CN109988587B - 一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物炭制备技术领域，具体公开了一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置。一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置，该装置包括反应腔、盖子以及太阳能集热板，其中，在反应腔外壁依次包覆有加热层、太阳能辅助加热层以及保温层，并在反应腔上方的开口设置有相匹配的盖子，在加热层中设有电加热装置；所述太阳能集热板的介质输出管与太阳能辅助加热层的底部相连通；太阳能集热板的介质输入管伸入至太阳能辅助加热层的上部。该装置介质绿色、反应条件温和，反应设备结构简单、操作简便、成本低；制得的稻秸生物炭产品可用于改良土壤或修复水体环境，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于生物炭制备技术领域，具体涉及一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置。
背景技术
生物质的炭化技术可分为热解炭化和水热炭化两种。水热炭化以水为介质，在密闭的高压反应釜中，在一定温度下，水自产生压力或惰性气体加压，生物质经脱水脱羧反应转化成水热炭的过程。水热炭化法无需脱水干燥的预处理，对原料要求低，原料来源范围广泛，所需废弃生物质可直接从自然界获取，无需提取，例如农业废料、木材废料、城市固体废物和畜禽粪便等。水热炭化法将废弃生物质中约40%的碳元素通过炭化方式转变成难以降解的炭化物，是一种废弃生物质资源化的方法，将低价值废弃生物质通过环境友好的方法转变为有用的炭功能材料。水热炭化法具有经济、数量巨大、可再生的优点。
目前国内对太阳能的利用比较匮乏，太阳能是目前人类可以利用的最大能力资源，具有清洁，无污染等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置，其可以节能、高效、简便地制备生物炭，用于土壤改良或水体环境的修复。
本发明的技术方案如下：一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置，该装置包括反应腔、盖子以及太阳能集热板，其中，在反应腔外壁依次包覆有加热层、太阳能辅助加热层以及保温层，并在反应腔上方的开口设置有相匹配的盖子，在加热层中设有电加热装置；所述太阳能集热板的介质输出管与太阳能辅助加热层的底部相连通；太阳能集热板的介质输入管伸入至太阳能辅助加热层的上部。
所述的反应腔为聚四氟乙烯内胆和不锈钢外壳构成的圆柱状容器；所述的盖子内侧为螺旋纹结构，其与反应腔上部螺纹相匹配。
所述的盖子上设有贯穿的压力控制阀；并在盖子内侧设有温度传感器，所述温度传感器与温度控制器相连接，且所述温度控制器还同时与电加热器相连接，并可根据温度传感器检测的温度信号，控制电加热器对加热层进行加热，并控制反应腔的温度。
所述的太阳能集热板为管板式集热板，其管道内有液体介质，介质输出管从太阳能集热板的下部进入，太阳能集热板吸热后，热的介质通过管道不断上升，并从太阳能集热板上部进入太阳能辅助加热层中。
所述的反应腔不锈钢外壁直径为180~300mm，高为200~300mm，壁厚为15mm。
所述的太阳能辅助加热层厚度为20mm，保温层的厚度为30mm。
所述的太阳能辅助加热层中填充有乙二醇防冻液。
所述的加热层中填充有320导热油。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置，可以利用太阳能作为混合能源经水热碳化将生物质秸秆转变为生物炭，提高了生物质秸秆的利用率和附加值，增加了经济效益，且有利于碳素的固定和减少二氧化碳的排放，具有良好的生态效益和社会效益；同时，该装置介质绿色、反应条件温和，反应设备结构简单、操作简便、成本低;制得的稻秸生物炭产品可用于改良土壤或修复水体环境，应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明所述的一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置结构示意图；
