一种制备生物碳的方法及容器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种低成本、操作简单、环保、高质量制作生物碳的方法，它包括如下步骤：(1)将碳铺设在一上部开口的容器底部，在该底部铺设的碳上铺设厨余垃圾，在该层厨余垃圾上再铺设碳，以此类推，最后层与容器口间隔留有空隙，将容器口密封；(2)将容器连同容器内的碳及厨余垃圾进行密闭厌氧烧制，烧制温度为400-700℃，烧制时间为1h-1.5h；(3)烧制完毕后，待容器内温度冷却至60℃以下打开容器，得到生物碳。本发明还提供了一种适用于本发明所述方法的容器，该容器用于将厨余垃圾及碳烧制成生物碳，结构简单、巧妙、成本低廉。由于采用了本发明的技术方案，本发明制作生物碳采用厨余垃圾，无需干燥即可制作，操作简便，制得的生物碳燃烧值高、灰分少，烧制生物碳的设备成本低廉，本方法环保价值巨大，对于解决厨余垃圾、清洁能源具有建设性社会意义。
【专利说明】一种制备生物碳的方法及容器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生物碳的制备方法，特别涉及将厨余垃圾制备成为生物碳的方 法。
【背景技术】
[0002] 经济的快速发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的提高的同时，生产、生活 产生的生活垃圾也在急剧增加，但与此对应的城市建设对于垃圾的处理能力却未能紧跟经 济发展步伐，造就现今各大城市"垃圾围城"的局面。
[0003] 垃圾的处理方法多种多样，填埋、焚烧、回收利用，就垃圾填埋而言，占用土地较 多，并会引起环境污染，特别是地表污染及空气污染，对人民群众的健康及生活影响较大， 垃圾的焚烧也是如此。因此，垃圾的处理引起了越来越多的民众以及媒体的关注，国家也高 度重视此类涉及民生的问题，因此，生活垃圾及工业垃圾的处理业已成为现代社会急需有 效解决的问题。
[0004] 人类生活垃圾数量巨大，其中，厨余垃圾约占一般垃圾的三成以上，同时，厨余垃 圾腐败快，发酵后污染空气，细菌滋生快，对疾病传播、环境的影响较为严重。厨余垃圾的处 理一般有填埋、制作肥料及其他分类处理等几种方式，但是厨余垃圾作为有机垃圾，对于现 有的生物质制碳技术来说，厨余垃圾无疑是其以后作为制碳来源的重要发展方向，很多科 学家将生物碳冠以"黑色黄金"的美誉，它是面向未来的、低成本、可持续性的环保能源，在 环境保护、能源、气候等方面具有不可估量的作用，其带来的社会效应和对人类发展的作用 非常巨大。但是，现有的生物质制碳技术主要存在两大瓶颈，一是步骤繁琐，原材料（新鲜 生物质）需要一个干燥前处理，使得含水量达到10%左右才能进入制碳过程；二是成本过 高，表现在人工收集成本、原料运输成本和烧制过程能耗成本上。
[0005] 与本发明最接近的现有技术专利号为201110419809. 4的名为生物质材料制备生 物质碳的方法和碳化炉的专利，其采用的利用有机物制作生物碳方法，需要事先将有机物 干燥，且烧制时间较长，设备复杂，成本高。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本、操作简单、环保、高质量制作生物 碳的方法，为此，本发明采用以下技术方案：它包括如下步骤：
[0007] (1)将碳铺设在一上部开口的容器底部，在该底部铺设的碳上铺设厨余垃圾，在该 层厨余垃圾上再铺设碳，以此类推，最后层与容器口间隔留有空隙，将容器口密封；
[0008] (2)将容器连同容器内的碳及厨余垃圾进行密闭厌氧烧制，烧制温度为 400-700°C，烧制时间为 Ih-L 5h ;
[0009] (3)烧制完毕后，待容器内温度冷却至60°C以下打开容器，得到生物碳。
[0010] 在采用以上技术方案的基础上，本发明还可以采用以下进一步的方案：
[0011] 步骤（1)中，每层铺设的碳与每层铺设的厨余垃圾的质量比为1:1-4。
[0012] 优选地，步骤（1)中，每层铺设的碳与每层铺设的厨余垃圾的质量比为1:3。
[0013] 步骤（1)中，最后层与容器口的间隔高度为所述容器高度的三分之一。
