1.本发明属于化工仪器领域，特别涉及一种生物炭制备装置。


背景技术：

2.生物炭是由生物残体在缺氧的状态下，经高温慢热解产生的一类难熔的、稳定的、高度芳香化的、富含炭素的固态物质。生物炭具有含炭量高且稳定、高ph值、多孔径结构、较大的比表面积等特性，在土壤改良、温室气体减排等方面受到国内外越来越广泛的关注。也有研究表明，土壤施用生物炭对提高禾本科作物小麦、水稻、玉米、牧草的氮素利用率具有积极的作用，如降低硝酸盐的淋洗流失、减少土壤中n2o的释放等。生物炭作为一种新型材料，具有来源广泛、成本低廉及性质优良等特点，并且生物炭结构稳定，是一种理想的土壤固炭材料，能够作为环境修复技术的选择。
3.常用的生物炭制备装置在产生热量的过程中需使用燃料产生的热量对生物炭原料进行裂解，一般将温度维持在300
‑
600℃，维持时间1
‑
2小时，后面将原料冷却；不同原料其具体的炭化参数不同。但是生物炭原料堆积在一起，热量浮于表面难以深入，导致生物炭原料裂解不充分、不均匀。为了应对上述问题，有方案引入了搅拌轴，但是搅拌轴会妨碍取料，生产效率不够高。
4.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种生物炭制备装置，高温侵入透彻，裂解效果好，放料、取料效率高。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种生物炭制备装置，包括：炭化室，燃烧室、辅热室和储冷室，炭化室用于加工、炭化原料，燃烧室和辅热室用于提供、维持热量，储冷室用于加速冷却原料。
7.所述炭化室为罐体结构，所述炭化室的顶部设置有电机，所炭化室的内部设置有连接所述电机的搅拌轴和安装于所述搅拌轴的搅拌叶片，在运行时，便是搅拌轴带动所述搅拌叶片缓慢旋转，搅拌叶片用于翻滚原料，使原料能够充分被加热。所述炭化室的内部设置有隔板，所述隔板的中间具有缺口，如图1所示，隔板为圆环形（相应地，炭化室近似圆柱状），隔板的外侧固定于所述碳化室的内壁。所述炭化室在所述隔板的下方设置有托板和升降机构，所述升降机构带动所述托板升降，所述托板为镂空结构，所述炭化室在所述隔板上方的侧面设置有第一通风孔，所述炭化室在所述隔板下方的侧面设置有第二通风孔；在使用时，热空气进入炭化室后位于上层或下层，通过另一个通风孔的作用，强制引流热空气使得热空气穿过原料之间的间隙，促进裂解（隔板上可以放置原料）。所述炭化室的侧面设置有门，用于打开后放入或取走原料或检修装置。所述第一通风孔和所述第二通风孔之间设
置有回风管及风机，所述回风管上设置有一个废气口、三个进气口和四个对应气口的阀门，采用这个方案，循环利用热空气，提高利用率。
8.所述燃烧室燃烧可燃物后产生热量，所述燃烧室的送气口连接所述回风管的一个进气口，所述燃烧室的进气口从外界获取空气。燃烧室的结构参见现有技术即可；在设置本技术所提到的系统时，可以直接购买合适的燃煤燃烧室。或者燃烧室替换为电热式的结构，只要能加热空气送入炭化室即可。500℃的空气流过原料后温度大约下架20
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50℃，这些热空气重新与燃烧室、辅热室输出的空气混合升温后进入炭化室。
9.所述辅热室内设置有冷凝器，所述储冷室内设置有蒸发器，所述冷凝器和所述蒸发器还连接有压缩机、膨胀阀和储液罐并且形成制冷循环，所述辅热室和所述储冷室的送气口连接所述回风管的两个进气口，所述储冷室内设置有蓄冷剂，所述辅热室和所述储冷室从外界获取空气后选择性地输送至所述炭化室。采用上述方案，可以同时利用制冷循环系统的两个换热器；而往炭化室内通入冷气加速冷却，提高了生产效率。传统方案有自然风冷，和直接通入冷风的方案，不过传统方案中额外布置单独的制冷设备，其能耗高于本方案中的融入整个装置的制冷系统。
10.如图1所示，燃烧室、辅热室和储冷室的左边的箭头表示新风进入。需要说明的是，为了减少杂质，新风根据需要可以选择性的进行初滤。
11.作为上述方案的改进，炭化室、燃烧室、辅热室、储冷室和各条管道均设置保温棉，避免热量、冷量泄露。
12.作为上述方案的改进，所述回风管上设置有空气过滤器，采用上述方案，热空气流过原料后可能存在杂质，由于系统为内循环，所以适当地过滤空气有助于后续升温、维持循环稳定。
