CN101631628A - 使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法 - Google Patents

使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法，更特别涉及一种使用可燃有机食品废物制造木炭的方法，该方法包括通过熄灭由混合预处理过的可燃有机食品废物和树皮而获得的碳化粉灰来制造碳灰，并向其中混合碳化椰子粉灰和粘合添加剂来挤压成型。本发明的木炭的效果在于其生态友好性，因为它能够通过回收并且利用食品废物来制备，而且其效果还在于与传统木炭相比，提高了热值和热强度，延长了燃烧时间，由于具有许多的孔，可完全熄灭，并且由于减少灰产率而提高了回收率。

Description

使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法
技术领域
本发明涉及一种使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法，更特别涉及一种制造木炭的方法，该方法包括通过熄灭由混合预处理过的可燃有机食品废物和树皮而获得的碳化粉灰来制造碳灰，并向其中混合碳化椰子粉灰和粘合添加剂来挤压成型。
背景技术
处理有机食品废物的方法包括焚烧、垃圾掩埋和回收作为动物饲料或作为堆肥。然而，焚烧的问题在于需要大的焚化炉且用于可燃废物焚化炉的建造需要很长的时间，并且由于焚烧产生一些有害物质如二恶英(dioxin)等，导致居民遭受其臭气困扰。因此，大部分食品废物进行垃圾掩埋。然而，垃圾掩埋同样存在有问题，即污染土壤且由于食品废物产生的垃圾浸出液而使地平面沉陷。
直到现在，常规实施的方法是，在一类旋转窑中通过实施干燥锯末、废木料屑在旋转窑形式(rotary kiln type)中使含水量达到5-7％之间以挤压成型，从而制造固体木柴，随后在制炭土窑中碳化15-17天再冷却该窑约7天，或者在钢制木炭窑内碳化3-4天再冷却它约1-2天。当打开窑门时，氧气会灌入到烟灰中，从而引起闪燃或者由于快速冷却而发生破裂损坏，导致只有60-80％的低效回收率。
同时，作为固体燃料的食品废物的回收方法包括“一种利用食品废物制备木炭的方法和仪器(A method and apparatus for preparing charcoalusing food waste)”(韩国专利号.10-0557471，24.02.2006)和“一种利用污水/废水污泥、可燃性废料和干燥食品废物制备固体燃料的方法(A methodfor preparing solid fuel using sewage/wastewater sludge，combustible wasteand dried food waste)”(韩国专利申请号.10-2000-0048850，23.08.2000)。然而，上述专利的问题在于，由于缺乏干燥设备的研制而不能维持其稳定的真空状态，且因为不可能引入氮气，而具有较高的木炭损失率，同时因为在开关门时灌入了氧气会引起闪燃，并且传统方法还存在一个问题，即由于不同的制备组成，他们只能提供具有低热值和低热强度的低质量木炭。
因此，本发明进行了大量的工作来解决上述现有技术中存在的问题，结果通过将碳化椰子粉灰和一种粘合添加剂混合到由混合/熄灭预处理过的有机食品废物和树皮获得的碳灰中而制备出木炭，并证实，制备的木炭具有高热值、长燃烧时间和恒定的热强度，并降低了由于灰产生和破裂损坏引起的损失率，从而完成了本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种具有高热值、长燃烧时间和恒定热强度的木炭。
为了达到上述目的，本发明提供了一种使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法，该方法包括以下步骤：(a)通过将树皮和可燃的有机食品废物混合来制备碳化粉灰；(b)通过向制造的碳化粉灰中导入氮气来完全熄灭所述制造的碳化粉灰，并从而制备碳灰；(c)将碳化椰子粉灰和粘合添加剂与上述制造的碳灰混合，然后模制它们；且(d)干燥模制的木炭。
