CN112694356A - 利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法 - Google Patents

利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，包括如下步骤：步骤A：复合果枝裂解原料经预热器预热后输送至裂解炉内进行高温裂解得到裂解气和复合果枝生物质炭；步骤B：将步骤A中得到的高温裂解气输送至所述预热器；步骤C：将步骤B中换热后得到的低温裂解气分别输送至多个堆肥单元；步骤D：将高温裂解气在所述预热器换热冷却降温时产生的生物质油分别输送至多个堆肥单元内，并与所述堆肥单元内的堆肥原料和复合果枝生物质炭混合物进行混合。本发明的方法能够降低因生物质炭的碱性在堆肥时造成的氮损失。

Description

利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法
技术领域
本发明涉及生物堆肥技术领域。具体地说是利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法。
背景技术
现有技术已有生物质炭用于生物堆肥的研究及应用，但是利用秸秆、树木等生物质原料制备得到的生物质炭均成碱性，而堆肥时产生的氨气在高温及高碱的条件下容易挥发出去，从而造成氮损失，有研究表明：氨挥发造成的氮损失可达氮损失总量的44％-99％；因此，如何利用生物质炭在堆肥中的积极作用，同时又能降低生物质炭的碱性造成的氮损失成为生物质炭用于堆肥的关键。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，降低因生物质炭的碱性在堆肥时造成的氮损失。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，包括如下步骤：
步骤A：将杏枝、葡萄枝、苹果枝或桃枝中的一种或多种粉碎后得到复合果枝裂解原料，复合果枝裂解原料经预热器预热后输送至裂解炉内进行高温裂解得到裂解气和复合果枝生物质炭；
步骤B：将步骤A中得到的高温裂解气输送至所述预热器，在所述复合果枝裂解原料输送到所述热解炉中进行裂解之前，利用高温裂解气对所述预热器内的复合果枝裂解原料进行预热；
步骤C：将步骤B中换热后得到的低温裂解气分别输送至多个堆肥单元，所述堆肥单元内储存有堆肥原料和步骤A中裂解得到的复合果枝生物质炭的混合物，所述低温裂解气经堆肥原料和复合果枝生物质炭混合物过滤除杂后排放至环境中或再次进行处理后排放；
步骤D：将高温裂解气在所述预热器换热冷却降温时产生的生物质油分别输送至多个堆肥单元内，并与所述堆肥单元内的堆肥原料和复合果枝生物质炭混合物进行混合；
在步骤C中：每吨堆肥原料加入复合果枝生物质炭200-300千克。
上述利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，在步骤C中：自堆肥起始阶段开始向堆肥单元内通入低温裂解气，低温裂解气的温度小于等于50℃，直至堆肥单元内混合物料温度45-50℃时停止通入低温裂解气。
上述利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，在步骤D中：生物质油的掺杂量按照每吨堆肥原料5-10千克添加。
上述利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，所述预热器的内部转动连接有搅拌轮，所述预热器的内壁固定连接有吸热板，所述预热器的外表面固定连接有加热室，所述加热室的外表面固定连接有通气室，所述加热室与通气室连接处开设有倾斜气缝，所述加热室与通气室通过所述倾斜气缝流体导通，所述加热室与通气室的底部均呈现为靠近预热器的倒锥形，所述倾斜气缝的倾斜角度大于所述倒锥形母线的倾斜角度，所述预热器的顶部固定连接有进料管，所述加热室的底部固定连接有出油管，所述通气室的一侧固定连接有与所述加热室顶部流体导通的第一出气管，所述第一出气管的外表面套接有散热环，所述预热器的底部固定连接有出料管，所述出料管的两侧均固定连接有限位块，两个所述限位块的内部均开设有滑槽，其中一个所述限位块上的滑槽为通槽，另一个限位块上的滑槽为盲槽，挡板的一端穿过所述通槽并伸入到所述盲槽内，所述挡板临近所述通槽的立面上套接有密封环，所述密封环处的所述挡板上固定连接有拉环。
