一種制備生物碳的方法及容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低成本、操作簡單、環(huán)保、高質(zhì)量制作生物碳的方法，它包括如下步驟：(1)將碳鋪設(shè)在一上部開口的容器底部，在該底部鋪設(shè)的碳上鋪設(shè)廚余垃圾，在該層廚余垃圾上再鋪設(shè)碳，以此類推，最后層與容器口間隔留有空隙，將容器口密封；(2)將容器連同容器內(nèi)的碳及廚余垃圾進(jìn)行密閉厭氧燒制，燒制溫度為400-700℃，燒制時間為1h-1.5h；(3)燒制完畢后，待容器內(nèi)溫度冷卻至60℃以下打開容器，得到生物碳。本發(fā)明還提供了一種適用于本發(fā)明所述方法的容器，該容器用于將廚余垃圾及碳燒制成生物碳，結(jié)構(gòu)簡單、巧妙、成本低廉。由于采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明制作生物碳采用廚余垃圾，無需干燥即可制作，操作簡便，制得的生物碳燃燒值高、灰分少，燒制生物碳的設(shè)備成本低廉，本方法環(huán)保價值巨大，對于解決廚余垃圾、清潔能源具有建設(shè)性社會意義。
【專利說明】一種制備生物碳的方法及容器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種生物碳的制備方法，特別涉及將廚余垃圾制備成為生物碳的方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快以及人民生活水平的提高的同時，生產(chǎn)、生活 產(chǎn)生的生活垃圾也在急劇增加，但與此對應(yīng)的城市建設(shè)對于垃圾的處理能力卻未能緊跟經(jīng) 濟(jì)發(fā)展步伐，造就現(xiàn)今各大城市"垃圾圍城"的局面。
[0003] 垃圾的處理方法多種多樣，填埋、焚燒、回收利用，就垃圾填埋而言，占用土地較 多，并會引起環(huán)境污染，特別是地表污染及空氣污染，對人民群眾的健康及生活影響較大， 垃圾的焚燒也是如此。因此，垃圾的處理引起了越來越多的民眾以及媒體的關(guān)注，國家也高 度重視此類涉及民生的問題，因此，生活垃圾及工業(yè)垃圾的處理業(yè)已成為現(xiàn)代社會急需有 效解決的問題。
[0004] 人類生活垃圾數(shù)量巨大，其中，廚余垃圾約占一般垃圾的三成以上，同時，廚余垃 圾腐敗快，發(fā)酵后污染空氣，細(xì)菌滋生快，對疾病傳播、環(huán)境的影響較為嚴(yán)重。廚余垃圾的處 理一般有填埋、制作肥料及其他分類處理等幾種方式，但是廚余垃圾作為有機(jī)垃圾，對于現(xiàn) 有的生物質(zhì)制碳技術(shù)來說，廚余垃圾無疑是其以后作為制碳來源的重要發(fā)展方向，很多科 學(xué)家將生物碳冠以"黑色黃金"的美譽(yù)，它是面向未來的、低成本、可持續(xù)性的環(huán)保能源，在 環(huán)境保護(hù)、能源、氣候等方面具有不可估量的作用，其帶來的社會效應(yīng)和對人類發(fā)展的作用 非常巨大。但是，現(xiàn)有的生物質(zhì)制碳技術(shù)主要存在兩大瓶頸，一是步驟繁瑣，原材料（新鮮 生物質(zhì)）需要一個干燥前處理，使得含水量達(dá)到10%左右才能進(jìn)入制碳過程；二是成本過 高，表現(xiàn)在人工收集成本、原料運(yùn)輸成本和燒制過程能耗成本上。
[0005] 與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)專利號為201110419809. 4的名為生物質(zhì)材料制備生 物質(zhì)碳的方法和碳化爐的專利，其采用的利用有機(jī)物制作生物碳方法，需要事先將有機(jī)物 干燥，且燒制時間較長，設(shè)備復(fù)雜，成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本、操作簡單、環(huán)保、高質(zhì)量制作生物 碳的方法，為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：它包括如下步驟：
