CN212713295U - 一种秸秆炭基肥的制备系统 - Google Patents

Abstract

本公开设计一种秸秆炭基肥的制备系统。秸秆炭基肥的制备系统包括热解炉、粉碎机、匀料机和挤压机，热解炉包括秸秆块入口、生物炭出口、木醋液出口和油气出口；粉碎机包括生物炭入口和生物炭颗粒出口；匀料机包括原料入口和混匀原料出口；挤压机包括混匀原料入口和秸秆炭基肥出口；热解炉的生物炭出口连接粉碎机的生物炭入口，粉碎机的生物炭颗粒出口连接匀料机的原料入口，匀料机的混匀原料出口连接挤压机的混匀原料入口。本公开的秸秆炭基肥的制备系统，节约资源，提高秸秆的经济效益。

Description

一种秸秆炭基肥的制备系统

技术领域

本公开属于农业资源化技术领域，具体涉及一种秸秆炭基肥的制备系统。

背景技术

我国农田氮素养分流失量大，面源污染严重。随着农田面源污染问题的恶化，环境友好和资源节约型的新型肥料越来越受到重视。未来肥料的发展方向要求在保证作物产量的同时提高养分利用率及减少环境污染，Sadao等认为缓控释肥是取代传统肥料的重要方向，不仅能够提高作物产量，而且有望解决目前高度集约化农业对环境的危害。

目前用在农业上的缓控释肥料产品大多数是包膜控释肥(约占总量的65％-75％)，但该缓释肥生产工艺复杂，价格较高，致使缓控释肥料价格居高不下，而且目前市场上大多聚合物包膜材料都是用化学方法合成的不可降解的高分子聚合物，随着现代农业对包膜缓释肥料需求量的增多，肥料释放殆尽以后，残留在土壤中的包膜材料不易降解，容易对土壤结构造成破坏，连年施用将对土壤造成污染。

全世界秸秆资源十分丰富，年产量在30亿吨左右。而我国是农业大国，农作物稻草数量十分巨大，且种类众多。但存在以下缺点，秸秆的收集、运输、利用过程中机械设备成本过高，产业链较短，缺乏技术支持，人们认知存在误区等，导致农作物稻草的利用率不高。焚烧过程污染空气环境，危害人体健康，容易引发火灾。并且，焚烧秸秆导致地面温度急剧升高，能直接烧死、烫死土壤中的有益微生物，影响作物吸收土壤养分。

实用新型内容

本公开旨在提出一种秸秆炭基肥的制备系统，将秸秆热解后生成生物质炭，将生物质炭制备成肥料可改善土壤肥力。

本公开提供一种秸秆炭基肥的制备系统，包括热解炉、粉碎机、匀料机和挤压机，所述热解炉包括秸秆块入口、生物炭出口、木醋液出口和油气出口；所述粉碎机包括生物炭入口和生物炭颗粒出口；所述匀料机包括原料入口和混匀原料出口；所述挤压机包括混匀原料入口和秸秆炭基肥出口；所述热解炉的生物炭出口连接所述粉碎机的生物炭入口，所述粉碎机的生物炭颗粒出口连接所述匀料机的原料入口，所述匀料机的混匀原料出口连接所述挤压机的混匀原料入口。

根据本公开的一些实施例，所述秸秆炭基肥的制备系统还包括油气分离器，所述油气分离器包括油气入口、热解气出口、生物油出口和木醋液出口，所述热解炉的油气出口连接所述油气分离器的油气入口。

根据本公开的一些实施例，所述秸秆炭基肥的制备系统还包括烘干机，所述烘干机的入口连接所述挤压机的秸秆炭基肥出口。

根据本公开的一些实施例，所述烘干机还包括热解气入口，所述油气分离器的热解气出口连接所述烘干机的热解气入口。

根据本公开的一些实施例，所述秸秆炭基肥的制备系统还包括压块机，所述压块机包括秸秆入口和秸秆块出口，所述秸秆块出口连接所述热解炉的秸秆块入口。

根据本公开的一些实施例，所述热解炉为红外加热或燃气加热。

本公开的秸秆炭基肥的制备系统真正实现了水稻秸秆的“资源化、无害化和减量化”的处理要求。同时，得到的木醋液用于制备杀菌剂，资源利用率高。使用的生物炭具有巨大的比表面积、表面负电荷和电荷密度，并且生物炭具有多孔性，使其能够吸附和固持肥料中的养分，实现其缓释效果，显著削减土壤N流失量，提高土壤肥力，促进作物增产和维持土壤生态系统平衡的作用，并且可以起到保水保墒，培肥地力的作用。

