初步证实了生物炭在改善土壤结构与理化性质、提高作物产量、治理环境污染以及增加“农业碳汇”、减少温室气体排放等方面具有的重要作用。然而，现在市面上的炭化炉产品，价格从1.2万到6.5万不等，炭化原料比较单一，主要是以电控制为主，体积、重量大，无法在野外条件下使用，并且进料多，反而有效产品量少，存在着热解不均匀、产炭效率低、炭产品质量相较低等问题。对于普通农户来说，农田主要遍布于山地或路面较崎岖的地方，普通的炭化炉很难移动这些地方，这对农业废弃物的处理、山地土壤改良和污染修复造成了较大的困扰；除此以外还面临着普通炭化炉价格较高，操作不够简易方便等问题。 [0004] 前期的基础研究结果已经证实，生物炭在生态环境中的应用前景和环境风险防控有着巨大潜力，但是普通便携式炭化炉制备生物炭较为复杂。比如，原料收集困难，成本较高；加热分散，炭化效率不高；农业废弃物作为热源燃烧所产生灰分难以收集利用；便携式炭化炉需要持续添加生物质燃烧作为热源，操作时间较久，且燃烧产生的尾气难以进行回收，会对生态环境造成影响。因此，如何在环保条件下，高效利用农业废弃物生产生物炭，减少操作时间，高效回收利用副产物，降低生产成本是该便携式炭化炉主要的解决问题。 发明内容[0005] 本发明的目的是针对现有技术和装备的缺点，在前期生物炭理论研究的基础上，提供一种制取过程可靠、安全、环保，制备产品效率高，成本低，操作方便，便携，能满足野外就地制备生物炭要求的炭化炉。 [0006] 本发明通过以下技术方案实现： [0007] 一种移动式环保型生物炭炭化炉，包括隔热层1、炭化桶3、炭化尾气冷凝装置5、收集室6、炉体7、进气口8、支撑钢条9、燃烧桶10、燃烧尾气处理装置11、炭化桶固定圈12、单向通气阀13、密封盖17； [0008] 炉体7外部设置隔热层1，炉体7顶部设置密封盖17，炉体7内部被多根支撑钢条9分为进气腔和工作腔，进气腔侧面设置多个进气口8，多根支撑钢条9之间留有缝隙，支撑钢条9上放置燃烧桶10，燃烧桶10为网格桶，便于进气和燃烧灰落下，炉体7内壁上部设置炭化桶固定圈12，炭化桶3顶部边缘设置翼边，翼边悬挂在炭化桶固定圈12上，将炭化桶3放置在炉体7内部，炭化桶3位于燃烧桶10上方，炭化桶3与燃烧桶10之间的空间为热源区，热源区的炉体7侧壁上开孔与燃烧尾气处理装置11联通，炭化桶3上部与密封盖17之间的空间为炭化区，炭化区的炉体7侧壁上开孔与炭化尾气冷凝装置5一端联通，且两者之间设置单向通气阀13，炭化尾气冷凝装置5底部连接收集室6，炭化尾气冷凝装置5另一端与炉体7底部的进气腔联通。 [0009] 所述炉体7侧面开有加料门18，加料门18设置在热源区，顶部低于炭化桶3，底部高于支撑钢条9，便于燃烧桶10的放入拿出与加料，加料门18一边采用合页15与炉体7连接，另一边采用M锁扣14进行固定，便于开闭，加料门18内设置隔热层。 [0010] 所述燃烧桶10内设置中心柱，用于导热。 [0011] 所述炭化桶3内设置多个导热管2，导热管2包括横向导热管、纵向导热管，纵向导热管一端固定在炭化桶3底部，另一端与横向导热管连接，横向导热管另一端与炭化桶3侧壁连接，横向导热管、纵向导热管交叉连接将炭化桶3壁上的热传递到桶内去。 [0012] 所述炭化桶3顶部翼边上设置两个以上的挂钩4，用于取放炭化桶3。 [0014] 所述炭化尾气冷凝装置5由多根冷凝扁管串联组成，扁管可增大管内气体与外界的接触面积，达到快速降温的效果，冷凝扁管下端与收集室6相连，上端一边通过排烟管与炭化区相连，另一端与炉体7底部的进气腔联通。 [0016] 所述炭化炉还包括可移动平台16，炭化炉放置在可移动平台16上，可移动平台16包括平板、带刹车的万向轮、拉绳，平板下面边缘均布四个带刹车的万向轮，平板一端两个点连接拉绳，拉动拉绳将炭化炉整体移动，使得炭化炉在野外条件下便于移动。 [0017] 所述炭化炉还包括铁钩，铁钩的一端为√状，可以勾起挂钩4抬起和放下炭化桶3，也可以从进气口8进入后，铁钩√状一端通过支撑钢条9之间的缝隙，振动燃烧桶10，防止燃烧桶10农业废弃物燃烧产生的灰料堆积。 [0018] 所述密封盖17通过固定圈设置在炉体7顶部，固定圈包括不闭合的固定半套管、镶块、螺栓、螺帽，不闭合的固定半套管的接口处两端均设有镶块，镶块内设置内螺纹，螺栓依次穿过两个镶块，将两个镶块固定连接，再用螺帽紧固。 [0019] 本发明与现有技术相比，具有以下优点： [0020] (1)本发明将一部分农业废弃物燃烧作为炭化的热源，另一部分农业废弃物则在缺氧条件下热裂解为生物炭；由于本发明炭化炉具备可移动性、便携性和操作简易性、生产成本低、环保和生产高效性等特点，适用于山地耕地、路面崎岖的田间等特殊环境下使用，特别是针对于秋收过后大量堆积又不易搬运的农业废弃物，其功能得以凸显。 [0021] (2)本发明炭化区采用炭化桶壁和导热管，从中心和四周同时炭化，提高了热量的利用率和炭化率。 [0023] (4)本发明炭化过程中产生的副产物可以通过炭化尾气冷凝装置收集，可燃性尾气不直接排放，通过排烟管重新导入进气腔加以燃烧利用，极大的提高了资源化效率和环境保护意义。 [0025] (6)本发明生产成本较低，推广性强，适应不同类型的农户需求。 [0027] 图1为实施例1炭化炉示意图； [0028] 图2为实施例1可移动平台的结构示意图； [0029] 图3为实施例1燃烧桶结构示意图； [0030] 图4为实施例1炭化桶俯视图； [0031] 图5为实施例1炭化桶放置示意图； [0032] 图6为实施例1燃烧桶与支撑钢架构造图； [0033] 图7为实施例1固定圈的结构示意图； [0034] 图8为实施例2加料门处结构示意图； [0035] 图9为实施例2合页结构示意图； [0036] 图10为实施例2M锁扣结构示意图(左图-打开；右图-闭合)； [0037] 图中：1-隔热层；2-导热管；3-炭化桶；4-挂钩；5-炭化尾气冷凝装置；6-收集室；7-炉体；8-进气口；9-支撑钢条；10-燃烧桶；11-燃烧尾气处理装置；12-炭化桶固定圈；13-单向通气阀；14-M锁扣；15-合页；16-可移动平台；17-密封盖；18-加料门；19-活动页；20-固定页；21-活动插销；22-轴；23-螺帽；24-水平板；25-竖直板；26-凹槽。 具体实施方式[0038] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。 [0039] 实施例1 [0040] 一种移动式环保型生物炭炭化炉，如图1、2、3、4、5、6、7，包括隔热层1、导热管2、炭化桶3、挂钩4、炭化尾气冷凝装置5、收集室6、炉体7、进气口8、支撑钢条9、燃烧桶10、燃烧尾气处理装置11、炭化桶固定圈12、单向通气阀13、可移动平台16、密封盖17、铁钩； [0041] 