一种收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置与方法，该装置包括进料系统、热解炭化反应系统、循环供热系统和产物收集系统。该方法包括将收割机就地收割的秸秆直接加入料斗，在塑型连接通道中自由下落，分别落入收割机两侧的热解炭化炉中，由供热室中的高温烟气提供热量，进行热解炭化，并在热解炭化炉尾部实现炭、油、气高温分离，得到的生物炭粉碎后直接还田，热解气部分通过冷凝收集高品质生物油，另一部分进入燃烧室燃烧，实现循环利用。热解气与不冷凝气体混合燃烧产生的高温烟气压入供热室，为后续热解反应供热。本发明专利技术装置结构紧凑，轻质小型，易于装卸，且加热充分，处理效率高，可装载于收割机实现就地处理秸秆。

A kind of on-site carbonization and returning device and method for the loaded double wing straw of harvester

【技术实现步骤摘要】
一种收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置与方法
本专利技术属于秸秆炭化设备
，具体涉及一种收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置与方法。
技术介绍
农作物秸秆成为我国农村面源污染的新源头，秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首。作为农业废弃物秸秆的处理问题已引起广泛关注，实现秸秆资源化利用对于促进农民增收、环境保护、资源节约以及农业经济可持续发展意义重大，是实现农业可持续发展、绿色发展和循环发展的必然要求。对于秸秆的处理，传统方式主要有直接焚烧和秸秆还田。其中，直接焚烧秸秆会带来严重的环境污染问题。秸秆还田影响作物生长，上季病虫害得不到有效解决，甚至导致破坏土壤肥力，重金属富集等问题。发展新的秸秆综合开发利用技术迫在眉睫，建立在农林废弃资源循环利用基础上的秸秆炭化还田技术，通过生物炭还田实现土壤改良与固碳减排，从而获得经济、社会和生态效益，是一条符合国情的绿色农业发展之路。秸秆炭化成的生物炭，理化性质稳定，抗生物分解能力强，具有“碳封存”功能，可还田改土，吸附减少Cd、Pb、Cu等重金属离子富集，降低污染物生物有效性。生物炭微观孔道结构丰富，比表面积大，表面官能团丰富，返还土壤既可降低土壤容重，促进土壤聚体微团形成，改善土壤结构和水、肥、气、热的状况，又可提供场所促进微生物群落繁衍。同时，生物炭可加强土壤离子交换、提高化肥利用率和消减养分淋溶损失等作用。此外生物炭含有植物生长所必需的大量元素和中微量元素，为作物生长提供补充，从而减少化学肥料的投入。总之，与传统的秸秆处理方式相比，秸秆炭化后作为土壤改良剂返还土壤，可有效改善土壤理化性质、土壤微生态环境，修复污染土壤，提高土壤生产能力，提升作物产量及品质，同时不产生二次污染，取之于农，用之于农，可实现农业可持续发展、绿色发展、循环发展。目前秸秆炭化还田技术已得到一定的发展，但秸秆炭化的设备、工艺仍存在许多不足。目前主要的秸秆炭化设备主要有回转窑、固定床等，这些装置普遍结构复杂，为不可移动的固定装置，需要集中处理，难以实现就地炭化还田。而一些秸秆湿度较高，且分散不集中，保存、运输和再还田均存在困难。此外传统炭化装置往往还存在着无法连续生产、无法实现无氧加热、无法控制温度和废气无法有效处理污染环境等问题。因此，研发一种轻质小型、移动式、可就地实现秸秆炭化还田的设备尤为重要。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置与方法，该装置可装载于收割机，结构紧凑，轻质小型，易于装卸，处理效率高，解决现有秸秆炭化设备存在的无法实现秸秆就地炭化还田、炭化效率不高，处理缓慢、无法连续运行、废气污染环境等问题。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供一种收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置，包括料系统、热解炭化反应系统、循环供热系统和产物收集系统。所述的进料系统包括：依次连接的料斗、塑型连接通道；所述的热解炭化系统是弯刀形，包括中空的热解炭化炉、焊接在所述热解炭化炉外壁的换热肋片、伸入所述热解炭化炉中的破碎拨料器和包围在所述热解炭化炉外壁的供热室，以及尾气出口、高温烟气进口、热解气出口和热解物料出料口；其中，所述的供热室上部与尾气出口相连，下部连接高温烟气进口；所述热解炭化炉上端连接塑型连接通道、下端与生物炭出料口及热解气出口相连；所述的循环供热系统包括间壁式深冷器、风机、燃烧室、鼓风机、液化石油气瓶、及热解气入口、不冷凝气体入口、液化石油气入口、空气入口、高温烟气出口；其中，所述热解炭化炉下端的热解气出口与间壁式深冷器进口以及燃烧室的热解气入口相连，间壁式深冷器出口通过风机与燃烧室的不冷凝气体入口相连，燃烧室通过空气入口与鼓风机相连；通过液化石油气入口与液化石油气瓶相连；通过高温烟气出口与供热室下端的高温烟气进口相连；所述的产物收集系统包括生物炭粉碎器、储炭仓和储油罐；其中热解炭化炉的出料口与生物炭粉碎器及储炭仓相连；间壁式深冷器与储油罐相连。所述的生物炭粉碎器为旋桨式结构。优选的，所述的进料系统(Ⅰ)具有塑形连接通道(2)，所述的塑形连接通道(2)为圆形可塑形塑料管，可根据收割机外形，改变长度及倾斜角度，灵便的装载于收割机两侧，并连接进料斗(1)与热解炭化反应器。优选的，所述的热解炭化反应系统为弯刀状内外套筒式结构，内筒为热解炭化炉，外筒为供热室。热解炭化系统(Ⅱ)由竖直段、圆弧段和倾斜直段组成，整体高度可在2.4米至3.6米之间根据收割机实际高度选择，其中，竖直段的长度为整体高度的二分之一，圆弧段的弧度为π/3，倾斜直段的与竖直段等长，斜度为与水平呈30°夹角。