本发明属于有机碳基肥生产设备技术领域，主要涉及的是一种有机碳基肥及其制备工艺和设备。
背景技术：
碳是植物必须的基础元素，是生命之源。研究表明，作物依靠自然状态获得的碳营养已远远不能满足其需求，仅能满足其需求的五分之一，导致作物处于“碳饥饿”状态。如果土壤不能有效地向作物供给有效碳，农作物就会得“缺碳病”，主要表现在：根部衰弱、植株早衰、光合作用效率差、果实发育不正常、免疫抗逆性差，进而引发多种病害。可以说“缺碳病”是农作物主要病害。近年来，有机肥曾被当作补充碳元素的主要方法。然而，有机肥生产的主流技术是高温发酵，把有机质由大分子分解成小分子,再由小分子分解为水和二氧化碳排掉，有效碳含量低。据了解,传统有机肥含有大量的碳但有效性甚低，水溶性一般小于10%，大都在2%左右，因此难以被作物利用。
当前，拥有科学平衡补充“有机碳”功能的有机碳肥开始受到人们重视，有机碳肥在根本上提升了作物对碳元素的吸收，比起传统有机肥,大大提升了有效碳的含量。通过有机碳肥补碳，可有效消除“碳饥饿”实现碳平衡。有机碳肥以有机废弃物为原料，经生物发酵或化学分解成粒径在800纳米以下的小分子水溶有机碳，可被植物和微生物直接吸收，是现代植物全营养配方必须的肥料品种。有机碳肥是以有机废弃物（生物质）为原料生产的新型营养肥料，是现代植物全营养配方必须的肥料品种。其有效成份（小分子水溶有机碳）可水溶，能被植物根系和土壤微生物直接吸收利用，具有促长根系、改良土壤、增强植物光合作用和提高化肥利用率等作用。
公知的有机碳肥生产技术主要有三类：一是以发酵工业废液（酒精、味精、酵母）和生物质（蔗渣、秸秆）为原料，通过活化降解废液提高有机碳产物活性；二是以中药渣等生物质为原料，通过分解反应使有机物降解为小分子，但不是彻底分解为二氧化碳和水，而是以高活性小分子有机碳形式存在。三是以褐煤为原料，通过加碱及微生物进行化学及生化反应，生成水溶性高、生理活性高的腐植酸系列产品。上述制备方法采用的均是化学制备法，不仅生产周期长、生产成本高，经济效益差，而且不易形成规模化工业化生产。
本发明的目的之一是提出一种有机碳基，通过将生物质转化为有机碳基，使其即可作为有机碳肥单独使用，也可针对土壤所缺失的微量元素，在有机碳基肥中添加相应的有效成分，形成有机碳营养肥。
本发明的目的目的之二是提出一种有机碳基肥的生产工艺，该工艺通过对生物质进行碳化处理，将长碳链断裂为易被植物吸收的短碳链，并且在碳化过程中，将生物质中的有效成分提取出并还原到有机碳基肥中，同时通过添加尿素，在避免环境污染的同时，增加机碳基肥的含氮量。
本发明的目的目的之三是提出一种有机碳基肥的生产设备，该生产设备不仅可实现连续化生产，而且还可实现对废气的循环利用，达到降低生产成本、节约能源、避免环境污染、提高生产效率、实现工业化生产的目的。
本发明实现上述目的之一采取的技术方案是：通过对生物质进行碳化处理，使生物质的长碳链断裂为易被植物吸收的短碳链，形成机碳基。
上述有机碳基中通过添加微量元素，形成有机碳营养肥。
上述有机碳基中添加的微量元素为生物质碳化过程中提取的有效成分和氮肥。
本发明实现上述目的之二采取的技术方案是：一种有机碳基的制备工艺，包括以下步骤：对生物质进行加热处理；对加热后的生物质进行碳化处理后形成有机碳基；对碳化后的有机碳基中添加微量元素形成有机碳营养肥。
上述加热处理步骤中，是通过炉体内的加热层对生物质进行加热，加热时间0.5-2小时，加热温度为120-195℃。
上述加热后生物质碳化处理步骤中，是通过炉体内的微波发生器对加热后的生物质进行碳化，碳化时间10-20分钟。
上述碳化处理步骤中，产生的混合气体经热交换器、脱硫脱硝装置处理后送入燃烧器，由燃烧器将燃烧后的热气体送入炉体上的加热层对生物质进行加热形成循环利用。
