專利名稱：一種負(fù)離子無氧焚燒秸稈的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體廢棄物處理及資源化利用領(lǐng)域，具體來說，涉及一種負(fù)離子無氧焚燒秸桿的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
秸桿是成熟農(nóng)作物莖葉(穗)部分的總稱，通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其他農(nóng)作物在收獲籽實(shí)后的剩余部分。農(nóng)作物光合作用的產(chǎn)物有一半以上存在于秸桿中，秸桿富含氮、磷、鉀、鈣和有機(jī)質(zhì)，是一種具有多用途的可再生的生物資源，每?jī)蓢嵔諚U的熱值就相當(dāng)于一噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而且平均含硫量?jī)H有3. 8%。，遠(yuǎn)低于煤的平均含硫量 1%。在生物質(zhì)的再生利用過程中，排放的CO2與生物質(zhì)吸收的CO2達(dá)到碳平衡，實(shí)現(xiàn)處理過程的零排放。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有的15億畝耕地，農(nóng)作物秸桿年產(chǎn)量達(dá)到6億噸之多，其中稻草I. 8億噸，玉米2. 2億噸，小麥I. I億噸，還有甘薯蔓、油菜秸、大都秸、甘蔗梢、高粱秸、花生秧及殼等產(chǎn)出的秸桿量都超過千萬噸。主要的秸桿處理技術(shù)有秸桿還田；秸桿飼料；秸桿燃?xì)?；直燃發(fā)電等，每種技術(shù)均有其優(yōu)點(diǎn)，但也有一些致命的弱點(diǎn)，如還田后秸桿不易腐爛，影響播種質(zhì)量，同時(shí)還田機(jī)具價(jià)格偏高，利用率地低。焚燒作為一種成熟的技術(shù)，其不僅能非常有效地實(shí)現(xiàn)固體廢棄物處理減容、減量化，還能回收熱能，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物處理的資源化。但在秸桿處理方面，最直接的處理方式是在田間大量焚燒，每年約80% (約5億噸)的秸桿被燒掉，往往產(chǎn)生較多的環(huán)境和安全問題，其主要包括(I)燃燒產(chǎn)生的粉塵及有害氣體污染空氣環(huán)境，危害人體健康。這主要是由于農(nóng)作物秸桿中含有氮、磷、鉀、碳?xì)湓丶坝袡C(jī)硫等，特別是剛收割尚未干透的秸桿，經(jīng)不完全燃燒后產(chǎn)生大量的氮氧化物、二氧化硫、碳?xì)浠衔餆焿m及碳?xì)浠衔?，?yán)重污染環(huán)境，威脅生物的生命健康；(2)容易引發(fā)火災(zāi)，威脅群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全；(3)引發(fā)交通事故，影響道路和航空安全。這主要是秸桿直接燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的煙霧，使能見度大大降低，可見范圍降低，嚴(yán)重干擾正常的交通運(yùn)輸安全；(4)破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成耕地質(zhì)量下降。在田間焚燒農(nóng)作物秸桿，僅能利用所含鉀的40%，其余氮、磷、有機(jī)質(zhì)和熱能則全部損失，且秸桿焚燒使地面溫度急劇升高，可直接燒死、燙死土壤中的有益微生物，會(huì)使土壤的自然肥力和保水性能大大下降，土壤水分損失65%-80%，影響作物對(duì)土壤養(yǎng)分的充分吸收，直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種負(fù)離子無氧焚燒秸桿的方法，利用該方法焚燒秸桿，不會(huì)造成環(huán)境污染，有利于保護(hù)土壤；同時(shí)，還提供了一種實(shí)施焚燒秸桿方法的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以充分對(duì)秸桿進(jìn)行焚燒，并且無污染。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種負(fù)離子無氧焚燒秸桿的方法，該方法包括如下步驟