附图说明

图1是本公开实施例的秸秆炭基肥的制备系统的示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本公开的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本公开提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本公开的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本公开，并不用于限定本公开。

如图1所示，本公开的实施例提供一种秸秆炭基肥的制备系统。秸秆炭基肥的制备系统包括热解炉2、粉碎机3、匀料机4和挤压机5。

热解炉2可用旋转式的热解炉，热解炉2包括秸秆块入口、生物炭出口、木醋液出口和油气出口。热解炉2的出料可以采用双螺旋出料机。粉碎机3包括生物炭入口和生物炭颗粒出口。匀料机4包括原料入口和混匀原料出口。挤压机5包括混匀原料入口和秸秆炭基肥出口。挤压机5的轧辊可以采用复合不锈钢合金材质，主轴采用优质合金轴用钢，联轴器采用齿式或链式连轴器，减速机单轴硬齿面减速机。

热解炉2的生物炭出口连接粉碎机3的生物炭入口，粉碎机3的生物炭颗粒出口连接匀料机4的原料入口，匀料机4的混匀原料出口连接挤压机5的混匀原料入口。

可选地，热解炉2包括炉墙、炉顶和炉底围成的炉膛，炉底为移动式炉底。热解炉通过红外辐射加热管或蓄热式燃气辐射管进行红外加热或燃气加热。本实施例中，不限制红外辐射加热管和蓄热式燃气辐射管的加热方式和数量。

利用本实施例的秸秆炭基肥的制备系统制备秸秆炭基肥的方法包括：

(1)在热解炉中，热解炭化秸秆块得到生物炭、木醋液和高温油气，升温速率为10-20℃/min，热解温度为550-800℃，热解时间为60-80min。

(2)在粉碎机中，粉碎筛选步骤(1)的生物炭得到80-100目的生物炭颗粒。若肥料需粉碎，可粉碎肥料得到60-100目的粉碎肥料。

(3)在匀料机中，将重量份数为30-50份的生物炭颗粒、35-45份的粉碎肥料、3-8份的壳聚糖、5-10份的粘结剂、0.01-0.08份的脲酶抑制剂和2-5份腐殖酸进行搅拌，搅拌过程中加水得到混匀原料。使用脲酶抑制剂可有效抑制土壤中脲酶的活性，但同时仍有一定活性，保证氮肥的缓慢释放。壳聚糖是一种富含钙，铁，锰，锌等多种微量元素的一种物质，可为农作物生长提供必要的养分。生物炭具有巨大的比表面积、表面负电荷和电荷密度，并且生物炭具有多孔性，使其能够吸附和固持肥料中的养分，实现其缓释效果，显著削减土壤氮流失量，提高土壤肥力，促进作物增产和维持土壤生态系统平衡的作用，并且可以起到保水保墒，培肥地力的作用。

(4)在挤压机中，将步骤(3)的混匀原料进行挤压造粒得到粒径为1-5mm的颗粒。具体地，混匀原料可以通过传送带送至双辊挤压造粒机进行挤压造粒，成粒率可达90％，得到的炭基肥颗粒粒径均一，含水率低，颗粒间不粘连。

本实施例中，所述肥料为无机复合肥或尿素。所述粘结剂选自膨润土、淀粉、拟薄水铝石和凹凸棒中的一种或多种。所述脲酶抑制剂选自N-丁基硫代磷酰三胺、五氯硝基苯、重金属盐类和硼酸中的一种或多种。步骤(3)中加水量为混匀原料的5-10重量％。

在一种实施方案中，所述无机复合肥为总氮、五氧化二磷和氧化钾的质量比为14-18.5:11-17:11-17的复合肥。

根据本公开一个可选的技术方案，秸秆炭基肥的制备系统还包括油气分离器6。油气分离器6包括油气入口、热解气出口、生物油出口和木醋液出口，热解炉2的油气出口连接油气分离器6的油气入口。利用油气分离器6对热解炉2产生的高温油气进行处理，得到热解气、生物油和木醋液。其中，所述木醋液可以用于制备杀菌剂。

根据本公开一个可选的技术方案，秸秆炭基肥的制备系统还包括烘干机7。烘干机7的入口连接挤压机5的秸秆炭基肥出口。通过烘干后，秸秆炭基肥的含水率≤12％。

可选地，烘干机7还包括热解气入口，油气分离器6的热解气出口连接烘干机7的热解气入口。油气分离器6分离的热解气作为燃料进入烘干机7燃烧，为秸秆炭基肥的烘干提供能量。