13.作为上述方案的改进，制备装置还包括原料盆，所述原料盆放置于所述托板，所述原料盆的内部可收纳所述搅拌叶片，所述原料盆的底部设置有若干透气孔，所述原料盆的上边缘的尺寸大于所述隔板的缺口的尺寸。在这个方案中，原料盆的四周隆起，可以放置较多的原料。如图1所示，当升降机构下降时，原料盆可以轻易避开搅拌轴的下端和搅拌叶片，放置在托板上；当升降机构抬升后，搅拌叶片自然地进入原料盆上，用于搅拌原料。而原料盆的上端边缘贴合隔板的下端后，热空气只能穿过原料盆的底部和托板，该设计更有利于热空气穿过原料。需要说明的是，孔洞的尺寸小于原料的尺寸，防止原料掉落。
14.作为上述方案的改进，所述原料盆的上端设置有水平的裙边。采用上述方案，当原料盆贴合隔板的底部时，用于增加接触面积，如此可以减少从拼接处流走的热空气。而且裙边还可以作为手持的位置，方便工人搬运。
15.作为上述方案的改进，所述升降机构为剪叉传动，所述升降机构为手动或电动驱动。
16.作为上述方案的改进，所述压缩机和所述膨胀阀设置在辅热室和储冷室之外。如图1所示，压缩机和膨胀阀位于辅热室和储冷室之间，此外制冷系统还有很多配套的设置，也相应地布置在外侧，方便检修。这里的制冷系统属于现有技术，本技术只是巧妙地将其布置。
17.作为上述方案的改进，制备装置还包括工控机，所述炭化室的内部设置有温度传感器，各个所述阀门为电磁阀，所述工控机连接温度传感器和各个电磁阀；在加热原料时，
所述炭化室从所述燃烧室获取大量热量、从所述辅热室获取少量热量；在冷却原料时，所述炭化室从所述储冷室获取冷量，如果储冷室的冷量利用完毕但原料未冷却到预定温度，此时既可以保持制冷系统的运行，也可以直接通入常温空气。
18.与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：在制备生物炭的过程中，优化了炭化室内的结构，利用升降机构、托板、原料盆、隔板及对应的孔洞，强制热空气穿过原料，同时搅拌叶片还能够适当地搅拌，如此显著提高了裂解效率。炭化室采用热空气内循环和外循环的组合，巧妙引入制冷系统，降低了装置整体运行的能耗。
附图说明
19.图1是一种实施例下制备装置的结构图。
20.主要的附图标记说明：10、炭化室；11、电机；12、搅拌轴；13、搅拌叶片；14、隔板；15、升降机构；16、托板；17、原料盆；20、回风管；21、阀门；22、空气过滤器；23、废气口；30、燃烧室；40、辅热室；50、储冷室；61、冷凝器；62、蒸发器；63、压缩机；64、膨胀阀。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“顶面”、“底面”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到术语“第一”、
ꢀ“
第二”、
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第三”只是用于描述目的以及区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、
ꢀ“
相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。
25.参照图1，本发明公开了一种生物炭制备装置，包括：炭化室10，燃烧室30、辅热室40和储冷室50，炭化室10用于加工、炭化原料，燃烧室30和辅热室40用于提供、维持热量，储冷室50用于加速冷却原料。
26.所述炭化室10为罐体结构，所述炭化室10的顶部设置有电机11，所炭化室10的内部设置有连接所述电机11的搅拌轴12和安装于所述搅拌轴12的搅拌叶片13，在运行时，便
是搅拌轴12带动所述搅拌叶片13缓慢旋转，搅拌叶片13用于翻滚原料，使原料能够充分被加热。所述炭化室10的内部设置有隔板14，所述隔板14的中间具有缺口，如图1所示，隔板14为圆环形（相应地，炭化室10近似圆柱状），隔板14的外侧固定于所述碳化室的内壁。所述炭化室10在所述隔板14的下方设置有托板16和升降机构15，所述升降机构15带动所述托板16升降，所述托板16为镂空结构，所述炭化室10在所述隔板14上方的侧面设置有第一通风孔，所述炭化室10在所述隔板14下方的侧面设置有第二通风孔；在使用时，热空气进入炭化室10后位于上层或下层，通过另一个通风孔的作用，强制引流热空气使得热空气穿过原料之间的间隙，促进裂解（隔板14上可以放置原料）。所述炭化室10的侧面设置有门，用于打开后放入或取走原料或检修装置。所述第一通风孔和所述第二通风孔之间设置有回风管20及风机，所述回风管20上设置有一个废气口23、三个进气口和四个对应气口的阀门21，采用这个方案，循环利用热空气，提高利用率。