本发明中，优选在步骤(a)中混合60-80重量份的可燃有机食品废物和10-15重量份的树皮，且优选向100重量份的碳灰中加入15-25重量份的碳化椰子粉灰。
本发明中，步骤(b)优选地通过在密封的、真空通道式电连续加热炉中于500-800℃连续碳化1-3小时，且粘合添加剂优选是植物性淀粉。
上述本发明的和其他目的、特征和实施方式通过以下的详细说明和附加权利要求书将会更容易地理解。
附图简述
图1例示了根据本发明的使用可燃有机食品废物制造木炭的过程。
图2例示了用于本发明中的密封、真空的通道式电连续加热炉的示意图(20：自动转移输送机)
图3例示了本发明的木炭的照片。
具体实施方式
本发明涉及一种使用可燃的有机食品废物制造木炭的方法，该方法包括以下步骤：(a)通过将树皮和可燃的有机食品废物混合来制备碳化粉灰；(b)通过向制备的碳化粉灰中导入氮气来完全熄灭上述制备的碳化粉灰，并从而制造出碳灰；(c)将碳化椰子粉灰和粘合添加剂与上述制备的碳灰混合，然后模制它们；且(d)干燥模制的木炭。
通过图1中例示的流程图对本发明的木炭制造过程进行详细说明。首先，将可燃的有机食品废物与树皮混合。用于本发明中的可燃有机食品废物可通过预处理加以制造，预处理包括封闭循环、快速干燥、脱水、清洗、粉碎、过筛和干燥食品废物的步骤。制备的可燃有机食品废物的热值约5,800千卡/千克，优选将60-80重量份的可燃有机食品废物和10-15重量份的树皮混合。
其次，制备的碳化材料导入密封的真空通道式电连续加热炉中以使用电加热源和酸性、中性和碱性干燥气体在500-800℃连续碳化1-3小时，从而制备出碳化粉灰。对通过在密封的真空通道式电连续加热炉中碳化而制备的碳灰进行灭菌并减少至无菌，然后消除气味。氮气导入到碳化粉灰中，并冷却到-183℃以下，从而制造出碳灰。
如图2所示，本发明的密封的真空通道式电连续加热炉10，装备有导入孔、排放孔和自动转移输送机20，密封的真空通道式电连续加热炉的内部保持真空，其中在排放前导入氮气以完全熄灭碳化粉灰，从而制造出碳灰。从而，木炭的损失率降低，其回收率增加。此外，所述碳灰与碳化椰子粉灰和粘合添加剂混合以提高木炭的固化作用来进行挤压成型和注塑压模，随后干燥模制的木炭。干燥优选在约40℃进行以提高热强度。对于碳化椰子粉灰，优选向100重量份的碳灰中加入15-25重量份的碳化椰子粉灰。此外，除了椰子粉灰外，还能使用植物性物质如锯末、树皮和谷壳，且粘合添加剂优选为植物性淀粉，马铃薯、玉米等可用作植物性淀粉。
本发明的木炭可用于烧烤、饭店和户外肉制品的蒸煮和熏制或者能够作为建筑材料如土壤调节剂、轻质砖、面板等以及土壤覆盖材料被重新利用。此外，在本发明的木炭的制造中，90-95％以上的原材料包含可燃的有机食品废物、碳化椰子粉灰、锯末、树皮、谷壳和粘合添加剂能够被回收。
实施例
下面通过实施例对本发明进行详细说明。然而，可以明白的是，这些实施例仅仅是示例的目的，并不能理解为是对本发明保护范围的限制。
实施例1：可燃的有机食品废物的组成分析
为了制造木炭，将可燃的有机食品废物、碳化椰子粉灰、锯末、树皮和粘合添加剂用作原材料。用于本发明木炭的制造中的可燃有机食品废物，主要是已经加工过并从食品废物处理设备排出的食品废物，且其是否适合用作有机燃烧剂可通过使用肥料质量评价方法(表1)分析其组成来考察。因此，如表1所示，能够证实的是，其中包含有约80％的有机材料，使得它适合用作有机燃烧剂。
表1：用于制造可燃有机食品废物的木炭中使用的食品废物的组分
  成分   含量
  有机物质   79.64％
  氮与有机物的比率   20.42％
  氮   3.92
  镉   0.13mg/kg
  铜   1.40mg/kg
  铬   3.09mg/kg
  砷   0.33mg/kg
汞   无
  锌   6.00mg/kg
  镍   1.01mg/kg
  盐   2.78mg/kg
  水   6.23mg/kg
实施例2：使用可燃的有机食品物质来制造木炭
使用食品废物、碳化椰子粉灰、锯末、树皮和粘合添加剂制备木炭，食品废物在实施例1中证实了它适合作为有机燃烧剂。
