一种利用绿化垃圾制作生物质炭的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用绿化垃圾制作生物质炭的方法，属于生物质资源化能源化利用领域。本发明专利技术解决了现有制作生物质炭技术上操作复杂、能耗高、需投入催化剂及其他化学试剂、制作效果不理想的问题，以及制备过程中炭失率过高、热量能源损耗大、烟气挥发多的问题，所述方法包括：步骤一、绿化垃圾前处理；步骤二、一段初步热解；步骤三、二段深度炭化；步骤四、换热降温；步骤五、雷膜包装；步骤六、生物质炭品质检测。本发明专利技术成本低、产率高、炭得率高、操作简便。便。

【技术实现步骤摘要】
一种利用绿化垃圾制作生物质炭的方法


[0001]本专利技术属于生物质资源化能源化利用领域，具体涉及一种利用绿化垃圾制作生物质炭的方法。

技术介绍

[0002]绿化垃圾，指植物经自然凋落或集中人工修剪所产生的枯枝、落叶、木屑等园林废弃物。随着城市园林绿化建设的快速发展及季节气候变化，大量绿化垃圾产生给城市园林管理造成了诸多不便，而传统的填埋、焚烧、弃置等绿化垃圾处理手段，会占用大量的土地资源并污染土壤、地下水、大气环境，这也是一种资源的浪费。这些“放错地方的垃圾”，含有大量的纤维素、半纤维素、木质素及有机质成分，经烘干、粉碎、热解乃至炭化处理后，可加工成为绝佳的腐殖土基质、生物质燃料、生物质炭材料等，实现绿化垃圾的再利用。
[0003]越来越多的技术人员关注到绿化垃圾资源化处理手段。其中，经过无氧燃烧得到的孔隙发达、比表面积高的生物质炭，在蓄养土壤肥力、污染物吸附钝化、稳碳固碳等方面具备极大的优势，可广泛应用于农业种植、花卉养殖、土壤修复改良、环境污染物吸附、固碳、工业生产、化学催化等多个方向。但绿化垃圾分散收集困难、组分复杂，且加工过程繁琐、耗能高、产率低等因素，使其在生物质炭开发制作上还未得到长足的发展，在如何高效利用绿化垃圾进行生物质转换为生物质炭应用于多种场合中，还存有问题及缺陷。
[0004]因此，为实现更高资源利用程度，变废为宝，本专利技术以绿化垃圾为前体材料，设计一种简便易行、节能低耗、环境友好的生物质炭制作方法，以期得到碳含量高、比表面积大、品质高、可实现土壤改良、稳定固碳的生物质炭，加深国内对绿化垃圾生物质炭的制备与实际应用研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对当前绿化垃圾量持续增长及传统加工处理处置方式上的缺陷，通过有效资源化利用绿化垃圾的方式，克服现有制作生物质炭技术上操作复杂、能耗高、需投入催化剂及其他化学试剂、制作效果不理想的问题，以及制备过程中炭失率过高、热量能源损耗大、烟气挥发多的问题，提供了一种成本低、产率高、炭得率高、操作简便、环境友好的生物质炭材料制作方法，使组分复杂的绿化垃圾也能拥有较高的产率及炭转化率。奔放需解决因加工方式问题而造成的比表面积小、微孔多介孔少的技术痛点，制得高品质生物质炭可为进一步的多种市场产品制作及实际应用作技术及物质基础支持。
[0006]本专利技术提供了一种利用绿化垃圾制作生物质炭的方法，具体包括了绿化垃圾的前处理、螺旋上料、热解炭化、换热降温、雷磨等步骤，同时涉及到了破碎系统、干化系统、热解炭化系统、冷凝水循环系统、冷却系统、雷磨系统、烟气收集与净化系统等多系统的联合使用。通过分析绿化垃圾基本特性与成分，探索了不同温度下纤维素、半纤维素、木质热解炭化情况。后分析所得生物质炭材料的元素组成、比表面积、孔径分布情况，进一步了解产品的官能团分布状况及品质情况，由此确定高品质生物质炭最优制作方式。
[0007]另外，提供一种利用绿化垃圾制作生物质炭的施用方法，组分复杂的绿化垃圾在较高产率基础上，生产出比表面积大、介孔多的生物质炭，可通过拌土、覆土以及负载、改性等再加工方式，用于制肥、固碳、吸附、催化等多个领域，由此充分发挥生物质炭的环保经济价值，实现绿化垃圾的资源化综合利用。
[0008]一般来说，生物质炭制作后的理化性质与表面特征受前体材料组成、加工方式两方面影响较大，绿化垃圾中树种、木质乃至树叶、枝干、根系的差异，甚至季节、地域的不同，都会增加制作优质生物质炭的难度。在面对难集中收集、组分复杂的绿化垃圾，本专利技术不断调节改进加工方式，选择合适的前处理手段、炭化温度、升温速率及停留时间等，探索了低、中、高温度下纤维素、半纤维素、木质热解炭化情况（以碳含量及产率表示），使绿化垃圾在较高产率及炭转化率的基础之上，制作优质生物质炭。
[0009]为此，本专利技术方法中，设计采用二段式热解炭化手段，对经前处理过后的绿化垃圾进行一段初步热解与二段深度炭化，分别得到初步炭化产物与生物质炭。本专利技术方法中，采用二段式炭化炉，包括进料、点火热解炭化、冷却出料等装置，专利技术方法中所述一段初步热解步骤的温度为150
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300℃，二段深度炭化的温度为300℃
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500℃。
实施方式
[0010]所述绿化垃圾为城市园林废弃物，包括人工种植植物及当地地域自然生长植物，常见有香樟、大叶榕、柏树、杉木、芒果树，以及龙舌兰、黄金叶、鸡蛋花、木棉、杜鹃、蒲葵等的一种或多种的混合物，不限树种及木材如枯枝、落叶、树皮、草屑等的组合，含水率在20
