气体循环式农作物秸秆裂解机制造技术

本发明专利技术公开了一种气体循环式农作物秸秆裂解机，属于农业机械领域。裂解机包括4个主要功能系统：秸秆收集系统、驾驶室、气体分离循环系统、生物炭裂解撒播系统。驾驶室用于供驾驶员驾驶及控制机体行进和制动。秸秆收集系统用于将地表的秸秆收集并输送至裂解室和燃烧室中。气体分离循环系统用于对裂解室和燃烧室中产生的气体进行分离和循环利用。生物炭裂解撒播系统用于对秸秆进行裂解，并将裂解或燃烧完毕的生物炭返回农田中。本发明专利技术通过气体分离循环系统后，实现了可燃气与CO2分离，将可燃气导入燃烧室进行助燃，CO2经分离后通入裂解室，确保裂解缺氧环境。

Gas circulation type crop straw cracking machine

The invention discloses a gas circulation type crop straw cracking machine, which belongs to the field of agricultural machinery. The pyrolysis machine consists of 4 main functional systems: straw collection system, cab, gas separation and circulation system, biological carbon pyrolysis and broadcast system. The cab is used for the driver to drive and control the moving and braking of the body. The straw collection system is used to collect and transport the straw from the surface to the cracking chamber and the combustion chamber. The gas separation cycle system is used to separate and recycle the gas produced in the cracking chamber and combustion chamber. Biochar pyrolysis system is used for pyrolysis of straw and returning pyrolysis or combustion of biochar to the field. After the gas separation circulation system is realized, the combustible gas can be separated from the CO2, and the combustible gas is introduced into the combustion chamber for supporting combustion, and the CO2 is separated into the cracking chamber to ensure the cracking of the anoxic environment.