上述有机碳基肥中添加微量元素步骤中，是将碳化过程中提取的生物质有效成分和尿素和水在对烟气中的硫和硝进行脱硫脱硝中产生的氮肥添加到机碳基肥中。
本发明实现上述目的之三采取的技术方案是：一种有机碳基及其制备工艺的设备包括碳基转化炉、燃烧器、热交换器、脱硫脱硝装置、出料绞龙及烟囱，所述碳基转化炉主要由炉体、加热层、微波发生器、活动炉排组成，加热层位于炉体上部的外圆周，微波发生器位于加热层的下部，活动炉排设置在微波发生器与炉底之间，在所述加热层上设有高热气进口和排烟口，所述的高热气进口与所述的燃烧器连通，所述的排烟口通过抽风风机与烟囱连通，在所述炉底上设有混合气体排出口和微量元素添加口，所述的混合气体排出口通过抽气机与所述热交换器的进口端通、热交换的出口端与所述脱硫脱硝装置的进口端连通，脱硫脱硝装置的出口端与所述燃烧器的进口端连通，热交换器的冷空气进口端与进风风机连通、冷空气出口端与燃烧器的进口端连通，所述的微量元素添加口与热交换器的底部和脱硫脱硝装置的液体出口端连通，在所述的脱硫脱硝装置上连接有氨发生器和进水口。
上述炉底内设置有料位计。
本发明采用取之不竭的有机废弃物——生物质（秸秆、杂草、树枝、树叶等）为原料，通过加热和微波碳化的处理方式，使其转化为有机碳基肥，水溶性极好，可被植物根系和土壤微生物直接吸收利用。起到修复土壤，改善土壤团粒结构，激活土壤生命力的作用。
本发明具有以下优点：
1、将加热和碳化处理设计为一体式连续生产结构，实现了规模化生产要求，大大缩短了生长周期，降低了生产成本，提高了经济效益。
2、采用微波对生物质进行碳化，可直接穿透生物质的内部，使生物质的长碳链断裂为易被植物吸收的短碳链（即碳≤30），碳化快速彻底。碳化的有机碳基既可作为有机碳肥单独使用，补充土壤中的碳元素，增加土壤的活性，改良土壤；也可为含碳的载体，针对土壤所缺失的微量元素，在有机碳基中添加相应的有效成分，形成有机碳营养肥，增加土壤的营养成分。
3、通过提取生物质中的有效成分，还原添加到碳基中，还原给土壤，继续为土壤提供营养。
4、采用尿素和水对烟气中的硫和硝进行脱硫脱硝处理，在达到环保要求的同时，脱硫脱硝过程中产生的硫化氨和氩硝酸氨都是有质的氮肥，添加到有机碳基中，可增加有机碳基的氮含量，构成有机碳营养肥，增加土壤的营养成分。
5、对加热和碳化处理产生的废气，经热交换器、脱硫脱硝装置处理后送入燃烧器，由燃烧器将燃烧后的热气体送入炉体上的加热层对生物质进行加热构成废气的循环利用，节省了能耗，进一步降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、炉盖，2、炉口，3、炉体，4、加热层，5、微波发生器，6、活动炉排，7、抽气机，8、炉底，9、出料绞龙，10、出料口，11、料位计，12、热交换器，13、脱硫脱硝装置，14、燃烧器，15、抽风风机，16、烟囱，17、氨发生器，18、进水口，19、进风风机，20、保温层。
具体实施方式
本实施例所述的有机碳基是通过对生物质进行碳化处理，使生物质的长碳链断裂为易被植物吸收的短碳链（即碳≤30），形成机碳基。可单独作为有机碳肥使用，也可在有机碳基中通过添加微量元素，形成有机碳营养肥。本实施例所添加的微量元素，一是在碳化过程中，通过将生物质中的有效成分变成汽体，再经冷却还原添加到碳基中；二是采用尿素和水对烟气中的硫和硝进行脱硫脱硝处理过程中，产生的硫化氨和氩硝酸氨，添加到有机碳基中。
