CN105419869A - 一种利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰的方法，属于植物资源化处理技术领域。首先将紫茎泽兰粉碎成为直径为5mm以下，然后置于等离子体火炬腔体中，在等离子体火炬腔体中孔控制激发等离子体火炬的气体是氮气，流量为300～600sccm，微波功率为1～3kw，温度为1200～1900℃条件下完全气化生成含有一氧化碳和氢气的气化气体，在此过程中没有产生任何的固体残留物。本发明的方法不仅解决紫茎泽兰排挤本地植物、降低农作物产量、破坏土壤可耕性、误杀家畜等问题，而且得的到氢气和一氧化碳，同时基本上没有任何固体废弃物，可用于缓解能源危机问题，且该方法简单、高效、环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰的方法，属于植物资源化处理技术领域。
背景技术
紫茎泽兰（CroftonWeed）又名大黑草、花升麻、解放草等，属菊目，菊科多年生草本或亚灌木。原产于墨西哥，自19世纪作为一种观赏植物在世界各地引种后，因其繁殖力强，已成为全球性的入侵物种。紫茎泽兰对畜牧生产的危害，表现为侵占草地，造成牧草严重减产。天然草地被紫茎泽兰入侵3年就失去放牧利用价值，常造成家畜误食中毒死亡。紫茎泽兰入侵农田、林地、牧场后，与农作物、牧草和林木争夺肥、水、阳光和空间，并分泌克生性物质、抑制周围其他植物的生长，对农作物和经济植物产量、草地维护、森林更新有极大影响。紫茎泽兰对土壤养分的吸收性强，能极大地损耗土壤肥力。另外，紫茎泽兰对土壤可耕性的破坏也较为严重。
目前，对紫茎泽兰的防除措施主要有：冬季人工拔出烧毁，生物防治、化学防治等。虽然这些方法在一定程度上抑制了紫茎泽兰的蔓延，但需要大量的人力物力并对环境造成一定程度的破坏。
近年来，使用煤炭和石油等化石燃料而引起的能源短缺和环境恶化问题未得到有效缓解。生物质能作为取之不尽、用之不竭的可再生资源同时也是唯一一种可再生的碳源受到了世界各国的广泛关注。特别是通过热化学转换技术获得高质量的气体燃料已经成为研究的新热点。
目前，国内以利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰并得到一氧化碳和氢气的研究还未见报道。公开的对紫茎泽兰作为生物质能利用的方法主要有：
公开号为CN102862981A的中国专利公开的“一种利用紫茎泽兰同时产生活性炭和中热值燃气的方法”，将紫茎泽兰干燥后在500～700℃中炭化1～3小时，炭化后物料粉碎至30～50目后，在30～45℃/min的升温速率下升温至620～700℃，保温5～10min，然后再以10±5℃/min的升温速率升温至900～1000℃，此时向炉内通二氧化碳，在二氧化碳作为活化剂的气氛下活化60～150min，二氧化碳流量根据物料量确定，为50～90L/Kg·min，得到活性炭粗品及中热值燃气。将得到的活性炭粗品在隔绝空气的保护下冷却至室温后，再在100～120℃下干燥2～3小时，即得到活性炭产品。该方法能利用紫茎泽兰同时产生活性炭和热中值气体，但操作繁琐不易于控制并且生产周期较长。
公开号为CN101434846A的中国专利公开的“生物质离子催化裂解气化的方法及装置”，采用离子催化的方式裂解生物质，整个设备的热能损耗低，气化效果好，气化气体中的可燃性成分占20～30%，生物质原料转化率为85%。
公开号为CN103773405A的中国专利公开的“一种紫茎泽兰的炭化方法”，采用将紫茎泽兰粉碎成直径为1～5mm的碎末，烘干碎末，将烘干后的碎末压制成型，然后经过四级阶段的炭化后保温70～80小时，即得到成品炭。该方法在紫茎泽兰的整个炭化过程中，不会释放有害烟尘，有利于环境的保护。但生产工艺相对繁琐，生产周期长，生产效率不高。