上述利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，所述裂解炉的顶部与出料管相连接的地方开设有进料口，所述裂解炉的正面开设有出料口，所述出料口的内部铰链连接有密封盖，所述密封盖的正面固定连接有把手，所述裂解炉的顶部固定连接有第二出气管，所述出气管与通气室相连接导通。
上述利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，所述堆肥单元的内部顶壁上固定连接有喷头；所述堆肥单元的一侧和顶部均开设有插孔，所述堆肥单元的内部通过插孔横向插接有渗油管，所述渗油管的外表面开设有多个渗油孔；
在所述堆肥单元内有两层或两层以上的所述渗油管，在同一层所述渗油管内相邻所述渗油管之间等间距排列，上下相邻两层所述渗油管之间的间距相等，并且上层每个所述渗油管正对下层每个所述渗油管；
所述渗油管位于所述堆肥单元外的一端均与竖向渗油总管流体导通，所述竖向渗油总管通过第一连接阀与抽油管流体导通，所述抽油管与油泵的出油口流体导通，所述油泵的进油口通过下端伸入到液面以下的进油管与储油箱流体导通，所述喷头的进油口与抽油管流体导通；
所述堆肥单元的内部通过插孔纵向插接有渗气管，所述渗气管的外表面开设有多个渗气孔；
每个所述渗气管自上而下穿过每层所述渗油管，并且每个所述渗气管均紧贴上下正对的所述渗油管；在任意水平面上，沿X轴方向和沿Y轴方向任意相邻两个所述渗气管之间的间距均相等；
所述渗气管的一端通过横向渗气总管与第二连接阀流体导通，所述第二连接阀的进气口通过第三出气管与储油箱上部气体流体导通，所述第三出气管上安装阀门，所述堆肥单元的底部固定连接有出料管道；所述出油管的出油口和所述第一出气管的出气口分别与所述储油箱流体导通。
上述利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，所述出油管的出油口和所述第一出气管的出气口在所述储油箱内相邻设置。
上述利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，上下相邻两层所述渗油管的间距为0.5-1米，横向相邻两层所述渗气管的间距为0.5-1米。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
1、从裂解炉排出的裂解气温度比较高，直接通入到堆肥单元内会杀死堆肥原料中的微生物，不利于堆肥的进行；先用裂解气预热裂解原料，一方面可以大幅度降低裂解气的温度，不会杀死堆肥原料中的微生物，另一方面可以有效利用裂解气的热量，实现节能的目的。
2、采用加热室和通气室相互配合的高温热解气进气及预热方式，一方面可以使得高温裂解气体均匀分布于预热器的四周，实现较好的预热效果，另一方面气体从通气室和加热室之间的倾斜气缝进入到加热室内，气体能够将加热室壁面上冷凝下来的生物质油吹向加热室底部，气体与加热室壁面接触后速度降低后向上流动，对加热室壁面上生物质油向下流动的阻力较小。
3、从加热室出来的裂解气经过第一出气管外表面套接的散热环进一步降温之后不高于50℃，这样进入到堆肥单元之后不会杀死很多微生物，不影响堆肥的正常进行。
4、出油管和第一出气管在储油箱底部相邻设置，可以利用第一出气管出口气体流出时周围产生的负压促进加热室底部及出油管内的生物质油流入到储油箱内。
5、渗油管和渗气管在堆肥单元内相邻设置，可以利用渗气管出来的气体携带渗油管流出的生物质油均匀渗透到堆肥原料内；此外，渗气管流出的气体携带的尚未冷凝的生物质油遇到堆肥原料时进一步冷凝并附着在堆肥原料颗粒表面。
6、在堆肥初始阶段利用50℃左右的裂解气对堆肥原料进行加热，可以使得堆肥原料快速升温，大大缩短了堆肥时的升温时间，并且裂解气中主要气体为惰性气体，使得堆肥初期的升温阶段为纯厌氧发酵，相比现有技术中堆肥初期阶段肥料中氧气含量较高的微氧发酵，可以进一步降低氮损失；不仅可以减少堆肥初期阶段氨化过程中的氮损失，而且有效利用了生物质炭制备过程中裂解气的余热，实现节能的目的；待堆肥单元内温度上升到45℃的时候，停止向堆肥单元内容通入裂解气，转入高温发酵阶段，并通过渗气管向堆肥单元内通入空气，由厌氧发酵转入好氧发酵，以缩短堆肥周期并减少异味产生。
同时利用裂解气中尚未冷却的生物质油以及渗油管流出的生物质油，通过裂解气均匀渗透到堆肥原料内部，实现堆肥原料微小颗粒表面全部或部分覆上“生物质油膜”，达到“油包水”的作用，阻断或部分阻断了氨化过程中氨气溢出的通道，同时减弱生物质炭对堆肥原料的碱性作用造成堆肥初期氮损失较高的问题，可以提高生物炭的添加比例而不会导致氮损失增大，使得堆肥单元内的堆肥原料分割为无数个氨化单元，不仅氨化过程中产生的氨气难以聚集成能够溢出的气泡，而且生物质油中的醇类、酮类、醛类和醚类等有机物与堆肥过程中产生的酰胺类和氨基酸类有机氮能够发生物理吸附、化学反应或相溶，能够大大延缓高温堆肥阶段酰胺类和氨基酸类有机氮在堆肥过程中向无机氮转变，有效地降低堆肥过程中的氮损失。
7、实现了生物质炭制备和堆肥联产化，有效利用了生物质炭制备过程中的余热。
8、裂解炉中产生的裂解气会通过第二出气管进入到通气室中，进而通过倾斜气缝进入加热室，对预热器内部进行加热，吸热板固定在预热器的内表面，会对加热室内的热量进行吸收进而使预热器内的温度快速升高，然后通过搅拌轮的搅动，可以使预热器内部的原料充分预热，使其进入裂解炉内部后能够加快裂解速度，从而达到节省能源的效果。
9、通过喷头、渗油管和渗气管的作用，能够将裂解油和裂解气充分的渗透入堆肥原料内部中，以达到降低堆肥氮损失的目的，并且渗油管和渗气管可以通过插孔拔出，便于从堆肥单元内取出。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2本发明图1中A处放大结构示意图；
图3本发明图1中B处放大结构示意图。
图中附图标记表示为：100-预热器；200-裂解炉；300-堆肥单元；101-搅拌轮；102-吸热板；103-加热室；104-通气室；105-倾斜气缝；106-出油管；107-第一出气管；108-散热环；109-出料管；110-挡板；111-密封环；112-拉环；201-密封盖；202-第二出气管；301-喷头；302-渗油管；303-渗油孔；304-第一连接阀；305-抽油管；306-油泵；307-渗气管；308-第二连接阀；309-第三出气管；310-储油箱；311-阀门。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，包括如下步骤：
步骤A：将杏枝、葡萄枝、苹果枝或桃枝中的一种或多种粉碎后得到复合果枝裂解原料，复合果枝裂解原料经预热器100预热后输送至裂解炉200内进行高温裂解得到裂解气和复合果枝生物质炭；
步骤B：将步骤A中得到的高温裂解气输送至所述预热器100，在所述复合果枝裂解原料输送到所述热解炉200中进行裂解之前，利用高温裂解气对所述预热器100内的复合果枝裂解原料进行预热；
步骤C：将步骤B中换热后得到的低温裂解气分别输送至多个堆肥单元300，所述堆肥单元300内储存有堆肥原料和步骤A中裂解得到的复合果枝生物质炭的混合物，所述低温裂解气经堆肥原料和复合果枝生物质炭混合物过滤除杂后排放至环境中或再次进行处理后排放；每吨堆肥原料加入复合果枝生物质炭300千克。自堆肥起始阶段开始向堆肥单元300内通入低温裂解气，低温裂解气的温度小于等于50℃，直至堆肥单元300内混合物料温度等于45℃时停止通入低温裂解气。
步骤D：将高温裂解气在所述预热器100换热冷却降温时产生的生物质油分别输送至多个堆肥单元300内，并与所述堆肥单元300内的堆肥原料和复合果枝生物质炭混合物进行混合；生物质油的掺杂量按照每吨堆肥原料10千克添加。
如图1至图3所示，预热器100的内部转动连接有搅拌轮101，预热器100的内壁固定连接有吸热板102，预热器100的外表面固定连接有加热室103，加热室103的外表面固定连接有通气室104，加热室103与通气室104连接处开设有倾斜气缝105，加热室103与通气室104通过倾斜气缝105流体导通，加热室103与通气室104的底部均呈现为靠近预热器100的倒锥形，倾斜气缝105的倾斜角度大于倒锥形母线的倾斜角度，预热器100的顶部固定连接有进料管，加热室103的底部固定连接有出油管106，通气室104的一侧固定连接有与加热室103顶部流体导通的第一出气管107，第一出气管107的外表面套接有散热环108，预热器100的底部固定连接有出料管109，出料管109的两侧均固定连接有限位块，两个限位块的内部均开设有滑槽，其中一个限位块上的滑槽为通槽，另一个限位块上的滑槽为盲槽，挡板110的一端穿过通槽并伸入到盲槽内，挡板110临近通槽的立面上套接有密封环111，密封环111处的挡板110上固定连接有拉环112，裂解炉200的顶部与出料管109相连接的地方开设有进料口，裂解炉200的正面开设有出料口，出料口的内部铰链连接有密封盖201，密封盖201的正面固定连接有把手，裂解炉200的顶部固定连接有第二出气管202，出气管202与通气室104相连接导通。
堆肥单元300的内部顶壁上固定连接有喷头301；堆肥单元300的一侧和顶部均开设有插孔，堆肥单元300的内部通过插孔横向插接有渗油管302，渗油管302的外表面开设有多个渗油孔303；
