CN106905072B - 一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法及其腐殖肥产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法及其腐殖肥产品，联合利用方法具体包括以下步骤：(1)对秸秆进行破碎，得到秸秆粉；(2)将一部分秸秆粉作为阴燃秸秆粉，置于阴燃炉中，通入空气后发生阴燃，得到阴燃灰及热烟气；(3)将另一部分秸秆粉作为腐殖肥原料，与阴燃灰及辅料一起混合均匀，并置于腐殖化反应器中；(4)将热烟气与空气混合后，一起通入腐殖化反应器中，使腐殖肥原料发生快速腐殖化，得到腐殖肥产品。与现有技术相比，本发明将农作物秸秆通过阴燃及快速腐殖化方式进行联合利用，将阴燃过程中产生的阴燃灰及热烟气在快速腐殖化过程中充分利用，实现了秸秆快速、高效的原位无害化利用，环境污染小，资源利用率高。

Description

一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法及其腐殖肥产品
技术领域
本发明属于农业废弃物回收利用技术领域，涉及一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法及其腐殖肥产品。
背景技术
农业废弃物是指在农业生产、农产品加工、畜禽养殖和农村居民生活中排放的废弃物。近年来，随着农村经济的发展和农村居民生活水平的提高，人们的消费观念、消费方式发生了巨大变化。为追求高质量的生活标准和便利的生活方式，农民已经有能力和条件大量使用煤炭等矿物能源，使得秸秆不再是农民能源消费的唯一选择，导致大量的秸秆被遗弃在田间地头。有些地区将剩余的秸秆在田头焚烧，既浪费了资源，又严重污染了环境。以华北地区为例，大量秸秆的随地燃烧，造成了集中污染，使大气能见度大大降低，形成大范围的雾霾区，严重危及民众健康，这已然成为社会普遍关注的问题。
据统计，我国每年生产的秸秆，除了已经回收利用的以外，尚有4.5-5.5亿吨秸秆由于没有先进、经济、高效的利用技术而被白白废弃，既污染了环境，又造成了资源的大量浪费，使得农村生态环境问题日趋严重。因此，亟需一种经济、高效、简便的技术，对农作物秸秆进行资源化处理。
申请公布号为CN 106336263A的中国发明专利公开了一种农作物秸秆的再利用方法，涉及农作物秸秆处理技术领域，其秸秆再利用方法步骤为：步骤一，根据每亩田需要300-400公斤的秸秆量备好；步骤二，将备好的秸秆通过粉碎机进行粉碎，粉碎好的秸秆碎末与氮素化肥按公斤100：1的比例混合搅拌均匀；步骤三，将混合后的肥料均匀洒入田地里；步骤四，混合肥料覆盖于田地表面，秸秆碎末通过转化会释放养分，通过腐殖化后使一些有机化合物缩合脱水形成腐殖物，以改善土壤的结构、持水、吸水、黏结性状。上述专利公布的技术方案中，通过秸秆腐殖化的方式，对秸秆进行再利用，避免了资源的浪费，但是，该方法中农作物秸秆的腐殖化过程缓慢，受物候因素影响剧烈，且施加的氮素化肥极易造成面源污染。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实现农作物秸秆能源化、资源化及减量化且绿色环保的秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法及其腐殖肥产品。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)对秸秆进行破碎，得到秸秆粉；
(2)将一部分秸秆粉作为阴燃秸秆粉，置于阴燃炉中，通入空气后发生阴燃，得到阴燃灰及热烟气；
(3)将另一部分秸秆粉作为腐殖肥原料，与阴燃灰及辅料一起混合均匀，并置于腐殖化反应器中；
(4)将热烟气与空气混合后，一起通入腐殖化反应器中，使腐殖肥原料发生快速腐殖化，得到腐殖肥产品。
通过自动化控制系统对阴燃过程及快速腐殖化过程中的工艺参数进行实时监测和调控，保证阴燃及快速腐殖化的同步、持续、稳定进行。
步骤(1)中，所述的秸秆粉的粒径为40-200目。采用同时具有剪切作用力和挤压作用力的破碎机对秸秆进行破碎。
步骤(2)中，所述的阴燃秸秆粉中水分的质量百分含量为15-25％，所述的阴燃炉中阴燃秸秆粉的堆密度为40-50kg/m3。
步骤(2)所述的阴燃过程中，采用逆向阴燃方式，通过电加热进行引燃。
步骤(2)所述的阴燃过程中，阴燃面空气通量为6.0-8.0L/(m2·s)，空气中氧气的体积分数为0.5-0.8％。