上述紫茎泽兰的制备过程中产物仅为活性炭和热中值气体，同时并没有任何的文献报道说明能以紫茎泽兰为物料能完全气化生成氢气和一氧化碳，基本上没有任何固体废弃物。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰的方法。本发明的方法不仅解决紫茎泽兰排挤本地植物、降低农作物产量、破坏土壤可耕性、误杀家畜等问题，而且得的到氢气和一氧化碳，同时基本上没有任何固体废弃物，可用于缓解能源危机问题，且该方法简单、高效、环保，本发明通过以下技术方案实现。
一种利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰的方法，其具体步骤如下：首先将紫茎泽兰粉碎成为直接为5mm以下，然后置于等离子体火炬腔体中，在等离子体火炬腔体中孔控制激发等离子体火炬的气体是氮气，流量为300～600sccm，微波功率为1～3kw，温度约为1200～1900℃条件下完全气化生成含有一氧化碳和氢气的气化气体，在此过程中没有产生任何的固体残留物。
所述完全气化的时间为3～8min。
本发明的有益效果是：
（1）本发明采用氮气激发等离子体火炬，气体纯净，无杂质气体进入。提高了气化气体中可燃气体的成分，得到了较高的热值燃气。
（2）本发明采用的微波等离子体火炬，温度迅速高达1900℃，有效防止炭，氢，氯在300℃左右容易形成致癌物质：二氧(杂)芑，呋喃等，不产生有毒有害物质，所以可以达到“零排放”。
（3）本发明中的等离子体火炬，活性高，反应快并且工艺流程简短，操作简单。从而能大大缩短处理时间，提高处理能力。
（4）本发明使用的原材料是紫茎泽兰，有效缓解紫茎泽兰破坏农牧业生物多样性的危机，生产成本较低。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰的方法，其具体步骤如下：首先将10g紫茎泽兰粉碎成为直接为5mm以下，然后置于等离子体火炬腔体中，在等离子体火炬腔体中孔控制激发等离子体火炬的气体是氮气，流量为300sccm，微波功率为1kw，温度为1200℃条件下完全气化（完全气化的时间为8min）生成含有一氧化碳和氢气的气化气体，在此过程中没有产生任何的固体残留物。
上述气化气体中一氧化碳和氢气占总体积34%。
实施例2
该利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰的方法，其具体步骤如下：首先将10g紫茎泽兰粉碎成为直接为5mm以下，然后置于等离子体火炬腔体中，在等离子体火炬腔体中孔控制激发等离子体火炬的气体是氮气，流量为600sccm，微波功率为3kw，温度为1900℃条件下完全气化（完全气化的时间为3min）生成含有一氧化碳和氢气的气化气体，在此过程中没有产生任何的固体残留物。
上述气化气体中氧化碳和氢气占总体积41%。
实施例3
该利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰的方法，其具体步骤如下：首先将10g紫茎泽兰粉碎成为直接为5mm以下，然后置于等离子体火炬腔体中，在等离子体火炬腔体中孔控制激发等离子体火炬的气体是氮气，流量为450sccm，微波功率为2kw，温度为1500℃条件下完全气化（完全气化的时间为5min）生成含有一氧化碳和氢气的气化气体，在此过程中没有产生任何的固体残留物。
上述气化气体中氧化碳和氢气占总体积37%。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰的方法，其特征在于：首先将紫茎泽兰粉碎成为直接为5mm以下，然后置于等离子体火炬腔体中，在等离子体火炬腔体中孔控制激发等离子体火炬的气体是氮气，流量为300～600sccm，微波功率为1～3kw，温度为1200～1900℃条件下完全气化生成含有一氧化碳和氢气的气化气体，在此过程中没有产生任何的固体残留物。
2.根据权利要求1所述的利用微波等离子体火炬处理紫茎泽兰的方法，其特征在于：所述完全气化的时间为3～8min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160323 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |