本發(fā)明涉及農(nóng)林廢棄物處理，尤其涉及一種農(nóng)林廢棄物零排放處理方法。

背景技術(shù)：

1、農(nóng)林廢棄物主要包括秸稈、稻殼、食用菌基質(zhì)、邊角料、薪柴、樹皮、花生殼、枝椏柴、卷皮、刨花等，是大自然一種重要的生物質(zhì)資源和可再生資源，農(nóng)林廢棄物能源轉(zhuǎn)化利用是全球可再生能源領(lǐng)域的研究熱點。

2、農(nóng)林廢棄物來源于植物，主要是由c、h、o、n、s等組成，是植物光合作用的產(chǎn)物，與化石能源如石油、煤炭、天然氣等相比具有：(1)可再生性。眾所周知傳統(tǒng)的化石能源屬于不可再生能源，大量使用該種能源會面臨嚴(yán)重的能源危機。農(nóng)林廢棄物來源于植物，可以通過植物的光合作用進(jìn)行再生，與太陽能、風(fēng)能、潮汐能等都屬于可再生能源。(2)可持續(xù)性。社會發(fā)展的可持續(xù)性就包括能源的可持續(xù)性。農(nóng)林廢棄物由于具有可再生性，因此，通過合理的利用、科學(xué)的規(guī)劃可以實現(xiàn)其可持續(xù)性。(3)資源豐富。我國是農(nóng)業(yè)大國，生物質(zhì)種類多樣、分布廣泛，資源豐富。研究統(tǒng)計表明，我國每年農(nóng)林廢棄物達(dá)到20多億噸，僅僅是農(nóng)作物秸稈每年就達(dá)到7億多噸，資源豐富，發(fā)展?jié)摿薮蟆?4)利用方式多樣性。根據(jù)農(nóng)林廢棄物的特點，農(nóng)林廢棄物的利用可以采用熱轉(zhuǎn)化、生物轉(zhuǎn)化等方法，將其轉(zhuǎn)化為生物柴油、燃料乙醇等含氧燃料以替代化石燃料。也可以采用波裂解技術(shù)將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為天然氣、生物質(zhì)燃油和活性炭。

3、然而，我國農(nóng)林廢棄物的化學(xué)成分主要是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等碳水化合物，其焚燒形成的煙霧，含有大量二氧化硫、氮氧化物、煙塵以及碳粒等顆粒物，導(dǎo)致pm2.5濃度大幅度上升、空氣質(zhì)量下降。農(nóng)林廢棄物如果得不到合理的利用，既造成了資源浪費又導(dǎo)致了污染環(huán)境。目前農(nóng)林廢棄物資源化利用的方式主要由以下5種，即肥料化、燃料化、原料化、飼料化和基料化，但這些方式都有他們的局限性。肥料化是將農(nóng)林廢棄物其轉(zhuǎn)化為商品肥料的一種生產(chǎn)方式，用于改良土壤性質(zhì)、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。但是實際上大多數(shù)的農(nóng)林廢棄物肥料化基本無法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，主要問題在于農(nóng)林廢棄物有蠟質(zhì)，腐化時間長，不能滿足農(nóng)林廢棄物的發(fā)酵周期。燃料化，是將農(nóng)林廢棄物經(jīng)過壓縮、成型等工序進(jìn)行處理，以提高農(nóng)林廢棄物原料的密度，制成固化燃料，雖然制成的固化燃料有較高的熱值，但農(nóng)林廢棄物燃料成型過程的能耗較高，無法大規(guī)模推廣應(yīng)用。原料化是將農(nóng)林廢棄物作為木材的代替品用來造紙，但是由于季節(jié)性、雜亂性以及運輸、儲存問題等無法滿足工業(yè)需求等問題，造成其使用率較低，而且造紙要用到很多化工原料，容易造成二次污染。飼料化是將農(nóng)林廢棄物用于畜禽飼料，但是農(nóng)林廢棄物由于本身養(yǎng)分不均衡、含量偏低和不易腐熟等特點，導(dǎo)致飼料的營養(yǎng)價值很低，無法滿足養(yǎng)殖業(yè)養(yǎng)戶需求?；匣侵咐棉r(nóng)林廢棄物作為基料栽培食用菌品，但是長出蘑菇木耳后的大量菌袋又形成了二次固體污染源。

4、因此，急需一種處置成本低、附加值高、資源化效果顯著、且易于大規(guī)模處置農(nóng)林廢棄物的綠色環(huán)保新技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種農(nóng)林廢棄物零排放處理方法，具有成本低、產(chǎn)物附加值高、無二次污染、零排放全回收的特點，且資源循環(huán)效果顯著，可實現(xiàn)較好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益；可以通過合理控制波源發(fā)生器的電磁參數(shù)和波裂解反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)釜參數(shù)，能夠大大提升波裂解效率及裂解度。

2、為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種農(nóng)林廢棄物零排放處理方法，包括以下步驟：

3、步驟s1、對農(nóng)林廢棄物進(jìn)行致密預(yù)處理后，送入波裂解反應(yīng)釜；

4、步驟s2、調(diào)整所述波裂解反應(yīng)釜的反應(yīng)釜參數(shù)和反應(yīng)釜內(nèi)的m個波源發(fā)生器的電磁參數(shù)；

5、步驟s3、調(diào)整反應(yīng)釜參數(shù)，啟動所述波裂解反應(yīng)釜，所述波裂解反應(yīng)釜內(nèi)的能量密度為100～150wh/l；

6、步驟s4、所述有機小分子蒸汽經(jīng)所述波裂解反應(yīng)釜的蒸汽通道溢出，并進(jìn)行冷凝處理，得到可冷凝的液體生物質(zhì)燃油和不可冷凝的氣體天然氣，所述有機小分子蒸汽溢出后剩余的固體物料進(jìn)行活化處理，得到活性炭；