在堆肥单元300内有两层或两层以上的渗油管302，在同一层渗油管302内相邻渗油管302之间等间距排列，上下相邻两层渗油管302之间的间距相等，并且上层每个渗油管302正对下层每个渗油管302；
渗油管302位于堆肥单元300外的一端均与竖向渗油总管流体导通，竖向渗油总管通过第一连接阀304与抽油管305流体导通，抽油管305与油泵306的出油口流体导通，油泵306的进油口通过下端伸入到液面以下的进油管与储油箱310流体导通，喷头301的进油口与抽油管305流体导通；
堆肥单元300的内部通过插孔纵向插接有渗气管307，渗气管307的外表面开设有多个渗气孔；
每个渗气管307自上而下穿过每层渗油管302，并且每个渗气管307均紧贴上下正对的渗油管302；在任意水平面上，沿X轴方向和沿Y轴方向任意相邻两个渗气管307之间的间距均相等；
渗气管307的一端通过横向渗气总管与第二连接阀308流体导通，第二连接阀308的进气口通过第三出气管309与储油箱310上部气体流体导通，第三出气管309上安装阀门311，堆肥单元300的底部固定连接有出料管道；出油管106的出油口和第一出气管107的出气口分别与储油箱310流体导通，出油管106的出油口和第一出气管107的出气口在储油箱310内相邻设置，上下相邻两层渗油管302的间距为0.5米，横向相邻两层渗气管307的间距为0.5米。
工作原理：将杏枝、葡萄枝、苹果枝和桃枝按照质量比1:1:1:1粉碎后得到复合果枝裂解原料，复合果枝裂解原料经预热器100预热后输送至裂解炉200内进行高温裂解得到裂解气和复合果枝生物质炭，将得到的高温裂解气输送至预热器100，在复合果枝裂解原料输送到热解炉200中进行裂解之前，利用高温裂解气对复合果枝裂解原料进行预热，将换热后得到的低温裂解气分别输送至多个堆肥单元300，堆肥单元300内储存有堆肥原料和复合果枝生物质炭的混合物，低温裂解气经堆肥原料和复合果枝生物质炭混合物过滤除杂后排放至环境中或再次进行处理后排放，将高温裂解气在预热器100换热冷却降温时产生的生物质油分别输送至多个堆肥单元300内，并与堆肥单元300内的堆肥原料和复合果枝生物质炭混合物进行混合。
利用本实施例复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法进行堆肥，可以在短时间内进入高温堆肥阶段，升温阶段时间很短，相对传统堆肥方法升温阶段缩短3-5天，并且在升温阶段不会由于生物质炭的碱性作用而增大氮损失，与传统的仅仅加入生物质炭的堆肥方法相比，升温阶段氮损失率降低90％以上，整堆肥过程中氮损失率降低50％以上。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (8)

1.利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：将杏枝、葡萄枝、苹果枝或桃枝中的一种或多种粉碎后得到复合果枝裂解原料，复合果枝裂解原料经预热器(100)预热后输送至裂解炉(200)内进行高温裂解得到裂解气和复合果枝生物质炭；
步骤B：将步骤A中得到的高温裂解气输送至所述预热器(100)，在所述复合果枝裂解原料输送到所述热解炉(200)中进行裂解之前，利用高温裂解气对所述预热器(100)内的复合果枝裂解原料进行预热；
步骤C：将步骤B中换热后得到的低温裂解气分别输送至多个堆肥单元(300)，所述堆肥单元(300)内储存有堆肥原料和步骤A中裂解得到的复合果枝生物质炭的混合物，所述低温裂解气经堆肥原料和复合果枝生物质炭混合物过滤除杂后排放至环境中或再次进行处理后排放；
步骤D：将高温裂解气在所述预热器(100)换热冷却降温时产生的生物质油分别输送至多个堆肥单元(300)内，并与所述堆肥单元(300)内的堆肥原料和复合果枝生物质炭混合物进行混合；
在步骤C中：每吨堆肥原料加入复合果枝生物质炭200-300千克。
2.根据权利要求1所述的利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，其特征在于，在步骤C中：自堆肥起始阶段开始向堆肥单元(300)内通入低温裂解气，低温裂解气的温度小于等于50℃，直至堆肥单元(300)内混合物料温度45-50℃时停止通入低温裂解气。
3.根据权利要求1所述的利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，其特征在于，在步骤D中：生物质油的掺杂量按照每吨堆肥原料5-10千克添加。