【技术实现步骤摘要】
气体循环式农作物秸秆裂解机
本专利技术属于农业机械领域，具体涉及一种气体循环式农作物秸秆裂解机。
技术介绍
近年来，大气污染特别是雾霾的频发引起了人们的广泛关注。研究表明，工农业活动等人为活动是导致我国大气质量显著下降的首要原因，其中我国东部地区农业收获季节大量农作物残茬的大面积燃烧也是导致我国发生区域大范围重污染事件的重要原因之一。我国具有丰富的生物质废弃物，每年产生的各类农作物秸秆总量在7亿t左右，其中水稻、小麦、玉米等大宗农作物秸秆在5亿t左右。随着现代能源的引进，现代农村地区以生物质作为燃料的越来越少，由于生物质的利用技术匮乏，致使目前农村秸秆大量堆放燃烧，浪费能源的同时排放大量无组织废气，严重污染大气环境。因传统的生物质转化方式无法满足农村现代化需要，生物质的优质化转化利用势在必行。目前，生物质能的主要转换技术包括物理转换技术、化学转换技术、生物转换技术。其中物理转换技术即压缩成型技术，主要目的是实现减少运输费用、提高使用设备的有效容积燃烧强度、提高转换利用的热效率；化学转换技术主要包括传统化学转化和热化学转化，指生物质在缺氧高温的条件下分解、断裂或重整，产生的热解气主要由CO、H2、CH4以及少量CO2和N2，经过净化后可以得到可燃气；生物转换可分为水解、厌氧发酵、生物制氢等。通过生物质热裂解技术产生的生物炭，由于其具有孔径多、比表面积大、吸附性能优良、化学性质稳定等诸多优良的特性，目前已受到国内外学者的广泛关注，近年来国内外也针对生物炭进行了广泛的研究。不管是在水污染修复、工业废气治理还是土壤污染修复方面，生物炭都具有很好的应用前景。其中，生物炭应用于土壤修复其优势主要体现在：(1)生物炭具有很好的化学稳定性，当其施入土壤后可保持长时间稳定，这有利于碳的固定，对全球温室效应的控制具有积极意义；(2)生物炭的施入可提高土壤肥力；(3)生物炭具有很大的比表面积，这使得生物炭吸附性能优良，可吸附土壤中的重金属污染物和部分有机污染物；(4)生物炭表面具有丰富的官能团，这些官能团可与土壤重金属发生络合反应，从而固定重金属，降低其生物有效性；(5)生物炭拥有大量微孔，可为土壤微生物提供良好的栖息环境，增大土壤微生物总量，促进土壤污染物的生物降解；鉴于生物炭具有如上所述的诸多优良特性，本专利公开了一种气体循环式农作物秸秆裂解机，旨在将目前农村过剩的农作物秸秆转化为可利用的生物炭，并返施入土壤中，起到改良土壤、减低碳排放，以及减少土壤污染的作用。目前，国内也开发了一些生物炭制备装置，但大部分装置无法保障裂解缺氧环境，使得生物炭生产率不高，造成生物质能源的浪费。如：中国专利技术专利申请号201010514198.7，专利名称是用于还田的生物质炭制取及燃气余热回收利用装置；中国专利技术专利申请号201310339328.1，专利名称是可移动的秸秆就近炭化就近还田炭化炉及其制炭方法；中国专利技术专利申请号201110270564.3，专利名称利用水稻秸秆炭化还田改良水稻田土壤的方法；中国专利技术专利申请号201210135912.0，专利名称是一种稻麦收割与秸秆炭化还田一体化装置。这些生物炭制备与还田装置能够在一定程度上促进生物质的缺氧裂解和生物炭的生成，但无法保证裂解的缺氧环境，生物炭产率低下，在实际应用中会有所限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种气体循环式农作物秸秆裂解机，通过气体分离循环系统，实现裂解废气的综合利用，能通过返通入CO2排除裂解室内空气，确保裂解室的缺氧环境，提高生物炭产率，以解决上述
技术介绍
中的缺点与不足。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：气体循环式农作物秸秆裂解机，包括秸秆收集系统、气体分离循环系统、生物炭裂解撒播系统和驾驶室；所述的驾驶室用于驱动裂解机行进和制动；所述的生物炭裂解撒播系统包括裂解室和燃烧室，由一个箱体通过导热性优良的分隔板分成位于上方的裂解室和位于下方的燃烧室，其中裂解室密闭，而燃烧室底部设置格栅作为进气口和物料撒播口；所述的秸秆收集系统用于将地表的秸秆收集并输送至裂解室和/或燃烧室中；所述的气体分离循环系统用于对裂解室和燃烧室中产生的气体进行分离和循环利用；其主体为一条首尾相连的循环管路，循环管路中注有非满管的热碱溶液并设有射流泵以推动热碱溶液沿管路顺时针流动；循环管路上沿顺时针方向依次设有废气导入口、可燃性气体出气口和CO2出气口，所述的循环管路一部分位于燃烧室中形成升温段，一部分位于冷却室中形成降温段；废气导入口通过抽气泵同时连接裂解室和燃烧室，可燃性气体出气口连接燃烧室，CO2出气口连接裂解室；其中废气导入口和CO2出气口之间较短的管路上设置有气体阻流板，气体阻流板设置于循环管路的顶空处，其下部边缘位于热碱溶液的液面以下，用于隔离气体阻流板两侧空气的直接流动。本专利技术的富氧区即密封箱底部的燃烧室，通过少量秸秆燃烧提供裂解所需温度，燃烧室底部安装格栅，促进空气流通和燃烧所需氧气的供给。燃烧室中安装有点火装置，闭合钢板从而密封高温缺氧裂解室后可开启点火按钮。裂解并冷却完成后机体可继续行进，通过开关打开隔离钢板，通过燃烧室底部格栅将粒径符合要求的生物炭返施入田间，起到提升土壤肥力的作用。气体分离循环系统由连接的升温段、降温段组成，主要作用即分离燃烧及裂解废气中的CO2等酸性气体和可燃性气体，并将CO2循环导入裂解室，保证裂解缺氧环境；可燃性气体则循环导入燃烧室，辅助燃烧为裂解提供所需能量。作为优选，所述的驾驶室底部设有发动机、制动系统和行进皮带轮，所述的发动机和制动系统分别用于驱动和制动所述的行进皮带轮。作为优选，所述的可燃性气体出气口位于降温段过渡到升温段之前的管段上，所述的CO2出气口位于升温段过渡到降温段之前的管段上，所述的废气导入口位于升温段和降温段的过渡区域上。作为优选，所述的秸秆收集系统由一排末端带有弯钩的转子构成，转子一侧设置有传送带，传送带的末端位于裂解室侧壁上部的进料口附近；所述的弯钩用于携带秸秆随转子转动，并将秸秆落至传送带上，进而通过传送带将秸秆输送至裂解室中。作为优选，所述的转子靠近传送带一侧设有刮板，刮板上设有仅供转子通过的开槽，弯钩边缘为刀刃部，用于与所述的开槽配合切断秸秆。作为优选，所述的分隔板由活动钢板和固定钢板组成，且两个钢板相对的边缘均具有刀锋，形成切割结构，用于将位于刀锋处的秸秆切断。作为优选，所述的可燃性气体出气口连接燃烧室的明火位置。作为优选，所述的燃烧室一侧设有进料设备，用于将被秸秆收集系统收集起来的秸秆转移至燃烧室中作为燃料。作为优选，所述的裂解室和燃烧室的外壳中设有耐火材料制成的绝热保温隔层。作为优选，所述的冷却室中填充有淹没循环管路的冷却液，并设有制冷设备进行制冷。本专利技术对裂解气体中的可燃气进行了回收利用，提高了生物质能源利用率，减少了有害气体排放。通过气体分离循环系统后，可燃气与CO2分离，将可燃气导入燃烧室，使其充分燃烧，为裂解室内生物质裂解提供能量。燃烧室内产生的CO2，与裂解气体一起导入装有流动热碱的气体分离钢管，经分离后通入裂解室，确保裂解缺氧环境，部分排出并用碱液吸收。碱液吸收CO2后的副产物可作为工业生产原料。附图说明图1为气体循环式农作物秸秆裂解机的结构示意图；图2为燃烧室和裂解室的结构示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体循环式农作物秸秆裂解机，其特征在于，包括秸秆收集系统、气体分离循环系统、生物炭裂解撒播系统和驾驶室；所述的驾驶室用于驱动裂解机行进和制动；所述的生物炭裂解撒播系统包括裂解室(1)和燃烧室(4)，由一个箱体通过分隔板(8)分成位于上方的裂解室(1)和位于下方的燃烧室(4)，其中裂解室(1)密闭，而燃烧室(4)底部设置格栅(6)作为进气口和物料撒播口；所述的秸秆收集系统用于将地表的秸秆收集并输送至裂解室(1)和/或燃烧室(4)中；所述的气体分离循环系统用于对裂解室(1)和燃烧室(4)中产生的气体进行分离和循环利用；其主体为一条首尾相连的循环管路(7)，循环管路(7)中注有非满管的热碱溶液并设有射流泵(17)以推动热碱溶液沿管路顺时针流动；循环管路(7)上沿顺时针方向依次设有废气导入口(15)、可燃性气体出气口(14)和CO2出气口(13)，所述的循环管路(7)一部分位于燃烧室(4)中形成升温段(11)，一部分位于冷却室(9)中形成降温段(12)；废气导入口(15)通过抽气泵同时连接裂解室(1)和燃烧室(4)，可燃性气体出气口(14)连接燃烧室(4)，CO2出气口(13)连接裂解室(1)；其中废气导入口(15)和CO2出气口(13)之间较短的管路上设置有气体阻流板(16)，气体阻流板(16)设置于循环管路(7)的顶空处，其下部边缘位于热碱溶液的液面以下，用于隔离气体阻流板(16)两侧空气的直接流动。...