步骤(3)中，所述的辅料包括微生物菌剂及动物粪便。
所述的腐殖肥原料、阴燃灰、微生物菌剂及动物粪便的重量份含量分别为60-70份、15-25份、7-11份及10-20份。
步骤(3)中，所述的腐殖化反应器为筒仓式堆肥反应器。
步骤(4)所述的快速腐殖化过程中，腐殖化温度为55-60℃，腐殖化时间为7-10天。通过调节热烟气与空气的相对用量，对筒仓式堆肥反应器内的物料内部温度进行调节。
一种采用秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法制备而成的腐殖肥产品。
秸秆包括农业生产过程中所产生的稻秸、谷秸、麦秸、玉米秸、棉秸、油菜秸或茅草中的一种或多种。
阴燃灰为秸秆缓慢充分燃烧后灰分，含有磷、钾等无机盐组分，呈碱性，可中和腐殖化过程中产生的酸度，促进秸秆主要组分水解，加速腐殖化过程。
微生物菌剂包括芽孢杆菌、假单胞菌、乳杆菌、酵母菌、埃希氏菌、白腐真菌和高温放线菌七大类微生物，能够促使有机物快速降解，完成腐殖化。
动物粪便能够补充秸秆腐殖化过程中的氮素，调节腐殖化碳氮比，维持微生物的正常生命活动。
本发明解决了现有农作物秸秆回收及利用过程中存在的资源浪费和环境污染问题，针对农作物秸秆，结合阴燃技术和快速腐殖化技术，提出了一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法，不仅实现了农作物秸秆的能源化、资源化及减量化，而且避免了农作物秸秆在回收及利用过程中出现的环境污染问题，同时提供了一种新型土壤改良腐殖肥产品。
本发明中，将农作物秸秆收集并进行破碎后，得到秸秆粉，一部分用于阴燃，另一部分作为腐殖肥原料。其中，阴燃可以实现无焰、缓慢的燃烧，并持续产生热烟气，阴燃过程中产生的阴燃灰与秸秆粉混合后用于快速腐殖化，阴燃过程中产生的热烟气具有足够的热量，能够为快速腐殖化过程持续供热，而毋需其它热源，降低了快速腐殖化的能耗和成本。
本发明针对秸秆传统焚烧产生大气污染和生物处理碳氮失衡等问题，利用阴燃技术，使秸秆充分缓慢燃烧，杜绝了颗粒物污染；同时，产生的阴燃灰可用于秸秆腐殖化过程中的营养元素补充和碳氮调节，产生的热量可维持生物处理过程的高速进行。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)将农业废弃物中的农作物秸秆通过阴燃及快速腐殖化方式进行联合利用，将阴燃过程中产生的阴燃灰与秸秆粉进行混合并添加辅料，同时利用阴燃过程中产生的热烟气进行持续加热，进行快速腐殖化过程，实现了农业废弃物秸秆快速、高效的原位无害化利用和有效资源化利用，减少了环境污染，提高了资源利用率；
2)制备得到的腐殖肥产品是一种优良的土壤改良剂，能够提高土壤通气性，增加土壤肥力，改善农作物根系环境，有利于促进农业生产的物质循环，且生产成本低，生产效率高，在减少环境污染和节能减排方面具有突出优势；
3)本发明中，除进料及出料外，腐殖化过程在密闭的腐殖化反应器中自动进行，避免受物候因素影响及氮素化肥造成的面源污染现象，且腐殖化工艺条件稳定，始终保持高温腐殖化过程，加速了腐殖化速率，安全环保。
附图说明
图1为本发明中秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法的工艺流程图；
图2为本发明中秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用装置的整体结构示意图；
图中标记说明：
1—阴燃系统、2—腐殖化系统、3—控制系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
如图1所示，首先将秸秆进行破碎后获得秸秆粉，破碎后的秸秆粉粒径为40-100目；一部分秸秆粉用于阴燃产生阴燃灰以及提供高温快速腐殖化所需的热量，另一部分秸秆粉与阴燃灰、微生物菌剂、动物粪便混合后形成混合料。如图2所示，处于阴燃炉中的秸秆粉经电加热引燃后，产生热烟气，热烟气混合空气进入筒仓式堆肥反应器，腐殖化系统2开始工作。阴燃系统1及腐殖化系统2运行过程由控制系统3进行控制，实时监测并调整阴燃系统1中的空气流速、氧气浓度以及腐殖化系统2中的温度、通风量，保持阴燃系统1及腐殖化系统2稳定运行。
实施例2：
一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)对秸秆进行破碎，得到秸秆粉，秸秆粉的粒径为40-100目；