4.根据权利要求1-3任一所述的利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，其特征在于，所述预热器(100)的内部转动连接有搅拌轮(101)，所述预热器(100)的内壁固定连接有吸热板(102)，所述预热器(100)的外表面固定连接有加热室(103)，所述加热室(103)的外表面固定连接有通气室(104)，所述加热室(103)与通气室(104)连接处开设有倾斜气缝(105)，所述加热室(103)与通气室(104)通过所述倾斜气缝(105)流体导通，所述加热室(103)与通气室(104)的底部均呈现为靠近预热器(100)的倒锥形，所述倾斜气缝(105)的倾斜角度大于所述倒锥形母线的倾斜角度，所述预热器(100)的顶部固定连接有进料管，所述加热室(103)的底部固定连接有出油管(106)，所述通气室(104)的一侧固定连接有与所述加热室(103)顶部流体导通的第一出气管(107)，所述第一出气管(107)的外表面套接有散热环(108)，所述预热器(100)的底部固定连接有出料管(109)，所述出料管(109)的两侧均固定连接有限位块，两个所述限位块的内部均开设有滑槽，其中一个所述限位块上的滑槽为通槽，另一个限位块上的滑槽为盲槽，挡板(110)的一端穿过所述通槽并伸入到所述盲槽内，所述挡板(110)临近所述通槽的立面上套接有密封环(111)，所述密封环(111)处的所述挡板(110)上固定连接有拉环(112)。
5.根据权利要求4所述的利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，其特征在于，所述裂解炉(200)的顶部与出料管(109)相连接的地方开设有进料口，所述裂解炉(200)的正面开设有出料口，所述出料口的内部铰链连接有密封盖(201)，所述密封盖(201)的正面固定连接有把手，所述裂解炉(200)的顶部固定连接有第二出气管(202)，所述出气管(202)与通气室(104)相连接导通。
6.根据权利要求5所述的利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，其特征在于，所述堆肥单元(300)的内部顶壁上固定连接有喷头(301)；所述堆肥单元(300)的一侧和顶部均开设有插孔，所述堆肥单元(300)的内部通过插孔横向插接有渗油管(302)，所述渗油管(302)的外表面开设有多个渗油孔(303)；
在所述堆肥单元(300)内有两层或两层以上的所述渗油管(302)，在同一层所述渗油管(302)内相邻所述渗油管(302)之间等间距排列，上下相邻两层所述渗油管(302)之间的间距相等，并且上层每个所述渗油管(302)正对下层每个所述渗油管(302)；
所述渗油管(302)位于所述堆肥单元(300)外的一端均与竖向渗油总管流体导通，所述竖向渗油总管通过第一连接阀(304)与抽油管(305)流体导通，所述抽油管(305)与油泵(306)的出油口流体导通，所述油泵(306)的进油口通过下端伸入到液面以下的进油管与储油箱(310)流体导通，所述喷头(301)的进油口与抽油管(305)流体导通；
所述堆肥单元(300)的内部通过插孔纵向插接有渗气管(307)，所述渗气管(307)的外表面开设有多个渗气孔；
每个所述渗气管(307)自上而下穿过每层所述渗油管(302)，并且每个所述渗气管(307)均紧贴上下正对的所述渗油管(302)；在任意水平面上，沿X轴方向和沿Y轴方向任意相邻两个所述渗气管(307)之间的间距均相等；
所述渗气管(307)的一端通过横向渗气总管与第二连接阀(308)流体导通，所述第二连接阀(308)的进气口通过第三出气管(309)与储油箱(310)上部气体流体导通，所述第三出气管(309)上安装阀门(311)，所述堆肥单元(300)的底部固定连接有出料管道；所述出油管(106)的出油口和所述第一出气管(107)的出气口分别与所述储油箱(310)流体导通。
7.根据权利要求6所述的利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，其特征在于，所述出油管(106)的出油口和所述第一出气管(107)的出气口在所述储油箱(310)内相邻设置。
8.根据权利要求7所述的利用复合果枝生物质炭降低堆肥氮损失的方法，其特征在于，上下相邻两层所述渗油管(302)的间距为0.5-1米，横向相邻两层所述渗气管(307)的间距为0.5-1米。
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