一种碳元素生物质碳气化工艺的制作方法

本发明涉及生物质气化技术领域，具体为一种碳元素生物质碳气化工艺。

背景技术

生物质气化是在一定的热力学条件下，借助于空气部分（或者氧气）、水蒸气的作用，使生物质的高聚物发生热解、氧化、还原重整反应，最终转化为一氧化碳，氢气和低分子烃类等可燃气体的过程。

中国可用的固体生物质数量巨大，主要以农业废弃物和木材废物为主。生物质分布分散，收集和运输困难，在中国目前的条件下，难以采用大规模燃烧技术，所以中小规模的生物质气化种碳元素技术在中国有独特的优势。由于中国碳元素推广刚刚开始，而生物质废弃物浪费严重，价格低廉，所以生物质气化碳元素的成本，约为600-800元/吨,已接近或优于常规肥料，其单位投资仅约200万元，所以具备进入市场竞争的条件。

碳元素对作物生长的重要性

碳元素是植物必需的六种大量元素之首，是生命元素，其在植物干物质中占35%，是非常重要而又易被忽视的植物必需营养元素。

碳元素主要来源于作物，如稻壳、秸秆等，其中，尤以稻壳的品质为佳。稻壳具有疏松多孔的结构，可以作为土壤微生物和有机营养成份的载体，保持良好的营养平衡和微生态平衡，增强土壤活力；稻壳具有很强的吸附能力，能够吸附土壤中的重金属和残留农药，净化土壤环境，修复污染和受损土壤；

“碳元素”施入土壤中能被根系直接利用，其有机营养水平相当于普通有机肥的5倍以上。有机碳本身发挥巨大肥力能量的同时可将其他营养元素(npk、中微量元素等)水溶转变为更小的分子，快速被作物吸收利用，权威预测，碳元素这种新型土壤修复剂将会引领肥料发展潮流，也将影响肥料市场的格局。

植物吸收碳的主要途径有：

（1）由叶片气孔吸收空气中的二氧化碳，经光合作用转化为碳水化合物，再转化为糖类、蛋白质、氨基酸、纤维素和酶类等重要物质，组成农作物的内部组织和能量来源。

（2）植物的根部也由土壤中的有机质直接吸收溶解于水的小分子有机碳元素，输入植物内部经电化学反应形成植物的内部组织和能量来源。

有研究表明,植物利用co2(在阳光充足时)最佳浓度是0.1%,而自然界空气中的co2平均浓度只有0.03%，植物光合作用远没有达到最佳状态，再加上光照强度低或者阴雨天弱光合作用,农作物缺碳更严重。如果土壤不能有效地向作物供给有效碳,农作物就会长期处于“缺饥渴”的病态。

“碳饥渴”，能给植物带来什么严重后果呢，碳元素如果充足的话，可以提高土壤的碳氮比（c/n），使土壤中的微生物获得良好的繁殖条件。土壤微生物的大量繁殖会进一步提高土壤的生物肥力和物理肥力，从而提高土壤中n、p、k等矿质营养元素的利用率，形成良性循环。反之，“碳饥渴”长期持续会导致微生物的繁殖条件每况愈下，土地肥力下降，氮磷钾速效化肥也不能被作物吸收，反而会造成土壤酸化、板结，根系败坏，作物产量与品质的下降等恶果。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳元素生物质碳气化工艺，其工艺生产出来的碳元素生物质产品具有固氮、解磷、解钾吸收土壤重金属的功能，解决了土壤透气、保水、保肥性能较低的问题，有利于提高农植物的抗病抗倒伏和养分利用率，并能显著降低化肥农药的使用量。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种碳元素生物质碳气化工艺，包括以下工艺步骤：原料收集系统→原料预处理系统→规模化全自动成型系统→燃气发生炉→碳粉池→混碾机→搅拌池→造颗粒或粉剂或悬浮剂碳元素。

原料收集系统：将秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳和棉籽壳按重量比均匀分配去杂，混合制成原料。

原料预处理系统：将原料用水浇湿，堆成条形堆或圆形堆，用塑料布盖好，时间控制在24小时内，堆温升至48-52度，48小时内，堆温升至70度，堆中的病菌、虫卵、杂草种子全部被杀死，通过翻堆机进行翻堆使原料与空气充分混合，重复此操作1至2周使堆中原料全部腐熟制成熟料。

规模化全自动成型系统：熟料通过自动化成型机制成大小一致的块料。

燃气发生炉：将块料放入燃气发生炉内，通过燃气发生炉将块料在500-700度高温下碳化。

碳粉池：将碳化的原料过筛后收集到碳粉池内。

混碾机：过筛出的不均匀粒状碳料通过混碾机碾磨成粉，然后再收集到碳粉池内。

搅拌池：将碳粉池内的碳粉转移到搅拌池内，然后在搅拌池内加入复合菌群，复合菌群为枯草芽孢杆菌或淡紫拟青霉，通过搅拌机将搅拌池内的碳粉和复合菌群混合后制成碳元素生物质系列产品。

