一种快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉

本发明涉及一种移动式并快速冷却的炭化炉，应用于农田作物残渣高效炭化，属于生物炭制备领域。

背景技术：

1、田间作物残渣焚烧在内的人类活动增加了温室气体和有机污染气体的排放总量，深刻影响了气候和大气环境变化。生物质热解生成的生物炭物理化学性质呈现出较高的表面积和丰富的官能团，通过吸附、孔隙填充、离子交换和静电相互作用等多种机制与土壤有机质发生反应，可高效固定众多土壤污染物如重金属、农药、抗生素和染料等。除此之外，生物炭可提高土壤养分有效性、微生物活性、土壤有机质、保水性和作物产量，并为土壤微生物提供具有微孔结构与极强吸附力的良好栖息环境并满足一定程度上微生物所需碳源。因此，生物炭制备成为数量庞大的农田作物残渣资源化利用的有效解决方案，同时可以极大程度地减少来自生物质焚烧的温室气体和有机污染气体排放量。

2、然而，现有生物炭制备的炭化炉在农村田野环境下面临着定点工作的低机动性，加之生物炭制备后冷却时间过长导致炭化炉利用率低下，愈发加剧了农田作物残渣生物炭制备的挑战性。因此，迫切需要短时间完成大量农田作物残渣炭化，针对性开发高效生物炭制备炭化炉，建设资源节约型和环境友好型农村格局。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明根据农田作物残渣炭化需求，提供一种便捷、科学的可快速冷却移动式炭化炉。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉，包括：冷却系统、炭化系统，所述冷却系统可将炭化完成后的高温炭化筒6快速冷却，所述冷却系统包括气液两用泵1、冷却管2、气液喷嘴板4、喷嘴16；所述炭化系统包括炉体外壳5、炭化筒6、干馏烟气管7、焦油管8、连接管、烟气管10、炉门11、燃料放置屉13；

4、所述气液两用泵1与冷却管2一端连接，冷却管2另一端穿过炉体外壳5后与气液喷嘴板4连接，气液喷嘴板4内部是空心结构，空心结构的底部设置多个孔，孔内装有喷嘴16；

5、所述炉体外壳5内部设置炭化筒6、气液喷嘴板4、燃料放置屉13，炭化筒6横向放置，炭化筒6顶部正对气液喷嘴板4底部，侧面一端设置炉门11，另一端连接干馏烟气管7，干馏烟气管7另一端连接烟气管10，烟气管10与大气相通，炭化筒6底部侧面通过连接管与焦油管8相通；

6、燃料放置屉13设置在炭化筒6下方，燃料放置屉13内部与焦油管8联通，焦油管8还与烟气管10底部联通。

7、所述快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉，还包括移动系统，移动系统包括拖板、万向轮14，炉体外壳5设置在拖板上，拖板底部四个角均布四个万向轮14。

8、所述炉门11上设置温度压力传感器12，用于对炭化筒6内部温度和压力进行监测。

9、所述拖板上还设有气液两用泵放置屉15，气液两用泵1放置在气液两用泵放置屉15中。

10、所述炉体外壳5底部和侧面均设置条形孔，燃料放置屉13通过侧面条形孔进出炉体外壳5，燃料放置屉13底部为网状格栅，网状格栅位于炉体外壳5底部条形孔上，网状格栅与大气联通，为燃烧提供空气，燃料置于网状格栅上方进行燃烧；所述燃料放置屉13侧面设置把手。

11、所述烟气管10顶部、焦油管8与烟气管10连接处均设有蝶阀9；炭化筒6底部侧面与焦油管8相通的连接管上设置管阀17。

12、所述冷却管2、气液喷嘴板4、炉体外壳5、炭化筒6、干馏烟气管7、焦油管8、烟气管10、炉门11、燃料放置屉13和气液两用泵放置屉15均采用不锈钢材料，炉体外壳5的炉内壁上附着5cm厚硅酸铝绝缘纤维材料，以保证炭化炉强度和耐腐蚀性且防止炭化筒6内热量大量损失。

