一种超声震动制备生物炭的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声震动制备生物炭的装置及方法，包括：底座、模具、加载件、超声组件、能量传递件，超声波高频驱动下产生的压力波加之加载件施加的较大的压力载荷作用下，能够产生热量来实现生物质颗粒的炭化，在该过程中，超声波频率较高，压力载荷较大，因此炭化效率较高，且未使用传统的复杂的加热炭化设备，同时由于能量传递件封闭模具的开口且紧紧抵于生物质颗粒，因此也不需要保护气体的加入来实现保护气氛，从而解决了传统炭化技术的设备结构复杂、效率低下、存在过多副产物问题，同时不需要微波炭化技术所需的保护气氛，能够进一步地简化设备与提升效率。步地简化设备与提升效率。步地简化设备与提升效率。

【技术实现步骤摘要】
一种超声震动制备生物炭的装置及方法


[0001]本专利技术涉及生物炭制备领域，具体涉及一种超声震动制备生物炭的装置及方法。

技术介绍

[0002]我国生物质资源丰富，利用生物质制备固体炭材料是目前唯一的“负碳排放”技术，受到国内外科学家广泛关注。目前现有技术中，主流的生物质炭化方法主要有热解炭化和水热炭化，
[0003]然而，主流的热解炭化和水热炭化具有炭化装置要求高，例如热解炭化要求高温条件、水热炭化要求承压设备，还有副产物产生，且副产物不好处理的问题。因此现有技术提出一种新的微波炭化方式，使用微波的热效应对生物质颗粒进行炭化，克服了上述技术问题。
[0004]但是微波炭化因其原理，在炭化过程中需要提供保护气氛，这对设备提出了新的密封性需求，也提出了新的生产材料成本需求。因此需要提出一种新的炭化方式，在解决传统炭化技术的设备结构复杂、效率低下问题的前提下，同时不需要微波炭化技术所需的保护气氛，来进一步简化设备与提升效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种在解决传统炭化技术的设备结构复杂、效率低下问题的前提下，同时不需要微波炭化技术所需的保护气氛，来进一步简化设备与提升效率的超声震动制备生物炭的装置及方法。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种超声震动制备生物炭的装置，包括：
[0007]支架；
[0008]模具，模具上部开口，模具用于在内部盛放生物质颗粒；
[0009]加载件，加载件固定连接于支架的上端侧面，加载件能够竖直向下的压力载荷；
[0010]超声组件，超声组件包括超声发生器与换能件，换能件设于加载件的下部，超声发生器与换能件相连接，超声发生器用于发出超声波，换能件用于将超声发生器发出的超声波转换为竖直方向上的压力波；
[0011]能量传递件，能量传递件的上端连接于换能件的下端，且能量传递件活动连接于支架的侧面，能量传递件能够沿竖直方向运动，能量传递件的下端能够进入模具中且能够压迫模具内部的生物质颗粒，能量传递件用于将加载件产生的向下压力载荷以及换能件产生的压力波传递至生物质颗粒。
[0012]进一步地，还包括底座，支架的底部与模具均设于底座的上表面，加载件包括：气缸与空气压缩机，气缸活动连接于支架上，气缸的底部具有输出端，换能件设于输出端的下部，空气压缩机与气缸相连接。
[0013]进一步地，加载件还包括：调节阀，调节阀设于气缸与空气压缩机之间。
[0014]进一步地，能量传递件包括：探针与探针座，探针座的上端与换能件相连接，探针
座沿竖直方向滑动连接于支架的侧面，探针的上端与探针座的底面相连接，探针的下端能够进入模具中且能够压迫模具内部的生物质颗粒，探针的下端能够封闭模具的上部开口，探针由陶瓷制成。
[0015]进一步地，支架的侧面设有竖直方向的滑轨，探针座的侧面与滑轨滑动连接。
[0016]进一步地，模具包括筒体与底部垫片，底部垫片固定连接于底座的上表面，筒体的底部套于底部垫片外，筒体与底部垫片之间为过盈配合关系。
[0017]进一步地，筒体由陶瓷制成，底部垫片由金属材料制成。
[0018]另一方面，本专利技术还提供了一种超声震动制备生物炭的方法，适用于上述任一项的一种超声震动制备生物炭的装置，一种超声震动制备生物炭的方法包括：
[0019]S1，预处理生物质颗粒，将生物质颗粒粉碎、干燥并过筛，取60目筛下的预处理后的生物质颗粒，将2克预处理后的生物质颗粒放入模具内部；
[0020]S2，设置超声发生器发出的超声波振动频率为40赫兹，设置加载件的向下压力载荷大于等于40Psi，且小于等于50Psi，并运转超声发生器与加载件对模具内部的生物质颗粒进行处理。
[0021]进一步地，超声发生器与加载件运作时间大于等于150秒，小于等于450秒。