[0014] 步骤（2)中，所述容器在800°C及以下时不会融化或变形。
[0015] 步骤（2)中，所述不锈钢容器包括容器主体及用于密封容器的容器盖，所述容器 主体内在底部上方设置有不锈钢冲孔网板，并在该不锈钢冲孔网板中部设置有不锈钢冲孔 网管，所述不锈钢冲孔网管顶部与容器口有间隔，所述容器盖上设置有若干透气孔，容器盖 与容器主体连接处及若干透气孔上抹有黄泥。
[0016] 所述不锈钢冲孔网管距离容器口高度为所述容器高度的三分之一。
[0017] 本发明还要解决的一个技术问题是提供一种容器，该容器用于将厨余垃圾及碳烧 制成生物碳，结构简单、巧妙、成本低廉。
[0018] 所述容器为上部开口的不锈钢容器，它包括容器主体及用于密封容器的容器盖， 所述容器主体在底部上方设置有不锈钢冲孔网板，并在该不锈钢冲孔网板中部设置有不锈 钢冲孔网管，所述不锈钢冲孔网管顶部与容器口有间隔，所述容器盖上设置有若干透气孔， 容器盖与容器主体连接处及若干透气孔上抹有黄泥。
[0019] 所述不锈钢冲孔网板距离底板1厘米，不锈钢冲孔网管距离容器口高度为所述容 器高度的三分之一。
[0020] 由于采用了本发明的技术方案，本发明制作生物碳采用厨余垃圾，无需干燥即可 制作，操作简便，制得的生物碳燃烧值高、灰分少，烧制生物碳的设备成本低廉，本方法环保 价值巨大，对于解决厨余垃圾、清洁能源具有建设性社会意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明所述容器的示意图。
[0022] 图2为本发明所述不锈钢冲孔网板的示意图。
[0023] 图3为本发明所述厨余垃圾及碳的堆叠方式示意图。
【具体实施方式】
[0024] 本发明所述的方法包括以下步骤：
[0025] (1)将碳10铺设在容器1底部2,本发明所述碳包括活性炭、生物碳、木碳、烧烤碳 等一系列碳物质，以块状或颗粒状最佳，以生物碳、活性炭最佳；容器1为上部开口，在底部 碳10上铺设厨余垃圾11，在该层厨余垃圾11上再铺设碳10,以此类推，最后与容器口保持 所述容器1高度的三分之一的间隔距离，将容器口密封；
[0026] (2)本专利方法最重要的步骤为烧制，该烧制方法有几种：
[0027] 1、碳及厨余垃圾混合后既可直接烧制，即将容器连同容器内的碳及厨余垃圾一同 进行密封厌氧烧制，该容器一般为不锈钢容器。
[0028] 2、容器也可以在放置7 -15天后烧制，在该放置过程中，采用步骤（1)的放置方法 可以使得厨余垃圾不会产生异味，通过实验证实，封锁臭味7-15天，最长可达29天。基本 原理为物质中的各分子之间都存在着相互作用力（类似于宏观世界的万有引力），在物质 内部，每个分子都被其他分子包裹着，相互作用是平衡的（合力为零），而在物质表面，分子 与空气的作用力将小于内部分子间的作用，合力就指向物质内部，使物质表面具有了多余 的表面能，可以吸附其他的分子，以降低自身能量，实现体系最稳定的基本形态。此铺设步 骤从该理论上讲，鉴于碳的高含碳量及多孔特性，厨余垃圾产生的臭味能迅速的被碳吸附， 达到封锁臭味的效果；同时，碳对于其他水分及养分等的吸附，使得厨余垃圾内的细菌滋生 变慢，从另一方面也减缓了厨余垃圾腐败变坏的速度。
[0029] 故，用厨余垃圾与碳交替堆叠的方式，可以用于厨余垃圾的防臭、防污染、减缓变 质。
[0030] 3、也可以将碳及厨余垃圾在不锈钢容器中混合后进行烧制。
[0031] 不管以上任何一种烧制方式，在整个热解过程中，热量主要通过对流作用传递到 物料中，能耗小。热传递机理为：热量从外界窑炉传导到密封容器内部，热量从厨余垃圾颗 粒的表面向内部辐射和对流传送，热量通过碳内部的孔隙结构传送。
[0032] 尽管在热解开始阶段一般都需要供入热量，而实际窑炉一旦达到预定温度区之 后，碳和生物质就会发生放热反应，反应产生的热量能够满足热解过程的持续进行（自热 平衡反应过程）。整个热解过程利用碳的吸附特性，在烧制前及烧制过程中发挥双重吸附作 用，既克服了以往需要先干燥再烧制的缺点，同时在烧制过程中密封容器内的气体可以达 到循环流动效果，缓解了密封容器内及整个装置的压力。
[0033] 烧制过程中，有机物在缺氧环境中的热解碳化，密封容器内缺氧环境又可以避免 有机物直接燃烧，减少了排放物，不产生环境污染。
