一种炭-肥联产系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种炭‑肥联产系统，包括炭化炉、有机肥发酵罐和尾气处理系统。所述炭化炉的底部设有用于对制备的生物炭进行降温的冷却机构，该冷却机构包括油冷室和水冷绞龙。有机肥发酵罐的罐体呈夹层结构，于内外罐体之间形成增温热油室，增温热油室与油冷室的出油口相连。尾气处理系统包括依次串联的水洗机构、旋风分离器、冷却器、水气分离器和集气罐，于集气罐前的输气管路上设有抽气泵，所述水洗机构的进气端与炭化炉的换气口和机肥发酵罐顶部的排气口相连。联产系统能够合理、充分的利用能源，并能够对制备的生物炭进行强制降温，实现连续生产。

A co production system of carbon and fertilizer

【技术实现步骤摘要】
一种炭-肥联产系统
本技术涉及农林废弃物无害化处理与资源化利用
，尤其涉及一种炭-肥联产系统，
技术介绍
有机废弃物生物发酵的目的是使畜禽粪便和农业有机废弃物达到无害化为指标，经充分高温腐熟，把有害且不稳定的有机物质转化成较稳定的腐殖质而成为生物有机肥料。生物炭是生物质在绝氧或限氧环境下，经过高温热裂解后产生的一类高度芳香化难溶性固体产物，土壤中施用生物质炭可降低土壤容重，提升土壤碳库，提高土壤团聚性和土壤持水能力，另外，生物炭可以吸附和固定肥料养分，延缓肥料在土壤中的释放和降低养分淋失，还可作为一种天然的氮素肥料缓释剂。生物有机肥和生物炭都在农业发展中具有重要作用，生物有机肥的生产需要在高温环境下进行，而生物炭的制备又会释放大量的热，在现有生产中，二者单独生产，这样就会造成大量能源的浪费。另外，现有技术中在制备生物炭时，多使用碳化炉对物料进行高温热裂解制粒后直接排出，由于炭化区的温度在400℃～600℃，制备成的生物炭温度较高，直接排出后接触空气可能会导致生物炭复燃，破坏生物炭，导致其成品率降低，影响后期肥效。目前公知的生物炭冷却采用自然冷却，生物炭从400℃～600℃逐步冷却至室温需要20余小时以上，夏季甚至需要几天时间，因为生物炭至干馏时，需要加热至500℃以上才会产生干馏气，而制成的生物炭至冷却过程中亦会氧化发热，因此温度难以降低，且该种操作使得生产不能连续，降低了生产效率。而且，生物炭在制备过程中会产生HCN、SO2、NH3、NOX等有害气体，现有的对生产中产生的废气由喷淋塔吸收处理，喷淋塔本身是一种保护环境净化废气的一种设备，它可以把废气中含有的有毒有害物质吸收并消除，主要是因为喷淋塔利用酸碱中反应和氧化还原的原理达到了快速净化废气的目的。但是生物炭在制备过程中还会产生CH4、H2、CO等可燃气体，而现有的对尾气进行水洗处理达到排放标准后就会直接排放，从而使该部分的可燃气体浪费。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种能够合理、充分的利用能源，并能够对制备的生物炭进行强制降温，实现连续生产的炭-肥联产系统。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种炭-肥联产系统，包括炭化炉、有机肥发酵罐和尾气处理系统；所述炭化炉其底部设有支架，于炭化炉的顶部和底部分别设有第一进料口和第一出料口，所述炭化炉内腔的下部设有用于使物料阴燃的点火机构，于其内腔还设有用于推动物料向下输送并搅碎物料呈颗粒状的出料机构，对应点火机构的炭化炉侧壁上开设有换气口；其特征在于：所述炭化炉的底部设有用于对制备的生物炭进行降温的冷却机构；所述冷却机构包括油冷室和水冷绞龙；所述油冷室固定于炭化炉底部，其侧壁上开设有进油口和出油口，所述第一出料口贯穿油冷室；所述水冷绞龙倾斜向上设置，其下端的侧壁上具有向上并与第一出料口连接的第二进料口，其上端的侧壁上具有向下的第二出料口，其内部具有用于驱动物料向第二出料口输送的绞龙轴，所述水冷绞龙的壳体呈双层结构，于内、外壳体间形成水冷夹层，所述水冷夹层连接有水冷装置，并形成循环冷却回路；所述有机肥发酵罐包括罐体，于罐体内腔的中轴线位置设有用于搅拌肥料并为其供氧的助力机构，所述罐体呈夹层结构，于内外罐体之间形成增温热油室，所述增温热油室与油冷室的出油口相连；所述尾气处理系统包括依次串联的水洗机构、旋风分离器、冷却器、水气分离器和集气罐，于集气罐前的输气管路上设有抽气泵，所述水洗机构的进气端与炭化炉的换气口和机肥发酵罐顶部的排气口相连。进一步的技术方案在于：所述水冷夹层通过隔板于轴向上分隔成上下两个独立的夹层，每一夹层的上下两端均分设有与冷却塔相连的进水口和出水口。进一步的技术方案在于：所述点火机构包括环向均布固定于炭化炉下部内壁上的多个点火器、设于炭化炉下部内的温度传感器和外设的第一控制器，所述第一控制器的信号输入端连接温度传感器，控制输出端连接抽气泵。进一步的技术方案在于：所述换气口上设有能够调节开口大小的电子流量阀，所述第一控制器的控制输出端还连接有电子流量阀。进一步的技术方案在于：所述助力机构包括呈空心结构的中轴管，所述中轴管的上下两端均借助轴承与罐体可转动连接，所述中轴管的一端连接有驱动其旋转的驱动电机，所述中轴管的内腔外接有供氧管，所述中轴管的侧壁上固定有多个水平设置的搅拌臂，所述搅拌臂呈三角形结构，包括两块呈锐角固定的破碎板，两破碎板的连接处形成破碎刃并朝向搅拌臂旋转的前方设置，所述搅拌臂内固定有与中轴管内腔连通的分气管，所述分气管上可拆卸的固定有多个喷气嘴，所述喷气嘴的自由端位于搅拌臂内并朝向搅拌臂旋转的后方设置，所述喷气嘴的内固定有防水透气膜。进一步的技术方案在于：所述搅拌臂还包括布有透气孔的防护板，所述防护板可拆卸的固定于两破碎板之间。进一步的技术方案在于：所述水洗机构包括储水池和喷淋塔，所述喷淋塔具有串联的一级喷淋塔和二级喷淋塔，所述一级喷淋塔的入口端接收生物炭制备尾气；每一喷淋塔的底部镂空，并架设于储水池内；每一喷淋塔内具有位于进气口上方、且上下间隔设置的至少两组水洗单元，每一水洗单元包括填料层和于其上方的喷淋管，所述喷淋管通过抽水泵与储水池连通；所述一级喷淋塔下部的内壁上周向等距开设有至少两道滑槽，于一级喷淋塔下方的所述填料层上固定有与滑槽相匹配的滑块，所述一级喷淋塔的侧壁上水平固定有与滑块对应的气缸，所述气缸的缸杆伸长后贯穿一级喷淋塔的侧壁，并位于滑块下方对其支撑，所述一级喷淋塔的出气口设有气体流量传感器，所述气体流量传感器和气缸分别连接于一第二控制器的信号输入端和控制输出端。进一步的技术方案在于：所述储水池内壁的上部固定有过滤网，所述抽水泵的进水管位于过滤网的下方，所述喷淋塔的底部位于过滤网的上方。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：该炭-肥联产系统中，将生物炭制备时冷却机构中吸热升温后的冷却油，注入有机肥发酵罐的增温热油室中，为生物质的发酵提供高温环境，从而实现对热能的充分利用。在尾气处理系统中增加了对可燃气体的回收部分，通过旋风分离器、冷却器和水气分离器的设置，可去除水洗过程中的水气，以及对高温的气体进行降温，以保证生物炭制备过程中产生的可燃气体的干燥性以及被高效的存储，提高生物炭制备的价值；另外，尾气处理系统还与有机肥发酵罐相连，以对发酵过程产生的可燃性气体，如CH4、CO进行回收，从而达到回收能源再利用的目的。生物炭制备过程中具有进行强制降温冷却的冷却机构，且冷却机构至少包括两级冷却。炭化完成后，首先在出料口周围设置油冷室，在出料的流动过程中，利用冷却油进行快速冷却到200℃以下；然后再利用水冷绞龙进行循环水冷，一方面生物炭经水冷绞龙输送的时间和行程较长，延长了水冷时间，另一方面生物炭在水冷绞龙内经绞龙轴不断搅拌，使生物炭与水冷夹层能够充分的、均匀的接触。通过两级冷却能够有效的保证生物炭出料后与空气不会复燃，有效保证了生物炭的质量，且利用该生物炭制备装置能够连续进行制炭生产，提高了生产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炭-肥联产系统，包括炭化炉(10)、有机肥发酵罐(20)和尾气处理系统；所述炭化炉(10)其底部设有支架，于炭化炉(10)的顶部和底部分别设有第一进料口(101)和第一出料口(102)，所述炭化炉(10)内腔的下部设有用于使物料阴燃的点火机构，于其内腔还设有用于推动物料向下输送并搅碎物料呈颗粒状的出料机构，对应点火机构的炭化炉(10)侧壁上开设有换气口(103)；/n其特征在于：/n所述炭化炉(10)的底部设有用于