27.所述燃烧室30燃烧可燃物后产生热量，所述燃烧室30的送气口连接所述回风管20的一个进气口，所述燃烧室30的进气口从外界获取空气。燃烧室30的结构参见现有技术即可；在设置本技术所提到的系统时，可以直接购买合适的燃煤燃烧室30。或者燃烧室30替换为电热式的结构，只要能加热空气送入炭化室10即可。500℃的空气流过原料后温度大约下架20
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50℃，这些热空气重新与燃烧室30、辅热室40输出的空气混合升温后进入炭化室10。
28.所述辅热室40内设置有冷凝器61，所述储冷室50内设置有蒸发器62，所述冷凝器61和所述蒸发器62还连接有压缩机63、膨胀阀64和储液罐并且形成制冷循环，所述辅热室40和所述储冷室50的送气口连接所述回风管20的两个进气口，所述储冷室50内设置有蓄冷剂，所述辅热室40和所述储冷室50从外界获取空气后选择性地输送至所述炭化室10。采用上述方案，可以同时利用制冷循环系统的两个换热器；而往炭化室10内通入冷气加速冷却，提高了生产效率。传统方案有自然风冷，和直接通入冷风的方案，不过传统方案中额外布置单独的制冷设备，其能耗高于本方案中的融入整个装置的制冷系统。
29.如图1所示，燃烧室30、辅热室40和储冷室50的左边的箭头表示新风进入。需要说明的是，为了减少杂质，新风根据需要可以选择性的进行初滤。
30.作为上述方案的改进，炭化室10、燃烧室30、辅热室40、储冷室50和各条管道均设置保温棉，避免热量、冷量泄露。
31.作为上述方案的改进，所述回风管20上设置有空气过滤器22，采用上述方案，热空气流过原料后可能存在杂质，由于系统为内循环，所以适当地过滤空气有助于后续升温、维持循环稳定。
32.作为上述方案的改进，制备装置还包括原料盆17，所述原料盆17放置于所述托板16，所述原料盆17的内部可收纳所述搅拌叶片13，所述原料盆17的底部设置有若干透气孔，所述原料盆17的上边缘的尺寸大于所述隔板14的缺口的尺寸。在这个方案中，原料盆17的四周隆起，可以放置较多的原料。如图1所示，当升降机构15下降时，原料盆17可以轻易避开搅拌轴12的下端和搅拌叶片13，放置在托板16上；当升降机构15抬升后，搅拌叶片13自然地进入原料盆17上，用于搅拌原料。而原料盆17的上端边缘贴合隔板14的下端后，热空气只能穿过原料盆17的底部和托板16，该设计更有利于热空气穿过原料。需要说明的是，孔洞的尺寸小于原料的尺寸，防止原料掉落。
33.作为上述方案的改进，所述原料盆17的上端设置有水平的裙边。采用上述方案，当
原料盆17贴合隔板14的底部时，用于增加接触面积，如此可以减少从拼接处流走的热空气。而且裙边还可以作为手持的位置，方便工人搬运。
34.作为上述方案的改进，所述升降机构15为剪叉传动，所述升降机构15为手动或电动驱动。
35.作为上述方案的改进，所述压缩机63和所述膨胀阀64设置在辅热室40和储冷室50之外。如图1所示，压缩机63和膨胀阀64位于辅热室40和储冷室50之间，此外制冷系统还有很多配套的设置，也相应地布置在外侧，方便检修。这里的制冷系统属于现有技术，本技术只是巧妙地将其布置。
36.作为上述方案的改进，制备装置还包括工控机，所述炭化室10的内部设置有温度传感器，各个所述阀门21为电磁阀，所述工控机连接温度传感器和各个电磁阀；在加热原料时，所述炭化室10从所述燃烧室30获取大量热量、从所述辅热室40获取少量热量；在冷却原料时，所述炭化室10从所述储冷室50获取冷量，如果储冷室50的冷量利用完毕但原料未冷却到预定温度，此时既可以保持制冷系统的运行，也可以直接通入常温空气。
37.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。