炉体7外部设置隔热层1，隔热层1为耐高温硅酸铝陶瓷纤维毯或膨胀珍珠岩填充制成，炉体7顶部设置密封盖17，密封盖17通过固定圈设置在炉体7顶部，固定圈包括不闭合的固定半套管、镶块、螺栓、螺帽，不闭合的固定半套管的接口处两端均设有镶块，镶块内设置内螺纹，螺栓依次穿过两个镶块，将两个镶块固定连接，再用螺帽紧固，实现了密封盖17的密封；炉体7内部被多根支撑钢条9分为进气腔和工作腔，多根支撑钢条9焊接在炉体7内壁上，进气腔侧面设置多个进气口8，多根支撑钢条9之间留有缝隙，支撑钢条9上放置燃烧桶10，燃烧桶10为网格桶，便于进气和燃烧灰落下，燃烧桶10内设置中心柱，用于导热，炉体7内壁上部设置炭化桶固定圈12，炭化桶3顶部边缘设置翼边，翼边上设置四个挂钩4，用于取放炭化桶3，翼边悬挂在炭化桶固定圈12上，将炭化桶3放置在炉体7内部，炭化桶3内设置多个导热管2，导热管2包括横向导热管、纵向导热管，纵向导热管一端固定在炭化桶3底部，另一端与横向导热管连接，横向导热管另一端与炭化桶3侧壁连接，将炭化桶3的桶壁与导热管连接使炭化桶3内部导热更加均匀，炭化桶3位于燃烧桶10上方，炭化桶3与燃烧桶10之间的空间为热源区，热源区的炉体7侧壁靠上的位置开孔与燃烧尾气处理装置11联通，燃烧尾气处理装置11为水箱，里面装有碱性水溶液(碳酸氢钠溶液)，且顶部设有出气口，净化后的气体经此处排出，炭化桶3上部与密封盖17之间的空间为炭化区，炭化区与热源区是不相通的，热源区与进气腔相通，炭化区的炉体7侧壁上开孔与炭化尾气冷凝装置5一端联通，且两者之间设置单向通气阀13，炭化尾气冷凝装置5由多根冷凝扁管串联组成，扁管可增大管内气体与外界的接触面积，达到快速降温的效果，冷凝扁管下端与收集室6相连，上端一边通过排烟管与炭化区相连，另一端与炉体7底部的进气腔联通，可燃气体经此方式返回热源区燃烧利用，隔热层为耐高温硅酸铝陶瓷纤维毯或膨胀珍珠岩填充制成，需要移动时，炭化炉放置在可移动平台16上，可移动平台16包括平板、带刹车的万向轮、拉绳，平板下面边缘均布四个带刹车的万向轮，平板一端两个点连接拉绳，拉动拉绳将炭化炉整体移动，使得炭化炉在野外条件下便于移动，带刹车的万向轮是在万向轮上设置刹车皮，当需要刹车的时候脚踩刹车皮就行，铁钩的一端为√状，可以勾起挂钩4抬起和放下炭化桶3，也可以从进气口8进入后，铁钩√状一端通过支撑钢条9之间的缝隙，振动燃烧桶10，防止燃烧桶10农业废弃物燃烧产生的灰料堆积。 [0042] 本实施例的炭化炉在使用时，具体步骤如下： [0043] (1)加热前准备阶段：将可燃烧的农业废弃物填充到网格状的燃烧桶10中压实，从炉体7上口将燃烧桶10放入，支撑钢条9对其进行支撑，将燃烧桶10内的农业废弃物点燃作为热源，将经过预处理的废弃生物质放入炭化桶3中，使用铁钩勾起挂钩4抬起和放下炭化桶3，将炭化桶3放入炉体7中，炭化桶固定圈12将其支撑住，盖上密封盖17并用固定圈将其箍紧；并打开单向通气阀13； [0044] (2)加热炭化阶段：可以手持扇子对进气口8进行扇风，加大进气量，在燃烧期间，将铁钩√状一端通过支撑钢条9之间的缝隙，振动燃烧桶10，防止燃烧桶10农业废弃物燃烧产生的灰料堆积影响燃烧； [0045] 炭化室内加热产生的副产物(焦油、木醋酸等)将通过排烟管排入炭化尾气冷凝装置5进行冷凝，炭化产生的可燃性气体又可通过炭化尾气冷凝装置5尾端尾气导管通入进气腔作为燃料燃烧，将副产物充分利用，燃烧桶10内生物质燃烧所产生的尾气通过排烟管进入燃烧尾气处理装置11内的碱性水溶液进行吸收处理后排出； [0046] (3)自然冷却阶段：副产物(焦油、木醋酸等)经冷凝液化后在收集室6中收集，待炉温自然冷却以后，取下固定圈上的螺帽，拧下螺栓，固定圈松开后，移开密封盖17，取出炭化桶3，收集所得生物炭；取出燃烧桶10，将燃烧桶10所得灰分抖落收集，将其放入燃烧尾气处理装置11的水箱中，草木灰呈碱性，使得尾气处理液呈碱性，因燃烧产生的气体大部分为酸性气体，将其通入碱性处理液中发生反应，从而达到处理尾气的效果，资源进一步利用。 [0047] 当一个地方的废弃生物质处理完之后，需要移动炭化炉时，炭化炉放置在可移动平台16上，拉动拉绳将炭化炉整体移动到另一个地点。 [0048] 实施例2 [0049] 一种可移动环保型生物炭炭化炉，如图8、9、10，在实施例1的基础上还包括M锁扣14、合页15、加料门18，炉体7侧面开有加料门18，加料门18设置在热源区，顶部低于炭化桶 3，底部高于支撑钢条9处，便于燃烧桶10的放入取出与加料，加料门18一边采用合页15与炉体7连接，另一边采用M锁扣14进行与炉体7的连接固定，便于开闭，加料门18内设置隔热层，M锁扣14包括设置在加料门18上的活动页19，以及设置在炉体7上的固定页20，活动页一端固定在加料门18上，活动页另一端设置竖向的活动插销21，活动插销21上设置轴22，轴22上设有外螺纹和与之配合的螺帽23，固定页20包括水平板24和竖直板25，水平板24固定在炉体7上，水平板24和竖直板25一端垂直连接，竖直板25另一端设置凹槽26，当M锁扣14关闭时，将M锁扣14上的活动页19上的轴22转动搭进固定页20的竖直板25上的凹槽26内，拧紧螺帽23，防止轴22从凹槽26脱出，进而锁住加料门18；其他部件及连接方式与实施例1相同。 [0050] 本实施例的炭化炉在使用时，具体步骤如下： [0051] (1)加热前准备阶段：将可燃烧的农业废弃物填充到网格状的燃烧桶10中压实，打开M锁扣14，将半圆形进料口打开，将燃烧桶10放入，支撑钢条9对其进行支撑，将经过预处理的废弃生物质放入炭化桶3中，使用铁钩勾起挂钩4抬起和放下炭化桶3，将炭化桶3放入炉体7中，炭化桶固定圈12将其支撑住，盖上密封盖17并用固定圈将其箍紧；并打开单向通气阀13； [0052] (2)加热炭化阶段：将燃烧桶10内的农业废弃物点燃作为热源，关闭热源区进料口上加料门18，关闭M锁扣14，开始燃烧，可以手持扇子对进气口8进行扇风，加大进气量，在燃烧期间可打开进料门18观察废弃物燃烧情况添加废弃物以保持热源的持续输出，将铁钩√状一端通过支撑钢条9之间的缝隙，振动燃烧桶10，防止燃烧桶10农业废弃物燃烧产生的灰料堆积影响燃烧； [0053] 炭化室内加热产生的副产物(焦油、木醋酸等)将通过排烟管排入炭化尾气冷凝装置5进行冷凝，炭化产生的可燃性气体又可通过炭化尾气冷凝装置5尾端尾气导管通入进气腔作为燃料燃烧，将副产物充分利用，燃烧桶10内生物质燃烧所产生的尾气通过排烟管进入燃烧尾气处理装置11内的碱性水溶液进行吸收处理后排出； [0054] (3)自然冷却阶段：副产物(焦油、木醋酸等)经冷凝液化后在收集室6中收集，待炉温自然冷却以后，取下固定圈上的螺帽，拧下螺栓，固定圈松开后，移开密封盖17，取出炭化桶3，收集所得生物炭；打开M锁扣14，打开加料门18，将燃烧桶10所得灰分抖落收集，将其放入燃烧尾气处理装置11的水箱中，草木灰呈碱性，使得尾气处理液呈碱性，因燃烧产生的气体大部分为酸性气体，将其通入碱性处理液中发生反应，从而达到处理尾气的效果，资源进一步利用。 [0055] 当一个地方的废弃生物质处理完之后，需要移动炭化炉时，炭化炉放置在可移动平台16上，拉动拉绳将炭化炉整体移动到另一个地点。 [0057] 一般一炭化桶3生物炭的烧制时间为3-4小时，可以根据具体生物质的量确定具体的时间，待烧制完成后，熄灭火源，炉子经半天左右时间自然降到室温后，就可将产物取出。 |
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