13、本发明所述气液两用泵1根据真实田间环境条件选择向冷却管2泵入温度较低的空气或水，温度较低的空气或水随冷却管2穿过炉体外壳5流至炭化筒6上方，遂达气液喷嘴板4内，温度较低的空气或水流经气液喷嘴板4底部各个喷嘴16后均匀喷洒到炭化筒6上，炭化炉腔内用于冷却的空气向燃料放置屉13中网状格栅底部排出，实现空气迅速对流，炭化炉腔内用于冷却的水蒸发后水蒸气向燃料放置屉13中网状格栅底部排出，实现水汽蒸发迅速降温，达到快速冷却炭化筒6效果。

14、本发明的有益效果：

15、本发明根据真实田间环境条件，选择性通过泵入温度较低的空气或水至炭化炉腔内，实现炭化筒温度快速冷却以快速衔接下一批次炭化活动，通过设置炉体底部的万向轮，可达到炭化炉的迅速转移和农田作物残渣的高效炭化目的。

16、本发明具有实践科学性，操作便捷性，高效可靠性和适应能力强等特点，极大程度地弥补了炭化炉迅速冷却和高机动性相关研究中的空缺，为研制高效炭化炉提供科学支撑。

技术特征：

1.一种快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉，其特征在于，包括冷却系统、炭化系统，所述冷却系统包括气液两用泵(1)、冷却管(2)、气液喷嘴板(4)、喷嘴(16)；所述炭化系统包括炉体外壳(5)、炭化筒(6)、干馏烟气管(7)、焦油管(8)、连接管、烟气管(10)、炉门(11)、燃料放置屉(13)；

2.根据权利要求1所述快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉，其特征在于，还包括移动系统，移动系统包括拖板、万向轮(14)，炉体外壳(5)设置在拖板上，拖板底部四个角均布四个万向轮(14)。

3.根据权利要求1所述快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉，其特征在于，所述炉门(11)上设置温度压力传感器(12)。

4.根据权利要求2所述快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉，其特征在于，所述拖板上还设有气液两用泵放置屉(15)，气液两用泵(1)放置在气液两用泵放置屉(15)中。

5.根据权利要求1所述快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉，其特征在于，所述炉体外壳(5)底部和侧面均设置条形孔，燃料放置屉(13)通过侧面条形孔进出炉体外壳(5)，燃料放置屉(13)底部为网状格栅，网状格栅位于炉体外壳(5)底部条形孔上，网状格栅与大气联通，燃料置于网状格栅上方。

6.根据权利要求5所述快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉，其特征在于，所述燃料放置屉(13)侧面设置把手。

7.根据权利要求1所述快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉，其特征在于，所述烟气管(10)顶部、焦油管(8)与烟气管(10)连接处均设有蝶阀(9)；炭化筒(6)底部侧面与焦油管(8)相通的连接管上设置管阀(17)。

技术总结
本发明公开一种快速冷却的移动式农田作物残渣炭化炉，该炭化炉包括冷却系统、炭化系统，所述冷却系统包括气液两用泵、冷却管、气液喷嘴板、喷嘴；炭化系统包括炉体外壳、炭化筒、干馏烟气管、焦油管、连接管、烟气管、炉门、燃料放置屉；本发明通过泵入均匀且温度较低的空气或水至炭化炉腔内，实现炭化筒温度的快速冷却以快速衔接下一批次炭化活动，通过设置炉体底部的万向轮和气液两用泵放置屉，可达到迅速转移炭化炉和高效炭化农田作物残渣的目的；本发明具有实践科学性，操作便捷性和高效可靠性，极大程度上弥补了炭化炉迅速冷却和高机动性相关研究中的空缺，为研制高效炭化炉提供科学支撑。

技术研发人员：杜伟,冯耀兴,张鹏,吴敏,潘波
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14