专利名称：一种湿法制备生物炭的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制备生物炭的装置。
技术背景
生物炭是生物质在缺氧条件下热解的固体产物。生物炭的制备方法分为干法与湿法。其中干法如快速热解、中速热解、慢速热解和气化等，需要对物料进行干化预处理，比较麻烦；湿法炭化是在密闭的有水环境中，加以一定的温度和压力下将生物质进行炭化的，其具有炭产量较高，制备过程简单、能耗低以及生物炭产物官能团丰富等优点。湿法炭化是制备生物炭的一种理想方法。
湿法炭化装置包括各种反应釜，通常都是采用热能直接或间接加热生物质使之炭化的，炭化时间一般较长，为几个小时至几天不等。如某些新型的湿法制备生物炭装置，通过改变换热管的分布方式和数量，以克服传统反应釜外夹套换热方式传热效率低的不足。 但是，其效果仍不够好，因为不管如何排布换热管，这种物物传递热量的方式依然会造成热量损失，从而减慢制备效率；另外，热传递的有方向性，物料难以均勻升温，导致空间结构上会出现部分炭化快，部分炭化慢，成品质量不理想。发明内容
本发明的目的，在于提供一种可以均勻升温、无热损耗并且炭化效率高的湿法制备生物炭的装置。
本发明解决其技术问题的解决方案是一种湿法制备生物炭的装置，包括上方开口的、设有供气/液进出的管道系统的反应室以及将反应室上方开口密封的腔盖，所述反应室联接有微波发生装置。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明还包括底座，所述反应室为一圆柱形腔体，置于底座上。
作为上述技术方案的进一步改进，所述反应室的底部设有一倒圆台形的垫块，反应室与垫块的装配体外周具有金属保护层，腔盖与金属保护层联接并封盖住反应室。
作为上述技术方案的进一步改进，所述金属保护层的外面设有保温层。
作为上述技术方案的进一步改进，所述管道系统包括两根气相管，以及液相管、热电偶圆形套管，它们均插接在腔盖上并伸入到反应室中，其中一根气相管外露的一端设有防爆装置、三通阀和压力表；另一根气相管上有设气相直通阀门；液相管底端伸至反应室内底壁且贴近其弯曲；液相管上设液相直通阀门；所述管道系统还包括冷却管，冷却管两头潜藏在腔盖内，中间段位于反应室中并弯曲成U形，贴近反应室内壁。
作为上述技术方案的进一步改进，所述微波发生装置位于垫块底部，外侧面被金属保护层包覆。
作为上述技术方案的进一步改进，所述反应室的下方设有振荡装置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述振荡装置包括设在底座下的托架，托架与3底座之间设有偏心轮。
本发明的有益效果是本发明将微波加热技术与湿法炭化相结合，通过微波发生装置产生微波，反应室及腔盖形成微波谐振腔，可以对加入到反应室中的生物质进行快速加热，使物料发生炭化反应，从而制备出生物炭。本发明炭化过程中采用微波内源性加热方式，没有任何热传导过程，加热速度快且均勻，没有额外热量消耗，能耗低效率高，可用来湿法制备生物炭。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得的其他设计方案和附图。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清除、完整地描述，以充分的理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。
参照图1，一种湿法制备生物炭的装置，包括上方开口的、设有供气/液进出的管道系统的反应室4以及将反应室4上方开口密封的腔盖7，所述反应室4联接有微波发生装置。
进一步作为优选的实施方式，本发明还包括底座沈，所述反应室4为一圆柱形腔体，置于底座26上。
进一步作为优选的实施方式，所述反应室4的底部设有一倒圆台形的垫块3，反应室4与垫块3的装配体外周具有金属保护层21，腔盖7与金属保护层21联接并封盖住反应室4。具体地，所述反应室4是由透波性能好、能耐高温高压的陶瓷等绝缘材料围成的腔体，垫块3亦采用与反应室4相同的材料，腔盖7与金属保护层21均为不锈钢金属件，不仅可以对反应室4内部反射微波，还可防止微波泄漏至环境之中。
进一步作为优选的实施方式，所述金属保护层21的外面设有保温层5。所述保温层5可为外被金属层的石棉填充层，外被金属层可进一步防止微波泄漏至环境之中。
进一步作为优选的实施方式，所述管道系统包括两根气相管9、10，以及液相管 16、热电偶圆形套管6，它们均插接在腔盖7上并伸入到反应室4中，其中一根气相管9外露的一端设有防爆装置14、三通阀13和压力表12 ；另一根气相管10上有设气相直通阀门 8、11 ；液相管16底端伸至反应室4内底壁且贴近其弯曲；液相管16上设液相直通阀门15、 17 ；所述管道系统还包括冷却管19，冷却管19两头潜藏在腔盖7内，中间段位于反应室4中并弯曲成U形，贴近反应室4内壁。具体地，上述各种管道均为不锈钢构件，耐热抗爆。
防爆装置14内设爆破片，防止气压过大而导致管道爆裂，通过各种管道及阀门的配合，可对反应室4进行加压、排气、出料和取样的动作。