70重量份的可燃有机食品废物和13重量份的树皮混合并碳化以制备碳化材料，然后将制备的碳化材料导入到密封的真空通道式电连续加热炉中，在500～800℃连续碳化2.5小时，随后导入氮气，冷却到-183℃以下以完全熄灭，从而制备出碳灰。将制备的碳灰与12重量份的碳化椰子粉灰混合，再加入5重量份的由玉米淀粉和马铃薯淀粉组成的植物性粘合添加剂，之后进行挤压成型和注塑压制以制备木炭(图3)。
作为对通过碳化作为主要成分的可燃有机食品废物而制备的碳化粉灰的挤压成型和通过混合粘合添加剂而制备的木炭的热值的分析结果，如图2所示，可以看出，木炭具有约7,500千卡/千克的高热值。
表2：通过碳化作为主要成分的可燃有机食品废物而制备的碳化粉灰和通过混合粘合添加剂制备的木炭挤压成型时之间的热值对照
  碳化粉灰   木炭
  热值(千卡/千克)   5,800   7,500
比较实施例：根据现有技术制造木炭
由干锯末制成的含水率5-7％的模制柴火卸入到制炭土窑中并在密封窑中碳化15-17天以完全熄灭，从而制造出木炭。
实施例3：木炭的效率对照
对实施例2中制备的木炭和比较实施例中制备的木炭之间的效率进行了对比，结果如表3所示，结果表明，本发明的木炭具有高热值、长燃烧时间和恒定的热强度。
表3：分别根据现有技术和本发明制备的产品之间的效率对照
  现有技术(比较实施例)   本发明(实施例2)
  热值   7,000千卡/千克   7,500千卡/千克
  燃烧时间   2小时   2小时40分钟
  热强度   不连续且常规   恒定且高
  表面状态   破裂且粗糙   平滑且均匀
  孔   许多微孔   许多大孔
  灰   24％   15％
  制造地点   外国   韩国
此外，比较实施例中制备的木炭具有破裂损坏，并且它被烧灼成灰色的灰，使得产品的回收率下降。进一步，当窑门开启时，灌入的氧气引起闪燃，导致较高的损失率。
然而，与传统的木炭相比，本发明制备的木炭显示出高热值、长燃烧时间和优良的热强度特性。此外，它具有许多的孔，使其能够被完全熄灭，且与传统的木炭相比，灰产率下降到15％，从而使得生产损失率下降。
工业实用性
如上详细说明的那样，本发明的效果在于提供了一种使用可燃有机食品废物来制造木炭的方法。本发明的木炭的效果在于其生态友好性，因为它能够通过回收利用经预处理过的食品废物而获得的可燃有机食品废物来制备，因为在密封的真空通道式电连续加热炉中碳化可燃的有机食品废物，可以对其灭菌并减少到没有其它物质，以及去除气味。此外，它的效果还在于与传统木炭相比，提高了热值和热强度，延长了燃烧时间，由于具有许多的孔，完全熄灭是可能的，并且由于灰产率的下降而提高了其回收率。
尽管参照具体的示例性实施方案对本发明进行了说明，但本发明并不受实施方案的限制而仅由附加的权利要求限制。可以理解，在不脱离本发明的保护范围和实质的前提下，本领域的技术人员能够对实施方案进行变化或修改。

Claims (5)

1、一种使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法，该方法包括以下步骤：
(a)将树皮和可燃的有机食品废物进行混合来制备碳化粉灰；
(b)通过向制备的碳化粉灰中导入氮气来完全熄灭上述制备的碳化粉灰，并从而制造碳灰；
(c)将碳化椰子粉灰和粘合添加剂与上述制造的碳灰混合，然后模制它们；且
(d)干燥模制的木炭。
2、根据权利要求1所述的使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法，其特征在于：在步骤(a)中混合60-80重量份的可燃有机食品废物和10-15重量份的树皮。
3、根据权利要求1所述的使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法，其特征在于：向100重量份的碳灰中加入15-25重量份的碳化椰子粉灰。
4、根据权利要求1所述的使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法，其特征在于：步骤(b)是通过在500-800℃连续碳化1-3小时来实施。
5、根据权利要求1所述的使用可燃的有机食品废物来制造木炭的方法，其特征在于：粘合添加剂为植物性淀粉。
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