一種生物質(zhì)炭及其制備方法和用途 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明屬于生物質(zhì)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生產(chǎn)生物質(zhì)炭的方法，尤其涉及一種生物質(zhì)炭及其制備方法和用途。 背景技術(shù) [0002] 中國(guó)是農(nóng)業(yè)種植經(jīng)濟(jì)發(fā)展大國(guó)，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)耕地面積大約18億畝，種植面積呈現(xiàn)有序遞增趨勢(shì)。而且隨著國(guó)家對(duì)“三農(nóng)”的高度重視和人口的不斷增加，延伸出了種植、加工等一系列產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)生了大量的農(nóng)林秸稈廢棄物，因?yàn)闆](méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理就直接排放到生態(tài)系統(tǒng)中去，造成了資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染，超過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的自我凈化能力，對(duì)土壤、大氣、微生物等帶來(lái)了負(fù)面影響，破壞了生態(tài)環(huán)境的自我循環(huán)。因此，解決上述農(nóng)林秸稈廢棄物二次高效環(huán)保利用處理問(wèn)題迫在眉睫。為此，國(guó)家主管部委頒布相關(guān)政策條件，大力提倡生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化與示范應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)二次高效回收利用和循環(huán)，體現(xiàn)農(nóng)林秸稈廢棄物循環(huán)經(jīng)濟(jì)的綠色環(huán)保。其次，生物質(zhì)作為自然界廣泛存在可利用的可再生能源，具有新穎性、循環(huán)性、環(huán)保性、持續(xù)性、經(jīng)濟(jì)性及全程無(wú)污染等特點(diǎn)，形成一個(gè)新能源新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，延伸出了輕工業(yè)產(chǎn)業(yè)、飼料產(chǎn)業(yè)、工業(yè)原料、沼氣產(chǎn)業(yè)等產(chǎn)業(yè)，以生物質(zhì)能源促進(jìn)經(jīng)濟(jì)區(qū)域發(fā)展，達(dá)到生態(tài)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)三種效益目的。 [0003] 農(nóng)林秸稈廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)炭具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景，其生產(chǎn)原材料來(lái)源廣泛，在每個(gè)區(qū)域的市、縣、農(nóng)村區(qū)域均有大量可再生能源，城市的枯枝樹(shù)葉、種植業(yè)的秸稈作物、林業(yè)的加工廢渣廢棄物等均是良好的生物質(zhì)炭化來(lái)源，其成品可以有效改善土壤理化性質(zhì)，保持水分，鎖住土壤中的養(yǎng)分，促進(jìn)土壤中有益微生物的生長(zhǎng)，全面促進(jìn)作物產(chǎn)量和品質(zhì)提升，實(shí)現(xiàn)農(nóng)民種植經(jīng)濟(jì)收入增加。 [0004] 生物質(zhì)熱裂解是指生物質(zhì)在完全缺氧或低氧供應(yīng)條件下，最終生成炭、可凝性氣體和揮發(fā)性氣體的過(guò)程。生物質(zhì)熱裂解是復(fù)雜的熱化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，包括分子鍵斷裂、異構(gòu)化和小分子聚合等反應(yīng)。生物質(zhì)的半纖維素主要在225-350℃分解，纖維素主要在325-375℃分解，木質(zhì)素在250-500℃分解，其中半纖維素和纖維素主要產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，而木質(zhì)素主要分解成炭。 [0005] Wei?Chen等在Environmental?Science?and?Technology(2015),38(11):265-270上發(fā)表了題名為Estimation?of?Carbon?Sequestration?Potential?of?Rice?Straw?Pyrolyzing?to?Biochar的文章，該文章表明生物炭是生物質(zhì)材料熱解產(chǎn)生的一類具有一定化學(xué)或生物學(xué)惰性的混合物。 [0006] CN?10602953?A公開(kāi)了一種秸稈快速熱裂解產(chǎn)物的凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括盛放粉碎秸稈物料的地槽、將地槽中的物料經(jīng)布料器輸運(yùn)到其中的料倉(cāng)、與料倉(cāng)連通的裂解爐、連通在裂解爐物料出口上的裂解系統(tǒng)除塵器，空氣預(yù)熱器的熱空氣出口連接至裂解爐底部，其特征在于裂解系統(tǒng)除塵器的底部出口與炭粉冷卻器連接，裂解系統(tǒng)除塵器的頂部出口與精餾洗滌塔的入口連接，炭粉冷卻器的頂部出口連接碳粉除塵器，炭粉除塵器的底部出口連接碳粉貯槽，炭粉除塵器的頂部燃?xì)獬隹谶B回裂解爐的燃?xì)膺M(jìn)口，精餾洗滌塔的底部出口依次經(jīng)塔底冷卻器和回流泵連回洗滌塔，回流泵出來(lái)的流體部分進(jìn)精餾洗滌塔循環(huán)洗滌氣體，部分排出作為秸稈重油產(chǎn)品，精餾洗滌塔的頂部出口經(jīng)塔底冷凝器連接油水分離器，油水分離器的兩下出口分別配出秸稈輕質(zhì)油產(chǎn)品和水，部分輕質(zhì)油從精餾洗滌塔塔頂回流口回流至塔內(nèi)，但以上兩個(gè)專利都是使用秸稈來(lái)制備生物燃料，其中并沒(méi)有對(duì)生物質(zhì)炭的質(zhì)量進(jìn)行關(guān)注。 [0007] CN?2697099?Y公開(kāi)了一種秸稈碳化裝置，涉及生物質(zhì)干餾裝置領(lǐng)域。提供了一種能利用農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物的秸稈碳化裝置。該裝置包括上料車、碳化爐、螺旋進(jìn)料機(jī)、螺旋出料機(jī)、進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)、排氣凈化系統(tǒng)。秸稈經(jīng)粉碎和提升后通過(guò)螺旋進(jìn)料機(jī)進(jìn)入碳化爐。秸稈炭粉冷卻后從碳化爐下部經(jīng)螺旋出料機(jī)出爐。廢氣經(jīng)除塵、冷凝后由煙囪排入大氣。所述碳化爐體上有檢視窗、人孔、溫度探頭，能掌握爐內(nèi)不同位置的溫度，操作方便。本實(shí)用新型適合有大量農(nóng)作物秸稈和林業(yè)廢棄物的地區(qū)使用，把能量密度低，無(wú)法直接燃燒的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為熱值較高的固定炭，作為燃料和其它方面使用，但該申請(qǐng)公開(kāi)的技術(shù)方案只能將秸稈轉(zhuǎn)化為碳粉，而秸稈中所含有的生物質(zhì)焦油在轉(zhuǎn)化過(guò)程中被消耗，經(jīng)濟(jì)效益低。 [0008] CN?2793078?Y公開(kāi)了一種秸稈熱裂解裝置，該裝置包括上料斗車、上料軌道、進(jìn)料口、烘干箱、熱解爐、出炭機(jī)、冷凝重力出電器、電捕焦油器、過(guò)濾器和配氣燃燒系統(tǒng)，但該熱解過(guò)程為有氧熱解，秸稈降解得較為嚴(yán)重，無(wú)法為改善土壤提供更多的有益成分。

1.一種生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟： 預(yù)處理：粉碎處理生物質(zhì)原料，得到粉碎生物質(zhì)原料； (1)對(duì)粉碎生物質(zhì)原料進(jìn)行初步炭化處理，得到初步炭化生物質(zhì)； (2)對(duì)步驟(1)得到的所述初步炭化生物質(zhì)進(jìn)行深度炭化處理，得到生物質(zhì)炭； 后處理：研磨所述生物質(zhì)炭，造粒，得到所述成品生物質(zhì)炭； 步驟(1)所述初步炭化處理為初步熱裂解，所述初步熱裂解的溫度為100-300℃，升溫速率為10-50℃/min，保溫時(shí)間為2-5min； 步驟(2)所述深度炭化處理為深度熱裂解，所述深度熱裂解的溫度為350-600℃，升溫速率為10-60℃/min，保溫時(shí)間為3-7min； 所述粉碎生物質(zhì)原料的長(zhǎng)度為0.1-0.4m。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述初步熱裂解的升溫速率為20-40℃/min。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述初步熱裂解的溫度為 150-250℃。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述初步熱裂解的保溫時(shí)間為2-3min。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述深度熱裂解的升溫速率為15-50℃/min。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述深度熱裂解的溫度為 350-550℃。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述深度熱裂解的保溫時(shí)間為4-6min。 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述粉碎生物質(zhì)原料的長(zhǎng)度為0.2-0.3m。 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述粉碎生物質(zhì)原料的寬度不大于0.2m。 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述粉碎生物質(zhì)原料的寬度不大于0.1m。 11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述研磨的方式包括雷磨。 12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述成品生物質(zhì)炭的粒徑為20-100目。 13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述成品生物質(zhì)炭的粒徑為40-60目。 14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述成品生物質(zhì)炭的水分含量為8-20wt％。 15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，所述成品生物質(zhì)炭的水分含量為10-15wt％。