优选的，所述的热解炭化炉外壁焊接换热肋片，在供热室中组成高温烟气通道；热解炭化炉内连有数个破碎拨料器，用以物料的掺混与破碎，并加强换热。热解炭化炉(3)外壁焊接换热肋片(4)，在供热室(6)中组成高温烟气通道；热解炭化炉(3)内连有数个破碎拨料器(5)，所述破碎拨料器(5)为旋桨式结构，由四片叶片组成，叶片末端连接钩齿，迫使物料沿轴向运动，用以物料的掺混与破碎，并加强换热。优选的，所述的壁式深冷器内壁通入秸秆热解生成的高温油气，间壁外通入制冷剂。优选的，间壁式深冷器出口通过风机与燃烧室的热解气入口相连，风机功率由燃烧室中的燃烧温度调控。优选的，燃烧室入口与热解炭化炉热解气出口、间壁式深冷器不冷凝气体出口、鼓风机、液化石油气瓶相连，出口与供热室相连。本专利技术还提供一种秸秆就地炭化还田的方法，具体步骤如下：(1)进料系统中，将收割机就地收割的秸秆无需破碎，直接从顶部料斗加入装置，在塑型连接通道中分别下落收割机两侧的反应器中，落入热解炭化炉进行热解炭化。(2)热解炭化反应系统中，热解炭化炉中的物料经破碎拨料器掺混、破碎，并向下拨动，在常压下，由从烟气进口进入供热室中的高温烟气供热，进行热解炭化；热解结束后，在热解炭化炉尾部，实现炭、油、气高温分离，高温油气由热解气出口通入循环供热系统中，生物炭通过生物炭出料口与储炭仓相连。(3)循环供热系统(中，热解炭化炉中热解产生的高温油气，部分通入间壁式深冷器进行冷凝，另一部分同冷凝后的不凝气体一同进入燃烧室中，与从空气入口鼓进的空气进行混合燃烧；进入间壁式深冷器冷凝的油气量根据燃烧室的热值需求智能调控，由风机抽气的功率控制；燃烧室中燃烧所得高温烟气从烟气出口压进供热室下部的烟气进口，为后续热解供热，最后由供热室上部的尾气出口排出。(4)产物收集系统中，热解生成的炭经生物炭粉碎器破碎，得到的生物炭粉储于储炭仓中，用于直接还田或改性后用于其他用途；间壁式深冷器冷凝后生成的高品质生物油收集于储油罐中。优选的，所述步骤(2)中，秸秆物料无需经过破碎直接加入反应器，在热解炭化炉中经破碎拨料器掺混破碎，并向下拨动，实现物料热解炭化过程中向下流动，并加强换热；所述反应器通过换热肋片加强换热，物料进入反应器后，前半段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种收割机装载式双翼秸秆就地炭化还田装置，其特征在于：包括预处理进料系统(Ⅰ)、热解炭化系统(Ⅱ)、循环供热系统(Ⅲ)和产物收集系统(Ⅳ)；/n所述的预处理进料系统(Ⅰ)包括：依次连接的料斗(1)、塑型连接通道(2)，塑型连接通道(2)呈倒置Y型；/n所述的热解炭化系统(Ⅱ)为弯刀状内外套筒式结构，内筒为热解炭化炉(3)，外筒为供热室(6)，包括中空的热解炭化炉(3)、焊接在所述热解炭化炉外壁的换热肋片(4)、伸入所述热解炭化炉中的破碎拨料器(5)和包围在所述热解炭化炉外壁的供热室(6)，以及尾气出口、高温烟气进口、热解气出口和热解物料出料口；其中，所述的供热室(6)上部与尾气出口相连，下部连接高温烟气进口；所述热解炭化炉(3)上端连接塑型连接通道(2)、下端与生物炭出料口及热解气出口相连；/n所述的循环供热系统(Ⅲ)包括间壁式深冷器(7)、风机(8)、燃烧室(9)、鼓风机(10)、液化石油气瓶(11)及热解气入口、不冷凝气体入口、液化石油气入口、空气入口、高温烟气出口；其中，所述热解炭化炉(3)下端的热解气出口与间壁式深冷器(7)进口以及燃烧室(9)的热解气入口相连，间壁式深冷器(7)的不冷凝气体出口通过风机(8)与燃烧室(9)的不冷凝气体入口相连；燃烧室(9)通过空气入口与鼓风机(10)相连、通过液化石油气入口与液化石油气瓶(11)相连、通过高温烟气出口与供热室(6)下端的高温烟气进口相连；/n所述的产物收集系统(Ⅳ)包括生物炭粉碎器(12)、储炭仓(13)和储油罐(14)；其中热解炭化炉(3)的出料口与生物炭粉碎器(12)及储炭仓(13)相连；间壁式深冷器(7)的液体产物出口与储油罐(14)相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种收割机装载式双翼秸秆就地炭化还田装置，其特征在于：包括预处理进料系统(Ⅰ)、热解炭化系统(Ⅱ)、循环供热系统(Ⅲ)和产物收集系统(Ⅳ)；
所述的预处理进料系统(Ⅰ)包括：依次连接的料斗(1)、塑型连接通道(2)，塑型连接通道(2)呈倒置Y型；
所述的热解炭化系统(Ⅱ)为弯刀状内外套筒式结构，内筒为热解炭化炉(3)，外筒为供热室(6)，包括中空的热解炭化炉(3)、焊接在所述热解炭化炉外壁的换热肋片(4)、伸入所述热解炭化炉中的破碎拨料器(5)和包围在所述热解炭化炉外壁的供热室(6)，以及尾气出口、高温烟气进口、热解气出口和热解物料出料口；其中，所述的供热室(6)上部与尾气出口相连，下部连接高温烟气进口；所述热解炭化炉(3)上端连接塑型连接通道(2)、下端与生物炭出料口及热解气出口相连；
所述的循环供热系统(Ⅲ)包括间壁式深冷器(7)、风机(8)、燃烧室(9)、鼓风机(10)、液化石油气瓶(11)及热解气入口、不冷凝气体入口、液化石油气入口、空气入口、高温烟气出口；其中，所述热解炭化炉(3)下端的热解气出口与间壁式深冷器(7)进口以及燃烧室(9)的热解气入口相连，间壁式深冷器(7)的不冷凝气体出口通过风机(8)与燃烧室(9)的不冷凝气体入口相连；燃烧室(9)通过空气入口与鼓风机(10)相连、通过液化石油气入口与液化石油气瓶(11)相连、通过高温烟气出口与供热室(6)下端的高温烟气进口相连；
所述的产物收集系统(Ⅳ)包括生物炭粉碎器(12)、储炭仓(13)和储油罐(14)；其中热解炭化炉(3)的出料口与生物炭粉碎器(12)及储炭仓(13)相连；间壁式深冷器(7)的液体产物出口与储油罐(14)相连。