本实施例所述的制备工艺包括以下步骤：对生物质进行加热处理，即在炉体内通过加热层对生物质进行加热，加热时间0.5-2小时，加热温度为120-195℃；对加热后的生物质进行碳化处理，即在炉体内通过微波发生器对加热后的生物质进行碳化处理，碳化时间10-20分钟，形成有机碳基。在碳化后的有机碳基中添加微量元素形成有机碳营养肥。添加微量元素：一是将碳化过程中提取的生物质有效成分添加到机碳基中；二是利用尿素和水在对烟气中的硫和硝进行脱硫脱硝中产生的氮肥添加到机碳基中。
本实施例所述的有机碳基及其制备工艺的设备包括碳基转化炉、燃烧器、热交换器、脱硫脱硝装置、出料绞龙及烟囱。
如图1所示：所述碳基转化炉主要由炉体3、加热层4、微波发生器5、活动炉排6组成，所述炉体3的上端为炉口2，由炉盖1密封。所述的加热层4为夹层结构，位于炉体3上部的外圆周，作用是对炉体3内的生物质进行前期是加热和脱水，便于下步的碳化处理。所述微波发生器5位于加热层4的下部，间隔设置在炉体3的外圆周上，采用的是微波炉原理，通过内部的磁控管辐射出微波，使处于炉内辐射区内的物质受微波的影响而产生激烈运动，使长碳链断裂为易被植物吸收的短碳链（相当于吸收辐射能量），最终形成碳化。所述活动炉排6固定在炉体3内微波发生器5的下面，作用是将碳化后的物料连续排入炉底8内，所述活动炉排6采用的是公知的翻板炉排。在炉底8内设置有料位计11，该料位计11与活动炉排6的控制机构连接，通过控制活动炉排6实现对炉底8内的料位进行控制。所述炉底8下端的出料口与出料绞龙9连接。在所述加热层4上设有高热气进口和排烟口，所述的高热气进口与燃烧器14连通，所述的排烟口通过抽风风机15与烟囱16连通。在所述炉底8上设有混合气体排出口和微量元素添加口，所述的混合气体排出口通过抽气机7与热交换器12连通，所述的微量元素添加口与热交换器12和脱硫脱硝装置13连通。所述热交换器12的底部为锥形形状，其热交换进口端通过抽气机7与炉底8上设有混合气体排出口连通、热交换出口端与脱硫脱硝装置13的进口端连通，脱硫脱硝装置13的出口端与燃烧器14的进口端连通，热交换器12的冷空气进口端与进风风机19连通、冷空气出口端与燃烧器14的进口端连通。由于燃混合气体中含有硫和硝等有害物质，需要进行脱硫脱硝处理，因此在所述的脱硫脱硝装置13上连接有氨发生器17和进水口18，所述脱硫脱硝装置13的液体出口端经热交换器12的底部与炉底8上的微量元素添加口连通。 在炉体3外设置有保温层20。
使用时，打开炉盖1，将生物质由炉口2加入到炉体3内的上部，开启燃烧器14，燃烧产生的高温热气进入加热层4对生物质进行加热处理，加热时间0.5-2小时、加热温度120-195℃，加热后的生物质由微波发生器5进行碳化处理，碳化时间10-20分钟，使生物质的长碳链断裂为易被植物吸收的短碳链（即碳≤30），最终形成有机碳基。此过程产生出的可燃混合气体随同有机碳基在活动炉排6与抽气机7的共同作用下进入炉底8内，可燃混合气体由抽气机7送至热交换器12，与此同时，开启进风风机19使空气进入热交换器12内与可燃混合气体进行热交换，经热交换后的空气送入燃烧器14，经热交换后的可燃混合气体进入脱硫脱硝装置13。同时开启氨发生器17和进水口18，将尿素与水按一定比例混合（常规技术）后送入脱硫脱硝装置13中，对可燃混合气体进入脱硫脱硝处理，处理后的可燃混合气体送至燃烧器14，与热交换器12送入的热空气一同在燃烧器14燃烧，燃烧产生的高温热气送入加热层4对生物质进行加热，加热后后降温的高温气体通过抽风风机15由烟囱16排放。脱硫脱硝处理后的废液（含有一定量的硫化氨和氩硝酸氨）与热交换器12中热交换产生的冷凝水（含有生物质中的有效成分）一同送入炉底8内，被炉底8内的有机碳基吸收后，由出料绞龙9的出料口10送出包装。
所述的有机碳基通过成型还可作为优质的生物质碳。