步驟I):將含水率小于40%的秸桿和助燃劑作為火種，放置于無氧焚燒爐內(nèi)的高溫陶瓷格柵上,并點(diǎn)燃火種；步驟2):啟動(dòng)負(fù)離子發(fā)生器，并向無氧焚燒爐內(nèi)送入負(fù)離子空氣；步驟3):在 點(diǎn)燃火種O. 25—1小時(shí),且無氧焚燒爐內(nèi)溫度高于400°C后，向無氧焚燒爐內(nèi)投入秸桿進(jìn)行焚燒處理；步驟4):回收爐灰和碳化油。進(jìn)一步，所述的步驟3)中，投入秸桿采用分批、實(shí)時(shí)投入的方式進(jìn)行，并且投入秸桿時(shí)，無氧焚燒爐的閥門采用交替開閉的方式，以隔絕外界空氣。一種實(shí)施所述的負(fù)離子無氧焚燒秸桿方法的裝置，該裝置包括空氣壓縮機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器、無氧焚燒爐、爐灰儲(chǔ)槽、風(fēng)冷塔、碳化油儲(chǔ)槽和粉塵過濾裝置；其中，負(fù)離子發(fā)生器位于無氧焚燒爐的爐壁上，且負(fù)離子發(fā)生器的進(jìn)氣口位于無氧焚燒爐外側(cè)，負(fù)離子發(fā)生器的出氣口位于無氧焚燒爐內(nèi)側(cè)；爐灰儲(chǔ)槽位于無氧焚燒爐的下方；空氣壓縮機(jī)的出氣口與負(fù)離子發(fā)生器的進(jìn)氣口連接，無氧焚燒爐的灰渣出口與爐灰儲(chǔ)槽的灰渣進(jìn)口連接，無氧焚燒爐的煙氣出口與風(fēng)冷塔的進(jìn)氣口連接，風(fēng)冷塔的出油口與碳化油儲(chǔ)槽的進(jìn)口連接，風(fēng)冷塔的出氣口與粉塵過濾裝置的進(jìn)氣口連接。進(jìn)一步，所述的實(shí)施負(fù)離子無氧焚燒秸桿方法的裝置，還包括含有駕駛控制室的移動(dòng)式平臺(tái)，駕駛控制室、空氣壓縮機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器、無氧焚燒爐、爐灰儲(chǔ)槽、風(fēng)冷塔、碳化油儲(chǔ)槽和粉塵過濾裝置均位于移動(dòng)式平臺(tái)上。進(jìn)一步，所述的無氧焚燒爐的上部設(shè)有上裝載門和下裝載門，上裝載門位于下裝載門的上方；無氧焚燒爐的底部設(shè)有高溫陶瓷格柵。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、利用本發(fā)明的方法和裝置，可以使秸桿在高溫、無氧條件下完全焚燒和分解，最終排出的煙氣中不含有二惡因、N0X、S0x、C0x等大氣污染物，無需煙氣處理設(shè)備，煙氣可直接排放，無污染，無公害，可低成本地實(shí)現(xiàn)秸桿的潔凈焚燒。在本發(fā)明中，在無氧焚燒爐四周布置的負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)生負(fù)離子，促使空氣中的分子產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)，迫使秸桿中的水分子震動(dòng)破壞秸桿有機(jī)分子結(jié)構(gòu)，并同時(shí)產(chǎn)生熱量，使得秸桿中各種有機(jī)物在高溫、無氧條件下被完全分解。對(duì)在焚燒過程中產(chǎn)生的有毒煙氣，依次經(jīng)過風(fēng)冷塔冷卻和粉塵過濾裝置的過濾除塵，使得最終排出的煙氣中不含有二惡因、NOx、SOx、COx等大氣污染物。2、本發(fā)明中秸桿在高溫條件下焚燒，所有致病菌被殺死，有機(jī)物全部生成為無機(jī)物，不形成二次污染，且無機(jī)物爐灰中富含有氧化鈣、氧化鋁、鎂、鋅等成分，完全可以還田，碳化油可作燃料，焚燒中的能量也可回收，充分實(shí)現(xiàn)了秸桿處理的無害化和資源化；3、本發(fā)明秸桿氣化的分子通過無氧焚燒爐后面的風(fēng)冷塔冷卻后，生成碳化油，可以應(yīng)用于鍋爐燃料、船舶動(dòng)力燃料、殺蟲劑等，也可在進(jìn)行稀釋后作為土壤改良劑使用。4、本發(fā)明的裝置還可以包括移動(dòng)式平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)秸桿的就地焚燒處理，減少傳統(tǒng)工藝中秸桿打包、捆扎、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，省卻了秸桿的處理成本。5、本發(fā)明方法所采用的設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備，現(xiàn)有的制造技術(shù)完全滿足生產(chǎn)加工要求，無需技術(shù)攻關(guān)，可推廣性好。同時(shí)，設(shè)備加工制造成本和運(yùn)行維護(hù)成本均較低。6、本發(fā)明工藝路線簡(jiǎn)單易行，能根據(jù)秸桿種類的不同實(shí)時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，工藝的自適應(yīng)強(qiáng)，操作難度低，無需專業(yè)人才即可操作。


