一种基于低温压榨的秸秆炭化还田装置及方法制造方法及图纸

一种基于低温压榨的秸秆炭化还田装置及方法，该方法包括以下步骤：对收集的秸秆进行压榨，得到压榨后的秸秆、以及从秸秆中分离出的营养液；炭化所述压榨后的秸秆得到第一混合物，从所述第一混合物中分离出生物炭；将所述营养液配制为第一溶液；将所述生物炭与所述第一溶液混合后得到第二混合物，所述第二混合物下落至土壤中。本发明专利技术通过在秸秆炭化前对其进行压榨，降低了炭化秸秆所需的能耗、提高了炭化效率，有效地提高了秸秆原位炭化还田的秸秆处理量，适合更大规模的炭化还田作业；同时，低温压榨的秸秆营养液不会受炭化高温的影响，通过对营养液的收集利用，将其与生物炭共同埋入土壤中有利于进一步丰富土壤结构，提高土壤养分。分。分。

【技术实现步骤摘要】
一种基于低温压榨的秸秆炭化还田装置及方法


[0001]本专利技术涉及农业设备
，具体涉及一种基于低温压榨的秸秆炭化还田装置及方法。

技术介绍

[0002]秸秆炭化还田能够将秸秆转化为生物炭并加入至土壤中，是最为简洁的秸秆利用方式之一。秸秆炭化后形成的生物炭能够对土壤理化性质和养分、作物产量和品质产生积极的影响，不仅提高土壤中的碳元素含量、改善土壤结构，而且还能够减少病虫害的发生。
[0003]秸秆炭化还田的方式主要有两种，一种是通过在田地中将秸秆打捆后转运至秸秆炭化装置进行秸秆炭化处理得到生物炭，再将生物炭加入至土壤中；另一种是采用移动的一体式装置在田地中收集秸秆后直接炭化得到生物炭，并添加至土壤。移动式秸秆炭化还田装置能够实现秸秆原位炭化还田，进而有效地提高了秸秆还田的效率。
[0004]专利CN213603107U公开了一种自走式秸秆碳化还田机，其将粉碎后的秸秆输送至炭化器，碳化器的螺旋与机膛间的摩擦使物料充分混合、挤压、加热、胶合、焦化而产生组织变化，秸秆的结构受到破坏，物料成为具有流动性质的焦化状态，当物料被挤压到出口时压力由高压瞬间变为常压，由高温瞬间变为常温，造成水分迅速的从组织结构中蒸发出来，再通过出料切刀，切割冷却即碳化成型，最后散落在地上，实现原位炭化还田。专利CN112063401A公开了一种移动式秸秆烘焙与炭化处理原位还田方法，其炭化系统将秸秆的燃烧分为一次燃烧和挥发分燃烧两个阶段以提高燃烧效率，进一步提高炭化还田的处理效率。
[0005]可以看出，现有的移动式秸秆炭化装置及工艺均是将收集的秸秆直接进行炭化。然而，由于秸秆中的水分含量在40～80％，直接炭化或先烘烤再炭化往往需要消耗大量的能量，处理效率低；同时，秸秆中含有的有利于土壤结构改造的部分营养物质会在高温加热过程中反应掉，不能有效地利用，也使得炭化还田的效果降低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的在于提供一种基于低温压榨的秸秆炭化还田方法，其在秸秆炭化前对秸秆进行压榨处理，使得秸秆中的营养液与秸秆分离，并在秸秆炭化后，将炭化得到的生物炭同分离得到的营养液进行混合后返还土壤，不仅能够降低秸秆的炭化能耗、提高炭化效率，而且能够将秸秆中的大部分营养液与生物炭混合后埋入土壤内共同发酵，进一步丰富土壤结构，提高土壤养分。
[0007]本专利技术的上述目的通过下述技术方案实现：
[0008]一种基于低温压榨的秸秆炭化还田方法，包括以下步骤：
[0009]对收集的秸秆进行压榨，得到压榨后的秸秆、以及从秸秆中分离出的营养液；
[0010]炭化所述压榨后的秸秆得到第一混合物，从所述第一混合物中分离出生物炭；
[0011]将所述营养液配制为第一溶液；
[0012]将所述生物炭与所述第一溶液混合后得到第二混合物，所述第二混合物下落至土壤中。
[0013]本技术方案中，秸秆炭化还田方法的特点在于对炭化前的秸秆并行挤压、压榨，使得秸秆中的氮盐、磷盐、镁盐、钾盐、钙盐等营养物质能够随水分一同被压榨出得到营养液。失去了大部分水分的秸秆在后续的炭化过程中能够更快地被炭化，而营养液及其含有的营养物质避免了在炭化高温中的反应、分解、挥发。分离出的营养液在与秸秆炭化后得到的生物炭混合后，共同埋入土壤中，在土壤中生物炭、营养液共同发酵，有利于丰富土壤结构、提高土壤的养分，对后续的作物产量和品质产生积极影响。
[0014]本技术方案中，压榨后的秸秆水分大幅减少，可以采用现有的炭化装置直接进行炭化，也可以采用烘干装置进一步烘干后再进行炭化，无论何种方式，由于秸秆所含的水分已被压榨出，其炭化所消耗的能量和炭化效率都将有效提高。
[0015]本技术方案中，从秸秆中压榨获取的营养液可根据需求添加溶质和/或溶剂得到第一溶液。在部分实施例中，压榨得到的营养液较少时，可以加入一定量的水进行稀释，以具有足够量的第一溶液与生物炭进行混合。在一个或多个实施例中，可以将秸秆炭化得到的液体副产物与营养液混合后得到第一溶液，以进一步提高第一溶液中的营养物质含量，或者在液体副产物和营养液混合后加入一定量的水进行稀释。