进一步作为优选的实施方式，所述微波发生装置位于垫块3底部，外侧面被金属保护层21包覆。由于为了让反应在物料中进行得更加均勻，后续步骤中可能要对反应室4 进行振荡处理，因此设计倒圆台形的垫块3增加设备结构的稳固性，减缓刚性冲击，同时金属保护层21可反射微波。
进一步作为优选的实施方式，所述反应室4的下方设有振荡装置。
进一步作为优选的实施方式，所述振荡装置包括设在底座沈下的托架1，托架1与底座沈之间设有偏心轮25。具体地，所述偏心轮25由外设电机带动旋转，产生振动，从而往复振荡腔内物料。
具体地，所述微波发生装置包括微波发生器M以及波导管23，微波发生器M位于托架1上，波导管23设在微波发生器M上面并通向反应室4，提供微波源。底座沈中心设有由铁氟龙等耐温绝缘材料制成的导电滑环27，通过导电滑环27为微波发生器M提供工作电流。而所述的微波发生装置，是通过设在一旁的带控制面板的控制装置来操控的，以便整个实验过程安全可控，提高自动化程度。
工作时，将要炭化的物质与水按需要比例混勻后，根据需要加入适量催化剂后，放入反应室4中，置于金属保护层21内，盖上腔盖7，拧紧螺栓20上的螺母18，使反应室4处于密闭状态。依次打开液相管16上的液相直通阀门15、17和气相管9上的三通阀13，连接气源，从液相管16管口导入氮气、氩气等惰性气体，观察三通阀13的出气情况，确认气流畅通后，依次打开气相管10上的气相直通阀门8、11，适当调整三通阀13，使气体从三通阀13 和气相管10的管口导出，通气约10 min，以排尽反应室4内空气。依次关闭直通阀门气相直通阀门11、8和气源、三通阀13、液相直通阀门15、17，卸下气源。打开控制装置上的电源开关，使微波发生器M处于工作状态，对反应室4进行加热。反应过程中可根据需要，调节炭化装置控制面板上的旋钮，调节微波的功率、摆动速率和反应时间。反应过程中反应室4 的温度与压力可通过向热电偶套管6插入热电偶温度计和压力表12获得。反应结束后，微波加热关闭，向冷却管19导入冷却水，加速反应室的冷却，待压力、温度降至接近常温常压时，可在三通阀13上安置采气装置，进行气体采集。确认安全后，根据需要，或拧开螺母18， 取出反应室4，或通过打开气相管10上的气相直通阀门8、11和液相管16上的液相直通阀门15、17，三通阀13保持关闭，向气相管10通入惰性气体，使反应物质从液相管16管口出， 进行液体、固体产物的收集与分离，待处理分析。
以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.一种湿法制备生物炭的装置，其特征在于包括上方开口的、设有供气/液进出的管道系统的反应室(4)以及将反应室(4)上方开口密封的腔盖(7)，所述反应室(4)联接有微波发生装置。
2.根据权利要求1所述的湿法制备生物炭的装置，其特征在于还包括底座(26)，所述反应室(4)为一圆柱形腔体，置于底座(26)上。
3.根据权利要求2所述的湿法制备生物炭的装置，其特征在于所述反应室(4)的底部设有一倒圆台形的垫块(3)，反应室(4)与垫块(3)的装配体外周具有金属保护层(21)，腔盖(7)与金属保护层(21)联接并封盖住反应室(4)。
4.根据权利要求3所述的湿法制备生物炭的装置，其特征在于所述金属保护层(21) 的外面设有保温层(5)。
5.根据权利要求1 4任一项所述的湿法制备生物炭的装置，其特征在于所述管道系统包括两根气相管(9、10)，以及液相管(16)、热电偶圆形套管(6)，它们均插接在腔盖 (7)上并伸入到反应室(4)中，其中一根气相管(9)外露的一端设有防爆装置(14)、三通阀 (13)和压力表(12)；另一根气相管(10)上有设气相直通阀门(8、11)；液相管(16)底端伸至反应室(4)内底壁且贴近其弯曲；液相管(16)上设液相直通阀门(15、17);所述管道系统还包括冷却管(19)，冷却管(19)两头潜藏在腔盖(7)内，中间段位于反应室(4)中并弯曲成 U形，贴近反应室(4)内壁。
6.根据权利要求3所述的湿法制备生物炭的装置，其特征在于所述微波发生装置位于垫块(3 )底部，外侧面被金属保护层(21)包覆。
7.根据权利要求2所述的湿法制备生物炭的装置，其特征在于所述反应室(4)的下方设有振荡装置。
8.根据权利要求7所述的湿法制备生物炭的装置，其特征在于所述振荡装置包括设在底座(26) T的托架(1)，托架(1)与底座(26)之间设有偏心轮(25)。
全文摘要
本发明公开了一种湿法制备生物炭的装置，包括上方开口的、设有供气/液进出的管道系统的反应室以及将反应室上方开口密封的腔盖，所述反应室联接有微波发生装置。本发明将微波加热技术与湿法炭化相结合，通过微波发生装置产生微波，反应室及腔盖形成微波谐振腔，可以对加入到反应室中的生物质进行快速加热，使物料发生炭化反应，从而制备出生物炭。本发明炭化过程中采用微波内源性加热方式，没有任何热传导过程，加热速度快且均匀，没有额外热量消耗，能耗低效率高，可用来湿法制备生物炭。
文档编号C10B53/02GK102533293SQ201110458540
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者周顺桂, 李卓瑞, 王定美, 袁勇 申请人:广东省生态环境与土壤研究所