[0022]进一步地，超声发生器与加载件运作时间至少为150秒。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：保持使用加载件对生物质颗粒的加载的同时，启动超声发生器，使得换能件开始产生超声震动，将超声波转换为竖直方向上的压力波，会与加载件产生的压力载荷重叠，从而对被能量传递件底部压紧抵住的生物质颗粒产生作用，超声波高频驱动下产生的压力波加之加载件施加的较大的压力载荷作用下，能够产生热量来实现生物质颗粒的炭化，在该过程中，超声波频率较高，压力载荷较大，因此炭化效率较高，且未使用传统的复杂的加热炭化设备，同时由于能量传递件封闭模具的开口且紧紧抵于生物质颗粒，因此也不需要保护气体的加入来实现保护气氛，从而解决了传统炭化技术的设备结构复杂、效率低下、存在过多副产物问题，同时不需要微波炭化技术所需的保护气氛，能够进一步地简化设备与提升效率。
附图说明
[0024]图1为本专利技术中的整体功能性示意图；
[0025]图2为本专利技术中的主要结构主视示意图；
[0026]图3为本专利技术中的整体结构主视剖面示意图；
[0027]图4为本专利技术中的细节结构主视剖面示意图。
[0028]附图标记说明：
[0029]1、底座；11、支架；111、滑轨；2、模具；21、筒体；22、底部垫片；3、加载件；31、输出端；32、气缸；33、空气压缩机；34、调节阀；4、超声组件；41、换能件；42、超声发生器；5、能量传递件；51、探针；52、探针座。
具体实施方式
[0030]下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性
劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]一方面，本专利技术提供了一种超声震动制备生物炭的装置，包括：支架11、模具2、加载件3、超声组件4、能量传递件5，其中模具2上部开口，模具2用于在内部盛放生物质颗粒；加载件3固定连接于支架11的上端侧面，加载件3能够竖直向下的压力载荷；超声组件4包括超声发生器42与换能件41，换能件41设于加载件3的下部，超声发生器42与换能件41相连接，超声发生器42用于发出超声波，换能件41用于将超声发生器42发出的超声波转换为竖直方向上的压力波；能量传递件的上端连接于换能件41的下端，且能量传递件5活动连接于支架11的侧面，能量传递件能够沿竖直方向运动，能量传递件5的下端能够进入模具2中且能够压迫模具2内部的生物质颗粒，能量传递件5用于将加载件3产生的向下压力载荷以及换能件41产生的压力波传递至生物质颗粒。
[0032]具体地，请参考图1
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图4，在使用时，将待炭化的生物质颗粒放入模具2之内，并且将能量传递件5沿竖直方向运动，使其下端进入模具2中且压迫模具2内部的生物质颗粒，此时启动加载件3提供给换能件41竖直向下的压力载荷，换能件41受到的压力载荷将会继续向下传递至能量传递件5上，继而经由能量传递件5的传递至生物质颗粒，使得生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声震动制备生物炭的装置，其特征在于，包括：支架(11)；模具(2)，所述模具(2)上部开口，所述模具(2)用于在内部盛放生物质颗粒；加载件(3)，所述加载件(3)固定连接于支架(11)的上端侧面，加载件(3)能够竖直向下的压力载荷；超声组件(4)，所述超声组件(4)包括超声发生器(42)与换能件(41)，所述换能件(41)设于所述加载件(3)的下部，所述超声发生器(42)与所述换能件(41)相连接，所述超声发生器(42)用于发出超声波，所述换能件(41)用于将超声发生器(42)发出的超声波转换为竖直方向上的压力波；能量传递件(5)，所述能量传递件的上端连接于所述换能件(41)的下端，且所述能量传递件(5)活动连接于所述支架(11)的侧面，能量传递件能够沿竖直方向运动，所述能量传递件(5)的下端能够进入所述模具(2)中且能够压迫模具(2)内部的生物质颗粒，所述能量传递件(5)用于将加载件(3)产生的向下压力载荷以及换能件(41)产生的压力波传递至生物质颗粒。2.如权利要求1所述的一种超声震动制备生物炭的装置，其特征在于，还包括底座(1)，所述支架(11)的底部与所述模具(2)均设于所述底座(1)的上表面，所述加载件(3)包括：气缸(32)与空气压缩机(33)，所述气缸(32)活动连接于所述支架(11)上，气缸(32)的底部具有输出端(31)，所述换能件(41)设于所述输出端(31)的下部，所述空气压缩机(33)与所述气缸(32)相连接。3.如权利要求2所述的一种超声震动制备生物炭的装置，其特征在于，所述加载件(3)还包括：调节阀(34)，所述调节阀(34)设于所述气缸(32)与所述空气压缩机(33)之间。4.如权利要求3所述的一种超声震动制备生物炭的装置，其特征在于，所述能量传递件(5)包括：探针(51)与探针座(52)，所述探针座(52)的上端与所述换能件(41)相连接，所述探针座(52...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡彬，李飞跃，李孝良，谢越，汪建飞，李忠，涂德宝，吴文革，
申请(专利权)人：安徽省农业科学院水稻研究所，
类型：发明
国别省市：