碳元素生物质产品含有的元素有碳、氧、镁、铝、硅、磷、钾、钙、锰、铁，其技术指标：碳≥20%、氧≥40%、硅≥20%、氨磷钾≥2%、镁钙锰铁≥3%。

（三）有益效果

本发明提供了一种碳元素生物质碳气化工艺，具备以下有益效果：

（1）、本发明生产的碳元素生物质产品原料经过500-700度高温碳化提高有机硅的转化施入土壤之后，可以增强土壤透气、保水、保肥性能，有利于提高农植物的抗病抗倒伏和养分利用率，并能显著降低化肥农药的使用量。

（2）、本发明生产的碳元素生物质产品对土壤具有保水保肥、增加有益菌数量、疏松土壤和减少板结、吸附钝化重金属和农药残留的直接作用。

（3）、本发明生产的碳元素生物质产品含有小分子有机碳，有机碳独有唯孔结构，吸附土壤中的有害物质，固氨、固磷、固钾抗重茬，提高土壤中的碳氨比（cn），防治土壤病虫害，吸收重金属，给益菌提供足够的营养，促进有益菌快速繁殖，是土壤的保水剂，可以让水分蒸发更慢，更不容易流失。

（4）、本发明生产的碳元素生物质产品有天然氧化物施入土壤后能快速生根，减少死根、死苗等土传病害，促进土壤团粒结构的形成，松土养地提高地力，是土壤矿质元素的活化剂和保肥剂，可以固定住营养元素，让作物更容易吸收。

（5）、本发明生产的碳元素生物质产品所含高碳有机氧是一种天然的抗逆剂长期使用能提苗促长，生根、养根、壮根同时能防寒抗冻抗病虫，提高地温，促进根、茎、叶、花、果健康均衡生长，是土壤砂砾的粘合剂，可以让土壤形成一定的支撑力，支撑作物生长。

（6）、本发明生产的碳元素生物质产品可以中和酸性土壤和碱性土壤，碳元素是土壤解毒剂，可以螯合毒性金属离子，防止与植物接触。

附图说明

图1为本发明碳元素生物质碳气化工艺的流程图。

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。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种碳元素生物质碳气化工艺，包括以下工艺步骤：原料收集系统→原料预处理系统→规模化全自动成型系统→燃气发生炉→碳粉池→混碾机→搅拌池→碳元素。

原料收集系统：将秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳和棉籽壳按重量比均匀分配去杂，混合制成原料。

原料预处理系统：将原料用水浇湿，堆成条形堆或圆形堆，用塑料布盖好，时间控制在24小时内，堆温升至48-52度，48小时内，堆温升至70度，堆中的病菌、虫卵、杂草种子全部被杀死，通过翻堆机进行翻堆使原料与空气充分混合，重复此操作1至2周使堆中原料全部腐熟制成熟料。

规模化全自动成型系统：熟料通过自动化成型机制成大小一致的块料。

燃气发生炉：将块料放入燃气发生炉内，通过燃气发生炉将块料在500-700度高温下碳化。

碳粉池：将碳化的原料过筛后收集到碳粉池内。

混碾机：过筛出的粒状碳料通过混碾机碾磨成粉，然后再收集到碳粉池内。

搅拌池：将碳粉池内的碳粉转移到搅拌池内，然后在搅拌池内加入复合菌群，复合菌群为枯草芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌，通过搅拌机将搅拌池内的碳粉和复合菌群混合后制成碳元素生物质产品。

碳元素生物质产品含有的元素有碳、氧、镁、铝、硅、磷、钾、钙、锰、铁，其技术指标：碳≥20%、氧≥40%、硅≥20%、氨磷钾≥2%、镁钙锰铁≥3%。

实施例一：

一种碳元素生物质碳气化工艺，包括以下工艺步骤：原料收集系统→原料预处理系统→规模化全自动成型系统→燃气发生炉→碳粉池→混碾机→搅拌池→碳元素。

原料收集系统：将秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳和棉籽壳按重量比均匀分配去杂，混合制成原料。

原料预处理系统：将原料用水浇湿，堆成条形堆或圆形堆，用塑料布盖好，时间控制在24小时内，堆温升至48度，48小时内，堆温升至70度，堆中的病菌、虫卵、杂草种子全部被杀死，通过翻堆机进行翻堆使原料与空气充分混合，重复此操作1至2周使堆中原料全部腐熟制成熟料。

规模化全自动成型系统：熟料通过自动化成型机制成大小一致的块料。

燃气发生炉：将块料放入燃气发生炉内，通过燃气发生炉将块料在500度高温下碳化。

碳粉池：将碳化的原料过筛后收集到碳粉池内。

混碾机：过筛出的粒状碳料通过混碾机碾磨成粉，然后再收集到碳粉池内。

搅拌池：将碳粉池内的碳粉转移到搅拌池内，然后在搅拌池内加入复合菌群，复合菌群为枯草芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌，通过搅拌机将搅拌池内的碳粉和复合菌群混合后制成碳元素生物质产品。