【技术特征摘要】
1.一种气体循环式农作物秸秆裂解机，其特征在于，包括秸秆收集系统、气体分离循环系统、生物炭裂解撒播系统和驾驶室；所述的驾驶室用于驱动裂解机行进和制动；所述的生物炭裂解撒播系统包括裂解室(1)和燃烧室(4)，由一个箱体通过分隔板(8)分成位于上方的裂解室(1)和位于下方的燃烧室(4)，其中裂解室(1)密闭，而燃烧室(4)底部设置格栅(6)作为进气口和物料撒播口；所述的秸秆收集系统用于将地表的秸秆收集并输送至裂解室(1)和/或燃烧室(4)中；所述的气体分离循环系统用于对裂解室(1)和燃烧室(4)中产生的气体进行分离和循环利用；其主体为一条首尾相连的循环管路(7)，循环管路(7)中注有非满管的热碱溶液并设有射流泵(17)以推动热碱溶液沿管路顺时针流动；循环管路(7)上沿顺时针方向依次设有废气导入口(15)、可燃性气体出气口(14)和CO2出气口(13)，所述的循环管路(7)一部分位于燃烧室(4)中形成升温段(11)，一部分位于冷却室(9)中形成降温段(12)；废气导入口(15)通过抽气泵同时连接裂解室(1)和燃烧室(4)，可燃性气体出气口(14)连接燃烧室(4)，CO2出气口(13)连接裂解室(1)；其中废气导入口(15)和CO2出气口(13)之间较短的管路上设置有气体阻流板(16)，气体阻流板(16)设置于循环管路(7)的顶空处，其下部边缘位于热碱溶液的液面以下，用于隔离气体阻流板(16)两侧空气的直接流动。2.如权利要求1所述的气体循环式农作物秸秆裂解机，其特征在于，所述的驾驶室底部设有发动机、制动系统(10)和行进皮带轮(5)，所述的发动机和制动系统(10)分别用于驱动和制动所述的行进皮带轮(5)。3.如权利要求1所述的气体循环式农作物秸...

【专利技术属性】
技术研发人员：何云峰，胡雅君，洪俊成，陈倩，谷超，赵虎彪，李昌鑫，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33