根据本公开一个可选的技术方案，秸秆炭基肥的制备系统还包括压块机1。压块机1包括秸秆入口和秸秆块出口，压块机1的秸秆块出口连接热解炉2的秸秆块入口。本实施例中的秸秆可以为玉米秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆等农作物秸秆。压块机1将秸秆压成20×20×30cm的长方体的秸秆块。

实施例1

先将水稻秸秆压块成型，所得的秸秆块为20×20×30cm的长方体。将成型后的秸秆块通过传送带送至蓄热式旋转床热解炉中进行热解炭化，热解炉升温速率为20℃/min，热解温度为600℃，热解时间为60min。热解完成后得到的生物炭通过破碎筛分为80-100目的炭粉。肥料选择市售的总氮，五氧化二磷和氧化钾的质量比为14-16-15的复合肥，在挤压造粒前先将复合肥通过粉碎机粉碎。秸秆炭基肥制备过程中，各组分的配比如下(按所占的份数来添加)：生物炭粉32份，复合肥40份，壳聚糖5份，膨润土8份，N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)0.05份和腐殖酸3份，并在搅拌的过程中添加5％左右的水分。通过对辊挤压造粒机得到粒径为4mm的秸秆炭基肥颗粒。

实施例2

先将小麦秸秆压块成型，所得的秸秆块为20×20×30cm的长方体。将成型后的秸秆块通过传送带送至蓄热式旋转床热解炉中进行热解炭化实验，热解炉升温速率为20℃/min，热解温度为600℃，热解时间为60min。热解完成后得到的生物炭通过破碎筛分为80-100目的炭粉。

分别采用挤压造粒和圆盘造粒两种方法来制备秸秆炭基肥，所用的肥料选择市售的总氮，五氧化二磷和氧化钾的质量比为14-16-15的复合肥，在造粒前先将复合肥通过粉碎机粉碎。秸秆炭基肥制备过程中，各组分的配比如下(按所占的份数来添加)：生物炭粉32份，复合肥40份，壳聚糖5份，膨润土8份，N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)0.05份和腐殖酸3份，并在搅拌的过程中添加10％左右的水分。

得到的两种颗粒的物理性质如表2：同样的秸秆炭基肥配方的条件下，圆盘造粒的成粒率仅65-70％，挤压造粒可达到92-98％，后者成粒率高。圆盘造粒得到的颗粒强度只有2-10N，而挤压造粒得到的颗粒强度可达15-25N，采用后者得到的秸秆炭基肥强度较大，耐运输性较强。同时，圆盘造粒颗粒的含水率较高，易造成化肥的水解，从而引起颗粒间的粘连，而挤压造粒这种现象不易出现。

表1不同方法制备的秸秆炭基肥的物理性质

以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种秸秆炭基肥的制备系统，其特征在于，包括热解炉、粉碎机、匀料机和挤压机，

所述热解炉包括秸秆块入口、生物炭出口、木醋液出口和油气出口；

所述粉碎机包括生物炭入口和生物炭颗粒出口；

所述匀料机包括原料入口和混匀原料出口；

所述挤压机包括混匀原料入口和秸秆炭基肥出口；

所述热解炉的生物炭出口连接所述粉碎机的生物炭入口，所述粉碎机的生物炭颗粒出口连接所述匀料机的原料入口，所述匀料机的混匀原料出口连接所述挤压机的混匀原料入口。

2.根据权利要求1所述秸秆炭基肥的制备系统，其特征在于，还包括油气分离器，所述油气分离器包括油气入口、热解气出口、生物油出口和木醋液出口，所述热解炉的油气出口连接所述油气分离器的油气入口。

3.根据权利要求2所述秸秆炭基肥的制备系统，其特征在于，还包括烘干机，所述烘干机的入口连接所述挤压机的秸秆炭基肥出口。

4.根据权利要求3所述秸秆炭基肥的制备系统，其特征在于，所述烘干机还包括热解气入口，所述油气分离器的热解气出口连接所述烘干机的热解气入口。

5.根据权利要求1所述秸秆炭基肥的制备系统，其特征在于，还包括压块机，所述压块机包括秸秆入口和秸秆块出口，所述秸秆块出口连接所述热解炉的秸秆块入口。

6.根据权利要求1所述秸秆炭基肥的制备系统，其特征在于，所述热解炉为红外加热或燃气加热。

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