(2)将一部分秸秆粉作为阴燃秸秆粉，控制阴燃秸秆粉中水分的质量百分含量为20％，之后置于阴燃炉中，保证阴燃秸秆粉的堆密度为45kg/m3，通入空气，采用逆向阴燃方式，通过电加热进行引燃，并保持阴燃面空气通量为7.0L/(m2·s)，空气中氧气的体积分数为0.6％，阴燃后得到阴燃灰及热烟气；
(3)将另一部分秸秆粉作为腐殖肥原料，与阴燃灰、微生物菌剂及动物粪便一起混合均匀，并置于筒仓式堆肥反应器中，其中，腐殖肥原料、阴燃灰、微生物菌剂及动物粪便的重量份含量分别为60份、25份、7份及20份；
(4)将热烟气与空气混合后，一起通入腐殖化反应器中，使腐殖肥原料发生快速腐殖化，并保持腐殖化温度为57℃，8天后，得到腐殖肥产品，该腐殖肥产品能够对土壤进行改良。
实施例3：
一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)对秸秆进行破碎，得到秸秆粉，秸秆粉的粒径为100-160目；
(2)将一部分秸秆粉作为阴燃秸秆粉，控制阴燃秸秆粉中水分的质量百分含量为25％，之后置于阴燃炉中，保证阴燃秸秆粉的堆密度为40kg/m3，通入空气，采用逆向阴燃方式，通过电加热进行引燃，并保持阴燃面空气通量为8.0L/(m2·s)，空气中氧气的体积分数为0.5％，阴燃后得到阴燃灰及热烟气；
(3)将另一部分秸秆粉作为腐殖肥原料，与阴燃灰、微生物菌剂及动物粪便一起混合均匀，并置于筒仓式堆肥反应器中，其中，腐殖肥原料、阴燃灰、微生物菌剂及动物粪便的重量份含量分别为70份、15份、11份及10份；
(4)将热烟气与空气混合后，一起通入腐殖化反应器中，使腐殖肥原料发生快速腐殖化，并保持腐殖化温度为60℃，7天后，得到腐殖肥产品，该腐殖肥产品能够对土壤进行改良。
实施例4：
一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)对秸秆进行破碎，得到秸秆粉，秸秆粉的粒径为160-200目；
(2)将一部分秸秆粉作为阴燃秸秆粉，控制阴燃秸秆粉中水分的质量百分含量为15％，之后置于阴燃炉中，保证阴燃秸秆粉的堆密度为50kg/m3，通入空气，采用逆向阴燃方式，通过电加热进行引燃，并保持阴燃面空气通量为6.0L/(m2·s)，空气中氧气的体积分数为0.8％，阴燃后得到阴燃灰及热烟气；
(3)将另一部分秸秆粉作为腐殖肥原料，与阴燃灰、微生物菌剂及动物粪便一起混合均匀，并置于筒仓式堆肥反应器中，其中，腐殖肥原料、阴燃灰、微生物菌剂及动物粪便的重量份含量分别为65份、20份、9份及15份；
(4)将热烟气与空气混合后，一起通入腐殖化反应器中，使腐殖肥原料发生快速腐殖化，并保持腐殖化温度为55℃，10天后，得到腐殖肥产品，该腐殖肥产品能够对土壤进行改良。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)对秸秆进行破碎，得到秸秆粉；
(2)将一部分秸秆粉作为阴燃秸秆粉，置于阴燃炉中，通入空气后发生阴燃，得到阴燃灰及热烟气；
(3)将另一部分秸秆粉作为腐殖肥原料，与阴燃灰及辅料一起混合均匀，并置于腐殖化反应器中；
(4)将热烟气与空气混合后，一起通入腐殖化反应器中，使腐殖肥原料发生快速腐殖化，得到腐殖肥产品；
步骤(1)中，所述的秸秆粉的粒径为40-200目；
步骤(2)所述的阴燃过程中，阴燃面空气通量为6.0-8.0L/(m2·s)，空气中氧气的体积分数为0.5-0.8％；
步骤(2)中，所述的阴燃秸秆粉中水分的质量百分含量为15-25％，所述的阴燃炉中阴燃秸秆粉的堆密度为40-50kg/m3；
步骤(3)中，所述的辅料包括微生物菌剂及动物粪便；
所述的腐殖肥原料、阴燃灰、微生物菌剂及动物粪便的重量份含量分别为60-70份、15-25份、7-11份及10-20份；
步骤(4)所述的快速腐殖化过程中，腐殖化温度为55-60℃，腐殖化时间为7-10天。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法，其特征在于，步骤(2)所述的阴燃过程中，采用逆向阴燃方式，通过电加热进行引燃。
3.根据权利要求1所述的一种秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的腐殖化反应器为筒仓式堆肥反应器。
4.一种采用如权利要求1至3任一项所述的秸秆阴燃及快速腐殖化联合利用方法制备而成的腐殖肥产品。
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