[0016]本技术方案中，生物炭和第一溶液混合后得到用于埋入土壤的第二混合物。在一个或多个优选的实施例中，生物炭在离开炭化装置、传输的过程中冷却，当冷却至预设的温度时，生物炭与第一溶液混合得到第二混合物，避免生物炭的高温对第一溶液中的营养物质产生影响。
[0017]本技术方案中，通过在秸秆炭化前对其进行压榨，降低了炭化秸秆所需的能耗、提高了炭化效率，有效地提高了秸秆原位炭化还田的秸秆处理量，适合更大规模的炭化还田作业；同时，低温压榨的秸秆营养液不会受炭化高温的影响，通过对营养液的收集利用，将其与生物炭共同埋入土壤中有利于进一步丰富土壤结构，提高土壤养分。
[0018]进一步地，秸秆炭化还田方法还包括以下步骤：从所述第一混合物中分离得到液体副产物，将所述液体副产物与所述营养液混合、配制得到第一溶液。
[0019]本技术方案中，进一步对从第一混合物中分离得到的液体副产物进行利用。秸秆炭化的液体副产物主要有木醋液、木焦油等。其中，经研究发现，木醋液不仅能够有效地杀灭土壤内部的病虫害，而且能够改良土壤环境，促进微生物繁殖。因此，为了有效地利用木醋液等液体副产物，在将其从第一混合物中分离后，将液体副产物加入至营养液中混合得到第一溶液，再将第一溶液与生物炭进行混合。此外，液体副产物加入至营养液中还能够增加第一溶液的总体积，并利用两者的预混进一步提高第一溶液与生物炭的混合效率和混合的均匀性。
[0020]作为本专利技术秸秆炭化还田方法的一种优选实施方式，所述生物炭下落过程中，所述第一溶液喷淋至所述生物炭上形成第二混合物。
[0021]本技术方案中，第一溶液与生物炭并非在指定的容器中充分混合后得到第二混合物，而是在生物炭传输至下落单元后，生物炭在下落单元内下落的过程中，将第一溶液喷淋至生物炭上得到第二混合物。
[0022]本技术方案中，在秸秆炭化还田过程中能够在收集、炭化秸秆后，直接将得到的生
物炭排放至土壤中，而在生物炭下落的过程中，第一溶液被喷淋在生物炭表面，从而移除了两者的充分混合、分离的步骤，显著地提高混合效率。
[0023]此外，生物炭在降温过程中，表面会产生孔隙，若将生物炭浸泡于第一溶液中充分混合，混合的时间将明显增加，而且第一溶液会沿孔隙进入到生物炭的内部，造成所需第一溶液的体积显著增加，而由于压榨营养液的总量一致，因此单个生物炭或生物炭段对应的营养成分量显著降低，并且，停留于生物炭孔隙内的营养物质在短时间内难以与土壤接触，土壤的改良效率、效果将出现一定程度的降低。
[0024]本技术方案中，通过将第一溶液喷淋在生物炭上，不但能够节省第一溶液与生物炭的混合、分离步骤的时间，而且喷淋的第一溶液多集中于生物炭的表面，而不会进入至生物炭的孔隙中，因此，在随同生物炭落入土壤中后，生物炭表面的第一溶液能够充分地与土壤接触，提高土壤改良的效果和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低温压榨的秸秆炭化还田方法，其特征在于，包括以下步骤：对收集的秸秆进行压榨，得到压榨后的秸秆、以及从秸秆中分离出的营养液；炭化所述压榨后的秸秆得到第一混合物，从所述第一混合物中分离出生物炭；将所述营养液配制为第一溶液；将所述生物炭与所述第一溶液混合后得到第二混合物，所述第二混合物下落至土壤中。2.根据权利要求1所述的一种基于低温压榨的秸秆炭化还田方法，其特征在于，从所述第一混合物中分离得到液体副产物，将所述液体副产物与所述营养液混合、配制得到第一溶液。3.根据权利要求1或2所述的一种基于低温压榨的秸秆炭化还田方法，其特征在于，所述生物炭下落过程中，所述第一溶液喷淋至所述生物炭上形成第二混合物。4.根据权利要求3所述的一种基于低温压榨的秸秆炭化还田方法，其特征在于，所述第二混合物下落过程中，向第二混合物施加外力，所述外力用于延长第二混合物的下落时间。5.根据权利要求3所述的一种基于低温压榨的秸秆炭化还田方法，其特征在于，还包括以下步骤：收集碎石，所述碎石与秸秆共同移动并在秸秆炭化过程中被加热，所述碎石在冷却至预设温度后下落至土壤中，所述碎石落入土壤时的温度高于所述第二混合物落入土壤时的温度。6.根据权利要求3所述的一种基于低温压榨的秸秆炭化还田方法，其特征在于，所述生物炭下落过程中，向所述生物炭上喷淋冷却水。7.一种基于低温压榨的秸秆炭化还田装置，包括机架(1)、以及安装于所述机架(1)上的灭茬单元(2)、收集单元(3)、操纵单元(14)和行走单元(13)，其特征在于，还包括：压榨单元(7)，用于压榨收集单元(3)收集的秸秆，得到压榨后的秸秆、以及从秸秆中分离出的营养液；炭化单元(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾晏如，熊英伟，李谦，罗业富，李秋实，罗杰，
申请(专利权)人：四川靓固科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：