图中：1、盖子；2、保温层；3、太阳能辅助加热层；4、加热层；5、反应腔；6、太阳能集热板；7、温度控制器；8、电加热器；9、介质输出管；10、介质输入管；11、压力控制阀；12、温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置，包括反应腔5、盖子1、以及太阳能集热板6，其中，反应腔5为聚四氟乙烯内胆和不锈钢外壳构成的圆柱状容器，在反应腔5外侧依次套有包覆反应腔5的加热层4、太阳能辅助加热层3以及保温层2，并在反应腔5上方的开口处布置有相匹配的盖子1，并在盖子1上安装有贯穿的压力控制阀11，其中，盖子1内侧为螺旋纹结构，其与反应腔5上部螺纹匹配连接；安装在盖子1内侧的温度传感器12，以及安装在反应腔5内的电加热器8与温度控制器7相连接，温度控制器7可通过温度传感器的信号，调控电加热器的加热状态；当反应腔5内温度未达到反应温度时，温度控制器7加大电加热功率，当反应腔内温度达到反应温度时，温度控制器7控制电加热器8功率保持不变；太阳能集热板6的介质输出管9穿过保温层2与太阳能辅助加热层3的底部相连通，太阳能集热板6的介质输入管10穿过保温层2，并沿着垂直面位于太阳能辅助加热层3的上方，并在太阳能辅助加热层3以及加热层4中分别加热乙二醇防冻液和320导热油；太阳能集热板6为管板式集热板，其管道内有液体介质，介质输出管9从太阳能集热板6的下部进入，太阳能集热板吸热后，热的介质通过管道不断上升，并从太阳能集热板上部进入太阳能辅助加热层3中，冷的介质下降，形成热宏系统自动循环。通常反应腔5不锈钢外壁直径为180~300mm，高200~300mm，壁厚15mm；加热层4厚度50mm；太阳能辅助加热层3厚度为20mm；保温层2的厚度为30mm。
本发明所述的一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置具体工作过程为：向太阳能辅助加热层3和加热层4分别加入乙二醇防冻液和320导热油，拧开盖子1将切碎清洗后的秸秆颗粒加入反应腔5，加入水和催化剂，拧紧盖子1，连接电源，将太阳能集热板6置于阳光下，设置反应温度和反应时间，反应结束后关闭电源，打开盖子上压力控制阀11放出气体，待装置冷却室温，打开盖子1取出生物炭干燥。
Claims (5)
1.一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置，其特征在于：该装置包括反应腔（5）、盖子（1）以及太阳能集热板（6），其中，在反应腔（5）外壁依次包覆有加热层（4）、太阳能辅助加热层（3）以及保温层（2），并在反应腔（5）上方的开口设置有相匹配的盖子（1），在加热层（4）中设有电加热装置；所述太阳能集热板（6）的介质输出管（9）与太阳能辅助加热层（3）的底部相连通；太阳能集热板（6）的介质输入管（10）伸入至太阳能辅助加热层（3）的上部；所述的太阳能集热板（6）为管板式集热板，其管道内有液体介质，介质输出管（9）从太阳能集热板（6）的下部进入，太阳能集热板吸热后，热的介质通过管道不断上升，并从太阳能集热板上部进入太阳能辅助加热层（3）中；所述的反应腔（5）不锈钢外壁直径为180~300mm，高为200~300mm，壁厚为15mm；所述的太阳能辅助加热层（3）厚度为20mm，保温层（2）的厚度为30mm。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置，其特征在于：所述的反应腔（5）为聚四氟乙烯内胆和不锈钢外壳构成的圆柱状容器；所述的盖子（1）内侧为螺旋纹结构，其与反应腔（5）上部螺纹相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置，其特征在于：所述的盖子（1）上设有贯穿的压力控制阀（11）；并在盖子（1）内侧设有温度传感器（12），所述温度传感器（12）与温度控制器（7）相连接，且所述温度控制器（7）还同时与电加热器（8）相连接，并可根据温度传感器（12）检测的温度信号，控制电加热器（8）对加热层（4）进行加热，并控制反应腔（5）的温度。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置，其特征在于：所述的太阳能辅助加热层（3）中填充有乙二醇防冻液。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能辅助制备生物炭的水热反应装置，其特征在于：所述的加热层（4）中填充有320导热油。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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