[0007] (1)將碳鋪設(shè)在一上部開口的容器底部，在該底部鋪設(shè)的碳上鋪設(shè)廚余垃圾，在該 層廚余垃圾上再鋪設(shè)碳，以此類推，最后層與容器口間隔留有空隙，將容器口密封；
[0008] (2)將容器連同容器內(nèi)的碳及廚余垃圾進(jìn)行密閉厭氧燒制，燒制溫度為 400-700°C，燒制時間為 Ih-L 5h ;
[0009] (3)燒制完畢后，待容器內(nèi)溫度冷卻至60°C以下打開容器，得到生物碳。
[0010] 在采用以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以采用以下進(jìn)一步的方案：
[0011] 步驟（1)中，每層鋪設(shè)的碳與每層鋪設(shè)的廚余垃圾的質(zhì)量比為1:1-4。
[0012] 優(yōu)選地，步驟（1)中，每層鋪設(shè)的碳與每層鋪設(shè)的廚余垃圾的質(zhì)量比為1:3。
[0013] 步驟（1)中，最后層與容器口的間隔高度為所述容器高度的三分之一。
[0014] 步驟（2)中，所述容器在800°C及以下時不會融化或變形。
[0015] 步驟（2)中，所述不銹鋼容器包括容器主體及用于密封容器的容器蓋，所述容器 主體內(nèi)在底部上方設(shè)置有不銹鋼沖孔網(wǎng)板，并在該不銹鋼沖孔網(wǎng)板中部設(shè)置有不銹鋼沖孔 網(wǎng)管，所述不銹鋼沖孔網(wǎng)管頂部與容器口有間隔，所述容器蓋上設(shè)置有若干透氣孔，容器蓋 與容器主體連接處及若干透氣孔上抹有黃泥。
[0016] 所述不銹鋼沖孔網(wǎng)管距離容器口高度為所述容器高度的三分之一。
[0017] 本發(fā)明還要解決的一個技術(shù)問題是提供一種容器，該容器用于將廚余垃圾及碳燒 制成生物碳，結(jié)構(gòu)簡單、巧妙、成本低廉。
[0018] 所述容器為上部開口的不銹鋼容器，它包括容器主體及用于密封容器的容器蓋， 所述容器主體在底部上方設(shè)置有不銹鋼沖孔網(wǎng)板，并在該不銹鋼沖孔網(wǎng)板中部設(shè)置有不銹 鋼沖孔網(wǎng)管，所述不銹鋼沖孔網(wǎng)管頂部與容器口有間隔，所述容器蓋上設(shè)置有若干透氣孔， 容器蓋與容器主體連接處及若干透氣孔上抹有黃泥。
[0019] 所述不銹鋼沖孔網(wǎng)板距離底板1厘米，不銹鋼沖孔網(wǎng)管距離容器口高度為所述容 器高度的三分之一。
[0020] 由于采用了本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明制作生物碳采用廚余垃圾，無需干燥即可 制作，操作簡便，制得的生物碳燃燒值高、灰分少，燒制生物碳的設(shè)備成本低廉，本方法環(huán)保 價值巨大，對于解決廚余垃圾、清潔能源具有建設(shè)性社會意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明所述容器的示意圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明所述不銹鋼沖孔網(wǎng)板的示意圖。
[0023] 圖3為本發(fā)明所述廚余垃圾及碳的堆疊方式示意圖。

【具體實施方式】
[0024] 本發(fā)明所述的方法包括以下步驟：
[0025] (1)將碳10鋪設(shè)在容器1底部2,本發(fā)明所述碳包括活性炭、生物碳、木碳、燒烤碳 等一系列碳物質(zhì)，以塊狀或顆粒狀最佳，以生物碳、活性炭最佳；容器1為上部開口，在底部 碳10上鋪設(shè)廚余垃圾11，在該層廚余垃圾11上再鋪設(shè)碳10,以此類推，最后與容器口保持 所述容器1高度的三分之一的間隔距離，將容器口密封；
[0026] (2)本專利方法最重要的步驟為燒制，該燒制方法有幾種：
[0027] 1、碳及廚余垃圾混合后既可直接燒制，即將容器連同容器內(nèi)的碳及廚余垃圾一同 進(jìn)行密封厭氧燒制，該容器一般為不銹鋼容器。