7、其中，m個所述波源發(fā)生器的頻率相同、波長相同，頻率200～230khz，波長范圍為1500～1800m，

8、任兩個所述波源發(fā)生器的相位角差值δθ＝nδθ0，δθ0的取值范圍為21°～23°。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，所述步驟s1中，具體包括：

10、將農(nóng)林廢棄物粉碎，經(jīng)壓縮致密制成最大尺寸不大于10cm的顆粒，再通過強制喂料器將顆粒狀的所述農(nóng)林廢棄物運送至所述波裂解反應(yīng)釜中。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，所述步驟s2中，m個所述波源發(fā)生器循環(huán)開啟，任一所述波源發(fā)生器發(fā)出的電磁波表示為：

12、e(ti)＝ai·sin(2πft+θi)

13、其中，ti表示第i個時間段，θi表示對應(yīng)的電磁波的相位角，ai表示對應(yīng)的電磁波的振幅，t表示時間，f表示頻率，照射時間段相鄰的任兩個所述波源發(fā)生器之間的相位角差值表示為θi+1－θi，則有：

14、δθ0＝θi+1－θi。

15、根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，所述波裂解反應(yīng)釜中設(shè)有波源發(fā)生器和秸稈投入通道以及產(chǎn)物排出通道；

16、所述波源發(fā)生器為雙波源發(fā)生器，包括內(nèi)發(fā)生器和外發(fā)生器，所述內(nèi)發(fā)生器設(shè)置于所述波裂解反應(yīng)釜的內(nèi)部，所述外發(fā)生器設(shè)置于所述波裂解反應(yīng)釜的外部，且所述內(nèi)發(fā)生器和所述外發(fā)生器的功率比為(0.4-0.6)：1；

17、所述內(nèi)發(fā)生器和所述外發(fā)生器的電磁參數(shù)相同。

18、根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，所述波裂解反應(yīng)釜和所述波源發(fā)生器的外側(cè)均設(shè)置有電磁波防泄漏罩殼。

19、根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，任一所述波源發(fā)生器的電磁參數(shù)至少包括波源發(fā)生器的單次開啟時長t單、照射時間段相鄰的兩個所述波源發(fā)生器之間的相位角差值；

20、任一所述波源發(fā)生器的單次開啟時長t單為30s～200s。

21、根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，所述反應(yīng)釜參數(shù)至少包括釜內(nèi)壓力、釜內(nèi)溫度和波裂解時間；

22、所述釜內(nèi)壓力為6000pa～8000pa，所述釜內(nèi)溫度為200℃-400℃，波裂解時間為10min～200min。

23、根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，所述步驟s4中，所述可冷凝的液體生物質(zhì)燃油，所述生物質(zhì)燃油中含有25-35％脂肪類化合物和55-65％的芳香類化合物；

24、所述不可冷凝的氣體是可燃?xì)猓隹扇細(xì)庵辽侔?0％的甲烷，有10％左右的氫氣和一氧化碳，所述可燃?xì)庵械募淄?、氫氣、一氧化碳的質(zhì)量百分總含量大于80％。

25、根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，所述步驟s4中，剩余的所述固體物料的比表面積大于80m2/g，平均孔容大于0.1cm3/g，經(jīng)活化后可生成活性炭。

26、根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，所述波裂解反應(yīng)釜內(nèi)還添加有吸波材料，以固定床方式安置在釜體；

27、所述吸波材料為磁性金屬材料，在40～300khz頻率范圍內(nèi)有最大吸收。

28、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

29、本發(fā)明的農(nóng)林廢棄物零排放處理方法，采用一步式固相反應(yīng)的處理工藝，將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化成天然氣、生物質(zhì)燃油和活性炭三種可利用物質(zhì)。相較于農(nóng)林廢棄物的其他處置方式來說，本發(fā)明的處理方法成本較低、物料處理的附加值高、且全程無二次污染、資源化效果顯著、易于對農(nóng)作物秸稈進(jìn)行大規(guī)模處置，有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

30、采用電磁波照射共振斷裂c-c化學(xué)鍵的方式來對農(nóng)林廢棄物進(jìn)行處理，特定溫度和固定頻率的電磁波能夠使農(nóng)林廢棄物中的有機大分子產(chǎn)生c-c鍵的共振斷裂，以完成生物質(zhì)大分子的快速分解。本發(fā)明的農(nóng)林廢棄物零排放處理方法所需反應(yīng)溫度較低(最高為400℃)，因此，整個處理過程對于熱能的消耗較低，對設(shè)備的損耗較小，環(huán)保性更好。

31、本發(fā)明的農(nóng)林廢棄物零排放處理方法得到的氣、固、液三種產(chǎn)物均能形成可利用產(chǎn)品，其中，固相產(chǎn)物具有較大的比表面積和孔隙率，常規(guī)活化處理后即可作為活性炭使用；液態(tài)產(chǎn)物為生物質(zhì)燃油，主要成分為脂肪類和芳香類化合物，可作為生產(chǎn)苯酚、糠醛、乙酸等有機化工產(chǎn)品的原料使用；氣體產(chǎn)物為可燃?xì)?天然氣)，主要成分為甲烷、氫氣和一氧化碳，可作為生活能源使用。各種產(chǎn)物整體的附加值較高，資源化效果顯著、且無二次污染，可達(dá)到零排放、全回收，實現(xiàn)了農(nóng)林廢棄物的清潔化大規(guī)模處理，經(jīng)濟(jì)效益突出。

32、通過合理控制波源發(fā)生器的電磁參數(shù)和波裂解反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)釜參數(shù)，能夠大大提升波裂解效率及裂解度。