2.根据权利要求1所述的收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置，其特征在于：所述的进料系统(Ⅰ)具有塑形连接通道(2)，所述的塑形连接通道(2)为圆形可塑形塑料管，根据收割机外形，改变长度及倾斜角度，装载于收割机两侧，并连接进料斗(1)与热解炭化反应器。


3.根据权利要求1所述的收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置，其特征在于：所述热解炭化系统(Ⅱ)由竖直段、圆弧段和倾斜直段组成，整体高度可在2.4米至3.6米之间根据收割机实际高度选择，其中，竖直段的长度为整体高度的二分之一，圆弧段的弧度为π/3，倾斜直段的与竖直段等长，斜度为与水平呈30°夹角。


4.根据权利要求1所述的收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置，其特征在于：所述的热解炭化反应系统(Ⅱ)中，热解炭化炉(3)外壁焊接换热肋片(4)，在供热室(6)中组成高温烟气通道；热解炭化炉(3)内连有数个破碎拨料器(5)，所述破碎拨料器(5)为旋桨式结构，由四片叶片组成，叶片末端连接钩齿，迫使物料沿轴向运动，用以物料的掺混与破碎，并加强换热。


5.根据权利要求1所述的收割机装载式双翼型秸秆就地炭化还田装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张会岩，彭勃，肖睿，余加俊，葛仕福，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32