[0028] 2、容器也可以在放置7 -15天后燒制，在該放置過程中，采用步驟（1)的放置方法 可以使得廚余垃圾不會產(chǎn)生異味，通過實驗證實，封鎖臭味7-15天，最長可達(dá)29天?；?原理為物質(zhì)中的各分子之間都存在著相互作用力（類似于宏觀世界的萬有引力），在物質(zhì) 內(nèi)部，每個分子都被其他分子包裹著，相互作用是平衡的（合力為零），而在物質(zhì)表面，分子 與空氣的作用力將小于內(nèi)部分子間的作用，合力就指向物質(zhì)內(nèi)部，使物質(zhì)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，實現(xiàn)體系最穩(wěn)定的基本形態(tài)。此鋪設(shè)步 驟從該理論上講，鑒于碳的高含碳量及多孔特性，廚余垃圾產(chǎn)生的臭味能迅速的被碳吸附， 達(dá)到封鎖臭味的效果；同時，碳對于其他水分及養(yǎng)分等的吸附，使得廚余垃圾內(nèi)的細(xì)菌滋生 變慢，從另一方面也減緩了廚余垃圾腐敗變壞的速度。
[0029] 故，用廚余垃圾與碳交替堆疊的方式，可以用于廚余垃圾的防臭、防污染、減緩變 質(zhì)。
[0030] 3、也可以將碳及廚余垃圾在不銹鋼容器中混合后進(jìn)行燒制。
[0031] 不管以上任何一種燒制方式，在整個熱解過程中，熱量主要通過對流作用傳遞到 物料中，能耗小。熱傳遞機(jī)理為：熱量從外界窯爐傳導(dǎo)到密封容器內(nèi)部，熱量從廚余垃圾顆 粒的表面向內(nèi)部輻射和對流傳送，熱量通過碳內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)傳送。
[0032] 盡管在熱解開始階段一般都需要供入熱量，而實際窯爐一旦達(dá)到預(yù)定溫度區(qū)之 后，碳和生物質(zhì)就會發(fā)生放熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量能夠滿足熱解過程的持續(xù)進(jìn)行（自熱 平衡反應(yīng)過程）。整個熱解過程利用碳的吸附特性，在燒制前及燒制過程中發(fā)揮雙重吸附作 用，既克服了以往需要先干燥再燒制的缺點(diǎn)，同時在燒制過程中密封容器內(nèi)的氣體可以達(dá) 到循環(huán)流動效果，緩解了密封容器內(nèi)及整個裝置的壓力。
[0033] 燒制過程中，有機(jī)物在缺氧環(huán)境中的熱解碳化，密封容器內(nèi)缺氧環(huán)境又可以避免 有機(jī)物直接燃燒，減少了排放物，不產(chǎn)生環(huán)境污染。
[0034] 燒制過程中的窯爐可以采用火焰窯，也可以采用電熱窯。日常民用時甚至可以采 用柴火及煤進(jìn)行燒制。此外，液化氣、天然氣、煤氣等都可以使用。
[0035] (5)待容器內(nèi)溫度冷卻至60°C以下打開容器，得到生物碳。在冷卻過程中，生物質(zhì) 在密封容器內(nèi)的無氧環(huán)境內(nèi)更好的碳化，當(dāng)溫度在60°C或以下時，將容器從窯爐內(nèi)取出，打 開后即可得到高純度的生物碳。
[0036] 優(yōu)選地，在步驟（1)中，每層鋪設(shè)的碳10與每層鋪設(shè)的廚余垃圾11的質(zhì)量比為 1:1-4〇
[0037] 更優(yōu)選地，步驟（1)中，每層鋪設(shè)的碳10與每層鋪設(shè)的廚余垃圾11的質(zhì)量比為 1:3，此時，燒制出的生物碳純度、灰分、熱值等最好。
[0038] 步驟（1)中，最后層與容器口的間隔高度為所述容器高度的三分之一。
[0039] 步驟（2)中，所述容器在800°C及以下時不會融化或變形。