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60%，新修剪的废弃树叶，含水率可达70%。
[0011]若无特殊说明，本专利技术中所使用的方法均为常规方法，所使用的材料、试剂、场地均可通过商业途径依法按需购入。
具体实施方式
[0012]利用绿化垃圾制作生物质炭的方法包括：步骤一：绿化垃圾前处理，干化：集中收集城市绿化垃圾（即园林废弃物）进行干化，大幅减少修剪枝条及枯落枝叶中的表面水分及内在细胞间隙水分，减轻绿化垃圾含水率及重量，便于后续粉碎及热解炭化操作，并避免大量水汽蒸发而影响设备运行。
[0013]粉碎：采用三重式合金刀头的锰钢粉碎机进行枝条粉碎，由电机带动粉碎机转子高速运转，破坏原本的木质纤维，经过筛网及槽型架口得到长度为3.0
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15.0cm生物质原料，优选长度在10.0cm以下的生物质原料作为前体材料。因绿化垃圾由多种木质组成，长度、硬度、导热系数存在差异，粉碎切割处理可在提高绿化垃圾热交换面积的同时，减少其空间占用体积，使之初步混合均匀受热，提高绿化垃圾的热解炭化效率，节省生产时间。
[0014]所述绿化垃圾为城市园林废弃物，包括人工种植植物及当地地域自然生长植物，常见有香樟、大叶榕、柏树、杉木、芒果树，以及龙舌兰、黄金叶、鸡蛋花、木棉、杜鹃、蒲葵等的一种或多种的混合物，不限树种及木材如枯枝、落叶、树皮、草屑等的组合，含水率在20
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60%，新修剪的废弃树叶，含水率可达70%。且因叶片、枝条中存在栅栏组织与海绵组织，拥有较大的持水量，可能给烘干造成困扰，耗费一定的热能。在能源条件不允许的情况下，也可采用自然风干的方式，但此种方式耗时长、占地广且容易腐化滋生细菌虫害。
[0015]步骤二：一段初步热解，取适量绿化垃圾生物质前体材料均匀上料二段式炭化炉，一次原料体积不超过炭化炉体积的90%，利用负压抽风机控制进风量，含氧量为15
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20%，点火进行一段初步热解。所述初步热解升温速率5℃
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10℃/min，热解温度150
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300℃，恒温时间10
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60min。
[0016]随着温度的均匀升高，绿化垃圾前体材料中的细胞结合水及所产生的气象杂物有序散发，形成层理结构清晰的孔隙结构，过快或过慢的升温速率，均不利于绿化垃圾前体材料的均匀受热，将影响到生物质炭孔隙的形成；合适的热解温度及恒温时间，能使前体材料充分受热进行热解，在保障热解效率的同时，能保留一定的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用绿化垃圾制作生物质炭的方法，其特征在于所述方法包括：步骤一、绿化垃圾前处理；步骤二、一段初步热解；步骤三、二段深度炭化；步骤四、换热降温；步骤五、雷膜包装；步骤六、生物质炭品质检测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤一包括干化和粉碎，其中干化步骤为：集中收集城市绿化垃圾进行干化；粉碎步骤为：枝条粉碎，筛分出长度为3.0
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15.0cm生物质原料，优选长度在10.0cm以下的生物质原料作为前体材料。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤二中将步骤一中获得的前体材料均匀上料二段式炭化炉，每次原料体积不超过炭化炉体积的90%，利用负压抽风机控制进风量，含氧量为15
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20%，点火进行炭化炉一段初步热解，所述初步热解升温速率5℃
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10℃/min，热解温度150
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300℃，恒温时间10
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60min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤三中炭化炉二段深度升温速率5℃
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10℃/...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾佑群，朱晓雷，何美琪，陶俊波，周奥平，卢晓雯，
申请(专利权)人：中城建胜义深圳环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：