圖I是本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)連接圖。圖2是本發(fā)明的無氧焚燒爐和爐灰儲(chǔ)槽的裝配圖。其中移動(dòng)式平臺(tái)I、控制室2、空氣壓縮機(jī)3、負(fù)離子發(fā)生器4、無氧焚燒爐5、爐灰儲(chǔ)槽6、風(fēng)冷塔7、碳化油儲(chǔ)槽8、粉塵過濾裝置9、上裝載門501、下裝載門502、高溫陶瓷格柵 503。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的描述。本發(fā)明的一種負(fù)離子無氧焚燒秸桿的方法，包括如下步驟步驟I):將含水率小于40%的秸桿和助燃劑作為火種，放置于無氧焚燒爐內(nèi)的高溫陶瓷格柵上,并點(diǎn)燃火種。在步驟I)中，助燃劑是指碳化油、柴油、或者汽油。秸桿是指麥桿、稻草桿、玉米桿、薯類、油料、棉花、甘蔗、樹葉中的一種或任意組合。步驟2):啟動(dòng)負(fù)離子發(fā)生器，并向無氧焚燒爐內(nèi)送入負(fù)離子空氣。步驟3):在點(diǎn)燃火種O. 25—1小時(shí),且無氧焚燒爐內(nèi)溫度高于400°C后，向無氧焚燒爐內(nèi)投入秸桿進(jìn)行焚燒處理。在步驟3)中，投入秸桿采用分批、實(shí)時(shí)投入的方式進(jìn)行，并且投入秸桿時(shí)，無氧焚燒爐的閥門采用交替開閉的方式，以隔絕外界空氣。這樣，有利于秸桿被充分的焚燒。同時(shí)，閥門采用交替開閉的方式，避免外界的氧氣進(jìn)入無氧焚燒爐中。步驟4):回收爐灰和碳化油。在步驟4)中，對(duì)于焚燒秸桿后，回收的爐灰和碳化油可以再次利用。例如，將回收的碳化油作為步驟I)中的助燃劑使用。廢物的再次利用，也有利于環(huán)保。如圖I和圖2所示，一種實(shí)施上述的負(fù)離子無氧焚燒秸桿方法的裝置，包括空氣壓縮機(jī)3、負(fù)離子發(fā)生器4、無氧焚燒爐5、爐灰儲(chǔ)槽6、風(fēng)冷塔7、碳化油儲(chǔ)槽8和粉塵過濾裝置9。負(fù)離子發(fā)生器4位于無氧焚燒爐5的爐壁上，且負(fù)離子發(fā)生器4的進(jìn)氣口位于無氧焚燒爐5外側(cè)，負(fù)離子發(fā)生器4的出氣口位于無氧焚燒爐5內(nèi)側(cè)。爐灰儲(chǔ)槽6位于無氧焚燒爐5的下方?？諝鈮嚎s機(jī)3的出氣口與負(fù)離子發(fā)生器4的進(jìn)氣口連接，無氧焚燒爐5的灰渣出口與爐灰儲(chǔ)槽6的灰渣進(jìn)口連接，無氧焚燒爐5的煙氣出口與風(fēng)冷塔7的進(jìn)氣口連接，風(fēng)冷塔7的出油口與碳化油儲(chǔ)槽8的進(jìn)口連接，風(fēng)冷塔7的出氣口與粉塵過濾裝置9的進(jìn)氣口連接。進(jìn)一步，上述裝置還包括含有駕駛控制室2的移動(dòng)式平臺(tái)1，駕駛控制室2、空氣壓縮機(jī)3、負(fù)離子發(fā)生器4、無氧焚燒爐5、爐灰儲(chǔ)槽6、風(fēng)冷塔7、碳化油儲(chǔ)槽8和粉塵過濾裝置9均位于移動(dòng)式平臺(tái)I上。設(shè)置移動(dòng)式平臺(tái)1，可實(shí)現(xiàn)秸桿的就地、實(shí)時(shí)處理，無需額外的包裝捆扎及運(yùn)輸費(fèi)用，系統(tǒng)靈活性高，適應(yīng)性強(qiáng)。移動(dòng)式平臺(tái)I可以是收割機(jī)、汽車或其他可移動(dòng)設(shè)備。進(jìn)一步，所述的無氧焚燒爐5的上部設(shè)有上裝載門501和下裝載門502，上裝載門501位于下裝載門502的上方；無氧焚燒爐5的底部設(shè)有高溫陶瓷格柵503。高溫陶瓷格柵503可以作為火種，引燃秸桿，并且高溫陶瓷格柵可以促進(jìn)熱輻射，提高焚燒效率。