[0034] 烧制过程中的窑炉可以采用火焰窑，也可以采用电热窑。日常民用时甚至可以采 用柴火及煤进行烧制。此外，液化气、天然气、煤气等都可以使用。
[0035] (5)待容器内温度冷却至60°C以下打开容器，得到生物碳。在冷却过程中，生物质 在密封容器内的无氧环境内更好的碳化，当温度在60°C或以下时，将容器从窑炉内取出，打 开后即可得到高纯度的生物碳。
[0036] 优选地，在步骤（1)中，每层铺设的碳10与每层铺设的厨余垃圾11的质量比为 1:1-4〇
[0037] 更优选地，步骤（1)中，每层铺设的碳10与每层铺设的厨余垃圾11的质量比为 1:3，此时，烧制出的生物碳纯度、灰分、热值等最好。
[0038] 步骤（1)中，最后层与容器口的间隔高度为所述容器高度的三分之一。
[0039] 步骤（2)中，所述容器在800°C及以下时不会融化或变形。
[0040] 步骤（2)中，所述不锈钢容器1包括容器主体5及用于密封容器1的容器盖3,所 述容器主体5内设置在底部2上方设置有不锈钢冲孔网板20,底部2距离不锈钢冲孔网板 20距离1-5厘米，不锈钢冲孔网板20中部设置有不锈钢冲孔网管21，所述不锈钢冲孔网管 21顶部与容器口间隔，该间隔高度为所述容器高度的三分之一，厨余垃圾11及碳10层叠铺 设在不锈钢冲孔网板20和不锈钢网管顶部21所在平面之间，当热量从外界窑炉传导到密 封容器内部，热量通过不锈钢冲孔网板和不锈钢冲孔网管向内部辐射和对流传送。所述容 器盖3上设置有若干透气孔31，容器盖3与容器主体5连接处及若干透气孔31上抹有黄 泥，起进一步的密封作用。
[0041] 以下，列举数种厨余垃圾按照本发明所记载的方法进行烧制，其测定的生物碳结 果如下表所示：
[0042]
【权利要求】
1. 一种制备生物碳的方法，其特征在于它包括如下步骤： (1) 将碳铺设在一上部开口的容器底部，在该底部铺设的碳上铺设厨余垃圾，在该层厨 余垃圾上再铺设碳，以此类推，最后层与容器口间隔留有空隙，将容器口密封； (2) 将容器连同容器内的碳及厨余垃圾进行密闭厌氧烧制，烧制温度为400-700°C，烧 制时间为lh-1. 5h ; (3) 烧制完毕后，待容器内温度冷却至60°C以下打开容器，得到生物碳。
2. 根据权利要求1所述的一种制备生物碳的方法，其特征在于步骤（1)中，每层铺设的 碳与每层铺设的厨余垃圾的质量比为1:1-4。
3. 据权利要求2所述的一种制备生物碳的方法，其特征在于每层铺设的碳与每层铺设 的厨余垃圾的质量比为1:3。
4. 根据权利要求1所述的一种制备生物碳的方法，其特征在于步骤（1)中，最后层与容 器口的间隔高度为所述容器高度的三分之一。
5. 根据权利要求1所述的一种制备生物碳的方法，其特征在于步骤（2)中，所述容器在 800 °C及以下时不会融化或变形。
6. 根据权利要求1所述的一种制备生物碳的方法，其特征在于步骤（2)中，所述不锈钢 容器包括容器主体及用于密封容器的容器盖，所述容器主体内在底部上方设置有不锈钢冲 孔网板，并在该不锈钢冲孔网板中部设置有不锈钢冲孔网管，所述不锈钢冲孔网管顶部与 容器口有间隔，所述容器盖上设置有若干透气孔，容器盖与容器主体连接处及若干透气孔 上抹有黄泥。
7. 根据权利要求6所述的一种制备生物碳的方法，其特征在于所述不锈钢冲孔网管距 离容器口高度为所述容器高度的三分之一。
8. -种容器，其特征在于所述容器为上部开口的不锈钢容器，它包括容器主体及用于 密封容器的容器盖，所述容器主体在底部上方设置有不锈钢冲孔网板，并在该不锈钢冲孔 网板中部设置有不锈钢冲孔网管，所述不锈钢冲孔网管顶部与容器口有间隔，所述容器盖 上设置有若干透气孔，容器盖与容器主体连接处及若干透气孔上抹有黄泥。
9. 根据权利要求8所述的一种容器，其特征在于所述不锈钢冲孔网板距离底板1厘米， 不锈钢冲孔网管距离容器口高度为所述容器高度的三分之一。
【文档编号】C10B1/04GK104479702SQ201410614199
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】周萍 申请人:周萍