[0040] 步驟（2)中，所述不銹鋼容器1包括容器主體5及用于密封容器1的容器蓋3,所 述容器主體5內(nèi)設(shè)置在底部2上方設(shè)置有不銹鋼沖孔網(wǎng)板20,底部2距離不銹鋼沖孔網(wǎng)板 20距離1-5厘米，不銹鋼沖孔網(wǎng)板20中部設(shè)置有不銹鋼沖孔網(wǎng)管21，所述不銹鋼沖孔網(wǎng)管 21頂部與容器口間隔，該間隔高度為所述容器高度的三分之一，廚余垃圾11及碳10層疊鋪 設(shè)在不銹鋼沖孔網(wǎng)板20和不銹鋼網(wǎng)管頂部21所在平面之間，當(dāng)熱量從外界窯爐傳導(dǎo)到密 封容器內(nèi)部，熱量通過不銹鋼沖孔網(wǎng)板和不銹鋼沖孔網(wǎng)管向內(nèi)部輻射和對流傳送。所述容 器蓋3上設(shè)置有若干透氣孔31，容器蓋3與容器主體5連接處及若干透氣孔31上抹有黃 泥，起進(jìn)一步的密封作用。
[0041] 以下，列舉數(shù)種廚余垃圾按照本發(fā)明所記載的方法進(jìn)行燒制，其測定的生物碳結(jié) 果如下表所示：
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種制備生物碳的方法，其特征在于它包括如下步驟： (1) 將碳鋪設(shè)在一上部開口的容器底部，在該底部鋪設(shè)的碳上鋪設(shè)廚余垃圾，在該層廚 余垃圾上再鋪設(shè)碳，以此類推，最后層與容器口間隔留有空隙，將容器口密封； (2) 將容器連同容器內(nèi)的碳及廚余垃圾進(jìn)行密閉厭氧燒制，燒制溫度為400-700°C，燒 制時間為lh-1. 5h ; (3) 燒制完畢后，待容器內(nèi)溫度冷卻至60°C以下打開容器，得到生物碳。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物碳的方法，其特征在于步驟（1)中，每層鋪設(shè)的 碳與每層鋪設(shè)的廚余垃圾的質(zhì)量比為1:1-4。
3. 據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備生物碳的方法，其特征在于每層鋪設(shè)的碳與每層鋪設(shè) 的廚余垃圾的質(zhì)量比為1:3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物碳的方法，其特征在于步驟（1)中，最后層與容 器口的間隔高度為所述容器高度的三分之一。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物碳的方法，其特征在于步驟（2)中，所述容器在 800 °C及以下時不會融化或變形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備生物碳的方法，其特征在于步驟（2)中，所述不銹鋼 容器包括容器主體及用于密封容器的容器蓋，所述容器主體內(nèi)在底部上方設(shè)置有不銹鋼沖 孔網(wǎng)板，并在該不銹鋼沖孔網(wǎng)板中部設(shè)置有不銹鋼沖孔網(wǎng)管，所述不銹鋼沖孔網(wǎng)管頂部與 容器口有間隔，所述容器蓋上設(shè)置有若干透氣孔，容器蓋與容器主體連接處及若干透氣孔 上抹有黃泥。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種制備生物碳的方法，其特征在于所述不銹鋼沖孔網(wǎng)管距 離容器口高度為所述容器高度的三分之一。
8. -種容器，其特征在于所述容器為上部開口的不銹鋼容器，它包括容器主體及用于 密封容器的容器蓋，所述容器主體在底部上方設(shè)置有不銹鋼沖孔網(wǎng)板，并在該不銹鋼沖孔 網(wǎng)板中部設(shè)置有不銹鋼沖孔網(wǎng)管，所述不銹鋼沖孔網(wǎng)管頂部與容器口有間隔，所述容器蓋 上設(shè)置有若干透氣孔，容器蓋與容器主體連接處及若干透氣孔上抹有黃泥。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種容器，其特征在于所述不銹鋼沖孔網(wǎng)板距離底板1厘米， 不銹鋼沖孔網(wǎng)管距離容器口高度為所述容器高度的三分之一。
【文檔編號】C10B1/04GK104479702SQ201410614199
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】周萍 申請人:周萍