高溫陶瓷格柵503的厚度優(yōu)選為IOOmm — 400mm，例如，100 mm、200mm、300mm、或者400mm。設(shè)置上裝載門501和下裝載門502，交替閉合，可以避免在添加秸桿時(shí)，空氣從外界流入無氧焚燒爐5內(nèi)。進(jìn)一步，所述的負(fù)離子發(fā)生器4的出氣口高于負(fù)離子發(fā)生器4的進(jìn)氣口，且負(fù)離子發(fā)生器4與水平線之間的夾角為15度一45度。合理設(shè)置負(fù)離子發(fā)生器4的方位，可以使負(fù)離子發(fā)生器4噴出的氣體充分與焚燒中的秸桿發(fā)生反應(yīng)。上述裝置的工作過程如下首先將含水率小于40%的秸桿和助燃劑(例如采用本發(fā)明回收的碳化油)作為火種，放置于無氧焚燒爐5內(nèi)的高溫陶瓷格柵503上，引燃火種。然后啟動(dòng)負(fù)離子發(fā)生器4產(chǎn)生負(fù)離子，并促使空氣中的分子產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)，形成大量的自由電子，在通過強(qiáng)力磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生微波。接著打開上裝載門501，投入第一批秸桿，再閉合上裝載門501，打開下裝載門502，秸桿落至高溫陶瓷格柵503上。在微波作用下，秸桿中的水分子震動(dòng)、破壞秸桿有機(jī)分子結(jié)構(gòu)，并同時(shí)產(chǎn)生熱量，提升爐內(nèi)溫度至800—2000°C，使得秸桿中各種有機(jī)物在高溫、無氧條件下被完全分解，完成秸桿的焚燒過程。隨后打開無氧焚燒爐5的上裝載門501，投入第二批秸桿，再閉合上裝載門501，打開下裝載門502，秸桿落至高溫陶瓷格柵503上，繼續(xù)焚燒。在秸桿焚燒后，焚燒產(chǎn)生的爐灰，通過位于無氧焚燒爐5下方的爐灰儲(chǔ)槽6收集。在秸桿焚燒的過程中，無氧焚燒爐5內(nèi)產(chǎn)生的煙氣，流入風(fēng)冷塔7中，經(jīng)過風(fēng)冷塔7冷卻降溫后，煙氣中的碳化油從風(fēng)冷塔7的出油口流入碳化油儲(chǔ)槽8中；同時(shí)，被冷卻降溫的煙氣從風(fēng)冷塔7的出氣口流入粉塵過濾裝置9的進(jìn)氣口中，經(jīng)過粉塵過濾裝置9的過濾，煙氣中的粉塵被過濾。這樣被清潔和凈化的煙氣從粉塵過濾裝置9中流出。·流入外界的煙氣不含有二惡因、N0x、S0x、C0x等大氣污染物，無需尾氣處理設(shè)施及裝置，大大降低秸桿焚燒的成本及環(huán)境污染。不僅如此，秸桿分批進(jìn)行焚燒后，焚燒產(chǎn)生的爐灰和碳化油還可以被回收利用，也有利于環(huán)保。本發(fā)明的焚燒工作原理是利用在無氧焚燒爐5四周布置的負(fù)離子發(fā)生器4產(chǎn)生負(fù)離子，促使空氣中的分子產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)，形成大量的自由電子，在通過強(qiáng)力磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生微波，迫使稻桿中的水分子震動(dòng)破壞稻桿有機(jī)分子結(jié)構(gòu)，并同時(shí)產(chǎn)生熱量，使得稻桿中各種有機(jī)物在高溫、無氧條件下被完全分解。
權(quán)利要求
1.一種負(fù)離子無氧焚燒秸桿的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟I):將含水率小于40%的秸桿和助燃劑作為火種,放置于無氧焚燒爐內(nèi)的高溫陶瓷格柵上，并點(diǎn)燃火種；步驟2):啟動(dòng)負(fù)離子發(fā)生器，并向無氧焚燒爐內(nèi)送入負(fù)離子空氣；步驟3):在點(diǎn)燃火種O. 25—1小時(shí)，且無氧焚燒爐內(nèi)溫度高于400°C后，向無氧焚燒爐內(nèi)投入秸桿進(jìn)行焚燒處理；步驟4):回收爐灰和碳化油。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)離子無氧焚燒秸桿的方法，其特征在于，所述的步驟I)中， 助燃劑是指碳化油、柴油、或者汽油。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)離子無氧焚燒秸桿的方法，其特征在于，所述的步驟I)和步驟3中，秸桿是指麥桿、稻草桿、玉米桿、薯類、油料、棉花、甘蔗、樹葉中的一種或任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)離子無氧焚燒秸桿的方法，其特征在于，所述的步驟3)中， 投入秸桿采用分批、實(shí)時(shí)投入的方式進(jìn)行，并且投入秸桿時(shí)，無氧焚燒爐的閥門采用交替開閉的方式，以隔絕外界空氣。