碳元素生物质产品含有的元素有碳、氧、镁、铝、硅、磷、钾、钙、锰、铁，其技术指标：碳≥20%、氧≥40%、硅≥20%、氨磷钾≥2%、镁钙锰铁≥3%

实施例二：

一种碳元素生物质碳气化工艺，包括以下工艺步骤：原料收集系统→原料预处理系统→规模化全自动成型系统→燃气发生炉→碳粉池→混碾机→搅拌池→碳元素。

原料收集系统：将秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳和棉籽壳按重量比均匀分配去杂，混合制成原料。

原料预处理系统：将原料用水浇湿，堆成条形堆或圆形堆，用塑料布盖好，时间控制在24小时内，堆温升至50度，48小时内，堆温升至70度，堆中的病菌、虫卵、杂草种子全部被杀死，通过翻堆机进行翻堆使原料与空气充分混合，重复此操作1至2周使堆中原料全部腐熟制成熟料。

规模化全自动成型系统：熟料通过自动化成型机制成大小一致的块料。

燃气发生炉：将块料放入燃气发生炉内，通过燃气发生炉将块料在600度高温下碳化。

碳粉池：将碳化的原料过筛后收集到碳粉池内。

混碾机：过筛出的粒状碳料通过混碾机碾磨成粉，然后再收集到碳粉池内。

搅拌池：将碳粉池内的碳粉转移到搅拌池内，然后在搅拌池内加入复合菌群，复合菌群为枯草芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌，通过搅拌机将搅拌池内的碳粉和复合菌群混合后制成碳元素生物质产品。

碳元素生物质产品含有的元素有碳、氧、镁、铝、硅、磷、钾、钙、锰、铁，其技术指标：碳≥20%、氧≥40%、硅≥20%、氨磷钾≥2%、镁钙锰铁≥3%。

实施例三：

一种碳元素生物质碳气化工艺，包括以下工艺步骤：原料收集系统→原料预处理系统→规模化全自动成型系统→燃气发生炉→碳粉池→混碾机→搅拌池→碳元素。

原料收集系统：将秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳和棉籽壳按重量比均匀分配去杂，混合制成原料。

原料预处理系统：将原料用水浇湿，堆成条形堆或圆形堆，用塑料布盖好，时间控制在24小时内，堆温升至52度，48小时内，堆温升至70度，堆中的病菌、虫卵、杂草种子全部被杀死，通过翻堆机进行翻堆使原料与空气充分混合，重复此操作1至2周使堆中原料全部腐熟制成熟料。

规模化全自动成型系统：熟料通过自动化成型机制成大小一致的块料。

燃气发生炉：将块料放入燃气发生炉内，通过燃气发生炉将块料在700度高温下碳化。

碳粉池：将碳化的原料过筛后收集到碳粉池内。

混碾机：过筛出的粒状碳料通过混碾机碾磨成粉，然后再收集到碳粉池内。

搅拌池：将碳粉池内的碳粉转移到搅拌池内，然后在搅拌池内加入复合菌群，复合菌群为枯草芽孢杆菌或解淀粉芽孢杆菌，通过搅拌机将搅拌池内的碳粉和复合菌群混合后制成碳元素生物质产品。

碳元素生物质产品含有的元素有碳、氧、镁、铝、硅、磷、钾、钙、锰、铁，其技术指标：碳≥20%、氧≥40%、硅≥20%、氨磷钾≥2%、镁钙锰铁≥3%。

综上所述，该碳元素生物质碳气化工艺，本发明生产的碳元素生物质产品原料经过500-700度高温碳化提高有机硅的转化施入土壤之后，可以增强土壤透气、保水、保肥性能，有利于提高农植物的抗病抗倒伏和养分利用率，并能显著降低化肥农药的使用量。

本发明生产的碳元素生物质产品对土壤具有保水保肥、增加有益菌数量、疏松土壤和减少板结、吸附钝化重金属和农药残留的直接作用。

本发明生产的碳元素生物质产品含有小分子有机碳，有机碳独有唯孔结构，吸附土壤中的有害物质，固氨、固磷、固钾抗重茬，提高土壤中的碳氨比（cn），防治土壤病虫害，吸收重金属，给益菌提供足够的营养，促进有益菌快速繁殖，是土壤的保水剂，可以让水分蒸发更慢，更不容易流失。

本发明生产的碳元素生物质产品有天然氧化物施入土壤后能快速生根，减少死根、死苗等土传病害，促进土壤团粒结构的形成，松土养地提高地力，是土壤矿质元素的活化剂和保肥剂，可以固定住营养元素，让作物更容易吸收。

本发明生产的碳元素生物质产品所含高碳有机氧是一种天然的抗逆剂长期使用能提苗促长，生根、养根、壮根同时能防寒抗冻抗病虫，提高地温，促进根、茎、叶、花、果健康均衡生长，是土壤砂砾的粘合剂，可以让土壤形成一定的支撑力，支撑作物生长。

本发明生产的碳元素生物质产品可以中和酸性土壤和碱性土壤，碳元素是土壤解毒剂，可以螯合毒性金属离子，防止与植物接触。

需要说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。