对制备的生物炭进行降温的冷却机构；所述冷却机构包括油冷室(104)和水冷绞龙(105)；所述油冷室(104)固定于炭化炉(10)底部，其侧壁上开设有进油口和出油口，所述第一出料口(102)贯穿油冷室(104)；所述水冷绞龙(105)倾斜向上设置，其下端的侧壁上具有向上并与第一出料口(102)连接的第二进料口(106)，其上端的侧壁上具有向下的第二出料口(107)，其内部具有用于驱动物料向第二出料口(107)输送的绞龙轴，所述水冷绞龙(105)的壳体呈双层结构，于内、外壳体间形成水冷夹层(108)，所述水冷夹层(108)连接有水冷装置，并形成循环冷却回路；/n所述有机肥发酵罐(20)包括罐体，于罐体内腔的中轴线位置设有用于搅拌肥料并为其供氧的助力机构，所述罐体呈夹层结构，于内外罐体之间形成增温热油室(201)，所述增温热油室(201)与油冷室(104)的出油口相连；/n所述尾气处理系统包括依次串联的水洗机构(301)、旋风分离器(302)、冷却器(303)、水气分离器(304)和集气罐(305)，于集气罐(305)前的输气管路上设有抽气泵(306)，所述水洗机构(301)的进气端与炭化炉(10)的换气口(103)和机肥发酵罐顶部的排气口相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种炭-肥联产系统，包括炭化炉(10)、有机肥发酵罐(20)和尾气处理系统；所述炭化炉(10)其底部设有支架，于炭化炉(10)的顶部和底部分别设有第一进料口(101)和第一出料口(102)，所述炭化炉(10)内腔的下部设有用于使物料阴燃的点火机构，于其内腔还设有用于推动物料向下输送并搅碎物料呈颗粒状的出料机构，对应点火机构的炭化炉(10)侧壁上开设有换气口(103)；
其特征在于：
所述炭化炉(10)的底部设有用于对制备的生物炭进行降温的冷却机构；所述冷却机构包括油冷室(104)和水冷绞龙(105)；所述油冷室(104)固定于炭化炉(10)底部，其侧壁上开设有进油口和出油口，所述第一出料口(102)贯穿油冷室(104)；所述水冷绞龙(105)倾斜向上设置，其下端的侧壁上具有向上并与第一出料口(102)连接的第二进料口(106)，其上端的侧壁上具有向下的第二出料口(107)，其内部具有用于驱动物料向第二出料口(107)输送的绞龙轴，所述水冷绞龙(105)的壳体呈双层结构，于内、外壳体间形成水冷夹层(108)，所述水冷夹层(108)连接有水冷装置，并形成循环冷却回路；
所述有机肥发酵罐(20)包括罐体，于罐体内腔的中轴线位置设有用于搅拌肥料并为其供氧的助力机构，所述罐体呈夹层结构，于内外罐体之间形成增温热油室(201)，所述增温热油室(201)与油冷室(104)的出油口相连；
所述尾气处理系统包括依次串联的水洗机构(301)、旋风分离器(302)、冷却器(303)、水气分离器(304)和集气罐(305)，于集气罐(305)前的输气管路上设有抽气泵(306)，所述水洗机构(301)的进气端与炭化炉(10)的换气口(103)和机肥发酵罐顶部的排气口相连。


2.根据权利要求1所述的一种炭-肥联产系统，其特征在于：所述水冷夹层(108)通过隔板于轴向上分隔成上下两个独立的夹层，每一夹层的上下两端均分设有与冷却塔相连的进水口(109)和出水口(110)。


3.根据权利要求1所述的一种炭-肥联产系统，其特征在于：所述点火机构包括环向均布固定于炭化炉(10)下部内壁上的多个点火器(111)、设于炭化炉(10)下部内的温度传感器和外设的第一控制器，所述第一控制器的信号输入端连接温度传感器，控制输出端连接抽气泵(306)。


4.根据权利要求3所述的一种炭-肥联产系统，其特征在于：所述换气口(103)上设有能够调节开口大小的电子流量阀(112)，所述第一控制器的控制输出端还连接有电子流量阀(112)。

【专利技术属性】
技术研发人员：孙世友，茹淑华，冯书妙，刘蕾，王凌，石磊，侯利敏，赵欧亚，刘孟朝，张国印，郑晓亮，
申请(专利权)人：河北省农林科学院农业资源环境研究所，河北九知农业科技有限公司，河北艾川科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13