5.一種實(shí)施權(quán)利要求I所述的負(fù)離子無氧焚燒秸桿方法的裝置，其特征在于，該裝置包括空氣壓縮機(jī)(3)、負(fù)離子發(fā)生器(4)、無氧焚燒爐(5)、爐灰儲(chǔ)槽(6)、風(fēng)冷塔(7)、碳化油儲(chǔ)槽(8)和粉塵過濾裝置(9);其中，負(fù)離子發(fā)生器(4)位于無氧焚燒爐(5)的爐壁上，且負(fù)離子發(fā)生器(4)的進(jìn)氣口位于無氧焚燒爐(5)外側(cè)，負(fù)離子發(fā)生器(4)的出氣口位于無氧焚燒爐(5)內(nèi)側(cè)；爐灰儲(chǔ)槽(6)位于無氧焚燒爐(5)的下方；空氣壓縮機(jī)(3)的出氣口與負(fù)離子發(fā)生器(4)的進(jìn)氣口連接，無氧焚燒爐(5)的灰渣出口與爐灰儲(chǔ)槽(6)的灰渣進(jìn)口連接，無氧焚燒爐(5)的煙氣出口與風(fēng)冷塔(7)的進(jìn)氣口連接，風(fēng)冷塔(7)的出油口與碳化油儲(chǔ)槽(8)的進(jìn)口連接，風(fēng)冷塔(7)的出氣口與粉塵過濾裝置(9)的進(jìn)氣口連接。
6.按照權(quán)利要求5所述的實(shí)施負(fù)離子無氧焚燒秸桿方法的裝置，其特征在于，還包括含有駕駛控制室(2)的移動(dòng)式平臺(tái)(1)，駕駛控制室(2)、空氣壓縮機(jī)(3)、負(fù)離子發(fā)生器(4)、無氧焚燒爐(5)、爐灰儲(chǔ)槽(6)、風(fēng)冷塔(7)、碳化油儲(chǔ)槽(8)和粉塵過濾裝置(9)均位于移動(dòng)式平臺(tái)(I)上。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的實(shí)施負(fù)離子無氧焚燒秸桿方法的裝置，其特征在于，所述的無氧焚燒爐(5 )的上部設(shè)有上裝載門(501)和下裝載門(502 )，上裝載門(501)位于下裝載門(502)的上方；無氧焚燒爐(5)的底部設(shè)有高溫陶瓷格柵(503)。
8.按照權(quán)利要求7所述的實(shí)施負(fù)離子無氧焚燒秸桿方法的裝置，其特征在于，所述的高溫陶瓷格柵(503)的厚度為IOOmm — 400mm。
9.按照權(quán)利要求5所述的實(shí)施負(fù)離子無氧焚燒秸桿方法的裝置，其特征在于，所述的負(fù)離子發(fā)生器(4)的出氣口高于負(fù)離子發(fā)生器(4)的進(jìn)氣口，且負(fù)離子發(fā)生器(4)與水平線之間的夾角為15度一45度。
10.按照權(quán)利要求6所述的實(shí)施負(fù)離子無氧焚燒秸桿方法的裝置，其特征在于，所述的移動(dòng)式平臺(tái)(I)是收割機(jī)或者汽車。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種負(fù)離子無氧焚燒秸稈的方法，包括如下步驟步驟1)將含水率小于40%的秸稈和助燃劑作為火種，放置于無氧焚燒爐內(nèi)的高溫陶瓷格柵上，并點(diǎn)燃火種；步驟2)啟動(dòng)負(fù)離子發(fā)生器，并向無氧焚燒爐內(nèi)送入負(fù)離子空氣；步驟3)在點(diǎn)燃火種0.25—1小時(shí)，且無氧焚燒爐內(nèi)溫度高于400℃后，向無氧焚燒爐內(nèi)投入秸稈進(jìn)行焚燒處理；步驟4)回收爐灰和碳化油。同時(shí)，本發(fā)明還公開了一種負(fù)離子無氧焚燒秸稈的裝置，該裝置包括空氣壓縮機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器、無氧焚燒爐、爐灰儲(chǔ)槽、風(fēng)冷塔、碳化油儲(chǔ)槽和粉塵過濾裝置。利用該方法和裝置焚燒秸稈，不會(huì)造成環(huán)境污染，有利于保護(hù)土壤。
文檔編號(hào)C10B57/00GK102911684SQ201210397909
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者葛仕福, 趙培濤, 李揚(yáng), 李淵, 丁晶 申請(qǐng)人:東南大學(xué)